专利名称：一种实现多播/广播业务的资源预留方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统领域，尤其涉及一种实现多播/广播业务的资源预留方法，适用于IEEE 802.16无线通信系统。
背景技术：
IEEE 802.16协议定义了一种多播/广播业务(Multicast BroadcastService，MBS)，其可分为单基站接入和多基站接入两种情形，其中，单基站接入，是指在一个基站内的多播/广播业务；多基站接入，是指多个基站同步传输相同的多播/广播数据，终端需在网络层注册，可以在各个基站下接收数据。本发明所称的MBS是指这种多基站接入的多播/广播业务。
为了增强接收效果，多基站接入情形中的一组基站必须同步，即，在相同时刻发送相同的数据，使用相同的传输机制，包括相同的符号、子信道、调制方式，这就是宏分集。多基站接入的多播/广播业务一般都采用宏分集的方式发送。
对于单播系统，由于不需要统一调度，数据调度由各个基站自己完成，由各个基站的空口无线资源调度器分别进行调度；而对于多播/广播业务，为了实现宏分集，位于同一个多播/广播区域(MBS Zone)内的各个MBS连接必须先由一个集中点多播/广播业务服务器(MBS Server)实现统一调度，其中的MBS Server多播/广播业务调度器，负责使各基站严格按照集中调度的结果构造数据，并保证各基站的发送同步。
各个基站除了需要为宏分集MBS业务分配带宽，还需要完成单播业务的调度。由于MBS影响到各个基站下很多终端用户数据的接收，其相对来说比较重要，但其中部分MBS的业务优先级并不是最高的。因此，为了更好地实现MBS，需要一种方法为MBS业务在基站的接纳控制和空口无线资源调度过程中进行资源预留，以保证MBS业务的顺利实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种实现多播/广播业务的资源预留方法，在IEEE 802.16无线通信系统中，可以有效地保证在多播/广播区域内统一调度多播/广播业务，各基站进行资源预留和同步发送，同时又不至于对各基站的单播业务造成很大影响。
本发明提供一种实现多播/广播业务的资源预留方法，用于在包括一个多播/广播业务服务器和多个多播/广播区域的无线通信系统中，为多播/广播业务进行资源预留，其中所述多播/广播区域包括多个基站与终端，所述方法包括如下步骤(1)多播/广播业务服务器预先确定多播/广播业务连接的服务质量要求、在物理层帧区域中为每一多播/广播区域分配一个多播/广播数据区，并统一配置所述数据区的位置和大小；(2)各基站为多播/广播业务预留带宽资源；(3)当终端或网络侧发起新建一条多播/广播业务连接时，多播/广播业务服务器，根据预先分配的数据区大小和多播/广播业务连接的服务质量要求，决定是否允许建立该多播/广播业务连接，如果接纳成功，则为该连接分配相关资源；(4)多播/广播业务服务器在接纳成功、建立连接且接收到下行的多播/广播业务数据后，对带宽资源进行统一调度，并将该多播/广播业务的包括实际使用的数据区位置、大小在内的调度结果信息和该多播/广播业务数据一并提前发送到各个基站；(5)所述基站根据该数据区位置和大小以及基站提前预留的带宽资源，做出实际所需的带宽预留；(6)所述基站根据实际带宽预留与所述多播/广播业务数据，组织成物理层帧并将其发送给相应终端。
所述方法进一步还可以包括(7)所述基站将为多播/广播业务提前预留的带宽资源中除去实际带宽预留后的多余部分带宽资源，分配给单播业务。
其中，所述步骤(2)中基站为多播/广播业务预留带宽资源的步骤包括多播/广播业务服务器完成多播/广播数据区的配置后，将多播/广播区域所占的数据区大小及相应的多播/广播业务连接的服务质量信息通知该多播/广播区域下的所有基站；所述基站在接纳控制时根据所述预先配置的多播/广播数据区大小和/或多播/广播业务连接的服务质量信息为多播/广播业务预留相应的带宽资源。
其中，所述步骤(2)中基站为多播/广播业务预留带宽资源的步骤包括所述基站依据多播/广播业务连接的实际平均占用资源数量，为多播/广播业务预留相应的带宽资源。
本发明的有益效果包括(1)采用本发明提供的MBS资源预留方法，通过预先配置一个合理大小的MBS数据区和MBS连接的QoS(服务质量)限制，在MBS Server内对MBS连接的建立进行了接纳控制，可以有效地保证不会因为出现大量突发性的MBS业务而对单播业务调度造成很大的影响；(2)采用本发明提供的MBS资源预留方法，由于MBS Server提前将MBS数据和集中调度结果信息发送给了基站，基站调度部分事先做好实际每帧的MBS数据区资源预留，从而可以有效地保证MBS业务在基站的空口资源调度过程中能够优先得到调度，并将多余带宽合理分配给其他单播业务，提高资源利用率；(3)采用本发明提供的MBS资源预留方法，由于基站在对单播业务作接纳控制时为可能建立的MBS连接预留资源，从而可以保证需要统一调度的MBS业务的建立成功率。
图1是终端接收MBS数据过程的示意图；图2是对MBS业务进行调度过程的逻辑结构框图；图3是依据本发明对MBS业务进行资源预留的流程图；图4是基站接纳控制资源预留的示例图；图5是物理层帧调度的MBS数据区资源预留示例图。
具体实施例方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1所示，显示了IEEE 802.16无线通信系统中终端接收MBS数据的过程。在图1中，100是一个MBS区域(MBS Zone)，101、102和103是三个相邻的基站，104和105是两个接收MBS数据的终端，106是终端105移动的路线，107是统一管理MBS的接入网关，系统中还包括MBSServer，它是一个功能实体，一般驻留在接入网关107上。其中基站101、102和103同属于MBS区域100，三者同步的发送相同的MBS数据；终端104和105加入同一个MBS连接，接收相同的多播/广播数据；接入网关107统一管理MBS区域100内建立的MBS连接，发送相同的MBS数据包给三个基站。
当终端105在路线106上从基站102覆盖区域移动到基站103覆盖区域时，无需重新建立MBS连接，也就是说，无需发生MBS连接相关的切换。当终端105处于基站102和103之间区域时，同时接收两个基站发送的MBS数据，达到分集合并的效果，从而提高接收性能。
图2是MBS调度的逻辑结构框图。MBS调度涉及到的多播/广播业务调度器204位于多播/广播业务服务器200中，空口无线资源调度器205、206和207分别位于基站201、202、和203中。基站的空口无线资源调度器主要完成单播业务的调度以及物理层的帧调度。MBS业务调度器204主要完成MBS的集中统一调度，并通过基站调度器将数据发送给终端。
如图3所示，为了在基站的接纳控制和空口无线资源调度过程中进行资源预留，以保证MBS业务的顺利实现，本发明所提供的资源预留方法，包括以下步骤步骤301多播/广播业务服务器根据多播/广播业务特点，预先确定多播/广播业务连接的服务质量要求，在物理层帧区域中为每一多播/广播区域分配一个多播/广播数据区，并统一配置所述数据区的位置和大小。由MBSServer统一分配数据区的位置和大小，可以确保属于多个Zone的基站不同的数据区没有重叠。
步骤302各基站为多播/广播业务预留带宽资源。
基站在为MBS预留带宽资源时，可以采用的资源预留策略a或b，分别如下a、MBS Server在配置好MBS Zone后，可以将该MBS Zone所占数据区的大小及相应的MBS业务连接QoS(服务质量，Quality of Service)信息通知该MBS Zone下的所有基站，而基站在接纳控制时可以根据预先配置的MBS数据区大小和/或MBS业务连接QoS信息为MBS业务预留相应的带宽资源；或b、基站采用其它策略为MBS预留带宽资源，比如根据当前一段时间内MBS连接实际平均占用资源，确定为MBS预留足够的带宽资源。比如不管当前是否有MBS连接，支持MBS的基站都要为MBS连接预留整个系统10％的资源。
步骤303多播/广播业务服务器，当终端或网络侧发起新建一条多播/广播业务连接时，根据预先配置的数据区大小和多播/广播业务连接的服务质量要求，决定是否允许建立该多播/广播业务连接，如果接纳成功，则为该连接分配无线资源。
当该MBS Zone内的终端或网络侧发起新建一条MBS连接时，MBSServer做接纳控制，MBS Server根据预先配置的MBS数据区大小限制和MBS连接的QoS要求，决定是否允许建立该连接。若接纳成功，为该连接分配无线资源。所述的接纳控制，可理解为建立连接本身的控制过程，主要是判断当前系统资源能否满足要求的服务质量，并建立连接。
步骤304多播/广播业务服务器在接纳成功、建立连接且接收到下行的多播/广播业务数据后，对带宽资源进行统一调度，并将该多播/广播业务的包括实际使用的数据区位置、大小在内的调度结果信息和该多播/广播业务数据一并提前发送到各个基站。
如果MBS连接建立成功，并且MBS Server接收到下行的MBS数据，那么，首先由MBS Server进行带宽统一调度，将该MBS实际使用的数据区位置、大小等调度结果信息和MBS数据一起提前发送到基站。
步骤305所述基站根据该数据区位置和大小以及基站提前预留的带宽资源，做出实际所需的带宽预留。
在基站收到实际所需的所述数据区位置和大小后，基站资源调度器根据该数据区位置和大小做出实际的带宽预留，通常实际的带宽预留应该小于基站提前预留的带宽资源。
步骤306所述基站根据实际带宽预留与所述多播/广播业务数据，组织成物理层帧并将其发送给相应终端。
所述步骤301-303，主要为所述方法中的接纳过程，而步骤304-306则可作为实际调度过程。下面进一步详细的分别描述本发明所述的资源预留方法中，接纳控制过程中的MBS资源预留和实际调度过程中MBS数据区的资源预留的具体实现。
一、接纳控制过程的MBS资源预留。
对于单播业务，如果基站资源有限，可以不予接纳，而对于多播/广播业务，因为整个MBS Zone统一调度，MBS连接的建立不应该受制于某个基站上资源不足，这就给基站的接纳控制带来困难。
针对该接纳困难的问题，本发明给出了的一种解决方法，如下(1)基站的接纳控制模块不对MBS连接进行限制，MBS连接是否接纳完全由MBS Server的接纳控制模块根据MBS业务连接的QoS和当前MBS的带宽使用情况来确定；(2)基站的接纳控制模块根据当前MBS连接占用带宽情况和提前确定的MBS预留带宽，来判断是否有多余的带宽资源可以允许接入单播连接。
由于MBS建立时将不考虑任何基站的负载情况，如果仍然存在某个基站带宽不足的情形下，可以根据具体业务情况，来确定是MBS优先，还是其它单播业务优先。基站在进行单播业务接纳控制时，预留带宽可以根据MBS Zone配置的MBS数据区大小和/或MBS连接QoS信息确定，也可以由基站采用其他策略确定，例如，根据当前的MBS连接QoS动态地多预留出一些资源。
图4显示了一种基站接纳控制部分资源预留示例图，图中的横坐标表示时间，纵坐标表示占用基站系统总容量(接纳能力)百分比。竖线条阴影部分表示MBS实际占用资源百分比，纯灰色阴影部分表示基站系统在接纳控制时为MBS实际预留的资源。在一段时间内，从MBS实际占用资源百分比可以统计出MBS实际平均占用资源百分比，可以以此为基准，确定为MBS实际预留的资源。图4中示例显示的是实际预留资源大于统计出的MBS实际平均占用资源，而小于预先配置的MBS预留数据区的情形。
采用该措施既能够保证在有新的多播广播业务请求时，基站有足够的资源预留来保证多播广播业务的成功建立，同时由于MBS Server对MBS连接进行了接纳控制，由MBS Server决定是否允许MBS业务连接建立，MBS资源需求可以限制在一定范围内，也不至于在很多突发性MBS业务请求时给基站的单播业务接纳控制带来困难。
二、实际调度过程中MBS数据区的资源预留。
MBS Server的MBS调度器将统一调度的结果和系统所接收的MBS数据，提前几帧发送到各个基站。各基站的空口资源调度器需要优先保证MBS数据在指定帧内发送出去，因此，基站调度器可以根据MBS Server提前发送过来的某一帧实际数据和集中调度结果信息确定该帧中MBS实际带宽占用情况，以便做出精确的实际资源预留。
图5是物理层采用正交频分复用多址接入技术(OFDMA)的帧片断示例图，显示了基站在MBS每帧调度过程中资源的分配情况，图中灰黑色阴影部分为基站在接纳控制时为MBS提前预留的数据区，但MBS Server在提前完成MBS调度后，将MBS数据和调度结果信息发送给基站，基站调度器根据接收到的该信息确定该帧MBS的实际预留带宽，并在后面实际调度该帧时，将多预留的资源分配给单播业务1(左斜线阴影部分)和单播业务2(右斜线阴影部分)使用。
本发明所述的方法，采用MBS Server提前几帧将MBS数据和集中调度结果信息发送给基站的方法，不但可以有效地保证MBS业务的优先及时调度，还能够让基站调度器合理地安排每一帧的实际资源，将剩余的资源全部分配给需要调度的单播业务，充分地利用了空口带宽。
权利要求
1.一种实现多播/广播业务的资源预留方法，用于在包括一个多播/广播业务服务器和多个多播/广播区域的无线通信系统中，为多播/广播业务进行资源预留，其中所述多播/广播区域包括多个基站与终端，其特征在于，所述方法包括如下步骤(1)多播/广播业务服务器预先确定多播/广播业务连接的服务质量要求、在物理层帧区域中为每一多播/广播区域分配一个多播/广播数据区，并统一配置所述数据区的位置和大小；(2)各基站为多播/广播业务预留带宽资源；(3)当终端或网络侧发起新建一条多播/广播业务连接时，多播/广播业务服务器，根据预先分配的数据区大小和多播/广播业务连接的服务质量要求，决定是否允许建立该多播/广播业务连接，如果接纳成功，则为该连接分配相关资源；(4)多播/广播业务服务器在接纳成功、建立连接且接收到下行的多播/广播业务数据后，对带宽资源进行统一调度，并将该多播/广播业务的包括实际使用的数据区位置、大小在内的调度结果信息和该多播/广播业务数据一并提前发送到各个基站；(5)所述基站根据该数据区位置和大小以及基站提前预留的带宽资源，做出实际所需的带宽预留；(6)所述基站根据实际带宽预留与所述多播/广播业务数据，组织成物理层帧并将其发送给相应终端。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括(7)所述基站将为多播/广播业务提前预留的带宽资源中除去实际带宽预留后的多余部分带宽资源，分配给单播业务。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中基站为多播/广播业务预留带宽资源的步骤包括多播/广播业务服务器完成多播/广播数据区的配置后，将多播/广播区域所占的数据区大小及相应的多播/广播业务连接的服务质量信息通知该多播/广播区域下的所有基站；所述基站在接纳控制时根据所述预先配置的多播/广播数据区大小和/或多播/广播业务连接的服务质量信息为多播/广播业务预留相应的带宽资源。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中基站为多播/广播业务预留带宽资源的步骤包括所述基站依据多播/广播业务连接的实际平均占用资源数量，为多播/广播业务预留相应的带宽资源。
全文摘要
本发明公开了一种实现多播/广播业务MBS的资源预留方法，在无线通信系统中，多播/广播业务服务器首先为每个多播/广播区域分配一个数据区并确定MBS的服务质量要求；各基站为多播/广播业务预留带宽资源；多播/广播业务服务器根据预先分配的数据区大小和连接的服务质量要求，对多播/广播业务进行接纳控制成功且接收到下行的多播/广播业务数据后，统一调度带宽资源并将调度结果信息和业务数据提前发送到各基站；基站据此做出实际带宽预留，并根据实际带宽预留与所述多播/广播业务数据，组物理层帧发送给相应终端。本发明所述方法，保证了MBS业务的优先及时调度，还能将剩余的资源全部分配给需要调度的单播业务。
文档编号H04Q7/38GK101060473SQ20061007584
公开日2007年10月24日 申请日期2006年4月20日 优先权日2006年4月20日
发明者刘云中, 徐红梅, 陈宏 , 娄笃仕 申请人:中兴通讯股份有限公司