[发明专利]无线网络中组播和广播服务的切换方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及无线网络中的组播和广播服务（MBS）。具体而言，本发明涉及一种无线网络中接收MBS数据的移动站在基站之间进行切换的方法。

背景技术

MBS是一种点对多点的服务，通过共用无线信道将数据从服务源传输至多个接收器。IEEE802.16e-2005标准定义了移动WiMAX（全球互通微波存取）网络中的MBS，其可以实施为一种提供移动电视或视频点播服务（VOD）的有效方式。

根据IEEE802.16e标准中的定义，可以通过在下行链路帧中构建单独的区域而支持多基站MBS。

图1是现有技术中无线网络中的多基站MBS的网络结构的示意图。如图1所示，用于提供MBS的系统包括内容池（content pool）、MBS控制器、多个基站（此实例中为3个基站，即BS1、BS2和BS3）和多个移动站。MBS控制器向所述多个基站提供来自内容池的MBS数据并进行移动站的认证以及分配用于MBS的密钥。所述多个基站为所述多个移动站提供从骨干网络通过公共空气接口传输的MBS数据。所述多个移动站从其连接的服务基站接收MBS数据。

对于多基站MBS的接入模式，采用了具有灵活期间的MBS区域的单频网络（SFN），以将无线资源可伸缩地分配至MBS流量。每个基站能够提供属于同一MBS区域的MBS，在一个MBS区域中，具有相同连接标识符（CID）和相同安全关联（SA）的一组基站用于传输某个服务流的内容。SFN中的多基站MBS在漫游过程中不需要移动站与新的基站注册，这可以降低切换时延和服务中断。

为了使移动站能从多个基站接收MBS，需要在这些基站之间严格地同步MBS。但是，由于下面四个限制，很难在多个基站之间进行MBS同步：相同的分组数据单元（PDU）和CID分配；相同的正交频分多址（OFDMA）帧；相同的OFDMA数据区；和相同的信道编码方案。

除了内容同步的总开销（例如分类、分块和集中调度函数）之外，在SFN中部署MBS有下面的缺点：

（1）浪费MBS带宽

一旦创建了MBS区域，在一个基站中启动的组播服务应当延伸至属于相同MBS区域的全部基站。显然，对于具有位于小量基站内的有限订户的某些非常用节目，在没有此节目的订户的小区（cell）中，带宽将被浪费。

（2）多个基站之间的链路适配不灵活

由于反馈信道维护带来的大量开销，进行单基站接入的MBS的链路适配是很具挑战性的任务。因为订户分布具有很大的变化，几乎没有可能在多基站之间进行链路适配。因此，传统方法忽略链路适配并选择对于MBS最鲁棒性（固定）的调制和编码方案。缺点在于，由于低等级的调制和编码方案的交叉频谱效率，系统应用将减少很多。

（3）对于单播服务的影响

通常，MBS将覆盖部分下行子帧。在WiMAX系统中，在具有从移动站发出的流量时，基站需要为该移动站分配上行传输机会。因为受到在相同频带运行的相邻基站的无法预知的干扰，在SFN中基站很难为单播服务分配符号和子信道。如图1所示，在骨干网中相邻基站BS1、BS2和BS3之间存在重叠区域。对于位于这些重叠区域中的移动站，与其服务基站之间往来的单播服务的传输不可避免地受到相邻基站的区域中单播流量的干扰。因此，整体系统可用性将受到影响。

多频网络（MFN）是用于多基站接入的另外一种方案。虽然MFN可以克服SFN的上述缺点，但其独特的问题是移动站从一个基站向另一个基站变换时不确定的切换处理时间。在这种情况下，移动站需要结束与服务基站的现有连接，进行网络进入程序并与新基站重新建立服务连接。因为内容同步并非MSN环境中的强制要求，即使内容源通过骨干网来自相同MBS控制器，MBS控制器与每个基站之间的延迟可能是不同的。因此，WiMAX网络中的MBS切换需要考虑下面两个问题：

（1）最小化用于切换的变换时间

（2）最小化服务中断

对于问题（1），在IEEE802.16e标准中已经定义了某些机制来减小变换时间。例如，根据一种机制，如果一个移动站以前已经从其服务基站接收到过相邻的广告消息，其可以获取包括候选目标基站的ID、物理频率和下行/上行信道描述在内的信息。因此，能够以迅速的方式获得与目标基站的同步。另外，如果目标基站可以通过骨干网从服务基站获取移动站的信息，从而跳过认证和注册阶段，这样可以缩短网络再次进入过程。