SISTEMA DE MULTIDIFUSIÓN IP Y MÉTODO BASADO EN UNA RED MÓVIL.

Un sistema de multidifusión de Protocolo Internet, IP, basado en una red móvil,

que comprende: un terminal, una red central y una red de acceso a radio, en donde el terminal está adaptado para acceder a la red central por intermedio de la red de acceso a radio, estando el sistema de multidifusión de IP caracterizado porque comprende, además:

una unidad mandataria del Protocolo de Gestión de Grupo Internet , IGMP, establecida en la red de acceso a radio, adaptada para configurar información de un grupo de multidifusión al que pertenece el terminal, para recibir datos enviados por una fuente de datos de multidifusión y para enviar los datos al terminal en función de la información del grupo de multidifusión;

un canal de multidifusión dedicado entre la unidad mandataria IGMP y la fuente de datos de multidifusión, adaptado para transferir los datos de multidifusión IP desde la fuente de datos de multidifusión a la unidad mandataria IGMP.

Sistema de multidifusión IP y método basado en una red móvil CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere, en general, a las tecnologías de las comunicaciones y, más en particular, a un método y sistema de multidifusión de IP basado en una red móvil.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Junto con su integridad, cada vez más alta, de terminales móviles, tomando como ejemplo teléfonos móviles, los teléfonos móviles tienen grandes capacidades de gestión de la información y pueden proporcionar pantallas de color y cámaras de video con resoluciones y colores adecuados. Una nueva tecnología de Red de Acceso a Radio (RAN) puede proporcionar un ancho de banda alto suficiente para la transmisión de datos inalámbrica. Posteriormente, los teléfonos móviles comienzan a proporcionar varias aplicaciones, tales como servicio de mensajes cortos multimedia, servicio de transmisión continua de de vídeo en el dominio de Conmutador de Paquetes (PS) , servicio de videofono y Servicio de Multidifusión de Difusión Multimedia (MBMS) .

Entre los servicios antes mencionados, los tres primeros servicios necesitan una red de radio para proporcionar un soporte para la transmisión punto a punto y el Servicio de Multidifusión de Difusión Multimedia necesita una red de radio para proporcionar un soporte para la transmisión punto a multipunto. La transferencia de servicios de punto a multipunto, a través de una red, no fue considerada cuando se establecieron los protocolos R99 y R4 del Proyecto de Asociación de 3ª Generación (3GPP) de la red del Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) . MBMS ha participado en el protocolo de versión R6 y en correspondencia, más funciones de red central y de red de acceso se añaden en el protocolo R6 para proporcionar un soporte para la transmisión punto a multipunto. Un nuevo Nodo de Multidifusión Difusión – Centro de Servicio (BM-SC) se añade fuera de la red central y se acopla con un Nodo de Soporte de GPRS de Pasarela (GGSN) . El centro BM-SC proporciona Servicios de Multidifusión-Difusión Multimedia y pone en práctica el control de acceso y la carga de terminales móviles en un servicio de multidifusión. Nuevas funciones constituyen un suplemento a los planos de usuarios y los planos de control de GGSN, Nodo de Soporte de GPRS Servidor (SGSN) , Red de Acceso a Radio (RAN) y teléfonos móviles para prestar asistencia al BM-SC en la prestación de servicios punto a multipunto. La Figura 1 es un diagrama esquemático simplificado convencional que ilustra una estructura de red pertinente en la red WCDMA. Una función de TV de teléfono móvil se refiere a una función en la que los usuarios pueden ver directamente los programas de TV en teléfonos móviles, de modo que los usuarios puedan ver programas de TV en cualquier lugar y en cualquier momento. Una investigación demuestra que la función de TV del teléfono móvil produce una gran atracción para los usuarios. La función de TV es uno de los Servicios de Multidifusión de Difusión Multimedia y podría proporcionarse directamente en un producto R6 en el que se pone en práctica un Servicio de Multidifusión de Difusión Multimedia. Sin embargo, el establecimiento del protocolo R6 no se ha completado todavía y tardará algún tiempo en la penetración en el mercado de productos bien desarrollados a este respecto.

Actualmente, productos en protocolos R99 y R4 de WCDMA están disponibles. Los productos pueden proporcionar, a los usuarios, servicios de difusión en tiempo real o servicios de difusión bajo demanda en un modo punto a punto del servicio de difusión en tiempo real de contenidos de multimedia, llamada stream media, lo que puede dar lugar a un alto coste de los servicios, un número limitado de usuarios de teléfono móviles con la función de TV, una cuota de servicio alta y un valor comercial bajo.

En el protocolo R5 de WCDMA, un Acceso de Paquetes de Enlace Descendente de Alta Velocidad (HSDPA) se introduce en un lado de la red RAN, lo que aumenta la capacidad para gestionar datos en el lado de RAN. Un Nodo B de 3 sectores es capaz de gestionar el tráfico de datos de decenas de megabits. Existen numerosas aplicaciones basadas en la multidifusión, por ejemplo, la televisión de protocolo de Internet (IPTV) , difusión de video en tiempo real y radio de red en la red convencional y más aplicaciones basadas en la difusión en tiempo real stream media se proporcionan para los usuarios. Una red RAN funcionará como un enrutador de datos de alta potencia más sus funciones de tipo convencional. Actualmente, sin embargo, la red RAN no puede soportar la gestión de multidifusión de datos de IP con respecto a servicios de difusión en tiempo real.

La gama actual de redes móviles de comunicación, tales como WCDMA, CDMA2000, GSM o TD-SCDMA, no es suficiente para soportar una función de multidifusión de IP. Existe un protocolo de MBMS pertinente en el protocolo R6 de WCDMA, pero es bastante compleja y difícil de poner en práctica un protocolo de MBMS con jerarquía desde una capa más alta a una capa más baja. La Figura 2 ilustra un proceso simplificado de poner en práctica un servicio de MBMS en el protocolo R6 de WCDMA.

Según se ilustra en la Figura 2, una petición de incorporación al Protocolo de Gestión de Grupo Internet (IGMP) desde un Equipo de Usuario (UE) se envía a un Nodo de Soporte de GPRS de Pasarela (GGSN) . El procedimiento de servicio de MBMS completo se inicia por el GGSN y la modificación completa implica una pluralidad de elementos de red. Junto con el desarrollo constante de red de IP, habrá un gran número de fuente de datos de multidifusión de

IP (p.e. IPTV) en la red Internet, entonces será difícil para el equipo de usuario UE acceder transparentemente a estas fuentes de datos de multidifusión de IP a través de un R6 MBMS.

Según una red de WCDMA R99 actual y los protocolos futuros R4 y R5, un servicio de stream media se transmite, en el lado de RAN, en un modo punto a punto. Lamentablemente, los recursos para la transmisión entre un Nodo B y un Controlador de Red de Radio (RNC) son bastante limitados. Puesto que existe una amplia gama de la distribución de Nodos Bs, no todos los Nodos B tienen una condición para la instalación de fibra óptica o una pluralidad de E1s y el coste de la instalación es bastante elevado. Además, para los operadores sin recursos para transmisión, el precio para alquilar los recursos para transmisión es también bastante alto. En el caso de un servicio de difusión en tiempo real de stream media, un solo operador suele proporcionar solamente unos pocos canales de difusión en tiempo real (por ejemplo, algunas escenografías de programas de TV) debido a canales de programas limitados. Si, mientras tanto, docenas de usuarios, bajo un Nodo B, están viendo el programa del mismo canal de TV, es necesario establecer, para cada usuario, un canal de transferencia para transmitir los datos de servicios de stream media; de este modo, un gran número de recursos de interfaz IUB están ocupados. Por este motivo, los operadores tienen que aumentar recursos para la transmisión, con el fin de superar la insuficiencia de ancho de banda de interfaz IUB.

La mejor forma para ahorrar ancho de banda es poner en práctica una función de multidifusión de IP. La función de multidifusión de IP se refiere a que, cuando una pluralidad de equipos de usuario UEs accede al mismo programa de difusión en tiempo real, es preferible enviar solamente una copia de datos en cada interfaz de una red móvil. Actualmente, no existe ninguna técnica de multidifusión de IP puesta en práctica para una red WCDMA en función de los protocolos R99, R4 y R5. Es necesario establecer un canal dedicado en cada interfaz del sistema de WCDMA para cada usuario, de modo que los usuarios puedan utilizar un servicio de difusión en tiempo real de stream media. Los mismos datos se envían muchas veces, se utilizan recursos de forma no eficiente y el número de usuarios está limitado.

Para un servicio de difusión en tiempo real de stream media, puesto que se adopta un canal dedicado para una interfaz de aire y existe solamente un par de usuarios limitados a los que se pueda servir por cada célula, la carga del servicio de difusión en tiempo real de stream media ejecutado por el operador es muy alta y no se puede popularizar el servicio de difusión en tiempo real de stream media.

El documento de Sun-Mi Jun et al "Unidad mandataria IGMP para Servicios de Multidifusión en Redes Móviles Inalámbricas" da a conocer un sistema de soporte de multidifusión de IGMP que comprende una unidad mandataria... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de multidifusión de Protocolo Internet, IP, basado en una red móvil, que comprende: un terminal, una red central y una red de acceso a radio, en donde el terminal está adaptado para acceder a la red central por intermedio de la red de acceso a radio, estando el sistema de multidifusión de IP caracterizado porque comprende, además:

una unidad mandataria del Protocolo de Gestión de Grupo Internet , IGMP, establecida en la red de acceso a radio, adaptada para configurar información de un grupo de multidifusión al que pertenece el terminal, para recibir datos 10 enviados por una fuente de datos de multidifusión y para enviar los datos al terminal en función de la información del grupo de multidifusión;

un canal de multidifusión dedicado entre la unidad mandataria IGMP y la fuente de datos de multidifusión, adaptado para transferir los datos de multidifusión IP desde la fuente de datos de multidifusión a la unidad mandataria IGMP. 15

2. El sistema, según la reivindicación 1, en donde la unidad mandataria IGMP comprende: una unidad mandataria IGMP de Unidad de Procesamiento Elevado, HPU, configurada para recibir los datos enviados desde la fuente de datos de multidifusión y para distribuir los datos y una unidad mandataria IGMP de Unidad de Bajo Procesamiento, LPU, configurada para enviar los datos distribuidos por la unidad mandataria IGMP HPU al terminal en respuesta a una petición del terminal.

3. El sistema, según la reivindicación 2, en donde la red de acceso a radio comprende un controlador de estación de base de red de radio y dicho controlador de estación de base de red de radio comprende, a su vez:

una unidad de señalización y de control, SACU, configurada para controlar la unidad mandataria IGMP HPU y la unidad mandataria IGMP LPU, en donde la comunicación entre la unidad mandataria IGMP HPU, la unidad mandataria IGMP LPU y la unidad SACU se pone 30 en práctica por intermedio de un Protocolo de Gestión de Grupo Móvil, MGMP.

4. El sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la unidad mandataria IGMP comprende, además:

una unidad de conversión de datos de unidifusión en datos de multidifusión, configurada para convertir datos de unidifusión, enviados desde la fuente de datos de multidifusión, en datos de multidifusión.

5. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la unidad mandataria IGMP se establece en un controlador de estación de base de red de radio de la red de acceso a radio o al nivel de una estación de base 40 de la red de acceso a radio.

6. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la unidad mandataria IGMP está configurada para recibir los datos por intermedio de una interfaz IU-M o de una interfaz IU-PS.

45 7. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el canal de multidifusión dedicado es uno de entre un canal de multidifusión establecido por intermedio de un enrutador IP o por intermedio de un Canal Virtual Permanente, PVC, establecido sobre un canal de transmisión física ya existente.

8. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 que comprende, además:

50 una unidad de distribución de datos de multidifusión, configurada para duplicar datos de multidifusión y para enviar los datos de multidifusión duplicados al terminal, en donde la unidad de distribución de datos de multidifusión se establece en una estación de base de la red de acceso a radio.

9. Un método de multidifusión de Protocolo Internet, IP, basado en una red móvil, caracterizado porque 55 comprende:

la recepción, por una unidad mandataria de Protocolo de Gestión de Grupo Internet, IGMP, establecida en una red de acceso a radio, los datos de multidifusión IP desde una fuente de datos de multidifusión por intermedio de un canal de multidifusión dedicado entre la unidad mandataria IGMP y la fuente de datos de multidifusión;

60 el envío, por la unidad mandataria IGMP, de los datos a un terminal en función de la información de un grupo de multidifusión al que pertenece el terminal; en donde la unidad mandataria IGMP está configurada con la información del grupo de multidifusión al que pertenece el 65 terminal.

10. El método según la reivindicación 9, en donde los datos que proceden de una fuente de datos de multidifusión se envían a la unidad mandataria IGMP por intermedio de un enrutador IP o en un modo punto a punto de Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo Internet, TCP/IP.

11. El método según la reivindicación 9 ó 10, en donde los datos enviados por la fuente de datos de multidifusión son datos de unidifusión, cuyo método comprende, además:

la conversión, por la unidad mandataria IGMP, de una dirección de datos de unidifusión de los datos de unidifusión en una dirección de datos de multidifusión. 10

12. El método según la reivindicación 9, 10 ó 11, en donde los datos enviados desde la unidad mandataria IGMP al terminal se transmiten por intermedio de una estación de base en la red de acceso a radio y cuyo método comprende, además:

la duplicación, por la estación de base, de los datos.

13. El método según la reivindicación 12, que comprende, además:

el envío, por el controlador de estación de base de red de radio, de un mensaje de iniciación de distribución de datos 20 a la estación de base y la recepción, por el controlador de estación de base de red de radio, de un mensaje de confirmación de iniciación de la distribución de datos desde la estación de base.

14. El método según la reivindicación 13, en donde los datos, entre la estación de base y el controlador de estación de base de red de radio, se transmiten a través de una red IP, cuyo método comprende, además:

la recepción, por el controlador de estación de base de red de radio, de un mensaje de incorporación a IGMP al controlador de estación de base de red de radio desde la estación de base por intermedio de un dispositivo de 30 transmisión de red IP, en donde el mensaje de incorporación a IGMP es en respuesta a un mensaje de iniciación de distribución de datos recibido desde el controlador de estación de base de red de radio;

el envío, por el controlador de estación de base de red de radio, de un mensaje de confirmación de incorporación a IGMP, junto con los datos a la estación de base, por intermedio del dispositivo de transmisión en respuesta al 35 mensaje de incorporación a IGMP.

15. El método según la reivindicación 13, que comprende, además: el envío, por el controlador de estación de base de red de radio, de un mensaje de terminación de distribución de datos a la estación de base y la recepción, por el controlador de estación de base de red de radio, de un mensaje de confirmación de terminación de distribución de datos desde la estación de base.

16. El método según la reivindicación 15, en donde los datos entre la estación de base y el controlador de estación 45 de base de red de radio se transmiten a través de una red IP, cuyo método comprende, además:

la recepción, por el controlador de estación de base de red de radio, de un mensaje de abandono de IGMP, por intermedio de un dispositivo de transmisión de red IP, en donde el mensaje de abandono de IGMP, procedente de la estación de base, es en respuesta al mensaje de terminación de la distribución de datos recibido;

50 el envío, por el controlador de estación de base de red de radio, de un mensaje de confirmación de abandono de IGMP a la estación de base por intermedio del dispositivo de transmisión de red IP y la terminación del envío de los datos, en respuesta al mensaje de abandono de IGMP recibido. 55

17. El método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16 que comprende, además:

cuando el terminal se incorpora al grupo de multidifusión, 60 la recepción, por la unidad mandataria IGMP, de un mensaje de petición de incorporaBción a IGMP desde el terminal;

el envío, por la unidad mandataria IGMP, de un mensaje de indicación de incorporación de Protocolo de Gestión de Grupo Móvil, MGMP, a una Unidad de Señalización y de Control, SACU, en la red de acceso a radio; 65

la recepción, por la unidad mandataria IGMP, de un mensaje de confirmación de incorporación a MGMP desde la unidad SACU y el envío, por la unidad mandataria IGMP, de un mensaje de confirmación de incorporación a IGMP al terminal.

18. El método según la reivindicación 17 que comprende, además: cuando se libera el grupo de multidifusión, la recepción, por la unidad mandataria IGMP, de un mensaje de petición de abandono de IGMP desde el terminal; el envío, por la unidad mandataria IGMP, de un mensaje de indicación de abandono de MGMP a la unidad SACU; la recepción, por la unidad mandataria IGMP, de un mensaje de confirmación de abandono de MGMP desde la

unidad SACU y el envío, por la unidad mandataria IGMP, de un mensaje de confirmación de abandono de IGMP al terminal.

19. El método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16, en donde la unidad mandataria IGMP comprende una unidad mandataria IGMP, de unidad de procesamiento más bajo, LPU y una unidad mandataria IGMP de unidad de procesamiento elevado, HPU; cuando el terminal solicita su incorporación al grupo de multidifusión, el método comprende, además:

la recepción, por la unidad mandataria IGMP LPU, de una petición de servicio de multidifusión desde el terminal;

la determinación, por la unidad mandataria IGMP LPU, de si existe, o no, el grupo de multidifusión; si existe el grupo de multidifusión, la adición del terminal a una tabla de reenvíos de datos de multidifusión;

si no existe el grupo de multidifusión, el envío, por la LPU, de una petición de incorporación a IGMP a la HPU y la creación de la tabla de reenvíos de datos de multidifusión para el grupo de multidifusión.

20. El método según la reivindicación 19, que comprende además: cuando el terminal solicita abandonar el grupo de multidifusión, si el terminal se determina como siendo el último usuario del grupo de multidifusión, el envío, por la LPU, de una

petición de abandono de IGMP a la HPU.

21. El método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16, que comprende, además: cuando el terminal conmuta células, el envío, por una unidad SACU en la red de acceso a radio, de un mensaje de indicación de abandono de IGMP a

una unidad mandataria IGMP origen;

la recepción, por la unidad SACU, de un mensaje de confirmación de abandono de IGMP desde la unidad mandataria IGMP origen; el envío, por la unidad SACU, de un mensaje de petición de incorporación a IGMP a una unidad mandataria IGMP

objetivo y la recepción, por la unidad SACU, de un mensaje de confirmación de incorporación a IGMP desde la unidad mandataria IGMP objetivo.

22. El método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16, que comprende, además: cuando el terminal conmuta a través de redes de acceso a radio o a través de-redes centrales, el envío, por una SACU origen, de un mensaje de petición de incorporación a MGMP a una unidad SACU objetivo; el reenvío, por la SACU objetivo del mensaje de petición de incorporación a MGMP a una unidad mandataria IGMP

objetivo;

la recepción, por la unidad SACU objetivo, de un mensaje de confirmación de incorporación a MGMP desde la unidad mandataria IGMP objetivo; el reenvío, por la SACU objetivo, del mensaje de confirmación de la incorporación a MGMP a la unidad SACU origen; el envío, por la unidad SACU origen, de un mensaje de petición de supresión de MGMP a la unidad mandataria IGMP como una unidad mandataria IGMP origen y la recepción, por la unidad SACU origen, de un mensaje de confirmación de supresión de MGMP desde la unidad mandataria IGMP origen.

Figura 1

1. Activación contexto PDP

2. incorporación a IGMP

3a. Petición autorización MBMS 3b. Respuesta autorización MBMS

4a. Petición notificación MBMS

4b. Respuesta notificación MBMS

5. Petición activación contexto MBMS

6. Activar petición de contexto MBMS

7a. Petición rechazo notificación MBMS 7b. Respuesta rechazo notificación MBMS

8. Funciones de seguridad 9. Crear petición contexto MBMS

10s. Petición autorización MBMS 10n. Respuesta autorización MBMS

11s. Petición registro MBMS 11n. Respuesta registro MBMS

12. Crear respuesta contexto MBMS 13s. Petición registro MBMS 13b. Respuesta registro MBMS

Provisión de contexto de MBMS de equipo de usuario para red RAN

15. Activar aceptación contexto MBMS

Figura 2

Datos multidifusión IP

TCP/IP

Figura 3

Figura 4

Figura 5

Datos multidifusión UDP IP: 224.10.10.10 Puerto 5678 Datos unidifusión UDP IP: 10.10.10.10 Puerto 1234

Datos multidifusión UDP IP: 224.10.10.11 Puerto 5678 Datos unidifusión UDP IP: 10.10.10.11 Puerto 1234 Unidad mandataria Datos multidifusión UDP IP: 224.10.10.12 Puerto 5678 Datos unidifusión UDP IP: 10.10.10.12 Puerto 1234

multidifusión RAN

Figura 7

El paquete de datos multidifusión de UDP se transfiere, por intermedio de un canal de PVC de ATM y comparte físicamente el mismo STMI con IU-PS

Distribuir datos de multidifusión transferidos por intermedio del canal de PVC utilizando funciones de multidifusión de difusión de un conmutador ATM o una plataforma multiservicio Unidad Unidad Unidad Unidad mandataria mandataria mandataria mandataria IGMP LPU IGMP LPU IGMP LPU IGMP LPU

Nodo B Nodo B Nodo B Nodo B Nodo B MDDA MDDA MDDA MDDA MDDA

Figura 8 Figura 9

Figura 10 Figura 11

Figura 12

Dispositivo de transmisión IPNodo B que tenga una función deMDDA multidifusión Terminación distribución datos Abandono de IGMP

Abandono de IGMP

Confirmación abandono IGMP

Confirmación abandono IGMP

Terminación del envío de datos de servicio multidifusión a la red IP

Confirmación de terminación de distribución datos Figura 13

Unidad mandataria Fuente datos IGMP LPU multidifusión IP

La fuente de radio está construida en el lado de la red RAN, se activa PDP

Opcional, si una fuente de datos multidifusión está cifrada, realizar la autenticación de seguridad con la fuente de datos de multidifusión mediante TCP/IP para adquirir una clave Opcional, otra gestión de protocolo más alto, por ejemplo, interacción de RTSP realizada mediante interacción de http y TCP/IP

S11 incorporación a IGMP

Indicación incorporación a MGMP

Confirmación indicación incorporación a MGMP Confirmación incorporación IGMP

Datos de servicio multidifusión IP

Obtener datos de multidifusión IP a través de IGMP directamente por intermedio de enrutadores que tengan una función de ruta multidifusión en red IP

Figura 14

Un terminal envía una petición de servicio de multidifusión a una unidad mandataria IGMP

Una LPU determina si No existe, o no, un grupo de multidifusión Sí La LPU envía una petición de Añadir el terminal a una tabla de incorporación a IGMP a una HPU y crea reenvíos de datos multifusión dentro de una tabla de reenvíos de datos la LPU multidifusión para el grupo de multidifusión Figura 15

Unidad mandataria SACU del controlador de IGMP LPU estación de base de red de radio S31 Abandono IGMP

S32 Indicación abandono MGMP

S33 Confirmación indicación abandono MGMP Confirmación abandono IGMP

Se libera recurso de radio RAN, se desactiva PDP

Figura 16

Procedimiento de conmutar y procedimiento de actualizar células basados en el estándar 3GPP

Indicación abandono MGMP

Confirmación abandono MGMP Petición incorporación a MGMP Confirmación incorporación a MGMP

Procedimiento posterior de conmutación y actualización de células basado en el estándar 3GPP

Figura 17

Procedimiento de conmutar y procedimiento de actualizar células basados en el estándar 3GPP

Petición incorporación MGMP Petición incorporación MGMP Confirmación incorporación MGMP Confirmación incorporación MGMP Petición supresión MGMP

Obtener datos multifunción de IP a través de IGMP Confirmación directamente mediante supresión MGMP

enrutadores que tienen la función de ruta de multidifusión en red IP

Procedimiento posterior de conmutación y actualización de células basado en el estándar 3GPP

Figura 18