ES2290362T3 - Soporte de multidifusion en redes inalambricas de conmutacion por paquetes. - Google Patents
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Abstract
Método para establecer un servicio de multidifusión en una red de paquetes de datos por radio que comprende, por lo menos, un nodo de pasarela (GGSN), por lo menos, un nodo de servicio (SGSN) acoplado al nodo de pasarela, una pluralidad de nodos de acceso de radio (RAN) acoplados al nodo de servicio (SGSN), transportando la red de paquetes por radio, paquetes de datos desde una red externa de paquetes de datos a estaciones móviles (MS) unidas inalámbricamente a nodos de acceso de radio (RAN), comprendiendo el método las etapas de que: - una estación móvil (MS) edita un mensaje (1) de informe de miembro de multidifusión para el nodo de pasarela (GGSN), que indica que la estación móvil desea recibir contenido de un grupo de multidifusión específico (1); - el nodo de pasarela (GGSN) recibe el mensaje (1) y edita un mensaje (2) de activación de contexto de multidifusión para el nodo de servicio (SGSN) (2); - el nodo de servicio (SGSN) notifica (5) a la estación móvil, el soporte de acceso de radio y la calidad de servicio para la sesión de multidifusión (5), caracterizado porque: - el nodo de servicio (SGSN) informa (3) a la red de acceso de radio (RAN) que la estación móvil se está uniendo al respectivo grupo de multidifusión (3); - si ya no existe (2b) un grupo de multidifusión en el nodo de servicio (SGSN), el nodo de servicio (SGSN) crea un contexto para el grupo de multidifusión (2c) y añade (2d) la estación móvil (MS) al contexto del grupo de multidifusión (MC); - el nodo de servicio (SGSN) envía una respuesta (4) de activación de contexto de multidifusión, al nodo de pasarela (GGSN) (4).
Description
Soporte de multidifusión en redes inalámbricas
de conmutación por paquetes.
La presente invención se refiere a servicios de
multidifusión para redes de móviles. La presente invención también
se refiere a componentes de sistemas en redes de móviles, que hacen
posible tales servicios de multidifusión. Más específicamente, la
invención se refiere a multidifusión en una red GPRS.
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Como es sabido, la unidifusión es una
distribución punto-a-punto, por la
que existe una corriente de datos por receptor en cada enlace que
conecta un receptor dado y la fuente.
La multidifusión es un servicio que permite a
una fuente enviar un mensaje a una pluralidad de receptores
específicos. La noción de multidifusión implica, idealmente, que
sólo una copia del mensaje pasará por cualquier enlace en una red,
y se harán copias del mensaje solamente donde divergen los caminos.
Desde una perspectiva de red, la multidifusión reduce
espectacularmente el consumo de anchura de banda total, puesto que
los datos son duplicados en la red en puntos apropiados.
Los receptores se unen a un grupo particular de
sesión de multidifusión informando a un correspondiente encaminador
de multidifusión, por lo que el tráfico es suministrado a todos los
miembros de ese grupo por la infraestructura de la red. La
transmisión se puede efectuar, ya sea desde un usuario a muchos
usuarios, que es la así llamada multidifusión
uno-a-muchos, o muchos usuarios
envían información a muchos receptores, que es la así llamada
transmisión muchos-a-muchos.
Para redes de área local típicas, LAN (Local
Area Network), que utilizan CSMA (Carrier Sense Multiple
Access = Acceso Múltiple por Detección de Portadora), en las que los nodos comparten un medio de comunicación común, la multidifusión es muy fácil de soportar. Un paquete especialmente direccionado puede ser leído desde el medio de comunicación por múltiples anfitriones. Ethernet, por ejemplo soporta direcciones de unidifusión, direcciones de multidifusión y la dirección de difusión por red.
Access = Acceso Múltiple por Detección de Portadora), en las que los nodos comparten un medio de comunicación común, la multidifusión es muy fácil de soportar. Un paquete especialmente direccionado puede ser leído desde el medio de comunicación por múltiples anfitriones. Ethernet, por ejemplo soporta direcciones de unidifusión, direcciones de multidifusión y la dirección de difusión por red.
Sin embargo, la extensión de las posibilidades
de la multidifusión a la comunicación entre-redes
conduce a la introducción de un encaminador en un borde de la red
para descifrar dinámicamente cómo dirigir el datagrama, en donde un
datagrama designa un paquete de datos, que es establecido en la capa
IP. El modo de dirigir se deduce de la dirección incluida en la
cabecera del datagrama y de la tabla de encaminamiento que es
administrada por el encaminador.
Con multidifusión de Protocolo de Internet, IP
(Internet Protocol), los receptores no necesitan saber quienes son
o dónde están los emisores, y los emisores no necesitan saber
quiénes son los receptores. Ni los emisores ni los receptores
necesitan preocuparse por la tipología de la red, ya que la red
optimiza la entrega. La distribución de información mediante
multidifusión IP se efectúa sobre la base de una conexión jerárquica
de los anfitriones, como por ejemplo, un árbol. Se han propuesto
varios algoritmos para construir árboles de distribución
multidifusión, como por ejemplo, árboles de arco, árboles
compartidos, árboles basados en fuentes, árboles basados en
núcleos. Las descripciones de los correspondientes algoritmos se
pueden encontrar en "IP telephony: Packet-based
multimedia communications systems" de O. Hersent, D. Gurle, D.
Petit; Addison-Wesley, Harlow, 2000. Después del
establecimiento del árbol de distribución, la distribución de la
información es efectuada por los protocolos de encaminamiento
de
multidifusión IP.
multidifusión IP.
Una dirección específica de multidifusión IP
denota que un datagrama dado pertenece a un grupo de multidifusión,
en lugar de a las direcciones de receptores individuales, como es el
caso de las direcciones IP normales. Hay varias posibilidades de
asignar direcciones de multidifusión a grupos de multidifusión. La
tarea de un encaminador de multidifusión dado, es codificar las
direcciones de destino y encaminar datagramas de multidifusión de
acuerdo con la información de su tabla de encaminamiento.
Para la multidifusión IP, el miembro de un grupo
de sesión de multidifusión puede ser dinámico, es decir, los
anfitriones pueden incorporarse a grupos y abandonarlos en cualquier
momento. Por tanto, los encaminadores de multidifusión necesitan
actualizar la información sobre qué otros anfitriones y
encaminadores son miembros presentes de un grupo de multidifusión
dado.
El Protocolo de Gestión de Grupos de Internet,
IGMP, es un protocolo que permite el encaminamiento, entre
dominios, de datos de multidifusión IP. Los encaminadores de
multidifusión usan el IGMP para saber qué grupos de multidifusión
tienen miembros en cada una de sus redes físicas asociadas. El IGMP
permite que la terminación de grupo sea rápidamente comunicada al
protocolo de encaminamiento, lo cual es importante para grupos de
multidifusión de gran anchura de banda y sub-redes
con miembros de grupo altamente volátiles.
Según el IGMP, los encaminadores de
multidifusión envían periódicamente una Pregunta General (General
Query) a todos los grupos de multidifusión de los sistemas
(224.0.0.1) (dirección) para determinar si otros encaminadores de
multidifusión están presentes en el segmento. Un mecanismo asegura
que solamente un encaminador de multidifusión adopta el estado de
encaminador Interrogante de multidifusión en un segmento dado. El
encaminador Interrogante edita Preguntas Específicas de Grupos. En
respuesta, los anfitriones envían un Informe de Miembro que informa
al encaminador Interrogante si el anfitrión es un miembro del grupo
de multidifusión particular. Cuando, por otra parte, un encaminador
recibe un Informe, añade el grupo del cual se está informando, a la
lista de miembros de grupos de multidifusión en la red en la cual
recibe el Informe y establece un temporizador para el miembro.
Cuando un anfitrión se une a un grupo de multidifusión, transmite
inmediatamente un informe de miembro, no solicitado. El IGMP ha
sido especificado en el Grupo de Trabajo de Red (Network Working
Group) RFC 2236.
El Descubrimiento de Oyente de Multidifusión,
MLD, es un protocolo alternativo al IGMP, que permite el uso del
IPv6 (Protocolo Internet, versión 6). En el MLD, un mensaje de
Informe de Oyente de Multidifusión corresponde al Informe de
Miembro del IGMP. Además, según el MLD, el mensaje de Oyente de
Multidifusion Hecho (Multicast Listener Done) corresponde a un
Informe de Miembro. El MLD está especificado en el Grupo de Trabajo
de Red RFC 2710.
Actualmente, hay actividad dentro del Proyecto
de Asociación de 3ª generación, 3GPP (3rd Generation Partnership
Project), relacionado con la introducción y soporte de servicios de
multidifusión en sistemas de móviles de paquetes de datos.
Según las redes GPRS y UMTS conocidas, el
tráfico de enlace descendente terminado en móvil es encaminado
usando identidades que son designadas para manejar solamente
tráfico punto-a-punto.
Como es conocido en la técnica, para efectuar el
transporte de unidifusión, en la estación móvil y el SGSN existe
una estructura de datos designada como contexto de gestión de
movilidad, MM (Mobility Management). Además, en la estación móvil,
el SGSN y el GGSN existe un Protocolo de Paquete de Datos (PDP),
contexto, que comprende, por ejemplo, una dirección IP para
permitir que la estación móvil participe en una sesión IP con un
proveedor de servicios de Internet.
Los fundamentos técnicos acerca de GPRS en GSM
(Global System for Mobile communications = Sistema Global para
comunicaciones móviles) y UMTS están cubiertos en los siguientes
documentos:
"3GPP TS 03.60 V7.5.0
(2001-01) 3rd Generation Partnership
Project";
"Technical Specification Group Services and
System Aspects" (Servicios de Grupos de Especificaciones Técnicas
y Aspectos del Sistema),
"Digital Cellular Telecommunications System
(Phase 2+)" (Sistema de Telecomunicaciones Celulares Digitales)
(Fase 2+),
"General Packet Radio Service (GPRS)"
(Servicio General de Paquetes por radio),
"Service Description, Stage 2 (Release
1998)" (Descripción de Servicios. Etapa 2) (Realización
1998).
"3GPP TS 23.060 V3.6.0
(2001-01) 3rd Generation Partnership
Project";
"Technical Specification Group Services and
System Aspects",
"General Packet Radio Service (GPRS)",
"Service Description, Stage 2 (Release
1999)".
El documento WO 00/57601 presenta una red GPRS
capaz de manejar mensajes de multidifusión para un número de
estaciones móviles distribuidas. Están dispuestos un nodo de
pasarela GGSN y un nodo de servicio SGSN. El GGSN juega un papel
arbitrador de IP-M (Internet Protocol - Multicast =
Protocol de Internet - Multidifusión) y actúa como un nodo de
distribución en el que se almacenan listas específicas de abonados
de grupos de multidifusión, por ejemplo grupos
IP-M, a los cuales quieren oír abonados específicos.
La Información específica de abonados, tal como una lista, se
almacena en el GGSN, que define grupos de multidifusión unidos por
estaciones móviles específicas. Al recibir una llamada de grupo
IP-M desde la red de paquetes de datos (PDN = Packet
Data Network), el GGSN puede comprobar si una estación móvil de la
red GPRS se ha unido al correspondiente grupo IP-M,
y establece una conexión
punto-a-punto entre el proveedor del
contenido de multidifusión y una respectiva estación móvil.
Después, los mensajes de multidifusión pueden ser dirigidos a un
respectivo abonado usando una conexión
punto-a-punto usual. Este documento
forma la base para los respectivos preámbulos de las
reivindicaciones
1 y 5.
1 y 5.
La presente invención logra una transmisión de
multidifusión más eficiente en Redes Generales de Paquetes por
Radio (GPRS), más específicamente las partes de la red GPRS que
están de acuerdo con las especificaciones 3GPP que son designadas
como la Interfaz Gp, la Interfaz Gn y la Interfaz
Iu-PS.
Un primer objeto de la invención es hacer
posible introducir servicios de multidifusión en redes de móviles,
de tal manera que los recursos se usen eficientemente. Es decir,
transmitir información simultáneamente a un gran grupo de
receptores mientras se utiliza un mínimo de anchura de banda.
Este objeto se ha conseguido mediante el método
definido por la reivindicación 1.
Otro objeto es introducir un método para un nodo
de servicio, para obtener multidifusión en una red de paquetes de
datos por radio.
Este objeto se ha conseguido por el contenido de
la reivindicación 5.
Otras ventajas serán evidentes con la siguiente
descripción detallada y los dibujos de la invención.
La Figura 1 muestra flujos de paquetes de
multidifusión en una red ejemplar de comunicaciones GPRS según una
primera realización de la invención;
la Figura 2 muestra flujos de paquetes de
multidifusión en una red ejemplar de comunicaciones GPRS según una
segunda realización de la invención;
la Figura 3 es una representación esquemática de
un procedimiento preferido para la activación de una sesión
multipunto, según una realización preferida de la invención;
la Figura 4 es un diagrama de flujo para el
GGSN, según la invención; y
la Figura 5 es un diagrama de flujo para el
SGSN, según la invención.
La presente invención permite que varios
usuarios oigan transmisiones de multidifusión en una red inalámbrica
y, más específicamente, en una red GPRS. Este concepto comprende
una sesión de multidifusión de nivel de aplicación con las
siguientes propiedades:
La transmisión es simplex, unidireccional, y
enviada desde una fuente a muchos usuarios finales situados en una
o muchas posiciones geográficas. Hay una fuente y muchos usuarios
finales. El usuario debe inscribirse en el servicio para obtener la
información necesaria (por ejemplo, decodificación, clave de
cifrado, etc.) para que el terminal oiga la transmisión a través de
una estructura de datos, designada como contexto de multidifusión,
que pueden compartir varios usuarios. El contexto de multidifusión
se refiere a varios parámetros o datos para una estación móvil
implicada en una sesión dada, y comprende datos acerca de, por
ejemplo, direcciones de grupos de multidifusión, APN usados,
QoS.
El contexto de mulidifusión es una estructura de
datos que - a diferencia del contexto MM y del contexto PDP - no
está asociada con una estación móvil específica, sino con un grupo
de multidifusión específico. El contexto de mulidifusión es creado
en un nodo dado cuando hay, por lo menos, un miembro para el grupo
de multidifusión en el área servida por el nodo.
El contexto de multidifusión contiene una lista
de los miembros actuales del grupo de multidifusión. La lista
apunta el contexto PDP de cada miembro. Del contexto PDP de los
miembros se puede encontrar la posición actual de los miembros.
Del contexto de multidifusión, el SGSN y el GGSN
deducen tablas de encaminamiento que permiten el envío deseado y la
posible duplicación de paquetes de datos de multidifusión que ha de
ser efectuada. Por lo tanto, múltiples estaciones móviles pueden
recibir el contexto de multidifusión desde la misma corriente de
datos.
Siempre que se añaden o suprimen miembros de
grupos de multidifusión, o cambian de posiciones, se comprueba si
se deben añadir o suprimir entradas de la tabla de
encaminamiento.
El usuario puede ser avisado de la presencia de
una cierta transmisión de multidifusión, ya sea por una búsqueda
activa de servicios disponibles en una cierta área, por ejemplo
mediante una página web, u obteniendo información acerca del
servicio mediante, por ejemplo, un SMS (Short Message Service =
Servicio de Mensajes Cortos) o un servicio de empuje de datos (push
service).
En la Figura 1 se ha presentado un diagrama
ejemplar relacionado con una red GPRS, por el que se ha mostrado la
multidifusión según una primera realización de la invención. En el
ejemplo dado, un número de estaciones móviles M1 - M10 están
conectadas inalámbricamente a un número de estaciones base,
designadas también como nodos de acceso de radio (RAN1 - RAN5). Los
RAN están acoplados a respectivos Nodos de Soporte de GPRS de
Servicio (SGSN1 - SGSN2) que, después, son acoplados de nuevo a un
Nodo de Soporte de GPRS de Pasarela (GGSN). Una fuente de
multidifusión (MCS = Multicast Source) está acoplada al GGSN y
suministra, por ejemplo, varios servicios de multidifusión tales
como transmisiones instantáneas de vídeo y de audio. Un Proveedor de
Servicios de Internet puede alojar la fuente de multidifusión, pero
la fuente de multidifusión también puede residir en el Nodo de
Soporte de GPRS de Pasarela.
Corrientes de paquetes son encaminadas en el
GGSN, SGSN1 y SGSN2, y RAN1 - RAN5, por medio de tablas de
encaminamiento. En el presente ejemplo se ha mostrado un extracto
de tablas de encaminamiento, a saber, la tabla de encaminamiento
RTR10 relacionada con RAN1, la RTR20 relacionada con RAN2, la RTR30
relacionada con RAN3 y la RTS10 relacionada con SGSN1.
En el presente ejemplo, las estaciones móviles
M1, M4 y M7 desean recibir servicios de multidifusión de un grupo
de multidifusión MG7. Además, las estaciones móviles M3 y M9 desean
recibir servicios de multidifusión de un grupo de multidifusión
MG8.
Debe observarse que, en un sistema real, estaría
presente, típicamente, un número mayor de estaciones móviles.
Además, se solicitarían muchos más servicios y se suministrarían más
clases de QoS, ya sea como grupos de multidifusión individuales o
por medio de distribución por capas de calidad. Sin embargo, por
motivos ilustrativos, se ha escogido el anterior ejemplo
sencillo.
Según una primera realización de la invención,
el protocolo de túnel GPRS (GTP) hace posible la conectividad
multidifusión. Un túnel GTP es un camino de dos direcciones,
punto-a-punto. Encapsulando un
paquete o una corriente de paquetes IP con una cabecera específica
de túnel, los datos son introducidos en un túnel hasta un punto
final de túnel. En lo que sigue, el término túnel de multidifusión
se usará para referirse a un túnel GTP que está adaptado para
llevar una corriente IP de contenido de multidifusión, es decir,
contenido que, potencialmente, puede ser recibido o será recibido
por una pluralidad de puntos finales.
Según la ejemplar Figura 1, un conjunto de
primeros túneles GTP de multidifusión, designado GTPT7, es
establecido entre GGSN1 y SGSN1, y entre SGSN1 y RAN1, así como
entre SGSN1 y RAN3. Los túneles GTP corresponden a una
encapsulación de la corriente de datos con cabeceras apropiadas.
El túnel GTPT7 de multidifusión lleva la
corriente de paquetes IP relacionada con el grupo 7 de
multidifusión, MG7, desde GGSN1 hasta SGSN1, desde donde es
difundida a RAN1 y RAN3, respectivamente. Para este propósito, la
corriente de datos es encapsulada con una cabecera que comprende las
direcciones de SGSN1 y, subsiguientemente, son añadidas nuevas
cabeceras correspondientes a RAN1 y RAN3.
En analogía con lo anterior, el túnel GTPT8, que
lleva la corriente IPSTR8, es transmitido a las estaciones móviles
M3 y M9 que son miembros del grupo MG8 de multidifusión. El túnel
GTPT8, que lleva la Corriente IP, IPSTR8, es duplicado en GGSN1 y
transmitido a los Túneles de SGSN1 y SGSN2.
Las tablas de encaminamiento RTR10, RTR20 y
RTR30 aseguran que las diversas corrientes son suministradas
solamente a las estaciones móviles que están suscritas al grupo de
multidifusión dado.
Se observa que el GGSN y el SGSN no examinan el
contenido de los túneles (paquetes), sino que el SGSN solamente
vuelve a dirigir los túneles de acuerdo con la tabla de
encaminamiento de la entidad respectiva.
Por tanto, se ha establecido un servicio
multipunto del tipo PDP, que permite el anterior tráfico de
multidifusión.
Como una alternativa al anterior árbol de
multidifusión dinámico, los túneles GTP que llevan el contenido de
multidifusión también pueden ser preconfigurados para estar
disponibles para un número de nodos predeterminados en la red GPRS.
Los nodos predeterminados podrían corresponder a un área regional
dada. En la Figura 2 se muestra dicho árbol de difusión estático,
por lo que los contenidos de multidifusión correspondientes a los
grupos MG7 y MG8 de multidifusión son distribuidos a RAN1, RAN2 y
RAN3 a través de túneles GTP. Por tanto, la suscripción a esos
servicios sólo estará disponible para terminales que están en las
células correspondientes a las anteriores redes de acceso de
radio.
Dicho servicio sería relevante para contenidos
orientados geográficamente tales como anuncios o información de
tráfico locales, o información que se refiere a un suceso local que
sucede en un lugar de reunión específico tal como, por ejemplo, un
estadio deportivo.
En caso de que se usen árboles de multidifusión
estáticos, el SGSN y/o los RAN deben ignorar los datos de
multidifusión si no hay clientes inscritos para el correspondiente
grupo de multidifusión.
En lugar de usar túneles de multidifusión GTP
como se describió anteriormente, se pueden utilizar funciones de
multidifusión IP de la red de transporte IP entre GGSN y SGSN, por
lo que inscripciones de nodos de nivel inferior a nodos de nivel
superior (por ejemplo, un SGSN que se inscribe en el GGSN), y
datagramas, son distribuidos por multidifusión IP. De esta manera,
las conexiones del árbol de multidifusión están basadas en miembros
para direcciones de multidifusión IP.
Ésta es una mejora opcional, que también puede
optimizar la transmisión de datos de multidifusión. La opción
anterior permite árboles de suministro de multidifusión dinámicos y
preconfigurados.
Según la invención, la aplicación de
multidifusión en la estación móvil se hace usando multidifusión IP
y, por lo tanto, envía un mensaje de informe de miembro (MLD,
Multicast Listener Report, RFC 2710, en caso de Ipv6) en IGMP
(Internet Group Management Protocol, RFC 2236), cuando quiere unirse
a un grupo de multidifusión. Este mensaje es recibido en el
GGSN.
Si es necesario, el GGSN se une al árbol de
suministro de multidifusión de la fuente de multidifusión, con el
protocolo apropiado (encaminamiento de multidifusión). Basado en la
información del mensaje de la estación móvil y la información de la
fuente de multidifusión, el GGSN puede actualizar los parámetros de
calidad de servicio del contexto para la estación móvil y, si es
necesario, actualizar el árbol de multidifusión.
El servicio de multidifusión puede ser
proporcionado, por ejemplo, por un proveedor de contenidos, ya sea
directamente a un número de GGSN, o mediante Multidifusión IP. El
usuario puede ser avisado de la presencia de una cierta
transmisión, ya sea por búsqueda activa de servicios disponibles en
una cierta área, por ejemplo, a través de una página web, u
obteniendo información acerca del servicio mediante, por ejemplo, el
SMS o un servicio de empuje, por ejemplo, mediante un Protocolo de
Anuncio de Sesión (SAP = Session Announcement Protocol).
El usuario final puede ser avisado de las
transmisiones de multidifusión, por ejemplo, mediante servicios de
empuje de datos o navegación web.
Ahora se explicará el procedimiento para
establecer la sesión de multidifusión, con referencia a la Figura
3.
Antes de que el proceso pueda ser iniciado, la
estación móvil necesita tener establecido un contexto PDP para
IP.
1. El terminal móvil informa al GGSN su interés
por un servicio de multidifusión específico. El terminal móvil
edita un mensaje de informe de miembro tal como IGMP, o MLD en caso
de Ipv6. El mensaje puede contener o no contener información acerca
de la calidad de servicio deseada.
2. El GGSN valida la solicitud del terminal
móvil y, si es necesario, lo inscribe para el servicio de
multidifusión solicitado.
El GGSN puede decidir la calidad de servicio que
hay que usar para la distribución del grupo de multidifusión,
basándose en información desde la fuente, ajustes de operador y/o el
terminal móvil.
El GGSN envía al SGSN un mensaje de activación
de contexto de multidifusión. El mensaje contiene la identidad del
usuario, la dirección del grupo de multidifusión, y la calidad de
servicio que se debería usar para un grupo de multidifusión dado.
Opcionalmente, el GGSN usa enlaces
punto-a-punto para la MS, si el SGSN
no es capaz de manejar información de multidifusión.
Después del proceso de modificación de contexto
PDP iniciado por el GGSN, se podría usar para esto el mensaje de
señalización de solicitud de Actualización de contexto PDP.
3. El SGSN informa a la red de acceso de radio
que la estación móvil se está uniendo a este grupo de multidifusión,
de modo que se puede establecer el apropiado soporte de acceso de
radio para la sesión de multidifusión dada.
Este mensaje de señalización depende de si ya
hay una estación móvil oyendo en esta parte del árbol de
multidifusión, o es un miembro de un grupo de multidifusión dado.
Si otra estación móvil ya oye al grupo de multidifusión dado, ya se
puede establecer aquí un enlace (túnel GTP o conexión multidifusión
IP) del árbol de multidifusión, para este grupo de
multidifusión.
Si no está establecido el enlace del árbol, el
enlace deseado es añadido al árbol de multidifusión entre el SGSN y
el RAN.
4. El SGSN actualiza el contexto para la
estación móvil con el grupo de multidifusión, y su calidad de
servicio y APN usado.
En caso de que la Red de Acceso de Radio no
soporte ningún soporte de radio de multidifusión, no se envía este
mensaje. El SGSN efectúa una duplicación de paquetes y envía
paquetes usando un soporte de acceso de radio
punto-a-punto previamente
establecido.
El SGSN contesta al GGSN, por lo que el SGSN, si
ya no es una parte, llega a ser una parte del árbol de
multidifusión.
5. El SGSN notifica a la estación móvil, el
soporte de acceso de radio y la calidad de servicio definidos para
la sesión de multidifusión.
El procedimiento de modificación de contexto PDP
iniciado por el GGSN se podría usar para este propósito. En ese
caso, se usa la señal de solicitud de Modificar el contexto PDP.
En caso de que el terminal móvil no soporte
ningún soporte de acceso de radio de multidifusión, el SGSN efectúa
la duplicación de paquetes y envía paquetes usando el soporte de
acceso de radio punto-a-punto ya
establecido. En este caso, el SGSN no avisa explícitamente a la
estación móvil.
6. El GGSN puede enviar una respuesta a la
estación móvil usando un nuevo mensaje de respuesta IGMP, o un
mensaje MLD en caso de Ipv6.
7. Ahora es posible que la estación móvil MS
tome parte en la sesión de comunicación multidifusión.
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento de actualización de área de
encaminamiento es seguido cuando una estación móvil se mueve y
entra en una nueva área de encaminamiento. El contexto en la
respuesta de contexto SGSN del antiguo SGSN al nuevo SGSN contiene
las extensiones de multidifusión. Sin embargo, cuando una estación
móvil cambia de SGSN, el establecimiento y supresión del túnel de
Multidifusión GTP entre el GGSN y los SGSN depende de si hay un
contexto activo para el grupo de multidifusión dado. Si el antiguo
SGSN no tiene otros oyentes restantes para el grupo de
multidifusión dado, extrae el contexto y su enlace al árbol de
multidifusión. Si el nuevo SGSN no tiene contexto previo para este
grupo de multidifusión, necesita unirse al árbol de
multidifusión.
El GGSN puede recibir, de la fuente, información
acerca de los parámetros de QoS para el servicio de multidifusión,
directa o indirectamente. La información se podría recibir con o sin
solicitud. Basándose en esta información y, posiblemente también,
información de las estaciones móviles acerca de sus QoS solicitados,
el GGSN puede establecer uno o varios árboles de multidifusión
diferentes para servir diferentes niveles de solicitudes y
posibilidades de las estaciones móviles. En caso de que el GGNS
decida que se deben usar múltiples grupos de multidifusión de QoS,
informa a los usuarios individuales acerca del grupo de
multidifusión al que pertenecerán, enviándoles una nueva dirección
de grupo de multidifusión. Esta información puede ser proporcionada
en el mensaje de respuesta IGMP o un mensaje especializado.
Entonces, el GGSN es responsable de duplicar los datos de
multidifusión en diferentes grupos de multidifusión de QoS en el
PLMN con diferentes soportes de QoS.
Múltiples "activaciones de contexto de
multidifusión" pueden ser invocadas por el GGSN en caso de
múltiples grupos de multidifusión de QoS.
En las Figuras 4 y 5 también se ha ilustrado la
funcionalidad del GGSN y del SGSN. Las etapas de las Figuras 4 y 5
se refieren a los mismos eventos que en el diagrama de presentación
de la Figura 3.
En la etapa 1, el informe de Miembro IGMP o MLD
es recibido desde la estación móvil, MS.
Si no hay contexto de multidifusión en el GGSN
para el grupo de multidifusión, 1a, el GGSN verifica el grupo de MC
y establece una conexión, es decir, un túnel GTP si se usan túneles,
a la fuente de MC (MCS = MC Source) y determina el nivel de QoS que
hay que usar, 1b.
Además, se crea un contexto de multidifusión
para el grupo de MC, 1c.
Subsiguientemente a la etapa 1a, si la respuesta
era Sí en la etapa 1c, la estación móvil en cuestión es añadida al
contexto del grupo de MC, 1d.
\newpage
Según la etapa 2, el GGSN edita una activación
de contexto MC para el SGSN a fin de establecer la conexión desde
el GGSN al SGSN en cuestión, por ejemplo, un túnel GPT para
contenido de multidifusión, como se muestra en las Figuras 1 y
2.
Cuando el SGSN recibe el mensaje de activación
de contexto MC del GGSN, 2, el SGSN extiende su contexto de la
estación móvil en cuestión con el respectivo grupo de multidifusión,
etapa 2a. Si ya no existe un grupo de multidifusión en el SGSN,
etapa 2b, el SGSN crea un contexto para el grupo de multidifusión,
etapa 2c.
Cuando existe el contexto de multidifusión para
el grupo de MC en el SGSN, la estación móvil, MS, es añadida al
contexto del grupo de MC, etapa 2d.
Subsiguientemente, la RAN es avisada de que la
estación móvil quiere unirse al grupo de MC y espera respuesta,
etapa 3.
En caso de que se usen túneles, como se explicó
con referencia a las Figuras 1 y 2, y si no hay un túnel GTP para
el grupo de MC entre el GGSN y el SGSN, 3a, se crea dicho túnel,
3b.
Subsiguientemente, en la etapa 4, el GGSN
reconoce al SGSN la solicitud de activación de contexto de MC.
En la etapa 5, el SGSN notifica a la estación
móvil la actualización del contexto. Parámetros tales como el
soporte de radio RAB (Radio Bearer) y la QoS para la sesión son
transportados a la estación móvil.
Finalmente, en la etapa 6, una respuesta IGMP, o
mensaje MLD comparable, es editada para la estación móvil desde el
GGSN.
Los datos de suscripción al servicio de
multidifusión pueden estar presentes en el HLR/HSS 3G (HSS = Hughes
Software Systems = Sistema de Software Hughes). Estos datos pueden
incluir lo siguiente: APN, el identificador único, claves de
cifrado y descifrado, QoS necesaria (tasa de bits), información de
carga.
Ventajosamente, los nodos RAN deben estar al
tanto de las extensiones de contexto para multidifusión hasta un
nivel tal que las transmisiones puedan ser enviadas, por célula,
cuando, por lo menos, un usuario activo está presente en una
célula.
Cuando el contexto de multipunto PDP está
desactivado (véase, por ejemplo, 3GPP TS 23.060) o el anfitrión
abandona el grupo de multidifusión (por ejemplo, mensaje de abandono
IGMP), el SGSN comprueba si el anfitrión era el último miembro de
un grupo de MC.
Si existen otros miembros para el grupo de MC,
el SGSN informa al GGSN que un miembro se ha dado de baja del grupo
de MC. Dependiendo de los datos almacenados en el GGSN, el SGSN
envía, ya sea la identidad del anfitrión, o solamente un mensaje de
que se debe disminuir el contador para el grupo de MC.
Si no existen más miembros, el SGSN descarga el
túnel hacia el GGSN. Obsérvese que el túnel puede quedar para uso
futuro si se usan túneles multiplexados preconfigurados.
Opcionalmente, se pueden usar temporizadores para descargar túneles
después de un cierto periodo de inactividad.
Esta invención proporciona una eficiente
utilización de recursos de redes escasos y costosos, en redes
inalámbri-
cas.
cas.
Se consigue una eficiente transmisión en la
Interfaz Gn y la Interfaz Gp, y la interfaz Iu-PS,
transmitiendo solamente una única copia de un paquete en cada
enlace. Esto reduce los recursos totales de transmisión necesarios,
y limita la necesidad de prevenir la congestión, algoritmos de
equilibrio de carga, etc. cuando múltiples clientes para el mismo
grupo de multidifusión están situados en los mismos o diferentes
SGSN. Obsérvese que esto también se aplica a escenarios con equipos
de abonado heterogéneos o redes de acceso, puesto que se puede usar
distribución por capas de la información, por ejemplo, múltiples
medios o múltiples capas de adaptación como se especifica en la
norma MPEG-4, según se describe en el capítulo de
antecedentes.
Otra ventaja es la reducción de carga en el
proveedor de contenido, por ejemplo, el servidor de transmisiones
instantáneas, puesto que el contenido sólo necesita ser enviado una
vez para un grupo de multidifusión completo.
La transmisión multipunto según la invención es
especialmente ventajosa para la interfaz aérea de sistemas de
móviles, especialmente en situaciones en las que los recursos son
limitados, tales como cuando centenares de usuarios, presentes en
la misma célula de comunicaciones móviles, están recibiendo la misma
transmisión.
\newpage
Hay muchas aplicaciones posibles para sesiones
de multidifusión de móviles según la invención. La transmisión a
espectadores en un campo de fútbol, con repetición del último gol,
es un ejemplo. La información de tráfico y anuncios comerciales,
por ejemplo, vídeo de transmisión instantánea, dentro de una cierta
área geográfica, son ejemplos de otras aplicaciones, que serían
interesantes de acceder inalámbricamente.
- APN
- Access Point Name = Nombre de Punto de Acceso
- CN
- Core Network = Red Troncal
- GGSN
- Gateway GPRS Support Node = Nodo de Soporte de GPRS de pasarela
- GPRS
- General Packet Radio Service = Servicio General de Paquetes por Radio
- GTP
- GPRS Tunneling Protocol = Protocolo de Creación de Túnel GPRS
- HLR
- Home Location Register = Registro de Posición Inicial
- IGMP
- Internet Group Management Protocol = Protocolo de Gestión de Grupo Internet
- L2TP
- Layer 2 Tunneling Protocol = Protocolo de Creación de Túnel de Capa 2
- MC
- Multicast = Multidifusión
- MLD
- Multicast Listener Discovery = Descubrimiento de Oyente de Multidifusión
- MS
- Mobile Station = Estación Móvil
- PDP
- Packet Data Protocol = Protocolo de Paquetes de Datos
- PLMN
- Public Land Mobile Network = Red Pública Móvil Terrestre.
- PS
- Packet Switched = Paquete Conmutado
- QoS
- Quality of Service = Calidad de Servicio
- RAN
- Radio Access Network = Red de Acceso de Radio
- RFC
- Request For Comments = Solicitud de Comentarios
- RTSP
- Real-time Streaming Protocol = `Protocolo de Transmisión en Tiempo Real
- SGSN
- Serving GPRS Support Node = Nodo de Soporte de GPRS de Servicio
- SIP
- Session Initiation Protocol = Protocolo de Iniciación de Sesión
- TE
- Terminal Equipment = Equipo Terminal
- TEID
- Tunnel End Point Id = Identidad de Punto Final de Túnel
- TID
- Tunnel Identifier = Identificador de Túnel
- UC
- Unicast = Unidifusión
- UMTS
- Universal Mobile Telecommunications System = Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles
- WAP
- Wireless Application Protocol = Protocolo de Aplicación Inalámbrica.
Claims (10)
1. Método para establecer un servicio de
multidifusión en una red de paquetes de datos por radio que
comprende, por lo menos, un nodo de pasarela (GGSN), por lo menos,
un nodo de servicio (SGSN) acoplado al nodo de pasarela, una
pluralidad de nodos de acceso de radio (RAN) acoplados al nodo de
servicio (SGSN), transportando la red de paquetes por radio,
paquetes de datos desde una red externa de paquetes de datos a
estaciones móviles (MS) unidas inalámbricamente a nodos de acceso
de radio (RAN), comprendiendo el método las etapas de que:
- una estación móvil (MS) edita un mensaje (1)
de informe de miembro de multidifusión para el nodo de pasarela
(GGSN), que indica que la estación móvil desea recibir contenido de
un grupo de multidifusión específico (1);
- el nodo de pasarela (GGSN) recibe el mensaje
(1) y edita un mensaje (2) de activación de contexto de
multidifusión para el nodo de servicio (SGSN) (2);
- el nodo de servicio (SGSN) notifica (5) a la
estación móvil, el soporte de acceso de radio y la calidad de
servicio para la sesión de multidifusión (5), caracterizado
porque:
- el nodo de servicio (SGSN) informa (3) a la
red de acceso de radio (RAN) que la estación móvil se está uniendo
al respectivo grupo de multidifusión (3);
- si ya no existe (2b) un grupo de multidifusión
en el nodo de servicio (SGSN), el nodo de servicio (SGSN) crea un
contexto para el grupo de multidifusión (2c) y añade (2d) la
estación móvil (MS) al contexto del grupo de multidifusión (MC);
- el nodo de servicio (SGSN) envía una respuesta
(4) de activación de contexto de multidifusión, al nodo de pasarela
(GGSN) (4).
2. Método según la reivindicación 1 en el que,
subsiguientemente
- el nodo de pasarela (GGSN) edita un mensaje
(6) de informe (1) de miembro de multidifusión para la estación
móvil, después lo cual, la estación móvil dada está preparada para
tomar parte en la sesión de multidifusión solicitada.
3. Método según las reivindicaciones 1 ó 2, en
el que el mensaje (1) de informe de miembro de multidifusión, de la
estación móvil, es un mensaje de informe de miembro de IGMP.
4. Método según las reivindicaciones 1 ó 2, en
el que el mensaje (1) de informe de miembro de multidifusión, de la
estación móvil, es un mensaje de informe de oyente MLD.
5. Método para un nodo de servicio (SGSN) que
establece un servicio de multidifusión en una red de paquetes de
datos por radio que comprende, por lo menos, un nodo de pasarela
(GGSN), una pluralidad de nodos de acceso de radio (RAN) acoplados
al nodo de servicio (SGSN), transportando la red de paquetes por
radio, paquetes de datos desde una red externa de paquetes de datos
a estaciones móviles (MS) unidas inalámbricamente a nodos de acceso
de radio (RAN), caracterizado porque el nodo de servicio
(SGSN)
- al recibir una activación de contexto de
multidifusión desde (2) un nodo de pasarela (GGSN), el nodo de
servicio extiende (2a) el contexto de la estación móvil en cuestión
con el respectivo grupo de multidifusión;
- si ya no existe (2b) un grupo de multidifusión
en el nodo de servicio (SGSN), el nodo de servicio (SGSN) crea un
contexto para el grupo de multidifusión (2c);
- el nodo de servicio (SGSN) añade (2d) la
estación móvil (MS) al contexto del grupo de multidifusión (MC);
- el nodo de servicio (SGSN) notifica (3) al
nodo de acceso de radio (RAN) que la estación móvil quiere unirse al
grupo de multidifusión (MC);
6. Método para un nodo de servicio según la
reivindicación 5 en el que, subsiguientemente
- si ya no existe conexión para el grupo de
multidifusión, entre el nodo de pasarela (GGSN) y el nodo de
servicio (SGSN) en cuestión (3a),
- el nodo de servicio crea dicha conexión
(3b).
7. Método para un nodo de servicio según la
reivindicación 6 en el que, subsiguientemente
- el nodo de servicio (SGSN) reconoce (4) la
solicitud (2) de activación de contexto de multidifusión, del nodo
de pasarela (GGSN).
8. Método para un nodo de servicio según la
reivindicación 7 en el que, subsiguientemente
- el nodo de servicio (SGSN) notifica (5) a la
estación móvil, el soporte de acceso de radio y la calidad de
servicio para la sesión de multidifusión (5).
9. Método según cualquier reivindicación
precedente, en el que las conexiones están hechas de túneles
GTP.
10. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 - 9, en el que las conexiones están basadas en
miembros para direcciones de multidifusión IP.
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