CN100396123C - 集群网通讯中的故障弱化实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集群网通讯中的故障弱化实现方法，为解决现有技术中当基站与基站控制器之间脱离联系后就不能再通话的问题，本发明的方法中：由基站的主控单元对基站的传输链路进行检测，当判断为传输中断时，将基站的工作模式启动为故障弱化模式；然后，由主控单元给载频下配置，包括系统消息、信道配置、以及通知消息描述；然后，由基站的信令处理单元将收到的系统消息填充到系统消息字段，并在NCH信道上发送通知消息描述；手机接收到所述通知消息描述后，可根据为其配置的故障弱化信道ID，驻留在相应的时隙，以发起PTT呼叫或接收PTT呼叫。本发明可保证在传输故障的条件下依然可以完成集群功能，即在基站与基站控制器中断联系后，依然可以进行组呼。

Description

集群网通讯中的故障弱化实现方法

技术领域

本发明涉及数字集群通讯技术，更具体地说，涉及一种集群网通讯中的故障弱化实现方法。

背景技术

数字集群通讯网是二十世纪末兴起的新型移动通讯系统，它除了具备公众移动通讯网(GSM、CDMA)所能提供的个人移动通讯服务外，还能实现个人与群体间的任意通讯。其中，GT800是一种基于时分多址的专业数字集群新技术。它结合蜂窝技术，通过创造性地对TDMA和TD-SCDMA技术的优化与融合，可为专业用户提供高性能、大容量的集群业务和功能，其系统稳定，可持续发展能力强，并具有以下特点：

(1)快速的接续性能。GT800通过对无线空中接口的优化和呼叫流程的针对性设计，实现了满足专业移动用户最严格的呼叫接续速度要求：快速呼叫建立时间小于1秒、PTT(Push to talk，一键通，又称即按即说)对讲建立时间小于500毫秒。

(2)丰富的集群业务。GT800可提供比现有数字集群系统更丰富的集群业务，它支持语音组呼、语音广播、功能号码寻址、基于位置路由、迟后进入、组呼保持、动态重组、组状态显示、组呼合并、包含呼叫、缜密监听、环境监听、遥开/遥毙、区域选择、优先呼叫、预占优先呼叫、呼叫限制、控制转移、密钥遥毁、开放信道呼叫等集群专用业务，同时还支持多种调度类数据业务。

(3)高速数据业务。为满足用户对高速数据业务的需求，GT800现阶段可实现171.2kbps的中速数据速率传输功能，并将进一步提供最高速率为2Mbps的数据业务。

作为无线通讯一个新的增长点，GT800集群通讯越来越受到众多运营商的关注。然而，在现有技术中，当GT800系统的传输发生故障时，系统的某一基站(BS)与基站控制器(BSC)之间可能脱离联系，造成基站退出服务，此时，该基站下的用户将不能通话，从而会影响集群通讯功能。

发明内容

本发明要解决现有技术中当传输故障导致基站与基站控制器之间脱离联系时会造成该基站下的用户不能通话的问题，以保证在传输故障的条件下依然可以完成集群功能，即在基站与基站控制器中断联系后，依然可以实现组呼等功能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种集群网通讯中的故障弱化实现方法，其中包括以下步骤：

(S11).由基站的主控单元对基站的传输链路进行检测，当判断为传输中断时，将基站的工作模式启动为故障弱化模式；

(S12).启动为故障弱化模式后，由主控单元给载频下配置，包括系统消息、信道配置、以及通知消息描述；

(S13).基站的信令处理单元将收到的系统消息填充到系统消息字段，并在NCH信道(通知信道)上发送所述通知消息描述；

(S14).手机接收到所述通知消息描述后，根据为其配置的故障弱化信道ID，驻留在相应的时隙，以发起PTT呼叫或接收PTT呼叫。

在本发明的方法中，在所述步骤(S11)之前，需对所述基站的载频进行配置，将一个载频的多个信道配置为适当数量的广播信道、信令信道、故障业务信道；当所述基站启动为故障弱化模式后，每一个所述业务信道即为一个故障弱化信道，每一个故障弱化信道对应一个时隙；在半速率信道配置条件下，两个故障弱化信道对应一个时隙。对于所述手机，则应先为其分配故障弱化信道ID，每一个故障弱化信道ID对应一个故障弱化信道。为所述手机分配故障弱化信道ID的方式是：将故障弱化信道ID写入到所述手机的SIM卡中；每一个SIM卡中可以有一个或多个故障弱化信道ID，让手机用户可根据使用时的情况选择加入相应的故障弱化组。

本发明提供了一种简单实用的故障弱化功能，其中不需要更改手机，并可以支持单站运行。要实现本发明的方案，只需要在现有的信令协议基础上作很小的修改即可满足，比较容易实现。当在紧急抢险等需要应急通讯的地方，可以通过本发明的方案，使仅仅一个小基站支撑起半径为十几公里范围内的通讯联系，满足快速应急的要求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是基站的逻辑功能划分示意图；

图2是手机进行位置更新时的流程图；

图3是向手机发起组呼时的流程图；

图4是手机主动发起PTT时的流程图。

具体实施方式

为了便于对本发明的理解，首先描述一下基站的逻辑功能，如图1所示，按照逻辑功能划分，可以将基站划分为主控单元(MCU)、信令处理单元(SCP)、以及语音数字信号处理单元(DSP)。其中，MCU用于实现整个基站与基站控制器之间的传输接口，并实现基站的主控功能。SCP用于完成信令处理。DSP用于完成语音处理。

故障基站的配置是不确定的，但是其最小配置为一个小区一个载频。所以本发明中按照一个小区一个载频的基站故障考虑，当一个小区有多个载频时，可以只启动一个载频工作。一个载频共有8个信道，信道的分配是可以配置的。一般配置为1个广播控制信道(BCCH)，1个信令信道(SDCCH)，6个业务信道(TCH)；也可以配置为1个组合BCCH，7个TCH。本发明中，可采用第一种配置方式，也可采用第二种配置方式。当采用第一种配置方式时，如果某一个小区的基站故障，则可有6个故障弱化信道。例如，可按表一所示的方式分配载频信道。

表一  载频的信道分配示例

BCCH	时隙0
				SDCCH	时隙1
故障弱化信道0	时隙2	公安	故障弱化组ID：110
				故障弱化信道1	时隙3	消防	故障弱化组ID：119
故障弱化信道2	时隙4	交警	故障弱化组ID：122
				故障弱化信道3	时隙5	政府机关	故障弱化组ID：222
故障弱化信道4	时隙6	市政	故障弱化组ID：333
				故障弱化信道5	时隙7	其他	故障弱化组ID：999

其中，各个行政部门(或特定的公司)可根据表一分配故障弱化信道，以上故障弱化组ID则可以由运营商指定。在正常情况下，故障弱化信道是不可用的。在半速率信道应用条件下，一个故障弱化信道对应一个半速率信道。

对于每一个手机，可根据开户情况分配故障弱化信道ID，一般每个用户只有一个故障弱化信道ID。每一个SIM卡中也可多个故障弱化信道ID，让手机用户可根据使用时的情况选择加入相应的故障弱化组。具体设置方式，可以在手机用户开户时，将故障弱化组ID信息写到手机用户的SIM(用户识别模块)卡上。

为了实现故障弱化功能，对基站有以下要求。其中，主要的频点信息由MCU保存。MCU将配置消息发送给SCP，所述配置消息包括系统消息和通知消息。MCU主要完成配置消息的保存、系统消息的构造和通知消息的构造。在故障弱化时，SCP的主要新增功能为完成信令的环回，故障弱化信道的激活和信道管理；而DSP的主要新增功能为完成语音帧的环回。

在正常模式下，基站工常工作，手机能正常使用。为了实现故障弱化功能，需执行如下步骤：

(S11)正常工作时，MCU会检测传输链路，当发生故障一段时间后，会判断为传输已中断，此时会启动故障弱化模式。该判断时间是可以配置(可改变)的，以适应对传输的不同要求。

(S12)启动故障弱化模式后，MCU根据保存的故障弱化模式工作数据，给载频下配置，包括系统消息、信道配置、以及通知消息描述。

(S13)然后，SCP将收到的系统消息填充到系统消息字段，并在NCH信道上发送通知消息描述。

(S14)手机收到通知消息描述后，根据其SIM卡上的故障弱化信道，驻留在相应的时隙，以接听下行语音，或通过PTT键发起呼叫。

故障结束后，MCU检测传输链路恢复正常，可以和基站控制器通讯，则通过命令中止目前故障弱化运行模式，转入正常运行模式。

当基站启动故障弱化模式后，手机的可能出现的情况包括：(1)掉网(此时基站在作故障切换)，再上网(基站故障弱化模式启动)，此时会发生位置更新。(2)其他正常工作小区电平满足重选要求，此时手机会从故障基站所在的小区重选到其他工作小区。(3)从其他小区重选到故障基站所在的小区，即从其他小区漫游过来，此时也会发生位置更新。(4)手机在故障小区开机，此时会执行位置更新流程，驻留在该故障小区。(5)在故障小区关机，不影响任何操作。

在故障弱化模式时，手机可以在驻留的故障组中发起组呼，也可以接听组呼。由于组呼是由基站发起的，手机只能在固定的故障弱化信道上进行组呼，不能发起非故障弱化信道的组呼。手机在故障弱化状态时，只有基本的组呼功能，不支持点呼功能。在故障弱化阶段，手机可进行以下操作：1)发起PTT呼叫：通过按住PTT键，即可发起呼叫，这与正常的PTT流程一样。2)接听PTT呼叫：只要手机驻留在组呼信道，就可以收听组呼。3)手机关机：不影响。4)手机开机：此时会执行位置更新流程，位置更新成功后，会驻留故障小区；为了避免无组呼功能的手机在故障小区驻留，可通过查类标来过滤这些没有组呼功能的手机，并通过位置更新拒绝，来避免这些手机登陆该小区。

其间，SCP需要处理位置更新流程，PTT接入流程。DSP则完成语音信道环回，主要是TRAU(码变换和速率适配单元)语音帧的环回。将上行的TRAU帧搬移到下行的TRAU帧的位置，进行发送。该功能对于手机是透明的，手机不需要更改处理流程，用户可以通过故障弱化组ID状态显示知道目前处于故障组状态。

当基站启动为故障弱化模式后，如果手机发生以下任一种情况，手机就会进行位置更新：(A)在该基站所在的小区内掉网后再上网、(B)从其他小区进入该基站所在的小区、(C)在该基站所在的小区内开机。其中，手机上发位置更新请求，基站的SCP下发类标查询，通过手机上报的CLASSMARK2中的VGCS(语音组呼，Voice Group Call Service)标识，确认手机是否支持集群功能，如果不支持，则回传拒绝(REJECT)信息。如果支持，则回传接受(ACCEPT)信息。如图2所示为手机位置更新的流程图，其中的MS表示手机，BTS表示基站收发信台(简称基站)，其中：首先由手机向BTS发出Channel Request，即发出信道请求；然后，BTS向手机发出Immediate Assignment，即下发立即指配信息，给手机指配专用信道；然后，手机向BTS发出Location UpdatingRequest，即发出位置更新请求；然后，BTS向手机发出Classmark Enquire，即下发类标查询，查询手机的业务能力；然后，手机向BTS发出ClassmarkChange，即发出类标响应，报告手机的业务能力；如果手机支持集群通讯，则BTS向手机发出Location Updating Accept，即接受其位置更新请求；最后，BTS向手机发出Channel Release，即释放信道，结束本次流程。

通过上述位置更新流程，支持集群通讯的手机可驻留在故障弱化小区的组呼信道。在故障弱化模式下，基站可通过图3所示的流程建立组呼。其中，SCP接收MCU送过来的系统消息和通知消息后，会激活组呼信道，在NCH广播带信道描述的组呼消息，发起组呼。并周期下发UPLINK FREE消息。图3中，SYS-INFO表示系统消息，主要是广播一些小区信息；NCH表示通知信道，主要广播组呼通知消息，UPLINK FREE表示上行空闲，主要用于通知手机上行状态。

同样，在故障弱化模式下，手机可通过图4所示的流程发起PTT。当手机发起PTT呼叫时，SCP收到信道请求后，会下GRANT消息，并置UPLINKBUSY。手机上发SABM，基站回UA，手机占用上行。手机释放PTT键时，会上传UPLINK RELEASE，基站收到后下发UPLINK FREE，释放上行。图4中，UPLINK FREE表示上行空闲，此时手机可以发起上行信道接入；UPLINKACCESS表示上行信道接入，即手机向基站请求占用上行；VGCS_UPLINK_GRANT表示组呼上行确认，即基站允许手机占用上行；UPLINK_BUSY：基站通知其他手机，上行已经被占用，其他手机不能发起上行接入；SABM：层三信息请求；UA：基站对SABM的确认；Talking：表明目前讲者可以讲话了；UPLINK RELEASE：讲者讲完话，释放PTT按键，向基站请求上行释放。

从上面的描述可知，处于故障弱化模式时，很多用户会共用一个组呼信道。为了避免一个用户长时间占用或者信道资源吊死，在上行被占用后，基站会启动故障弱化信道检测定时器，如果超过预定时间(可以具体设定，一般设定1分钟)，则强行释放上行。

当某一小区故障时，它与邻近小区之间的关系可能有以下几种情况：(1)邻近小区正常，且邻近小区的邻区关系表中有该故障小区的信息(在集群通讯系统中，每个小区都有很多邻近小区，每个小区都有一张邻区关系表，里面配置了邻区的一些主要信息，用于手机的重选和切换)，此时，邻近小区的手机可以收到故障小区的系统消息，但是由于基站控制器与故障小区传输中断，不能激活故障小区信道，所以没有切换命令在空口传输。故障小区的手机漫游到邻近的正常小区时，手机只能通过小区重选完成。正常小区的手机漫游到本故障小区，手机只能通过小区重选完成。

(2)邻近小区正常，且两个小区之间存在重叠覆盖，此时故障基站将不进行故障弱化，主要是为了保证该小区的手机可以切换到没有故障的正常小区。

(3)邻近小区也故障。此时相当于两个相邻的孤站，互不干扰，手机移动到另外一个小区时，会通过小区重选而驻留在那个小区。

由上面的描述可知，本发明提供了一种简单实用的故障弱化功能，其中不需要更改手机，并可以支持单站运行。要实现本发明的方案，只需要在现有的信令协议基础上作很小的修改即可满足，比较容易实现。当在紧急抢险等需要应急通讯的地方，可以通过本发明的方案，使仅仅一个小基站支撑起半径为十几公里范围内的通讯联系，满足快速应急的要求。

Claims (8)

1.一种集群网通讯中的故障弱化实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

(S11).由基站的主控单元对基站的传输链路进行检测，当判断为传输中断时，将基站的工作模式启动为故障弱化模式；

(S12).启动为故障弱化模式后，由主控单元给载频下配置，包括系统消息、信道配置、以及通知消息描述；

(S13).基站的信令处理单元将收到的系统消息填充到系统消息字段，并在NCH通知信道上发送所述通知消息描述；

(S14).手机接收到所述通知消息描述后，根据为其配置的故障弱化信道ID，驻留在相应的时隙，以发起PTT呼叫或接收PTT呼叫。

2.根据权利要求1所述的集群网通讯中的故障弱化实现方法，其特征在于，在所述步骤(S11)之前，需对所述基站的载频进行配置，将一个载频的多个信道配置为适当数量的广播信道、信令信道、故障业务信道；

当所述基站启动为故障弱化模式后，每一个所述业务信道即为一个故障弱化信道，每一个故障弱化信道对应一个时隙；

在半速率信道配置条件下，两个故障弱化信道对应一个时隙。

3.根据权利要求2所述的集群网通讯中的故障弱化实现方法，其特征在于，对于所述手机，应先为其分配故障弱化信道ID，每一个故障弱化信道ID对应一个故障弱化信道。

4.根据权利要求3所述的集群网通讯中的故障弱化实现方法，其特征在于，为所述手机分配故障弱化信道ID的方式是：将故障弱化信道ID写入到所述手机的SIM卡中；每一个SIM卡中有一个或多个故障弱化信道ID。

5.根据权利要求1所述的集群网通讯中的故障弱化实现方法，其特征在于，当所述基站启动为故障弱化模式后，基站实现对呼叫信令的处理和语音的环回。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的集群网通讯中的故障弱化实现方法，其特征在于，当所述基站启动为故障弱化模式后，如果所述基站的主控单元检测到基站的传输链路恢复正常，则中断基站的故障弱化模式，转入正常工作模式。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的集群网通讯中的故障弱化实现方法，其特征在于，当所述手机因发起PTT呼叫或接收PTT呼叫而占用了上行信道后，所述基站启动其故障弱化信道检测定时器，如果对上行信道的占用超过预定时间，则强行释放所述被占用的上行信道。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的集群网通讯中的故障弱化实现方法，其特征在于，在所述步骤(S11)中，当所述基站传输中断时，如果其邻近基站所在的小区正常工作，且该邻近小区与所述故障基站小区存在重叠覆盖，则所述故障基站不会切换到故障弱化模式。

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