专利名称：一种单信息源至多接收点的分组数据业务实现方法
技术领域：
本发明涉及分组数据网络技术，尤其涉及一种单信息源至多接收点的分组数据业务实现方法。
分组交换网络除了可以提供各种分组交换数据业务之外，还可以作为其它应用的承载层，提供承载业务，因此在分组交换网络中可以引入多种多样的应用业务。在这些应用业务之中，有一种类型的业务是从一个消息源同时向多个用户发送同样的消息，这类业务的典型代表是广播业务和多播业务。
现有的小区广播业务使用电路交换方式或者分组交换方式来传送数据，用在GSM网络、GPRS网络和UMTS网络中。小区广播消息在小区广播中心被按页的形式进行组织，每页小区广播消息由82字节组成，按ASCII字符7位编码为93个字符，在由CBC(小区广播中心)发往UE(用户设备)或者MS(移动台)的过程中还需要作一些报头处理，因此小区广播的实现机制注定了只能提供基于消息的业务类型，无法进行音频、视频、流媒体等高速率的数据传输，而且采用存储转发方式处理业务，不能保证实时性。
在移动通信网络中实现IP(互联网协议)多播业务的组网和协议栈如
图1所示，其中用户设备指的是各种移动终端，用户设备通过IP多播应用协议连接到位于外部网络的IP多播应用服务器上，外部网络和GGSN(GPRS网关支持节点)通过Gi(GGSN与IP多播应用服务器)接口连接。在外部网络中有一个代理实体和GPRS网络中的GGSN相连，这个代理实体和GGSN构成对等层，都要实现PIM(与协议无关的多播)协议或其他多播协议。GGSN位于用户设备和IP多播应用服务器之间，充当IP多播代理的角色，SGSN作为分组域承载的一部分，在IP层不可见。此外，为了控制IP多播应用协议，用户设备和GGSN上还要实现IGMP(互联网组管理协议)协议。
在上述协议栈中，移动终端相当于加入多播群组的主机，GGSN实现了IGMP和PIM路由协议，相当于支持多播功能的路由器，移动通信网络的空中接口部分和核心网部分共同作为图1中的分组域承载部分，承载IP协议。在实现中，GGSN从IP多播应用服务器接收多播业务消息，根据IP地址识别出是多播业务数据，进行复制之后用IP协议发送到多个用户设备处。但是在分组域承载网络中传送时，被屏蔽掉的SGSN和无线接入网部分并不知道这些数据是多播业务数据，因此，如图2所示，其中，带箭头实线表示业务数据传递，可见，即使接收数据的用户设备都是由同一个SGSN服务的，位于同一个小区，也要为每一个用户单独建立一条数据传输通道，单独使用一条寻呼信道来寻呼移动终端，使得承载网络的资源利用率较低。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种单信息源至多接收点的分组数据业务实现方法，首先由用户通过分组数据协议PDP上下文激活过程请求业务，再由应用业务服务器依次经通用分组无线业务GPRS网关支持节点GGSN、GPRS服务支持节点SGSN、无线网络控制器RNC将业务数据传输给用户，在所述PDP上下文激活过程中，于每个SGSN中填写包括如下信息的映射表(1)提供业务数据来源的GGSN；(2)为激活业务用户服务的RNC；(3)标识所连接具体业务的接入点名APN；于每个GGSN中填写包括如下信息的映射表(1)为激活多播业务用户服务的SGSN；(2)APN；在所述业务数据传输给用户的过程中，根据上述映射表，在GGSN与各SGSN的连接中对每个APN仅选取一条GPRS隧道GTP传输；在SGSN与各RNC的连接中对每个APN仅选取一条GTP隧道传输。
由于采用以上技术方案，在PDP上下文激活过程中，通过填写映射表，将GGSN与SGSN、SGSN与RNC间关于广播及多播业务的参数加以记录，在业务数据传输给用户的过程中，通过映射表可反映出哪些接收数据的用户设备是由同一个SGSN服务，位于同一个小区，对此只建立一条数据传输通道，使得承载网络的资源利用率显著提高。
图1是IP多播业务的协议栈示意图；图2为现有技术中广播及多播业务发送过程示图；图3为本发明方法中广播及多播业务发送过程示图；图4是请求业务的PDP上下文激活过程图；图5所示为本发明方法中映射表的表项；图6所示为本发明方法中映射表的建立和填写详解。
本发明方法在具体实施中，对于多播业务，在PDP上下文激活过程中，于每个SGSN中填写包括如下信息的映射表(1)提供多播数据来源的GGSN；(2)为激活多播业务用户服务的RNC；(3)标识所连接具体多播业务的接入点名APN；(4)所服务的多播业务用户；于每个GGSN中填写包括如下信息的映射表(1)为激活多播业务用户服务的SGSN；(2)APN；(3)所服务的多播业务用户；在所述业务数据传输给用户的过程中，根据上述映射表，在GGSN与各SGSN的连接中对每个APN仅选取一条GTP隧道传输；在SGSN与各RNC的连接中对每个APN仅选取一条GTP隧道传输；对于广播业务，在所述业务数据传输给用户的过程中，GGSN只需对当前所有存在激活PDP上下文的SGSN均选取一条GTP隧道传输，SGSN只需对当前所有存在激活PDP上下文的RNC均选取一条GTP隧道传输，无需在映射表中对所有用户加以记录。
采用本发明方法后的业务数据传递就可如图3中带箭头实线所示。
下面以多播业务的具体实施，说明映射表的建立，我们可以在GGSN内部设置一个映射表，该映射表表明目前已经激活了对多播业务的接收的用户有哪些，当前为这些用户服务的都是哪些SGSN，GGSN根据某种原则，在它和每一个SGSN的一条或者多条连接中选取其中一条GTP隧道，将收到的IP数据报直接封装在该GTP分组数据包中，然后发送给每一个正在接收多播数据的SGSN。在每个SGSN中，可设置两个映射表，一个表用于GGSN侧，表明目前正在接收的多播数据来自哪一个GGSN，自己正在服务的多播用户有哪些，这个表和GGSN中的表对应存在；另一个表用于RNC侧，保存的信息对应着已经激活了多播业务的用户，以及为这些用户服务的所有RNC，这个表是和RNC中的表对应存在的。SGSN在激活PDP上下文时就记录了这些RNC的信息，收到来自GGSN的多播数据之后，同样，SGSN查找和RNC侧对应存在的映射表，在它和每一个RNC的一条或者多条GTP隧道中选取其中一条，对收到的GTP-U(GPRS隧道协议的用户平面部分协议)数据包进行拆封和重装之后，发送给每一个正在接收多播数据的RNC，实现SGSN用一条链路完成多播数据到一个RNC的传送，完成核心网中的数据传输过程。
图4是请求业务的PDP上下文激活过程图，在本发明方法的具体实施中，本过程执行时填写映射表，其操作包括下述步骤1)用户发送带有参数APN的激活PDP上下文请求Activate PDPContext Request消息给SGSN；2)执行无线接入承载分配过程；
3)SGSN收到Activate PDP Context Request消息之后，根据APN解析的结果选择一个GGSN。给该GGSN分配隧道端节点TEID，如果APN的配置中是单信息源至多接收点的分组数据业务，就已有参数填写映射表的相关表项，然后发送带有参数TEID的建立PDP上下文请求Create PDP Context Request消息给GGSN；4)GGSN收到Create PDP Context Request消息之后，激活APN对应的应用业务服务器中相应的业务，并给SGSN分配另一端隧道端节点TEID’，如果APN的配置中是单信息源至多接收点的分组数据业务，就已有参数填写映射表的相关表项，然后返回带有参数TEID’的建立PDP上下文应答Create PDP Context Request消息给SGSN；5)SGSN根据Create PDP Context Request消息中返回的参数填写映射表，并返回激活PDP上下文认可Activate PDP Context Accept消息给用户。
图5所示为本发明方法在多播业务的具体实施中一种SGSN与GGSN一侧相应映射表的表项结构，下面结合图6及图4涉及的执行步骤详细说明该映射表的建立和填写过程。
1)用户A发送Activate PDP Context Request消息给SGSN1，其中带有接入点名APN1，APN1的配置表明选择的是外部网络中的某个多播应用业务；2)执行无线接入承载分配过程；3)SGSN收到Activate PDP Context Request消息之后，根据APN1解析的结果选择一个GGSN1。SGSN1从APN1的配置中得知用户A请求的是多播业务，在内部的GGSN侧建立一个映射表，即表1，其中的TEIDa(隧道段节点a)是SGSN1分配给GGSN1的，然后发送CreatePDP Context Request消息给GGSN1，消息中带有TEIDa。
4)GGSN1收到Create PDP Context Request消息之后，激活APN1对应的多播业务服务器中相应的业务，由于GGSN1从APN1配置中得知用户请求的是多播业务，则在内部建立一个映射表，即表2，其中的TEIDa’是GGSN1分配给SGSN1的，GGSN1在Create PDP ContextResponse消息中返回TEIDa’。TEIDa和TEIDa’相对应，构成用户A在SGSN1和GGSN1之间的传输通道。
5)SGSN1返回Activate PDP Context Accept消息给用户A，这时SGSN1就可以在GGSN1和用户A之间路由PDP分组数据包，并开始计费。
如果这时和用户A处于同一个小区的用户B也发起多播业务的注册，则执行以下过程1)用户B发送Activate PDP Context Request消息给SGSN1，其中APN1中的配置表明选择的是外部网络中的多播应用业务，和用户A选择的是同一个多播业务服务器；2)使用无线接入承载分配过程建立无线接入承载；3)SGSN1收到Activate PDP Context Request消息之后，从APN1的配置中得知用户B请求的是多播业务，在内部已建立的映射表中增加用户B的纪录，见表3，其中的TEIDb是SGSN1分配给GGSN1的，然后发送Create PDP Context Request消息给GGSN1，为了以典型实施例说明本发明方法，即假设APN1经解析之后返回给SGSN1的所有GGSN中，选择的GGSN和用户A使用的GGSN1相同。
4)GGSN1收到Create PDP Context Request消息之后，从APN1配置中得知用户B请求的是同一类多播业务，那么在内部建立的表中增加用户B的纪录，该表指出现在有两个用户在接收来自同一个多播业务服务器的多播数据，见表4，其中的TEIDb’是GGSN1分配给SGSN1的，然后在Create PDP Context Response消息中返回，其中TEIDb和TEIDb’对应着用户B在SGSN1和GGSN1之间的传输通道。
5)SGSN1返回Activate PDP Context Accept消息给用户B，然后SGSN就可以在GGSN1和用户B之间路由PDP分组数据包，并开始计费。SGSN与RNC一侧相应映射表的表项结构及建立和填写过程与此类似。
广播业务和多播业务类似，其用户的数目比多播用户要多，而且SGSN服务区内每一个能够接收广播业务的用户都已经在SGSN中进行了附着过程，所以不必进行映射表的具体用户记录。
本发明方法实施中，无线接入承载分配过程是由SGSN发起，当无线接入承载分配请求消息用于建立无线接入承载时，SGSN将其用于接收数据的TEID号放在无线接入承载建立请求消息中发送给RNC，在RNC返回的无线接入承载建立响应中SGSN得到RNC用于接收数据的TEID号；如果RNC和SGSN之间的隧道发生改变，即通过无线接入承载分配修改相应的映射表，解决了一个正在接收多播业务的用户从当前的服务RNC移动到了另一个RNC的转换问题。
本发明方法中选取一条用于传输数据的GTP隧道亦可通过将多个TEID对应到一个实际使用的TEID上的方法实现。
权利要求
1.一种单信息源至多接收点的分组数据业务实现方法，其特征在于首先由用户通过分组数据协议PDP上下文激活过程请求业务，再由应用业务服务器依次经通用分组无线业务GPRS网关支持节点GGSN、GPRS服务支持节点SGSN、无线网络控制器RNC将业务数据传输给用户，在所述PDP上下文激活过程中，于每个SGSN中填写包括如下信息的映射表(1)提供业务数据来源的GGSN；(2)为激活业务用户服务的RNC；(3)标识所连接具体业务的接入点名APN；于每个GGSN中填写包括如下信息的映射表(1)为激活多播业务用户服务的SGSN；(2)APN；在所述业务数据传输给用户的过程中，根据上述映射表，在GGSN与各SGSN的连接中对每个APN仅选取一条GPRS隧道GTP传输；在SGSN与各RNC的连接中对每个APN仅选取一条GTP隧道传输。
2.如权利要求1所述的单信息源至多接收点的分组数据业务实现方法，其特征在于当所述业务为多播业务时，在所述PDP上下文激活过程中于每个SGSN、GGSN填写的映射表中的信息包括所服务的多播业务用户。
3.如权利要求1所述的单信息源至多接收点的分组数据业务实现方法，其特征在于在PDP上下文激活过程中，并填写映射表的操作包括下述步骤1)用户发送带有参数APN的激活PDP上下文请求Activate PDPContext Request消息给SGSN；2)执行无线接入承载分配过程；3)SGSN收到Activate PDP Context Request消息之后，根据APN解析的结果选择一个GGSN。给该GGSN分配隧道端节点TEID，如果APN的配置中是单信息源至多接收点的分组数据业务，就已有参数填写映射表的相关表项，然后发送带有参数TEID的建立PDP上下文请求Create PDP Context Request消息给GGSN；4)GGSN收到Create PDP Context Request消息之后，激活APN对应的应用业务服务器中相应的业务，并给SGSN分配另一端隧道端节点TEID’，如果APN的配置中是单信息源至多接收点的分组数据业务，就已有参数填写映射表的相关表项，然后返回带有参数TEID’的建立PDP上下文应答Create PDP Context Request消息给SGSN；5)SGSN根据Create PDP Context Request消息中返回的参数填写映射表，并返回激活PDP上下文认可Activate PDP Context Accept消息给用户。
4.如权利要求3所述的单信息源至多接收点的分组数据业务实现方法，其特征在于所述无线接入承载分配过程由SGSN发起，当无线接入承载分配请求消息用于建立无线接入承载时，SGSN将其用于接收数据的TEID号放在无线接入承载建立请求消息中发送给RNC，在RNC返回的无线接入承载建立响应中SGSN得到RNC用于接收数据的TEID号；如果RNC和SGSN之间的隧道发生改变，即通过无线接入承载分配修改相应的映射表。
5.如权利要求3所述的单信息源至多接收点的分组数据业务实现方法，其特征在于通过将多个TEID对应到一个实际使用的TEID上的方法实现选取一条用于传输数据的GTP隧道。
全文摘要
本发明公开了一种单信息源至多接收点的分组数据业务实现方法，首先由用户通过分组数据协议PDP上下文激活过程请求业务，再由应用业务服务器依次经GGSN、SGSN、RNC将业务数据传输给用户，在PDP上下文激活过程中，于每个SGSN中填写包括业务数据来源GGSN、服务RNC、接入点名APN的映射表；于每个GGSN中填写包括服务SGSN、APN的映射表；在业务数据传输给用户的过程中，根据上述映射表，在GGSN与各SGSN的连接及SGSN与各RNC的连接中对每个APN仅选取一条GPRS隧道GTP传输，使得承载网络的资源利用率显著提高。
文档编号H04L12/56GK1434612SQ0210075
公开日2003年8月6日 申请日期2002年1月23日 优先权日2002年1月23日
发明者武亚娟, 赵建国 申请人:华为技术有限公司