CN100512520C - 一种基于td-scdma技术的无线集群通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于TD-SCDMA技术的无线集群通信系统，基于现有的TD-SCDMA技术，在TD-SCDMA公用移动通信系统的网络结构基础上增加相应的集群业务处理部分，即集群核心网或集群业务节点，并相应增加支持集群业务的接口与相应协议。所述无线集群通信系统，既能提供公用移动通信业务，也可以提供集群业务的功能。

Description

一种基于TD-SCDMA技术的无线集群通信系统

技术领域

本发明涉及集群通信系统技术领域，尤其涉及一种基于TD-SCDMA技术的无线集群通信系统。

背景技术

集群通信业务是一种半双工双向业务，其特点是群呼、或者组呼，一次业务可以包括多个用户，这些用户被称之为一组。在业务进行过程中，进行组呼的组内同时只能有一个用户讲话，称之为讲者，其它的用户只能听，称之为听者。因此，集群通信业务中一个重要的资源是话权，讲者拥有话权，在业务进行过程中，讲者可以释放话权，听者可以申请话权而成为新的讲者。集群业务可以由组内的任何一个用户发起，或者由一些特殊的用户发起，这些特殊用户通常被称之为调度台。当一个用户发起集群业务时，将对组内的所有用户发起寻呼，以便使得所有组内用户加入本次业务，多个组内用户同时进行通话，从而达到“一呼百应”的效果。

集群通信业务要求接续速度快，因此，集群通信业务也具有“按键通话”的特点，即“Push To Talk”，因此，集群通信业务又被简称为PTT业务。如果用户希望发起集群通信业务，或者在业务过程中申请话权，用户只需要按下集群终端上的一个特殊的键(PTT键)，无需拨号过程，而其它用户自动接收，没有振铃过程。集群通信业务的典型应用就是用于各种调度，因此，集群业务也被称之为调度业务，集群通信系统也被称之为调度系统。

无线集群通信系统是移动通信系统的一个重要分支，正是由于集群通信业务所具有的上述特点，无线集群通信系统所具有的可用信道可为系统的全体用户共用，具有自动选择信道功能，它是共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的多用途、高效能的无线通信系统。

相对于上述集群通信系统，根据用户和业务特点，移动通信系统中的另外一个重要分支是公用移动通信系统，包括第二代的全球通信(GSM，GlobleSystem of Mobile Communication)系统，码分多址(CDMA，Code DivisionMultiple Access)系统，第三代的宽带码分多址(WCDMA，Wideband CodeDivision Multiple Access)系统，时分同步码分多址(TD-SCDMA，TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access)系统。

TD-SCDMA公用移动通信系统的网络结构，如图1所示，其中网络侧包括核心网CN和通用陆地无线接入网(UTRAN)两部分。TD-SCDMA系统的核心网CN是GSM-MPA架构的核心网，包括电路域(CS域，CircuitSwitch)的移动交换中心服务器(MSC Server)，电路域媒体网关(CS MGW)和关口移动交换中心服务器(GMSC Server)；分组域(PS域，Packet Switch)的服务通用分组无线业务(GPRS)支持节点(SGSN)和网关通用分组无线业务支持节点(GGSN)；另外还包括公共部分归属位置寄存器(HLR)，拜访位置寄存器(VLR)，鉴权中心(AuC)，设备标识寄存器(EIR)等网元。上述核心网网元之间通过相应的接口相连接，构成系统的核心网部分。无线接入网UTRAN包括无线网络控制器(RNC)和节点B(Node B)，RNC与Node B通过Iub接口相连接，RNC之间通过Iur接口相连接，构成系统的无线接入网部分。无线接入网的RNC通过IuCS接口和IuPS接口分别与核心网的MSC Server/CS MGW和SGSN相连接，构成TD-SCDMA公用移动通信系统。上述详细内容可以参见TD-SCDMA系统的规范3GPP TS23.002《Network architecture》。

随着无线移动通信技术的发展，尤其是公用无线移动通信技术的发展，无线集群通信系统得到了迅速的发展，从早期的由点对点半双工通信的无线电对讲机系统，到多频道的第一代集群通信系统，再到采用TDMA方式的第二代数字集群通信系统，如以GSM标准为基础的VGCS(语音组呼业务)系统。无线集群通信系统容量越来越大，应用也越来越广泛。目前第三代公用移动通信技术中TD-SCDMA技术已经发展的成熟了，有必要提供一种以TD-SCDMA技术为基础的无线集群通信系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于TD-SCDMA技术的无线集群通信系统，用以基于现有的TD-SCDMA技术，通过在TD-SCDMA公用移动通信系统的网络结构基础上增加相应的集群业务处理部分，实现既能提供公用移动通信业务，也可以提供集群业务的功能。

本发明提供一种基于TD-SCDMA技术的无线集群通信系统，包括：

TD-SCDMA公用移动通信系统核心网，包括移动交换中心服务器/电路域媒体网管、以及服务通用分组无线业务支持节点；及

无线接入网，包括至少一个无线网络控制器、以及至少一个节点B；

其特点在于，所述系统还包括一个集群核心网，该集群核心网通过IuTS接口与所述无线接入网相连接，且该集群核心网包括一个与无线接入网相连的集群核心网节点，该集群核心网节点包括：

调度控制服务器，通过IuTS接口与所述无线网络控制器相连接，用于处理调度业务，完成用户鉴权以及建立、维护和释放各种集群呼叫业务，进行话权调度；

调度控制寄存器，其用于存储和管理群组与用户信息，与所述调度控制服务器相连接，其间的接口用于进行主叫用户的鉴权和认证、组呼属性信息的提供、用户的移动性信息交互、群组和用户的信息查询；

调度台代理服务器，其用于接入各种类型调度台，与所述调度控制服务器相连接，其间的接口用于进行调度台与所述调度台代理服务器间的业务信息交互、话权调度控制信息交互，同时与调度控制寄存器相连接，其间的接口用于进行调度台与管理台的鉴权和认证、调度台和管理台管理群组和组员信息；及

管理台，其提供给运营商管理使用以用于输入、维护群组与用户信息，与所述调度控制寄存器相连接，其间的接口用于传输网络运营商通过客户端管理系统管理和维护所述调度控制寄存器中的群组和用户信息时的交互信息。

其中，所述IuTS接口是支持分组数据传输的接口，用于传递所述集群核心网向所述无线接入网发起的集群业务建立、或修改、或删除的集群业务控制命令，承载前向和/或反向的集群业务数据，承载核心网和终端用户设备之间的交互信息，并且在该IuTS接口上集群业务中的一个集群组用户共享一个通信路径。

所述系统进一步还包括：

至少一个终端用户设备，通过与所述节点B之间的Uu接口同无线接入网相连接，进而通过IuTS接口与所述集群核心网相连接，用以在任意状态下发起和响应集群业务。

所述无线接入网，具有与TD-SCDMA公用移动通信系统中的通用陆地无线接入网相同的网络结构，

通过其中的无线网络控制器与所述移动交换中心服务器/电路域媒体网管之间的IuCS接口、以及无线网络控制器与所述服务通用分组无线业务支持节点之间的IuPS接口，进行所述无线集群通信系统的公用移动通信业务交互；

通过无线网络控制器与所述调度控制服务器之间的IuTS接口，以分组数据的形式进行与所述无线集群通信系统的集群业务交互。

所述无线接入网支持TD-SCDMA公共移动通信业务的管理和实现方法；其中在集群业务支持方面，所述无线接入网以群组业务的方式进行集群业务管理，按小区分配集群业务的接口资源和信道资源，将从小区中接收到的集群控制消息和业务数据以群组业务的方式发送给集群核心网，并将从集群核心网接收到的控制消息和业务数据以群组业务的方式复制分发到小区。

在所述TD-SCDMA公用移动通信系统核心网的服务通用分组无线业务支持节点与所述集群核心网中的调度控制服务器之间还可以存在一个接口，该接口基于以太网和Internet协议来提供信息交互承载，用以提供移动终端移动性管理相关的信息、安全管理相关的信息交互。

本发明还提供一种基于TD-SCDMA技术的无线集群通信系统，包括：

TD-SCDMA公用移动通信系统核心网，包括移动交换中心服务器/电路域媒体网管、服务通用分组无线业务支持节点以及网关通用分组无线业务支持节点；及

无线接入网，包括至少一个无线网络控制器和至少一个节点B；

其特点在于，所述TD-SCDMA公用移动通信系统核心网还包括一个集群业务节点，该集群业务节点包括：

调度控制服务器，与所述服务通用分组无线业务支持节点相连接，或与所述网关通用分组无线业务支持节点相连接，其中的连接接口基于以太网和Internet协议来提供信息交互承载，用于处理调度业务，完成用户鉴权以及建立、维护和释放各种集群呼叫业，进行话权调度；

调度控制寄存器，用于存储和管理群组与用户信息，与所述调度控制服务器相连接，其间的接口用于进行主叫用户的鉴权和认证、组呼属性信息的提供、用户的移动性信息交互、群组和用户的信息查询；

调度台代理服务器，用于接入各种类型调度台，与所述调度控制服务器相连接，其间的接口用于进行调度台与所述调度台代理服务器间的业务信息交互、话权调度控制信息交互，同时与调度控制寄存器相连接，其间的接口用于进行调度台与管理台的鉴权和认证、调度台和管理台管理群组和组员信息；及

管理台，提供给运营商管理使用以用于输入、维护群组与用户信息，与所述调度控制寄存器相连接，其间的接口用于传输网络运营商通过客户端管理系统管理和维护所述调度控制寄存器中的群组和用户信息时的交互信息。

所述系统进一步还包括：

至少一个终端用户设备，其通过与所述节点B之间的Uu接口同无线接入网相连接，进而通过IuPS接口、IuCS接口与包括集群业务节点的所述TD-SCDMA公用移动通信系统核心网相连接，用以在任意状态下发起和响应集群业务，和/或用以支持公用移动通信业务。

所述服务通用分组无线业务支持节点，具有区分集群业务和普通分组域业务的业务区分功能，提供集群业务相关的控制和业务数据在IuPS接口和与集群业务节点之间的接口之间的转发；其中，所述IuPS接口包括IuTS接口所支持的全部功能和特性，用于传递所述集群核心网向所述无线接入网发起的集群业务建立、或修改、或删除的集群业务控制命令，承载前向和/或反向的集群业务数据，承载核心网和终端用户设备之间的交互信息。

所述网关通用分组无线业务支持节点，包括用以区分集群业务和普通的分组域业务的业务区分功能，并提供集群业务相关的控制和业务数据在与服务通用分组无线业务支持节点的接口和与集群业务节点之间的接口之间的转发。在所述服务通用分组无线业务支持节点与所述网关通用分组无线业务支持节点之间的接口，扩充有集群业务相关的支持能力。

本发明所述的基于TD-SCDMA技术的无线集群通信系统，以TD-SCDMA公用移动通信系统为基础，引入了用于处理集群业务的部分，使得该系统既可以支持公用移动通信业务，也能够支持集群通信业务。由于本发明采用叠加的方式进行系统设计，对原有的TD-SCDMA公用移动通信系统影响最小化，便于在原有TD-SCDMA公用移动通信系统的基础上增加开展TD-SCDMA集群通信业务，而不影响公用移动通信业务的开展。

附图说明

图1是现有的TD-SCDMA公用移动通信系统的网络结构图；

图2是本发明的TD-SCDMA无线集群通信系统网络结构图；

图3是本发明的无线接入网中Uu接口集群业务相关协议实现方案示意图；

图4是本发明的无线接入网中Uu接口集群业务相关协议的另一种实现方案示意图；

图5是本发明的TD-SCDMA集群通信系统另外一种网络结构图；

图6是本发明的TD-SCDMA集群通信系统另外一种网络结构图；

图7是本发明的TD-SCDMA集群通信系统另外一种网络结构图。

具体实施方式

本发明提供的一种基于TD-SCDMA技术的无线集群通信系统，简称TD-SCDMA无线集群通信系统，本系统以TD-SCDMA公用移动通信系统为基础，引入集群业务处理部分，从而完全兼容TD-SCDMA公用移动通信系统。

本发明的一种方案如图2所示。在网络结构上，TD-SCDMA无线集群通信系统包括核心网和无线接入网两部分，其中，核心网进一步包括集群核心网和TD-SCDMA公用移动通信系统核心网两部分，相互独立，分别完成集群业务和公共移动通信业务的控制功能。

无线接入网部分采用与TD-SCDMA公用移动通信系统中的无线接入网，即UTRAN(通用陆地无线接入网)相同的网络结构，称之为共享TD-SCDMA无线接入网。共享TD-SCDMA无线接入网通过标准的Iu接口与TD-SCDMA公用移动通信系统的核心网相连接，实现公用移动通信业务的接入功能；共享TD-SCDMA无线接入网通过支持分组数据传输的接口或者网络与集群核心网部分相连接，称之为IuTS接口，实现集群业务的接入，并且，在该接口上，一个集群业务中的一组集群用户共享一个通信路径。

本发明所述系统的无线接口协议栈以TD-SCDMA公用移动通信系统的无线接口协议栈为基础，通过增加集群业务专用的逻辑信道、传输信道和物理信道，以及集群业务专用信令过程和消息，从而系统可以在不影响公用移动通信业务进行的情况下进行集群业务。

在共享TD-SCDMA无线接入网中，系统完全支持公共移动通信业务的管理和实现方法，其中在集群业务支持方面，所述无线接入网以群组业务的方式进行集群业务管理，按小区分配集群业务的接口资源和信道资源，将从小区中接收到的集群控制消息和业务数据以群组业务的方式发送给核心网，并将从核心网接收到的控制消息和业务数据以群组业务的方式复制分发到小区。

在另外一种实现方案中，TD-SCDMA集群通信系统核心网中的TCS还可以与TD-SCDMA公用移动通信系统核心网中的SGSN相连接。

在另外一种实现方案中，TD-SCDMA集群通信系统没有专用的集群核心网，而是基于TD-SCDMA公用移动通信系统核心网中的PS域中的SGSN，将集群核心网中的网元集合作为一个集群业务节点与SGSN相连接。

在另外一种实现中，TD-SCDMA集群通信系统没有专用的集群核心网，而是基于TD-SCDMA公用移动通信系统核心网中的PS域中的GGSN，将集群核心网中的网元集合作为一个集群业务节点与GGSN相连接。

本发明的集群系统可以有效地提供群呼(或者称之为组呼)业务，以及其它相关地集群业务，如半双工的点对点通信业务(称之为集群单呼)，群组短消息等，并为运营商提供控制和管理功能。上述业务由集群终端发起，并由专门的基于分组数据功能的集群核心网络进行处理，通过基于TD-SCDMA无线技术的无线接入网络提供接入承载。

在硬件实现上，本系统的硬件设备包括大量TD-SCDMA公用移动通信系统中的设备和模块，如用户设备(UE)，无线网络控制器(RNC)，节点B(Node B)。而且集群业务相关的硬件实现可设计成这些设备的附加设备以提供附加功能和业务，或者完全以软件模块的方式附加到这些设备的硬件中实现，并完全兼容TD-SCDMA公用移动通信系统的特性，而集群核心网也可以基于TD-SCDMA公用移动通信系统核心网中的硬件设备和模块，实现集群业务控制和管理的软件模块，来实现集群业务相关的功能。

本发明所述的TD-SCDMA无线集群通信系统是在TD-SCDMA公用移动通信系统的基础上，引入了集群核心网，如图2所示，是本发明的TD-SCDMA无线集群通信系统的一个实施例。TD-SCDMA无线集群通信系统包括终端用户设备(UE)，无线接入网和核心网，其中核心网分成两个独立的部分：TD-SCDMA公用移动通信系统核心网和集群核心网；无线接入网是共享的，同时支持TD-SCDMA公用移动通信系统和集群核心网。因此，本发明的TD-SCDMA无线集群通信系统既能够提供公用移动通信业务，也可以提供集群业务，或者称之为调度业务，或者称之为PTT(Push To Talk)业务。

上述系统中的TD-SCDMA公用移动通信系统核心网与现有的TD-SCDMA公用移动通信系统中的核心网完全相同，基于GSM-MAP架构，包括电路(CS)域和分组(PS)域两个域，在这两个域中，其中的网元MSCServer/CS MGW和SGSN分别通过IuCS和IuPS接口与共享无线接入网相连接，其中的IuCS和IuPS接口完全相同于TD-SCDMA公用移动通信系统中的核心网与无线接入网相连接的的IuCS和IuPS接口。

上述系统在核心网侧独立引入了一个集群域及相应的集群核心网，因此，本发明的无线集群通信系统实际上包括三个域，即CS域，PS域和集群域。在集群核心网中，可以将其需要完成的功能根据需要由不同的网元来实现。如图2所示，集群核心网可以包括下列网元：处理调度业务的调度控制服务器(TCS)，用于存储和管理有关群组和用户信息的调度控制寄存器(TCR)，用于接入各种类型调度台的调度台代理服务器(DAS)，以及运营商管理使用的，用于输入，维护有关组和用户信息的管理台(Operator)。

其中：

TCS是集群系统中的主要控制服务器，是集群系统的控制中心，完成用户鉴权以及建立、维护和释放各种集群呼叫(如组呼和单呼)业务，进行话权调度等功能在内的各种集群业务处理；

TCR的主要功能是存储和管理用户和群组数据信息，包括组标识信息，组签约信息，组呼属性信息和组员信息列表等；

DAS的主要功能是接入各种调度台和管理台，以便调度台和管理台可以参与进行集群业务的调度管理和VPN(Virtual Private Network)管理；

Operator是系统提供给运营商进行用户管理的客户端管理系统，它可以用来维护所有用户信息，以进行组建立，修改，删除，用户增加，修改，删除等操作。

上述集群核心网中的四个网元可以共同组成一个集群核心网节点。在一个集群核心网节点内部，上述核心网内部网元之间通过相应的接口相连，相互配合完成集群业务控制功能。这些接口可以基于以太网和Internet协议来提供网元间的信息交换。其中：

TCS和TCR之间的接口主要用来进行主叫用户的鉴权和认证，组呼属性信息的提供，用户的移动性信息交互，组和用户的信息查询等操作；

TCS和DAS之间的接口主要用来进行调度台与DAS间的业务信息交互，话权调度控制信息交互等操作；

DAS与TCR之间的接口主要用来进行调度台和管理台的鉴权和认证，调度台和管理台管理组和组员信息等操作；

TCR和Operator之间的接口主要用来传输网络运营商通过客户端管理系统管理和维护TCR中的组和用户信息时的交互信息。

另外，TD-SCDMA集群系统核心网中的不同集群核心网节点之间也通过相应的接口相连接，包括TCS之间的接口和TCR之间的接口，以实现跨业务节点的集群业务，接口可以基于以太网和Internet协议来提供信息交互承载。

本发明中的共享TD-SCDMA无线接入网是由TD-SCDMA公用移动通信系统和集群通信系统共享的，具有既支持公用移动通信业务，又支持集群业务的能力。

如图2所示，在网络结构上，共享TD-SCDMA无线接入网与图1所示的现有TD-SCDMA公用移动通信系统中的无线接入网相同。

在支持公用移动通信业务功能方面，共享TD-SCDMA无线接入网完全等同于TD-SCDMA公用移动通信系统中的无线接入网，包括与TD-SCDMA公用移动通信系统核心网相连接的IuCS和IuPS接口功能，无线接入网中的RNC之间相连接的Iur接口功能，RNC与Node相连接的Iub接口功能，以及RNC和Node B网元在支持公用移动通信业务方面的功能。

在支持集群业务方面，RNC通过支持分组数据传输的接口或者网络与集群核心网中TCS相连接，称之为IuTS接口，以分组数据的形式与集群核心网进行信息交互，尤其是业务数据的传输。该接口主要功能包括：核心网向无线接入网发起集群业务建立，修改，删除等集群业务控制命令，承载前向和/或反向的集群业务数据，承载核心网和集群终端之间的交互信息等。具体实现上，RNC与TCS之间的接口的传输网络层，可以采用与IuPS接口类似的协议栈结构，也可以采用A8/A9，或者A10/A11接口类似的协议栈结构。

在其中的IuTS接口上，由于集群业务的特点，如组呼，业务过程中，业务控制信息方面，所有的控制消息都是与群组相关的，而不是某个终端专用的；业务信息方面，某一时刻，上行方向只有一个讲者终端需要发送业务信息到核心网，而下行方向所有听者终端接收的是来自同一个讲者相同的业务信息。因此，在IuTS接口上，在业务控制层，或者称之为无线网络层，一个群组共享一个信令连接和一个数据连接。信令连接是一个双向连接，用来承载集群业务中发生在该RNC中的与该群组本次集群业务相关的所有控制消息，包括核心网与无线接入网之间的交互信息和集群终端与核心网之间的交互信息；数据连接是一个双向连接，用来承载集群业务数据，包括可能的上行从RNC到TCS的来自集群业务中讲者的业务数据，下行由集群核心网转发的发送给集群业务中听者的业务数据。这样可以最大可能地实现资源群组共享，提高资源使用效率。

在本系统中，由于共享TD-SCDMA无线接入网络既要支持公共移动通信业务的接入，又要支持集群业务的接入。因此，本系统中的无线接口协议栈完全兼容TD-SCDMA公用通信系统的无线接口协议栈。为了支持集群业务，可以在TD-SCDMA公用通信系统的无线接口协议栈的基础上，采用增加的方式引入集群业务专用的逻辑信道、传输信道和物理信道，以及集群业务专用信令过程和消息，从而实现系统在不影响公用移动通信业务进行的情况下进行集群业务的功能。

在无线接口，即Uu接口上的无线接入层协议中，集群业务涉及的内容包括RRC，RLC，MAC和PHY等协议。为了支持集群业务，需要在上述协议栈中增加适当的功能：

在PHY协议中，即物理层协议，需要增加支持一组集群专用共享物理信道的功能，包括一条上行共享物理信道和一条下行共享物理信道，用于承载一个群组的集群信令消息和集群业务数据；

在MAC协议和RLC协议，即媒体接入控制层协议和无线链路控制层协议，需要增加相应的集群专用的上下行传输信道和上下行逻辑信道支持功能；

相应地，在MAC层协议和PHY层协议，还需要增加集群专用逻辑信道到集群专用传输信道的映射功能以及集群专用传输信道到集群专用物理信道的映射功能；

在RRC协议中，需要增加集群业务专用的信令过程，以支持集群业务的初始建立，集群专用业务信道的配置，集群业务的被叫寻呼，集群业务过程的话权管理，集群业务的释放等功能。

在共享TD-SCDMA无线接入网内部，RNC与Node之间的Iub接口完全采用与TD-SCDMA公用移动通信系统中的无线接入网内部的Iub接口相同的协议栈结构，并以此为基础，在无线网络层的控制面的节点B应用部分NBAP协议中，需要增加集群群组无线链路的管理功能，以支持集群物理共享信道和集群共享传输信道的建立，修改，删除等功能；在用户面的帧协议FP中，需要增加对集群共享传输信道的支持功能。并为了提高资源利用效率，为一个群组在一个小区中建立一个共享的控制面连接和一个用户面连接，控制面连接用来承载集群业务的控制消息，用户面连接用来承载集群业务数据。进一步地，如果集群业务在一个Node B中涉及到多个小区，多个小区还可以共享一个控制面连接。

共享TD-SCDMA无线接入网完全支持公共移动通信业务，其管理和实现方法与TD-SCDMA公共移动通信系统中的无线接入网中的方法完全相同。对于集群业务，在Uu接口上，根据集群业务的特点，可以在RNC或者小区范围内采用资源共享的方式按群组业务进行管理和实现，其中包括控制面协议处理资源，用户面协议处理资源和信道资源等。另外，由于在IuTS接口上，其信令连接和数据连接是一个RNC管辖的所有参与某次集群业务的群组成员终端共享的，因此，如果一次集群业务涉及到多个小区中的多个集群用户终端，在RNC中，需要将从IuTS接口上接收到的核心网集群业务控制消息和业务数据以群组业务的方式复制分发到小区，将从小区中接收到的集群业务控制消息和业务数据以群组业务的方式通过IuTS接口发送给核心网，其中发送到核心网的业务数据仅来自讲者所在的小区。

图3所示为Uu接口上集群业务管理和实现方法的一个实施例。

物理层的实现包括网络侧的Node B和终端的物理层处理单元。在物理层，在每个小区中为一个群组的一次集群业务分配一组集群业务专用物理信道，包括一条上行共享物理信道和一条下行共享物理信道，该组复用，信道编码，扩频，调制已经信道的突发结构等特性方面与公用通信业务中的专用物理信道相同，在物理层信令方面，下行集群专用共享物理信道上可以支持TFCI(传输格式组合指示)，TPC(发射功率控制)和SS(同步符号)，上行集群专用共享物理信道可以支持TFCI，不支持TPC和SS。物理层还需要完成将集群专用传输信道映射到集群专用物理信道上的功能。

如图3所示，MAC协议方面，由于集群专用共享传输信道是在小区范围内由多个集群用户终端共享的，因此可以由每个小区的MAC-c/sh来支持集群专用共享传输信道，此时，在RLC协议方面，一次集群业务可以在RNC范围内共享RLC实体，其中，包括一个用户面的RLC实体和一个控制面的RLC实体。下行方向，用户面RLC实体接收来自IuTS接口的核心网集群业务数据，复制该数据，以集群专用业务逻辑信道的形式分发到每个小区的MAC-c/sh实体；同时控制面RLC实体接收控制面管理实体发送的下行集群控制消息，复制该消息，以集群专用控制逻辑信道的形式分发到每个小区的MAC-c/sh实体，而MAC-c/sh实体完成上述逻辑信道到下行集群专用传输信道的复用和映射。上行方向，每个小区中的MAC-c/sh实体接收并解复用上行集群专用传输信道，将集群专用控制逻辑信道的控制消息发送给控制面的RLC实体，将集群专用业务逻辑信道的业务数据发送给用户面的RLC实体，RLC实体进一步将这些消息和数据分别发送给控制面管理实体和通过IuTS接口发送给集群核心网。但是，由于业务过程中，可能只有讲者才可以使用上行共享信道，所以可能仅讲者用户所在的小区中的上行集群专用逻辑信道上有控制消息和业务数据。

如图4所示，在MAC和RLC协议方面，对于集群专用共享传输信道和逻辑信道，还可以增加一种MAC实体类型，称之为MAC-t来支持，一次集群业务在RNC范围内可以共享的除RLC实体外，还可以包括该MAC-t功能实体。此时，下行方向，由MAC-t首先完成下行集群专用的共享逻辑信道到共享传输信道的映射和复用，包括控制面和用户面共享逻辑信道，然后复制共享传输信道的数据，以传输信道的形式分发到每个小区；上行方向，由MAC-t实体接收并解复用上行集群专用传输信道，将集群专用控制逻辑信道的控制消息发送给控制面的RLC实体，将集群专用业务逻辑信道的业务数据发送给用户面的RLC实体，同样，由于业务过程中，可能只有讲者才可以使用上行共享信道，所以可能仅讲者用户所在的小区中的上行集群专用传输信道上有控制消息和业务数据。

对于承载集群业务控制消息的集群专用的控制逻辑信道，除映射到上述集群专用的传输信道外，还可以根据用途，以及集群用户终端的RRC状态的不同，还可以通过MAC-c/sh映射到FACH(前向接入信道)，RACH(随机接入信息)上，和MAD-d映射DCH(专用信道)等传输信道上，这些传输信道与TD-SCDMA公用移动通信业务过程使用的相同名称的传输信道的特性相同。

在Uu接口的无线网络控制面协议处理方面，即RRC协议，可以在RNC中为一个群组的一次集群业务建立一个控制面管理实体，用来处理该RNC中的该集群业务的全部RRC协议相关的集群业务控制消息。不仅如此，该控制面管理实体还负责接收和转发来自IuTS接口的下行集群业务控制消息，并将收到的来自该RNC管理的本次集群业务的集群用户终端的所有上行集群业务控制消息通过IuTS接口发送给集群核心网。

本系统中的用户终端设备支持公用移动通信业务和集群业务，称之为集群终端。正是由于上述系统设计方法，包括协议栈设计和系统实现方法，均采用增加的方式，在TD-SCDMA公用移动通信系统的基础上，引入集群核心网，使得系统可以在不影响公用移动通信业务进行的情况下进行集群业务，即系统同时支持公用移动通信业务和集群业务。因此，集群终端发起和响应集群业务可以不受终端状态的影响，即集群终端可以在任意状态发起建立集群专用共享无线信道并使用集群专用共享无线信道，集群终端可以在任意状态下响应集群业务并使用集群专用共享无线信道。在本系统中，终端的状态主要指RRC状态，包括Idle(空闲)状态，CELL_PCH(小区寻呼)状态，URA_PACH(UTRAN注册区寻呼)状态，CELL_FACH(小区前向接入)状态和CELL_DCH(小区专用)状态。但是，根据终端具体实现和能力，可以同时支持公用移动通信业务和集群业务；或者不同时支持公用移动通信业务和集群业务，即选择合适的RRC状态来支持集群业务。

在本系统中，终端用户设备包括普通用户集群终端、拥有特殊权限的调度台、以及管理台，普通用户集群终端又可分为移动终端和固定终端。上述系统中的共享TD-SCDMA无线接入网相关的内容适用于普通用户集群终端和调度台通过无线信号来进行集群业务。

如图5所示为本发明的另外一种实现方案，在该方案中，TD-SCDMA集群通信系统核心网中的TCS与TD-SCDMA公用移动通信系统核心网中的SGSN相连接，以提供移动终端移动性管理相关的信息，安全管理相关的信息交互功能，该连接接口可以基于以太网和Internet协议来提供信息交互承载。

如图6所示为本发明的另外一种实现方案，在该方案中，TD-SCDMA集群通信系统没有专用的核心网，而是基于TD-SCDMA公用移动通信系统核心网中的PS域中的SGSN，将实现集群业务的网元，包括处理调度业务的调度控制服务器(TCS)，用于存储和管理有关群组和用户信息的调度控制寄存器(TCR)，用于接入各种类型调度台的调度台代理服务器(DAS)，以及运营商管理使用的，用于输入，维护有关组和用户信息的管理台(Operator)，整体作为一种集群业务功能节点，称为集群业务节点，与SGSN相连接，该连接接口可以基于以太网和Internet协议来提供信息交互承载。相应的，可以在IuPS接口上增加IuTS接口所支持的全部功能和特性；在SGNS中，需要集群业务支持功能，包括业务区分功能，以区分集群业务和普通的PS与业务，并提供集群业务相关的控制和业务数据在IuPS接口和与TD-SCDMA集群通信业务节点之间的接口之间的转发功能。

如图7所示为本发明的另外一种实现方案，在该方案中，TD-SCDMA集群通信系统没有专用的核心网，而是基于TD-SCDMA公用移动通信系统核心网中的PS域中的GGSN，将由调度控制服务器(TCS)、调度控制寄存器(TCR)、调度台代理服务器(DAS)以及管理台(Operator)等网元，作为一种整体的集群业务功能节点，称为集群业务节点，与GGSN相连接。相应的，可以在IuPS接口上增加IuTS接口所支持的全部功能和特性；在SGSN和GGSN之间的接口上扩充集群业务相关的支持能力；在SGSN中，需要增加集群业务支持功能，包括业务区分功能，以区分集群业务和普通的PS与业务，并提供集群业务相关的控制和业务数据在IuPS接口和与GGSN之间的接口之间的转发功能；在GGSN中，需要增加集群业务支持功能，包括业务区分功能，以区分集群业务和普通的PS与业务，并提供集群业务相关的控制和业务数据在与SGSN和TD-SCDMA集群通信业务节点之间的接口之间的转发功能。

本发明的无线集群通信系统及其实现方法，也可以适用于基于宽带码分多址接入(WCDMA)的无线集群通信系统。与上述基于TD-SCDMA的无线集群通信系统相比，基于WCDMA的无线集群通信系统可以采用相同的网络结构，包括核心网和无线接入网；在无线接入网中，可以采用相同的协议栈，包括控制面和用户面协议栈；可以采用相同的集群业务管理方式，包括资源分配和业务处理；不同的是，在具体的物理共享信道结构上，采用的是WCDMA技术的物理信道结构。

Claims (16)

1、一种基于TD-SCDMA技术的无线集群通信系统，包括：

TD-SCDMA公用移动通信系统核心网，包括移动交换中心服务器/电路域媒体网管、以及服务通用分组无线业务支持节点；及

无线接入网，包括至少一个无线网络控制器、以及至少一个节点B；

其特征在于，所述系统还包括一个集群核心网，该集群核心网通过IuTS接口与所述无线接入网相连接，且该集群核心网包括一个与无线接入网相连的集群核心网节点，该集群核心网节点包括：

调度控制服务器，其通过IuTS接口与所述无线网络控制器相连接，用于处理调度业务，完成用户鉴权以及建立、维护和释放各种集群呼叫业务，进行话权调度；

调度控制寄存器，其用于存储和管理群组与用户信息，与所述调度控制服务器相连接，其间的接口用于进行主叫用户的鉴权和认证、组呼属性信息的提供、用户的移动性信息交互、群组和用户的信息查询；

调度台代理服务器，其用于接入各种类型调度台，与所述调度控制服务器相连接，其间的接口用于进行调度台与所述调度台代理服务器间的业务信息交互、话权调度控制信息交互，同时与调度控制寄存器相连接，其间的接口用于进行调度台与管理台的鉴权和认证、调度台和管理台管理群组和组员信息；及

管理台，其提供给运营商管理使用以用于输入、维护群组与用户信息，与所述调度控制寄存器相连接，其间的接口用于传输网络运营商通过客户端管理系统管理和维护所述调度控制寄存器中的群组和用户信息时的交互信息；

其中，所述IuTS接口是支持分组数据传输的接口，用于传递所述集群核心网向所述无线接入网发起的集群业务建立、或修改、或删除的集群业务控制命令，承载前向和/或反向的集群业务数据，承载核心网和终端用户设备之间的交互信息，并且在该IuTS接口上集群业务中的一个集群组用户共享一个通信路径。

2、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

至少一个终端用户设备，其通过与所述节点B之间的Uu接口同无线接入网相连接，进而通过IuTS接口与所述集群核心网相连接，用以在任意状态下发起和响应集群业务。

3、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线接入网，具有与TD-SCDMA公用移动通信系统中的通用陆地无线接入网相同的网络结构，

通过其中的无线网络控制器与所述移动交换中心服务器/电路域媒体网管之间的IuCS接口、以及无线网络控制器与所述服务通用分组无线业务支持节点之间的IuPS接口，进行所述无线集群通信系统的公用移动通信业务交互；

通过无线网络控制器与所述调度控制服务器之间的IuTS接口，以分组数据的形式进行与所述无线集群通信系统的集群业务交互。

4、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线接入网支持TD-SCDMA公共移动通信业务的管理和实现方法；

其中在集群业务支持方面，所述无线接入网以群组业务的方式进行集群业务管理，按小区分配集群业务的接口资源和信道资源，将从小区中接收到的集群控制消息和业务数据以群组业务的方式发送给集群核心网，并将从集群核心网接收到的控制消息和业务数据以群组业务的方式复制分发到小区。

5、如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，终端用户设备与所述无线接入网之间Uu接口的无线接口协议栈兼容TD-SCDMA公用移动通信系统的无线接口协议栈，并支持集群业务专用的逻辑信道、传输信道和物理信道，以及集群业务专用信令过程和消息；

其中，对于所述Uu接口上的无线接入层协议中的RRC、RLC、MAC、PHY物理层协议，

PHY物理层协议支持一条上行共享物理信道和一条下行共享物理信道，用于承载一个群组的集群信令消息和集群业务数据；

MAC协议和RLC协议支持相应的集群专用的上下行传输信道和上下行逻辑信道；

MAC协议和PHY物理层协议支持集群专用逻辑信道到集群专用传输信道的映射以及集群专用传输信道到集群专用物理信道的映射；

在RRC协议中，包括集群业务专用的信令过程，用以支持集群业务的初始建立、或集群专用业务信道的配置、或集群业务的被叫寻呼、或集群业务的话权管理、或集群业务的释放。

6、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述节点B，通过Iub接口与一个所述无线网络控制器进行交互，用以进行公用移动通信业务和集群通信业务，其中所述的Iub接口，采用与TD-SCDMA公用移动通信系统的无线接入网内部的Iub接口相同的协议栈接口，并以此为基础，进一步地，

无线网络层的控制面的节点B应用部分NBAP协议包括对集群物理共享信道和集群共享传输信道的建立、修改、删除的支持；

用户面的帧协议FP支持集群共享传输信道；

在一个小区中，该Iub接口包括为一个群组建立的共享的一个控制面连接，用来承载集群业务的控制消息，以及一个用户面连接，用来承载集群业务数据，进一步地，如果集群业务在一个节点B中涉及多个小区，则一个所述控制面连接能够被所述多个小区共享。

7、如权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述终端用户设备，包括普通用户集群终端、拥有特定权限的调度台、以及管理台，其中，所述普通用户集群终端包括移动终端和固定终端；

所述终端用户设备在任意状态下发起和响应集群业务，和/或支持公用移动通信业务的任意状态，所述任意状态是指终端用户设备的无线网络控制面协议状态，即空闲状态、小区寻呼状态、通用陆地无线接入网注册区寻呼状态、小区前向接入状态和小区专用状态其中之一的状态。

8、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集群核心网中的不同集群核心网节点，通过彼此的调度控制服务器之间的接口和/或彼此的调度控制寄存器之间的接口，实现跨集群核心网节点的集群业务，所述调度控制服务器之间的接口和/或所述调度控制寄存器之间的接口是基于以太网和Internet协议来提供信息交互承载的。

9、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

在所述TD-SCDMA公用移动通信系统核心网的服务通用分组无线业务支持节点与所述集群核心网中的调度控制服务器之间的接口，其基于以太网和Internet协议来提供信息交互承载，用以提供移动终端移动性管理相关的信息、安全管理相关的信息交互。

10、一种基于TD-SCDMA技术的无线集群通信系统，包括：

TD-SCDMA公用移动通信系统核心网，包括移动交换中心服务器/电路域媒体网管、服务通用分组无线业务支持节点以及网关通用分组无线业务支持节点；和

无线接入网，包括至少一个无线网络控制器和至少一个节点B；

其特征在于，所述TD-SCDMA公用移动通信系统核心网还包括一个集群业务节点，该集群业务节点包括：

调度控制服务器，其与所述服务通用分组无线业务支持节点相连接，或与所述网关通用分组无线业务支持节点相连接，其中的连接接口基于以太网和Internet协议来提供信息交互承载，用于处理调度业务，完成用户鉴权以及建立、维护和释放各种集群呼叫业务，进行话权调度；

调度控制寄存器，其用于存储和管理群组与用户信息，与所述调度控制服务器相连接，其间的接口用于进行主叫用户的鉴权和认证、组呼属性信息的提供、用户的移动性信息交互、群组和用户的信息查询；

调度台代理服务器，其用于接入各种类型调度台，与所述调度控制服务器相连接，其间的接口用于进行调度台与所述调度台代理服务器间的业务信息交互、话权调度控制信息交互，同时与调度控制寄存器相连接，其间的接口用于进行调度台与管理台的鉴权和认证、调度台和管理台管理群组和组员信息；及

管理台，其提供给运营商管理使用以用于输入、维护群组与用户信息，与所述调度控制寄存器相连接，其间的接口用于传输网络运营商通过客户端管理系统管理和维护所述调度控制寄存器中的群组和用户信息时的交互信息。

11、如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

至少一个终端用户设备，通过与所述节点B之间的Uu接口同无线接入网相连接，进而通过IuPS接口、IuCS接口与包括集群业务节点的所述TD-SCDMA公用移动通信系统核心网相连接，用以在任意状态下发起和响应集群业务，和/或用以支持公用移动通信业务。

12、如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述无线接入网，具有与TD-SCDMA公用移动通信系统中的通用陆地无线接入网相同的网络结构，通过其中的无线网络控制器与所述移动交换中心服务器/电路域媒体网管之间的IuCS接口、以及无线网络控制器与所述服务通用分组无线业务支持节点之间的IuPS接口，进行所述无线集群通信系统的公用移动通信业务交互和集群业务交互。

13、如权利要求10、11或12所述的系统，其特征在于，

终端用户设备与所述无线接入网之间Uu接口的无线接口协议栈兼容TD-SCDMA公用移动通信系统的无线接口协议栈，并支持集群业务专用的逻辑信道、传输信道和物理信道，以及集群业务专用信令过程和消息；

所述节点B通过Iub接口与一个所述无线网络控制器进行交互，用以进行公用移动通信业务和集群通信业务，其中所述Iub接口采用与TD-SCDMA公用移动通信系统的无线接入网内部的Iub接口相同的协议栈接口，以此为基础进一步包括对集群物理共享信道和集群共享传输信道地建立、修改、删除的支持，支持集群共享传输信道，并支持为一个群组建立的共享的一个控制面连接以及一个用户面连接；

所述终端用户设备，包括普通用户集群终端、拥有特定权限的调度台、以及管理台，其中，所述普通用户集群终端包括移动终端和固定终端；

所述终端用户设备在任意状态下发起和响应集群业务，和/或支持公用移动通信业务的任意状态，所述任意状态是指终端用户设备的无线网络控制面协议状态，即空闲状态、小区寻呼状态、通用陆地无线接入网注册区寻呼状态、小区前向接入状态和小区专用状态其中之一的状态。

14、如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述服务通用分组无线业务支持节点，具有区分集群业务和普通分组域业务的业务区分功能，提供集群业务相关的控制和业务数据在IuPS接口和与集群业务节点之间的接口之间的转发；

其中，所述IuPS接口包括IuTS接口所支持的全部功能和特性，所述IuTS接口是支持分组数据传输的接口，用于传递所述集群核心网向所述无线接入网发起的集群业务建立、或修改、或删除的集群业务控制命令，承载前向和/或反向的集群业务数据，承载核心网和终端用户设备之间的交互信息。

15、如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述网关通用分组无线业务支持节点，包括用以区分集群业务和普通的分组域业务的业务区分功能，并提供集群业务相关的控制和业务数据在与服务通用分组无线业务支持节点的接口和与集群业务节点之间的接口之间的转发。

16、如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述服务通用分组无线业务支持节点与所述网关通用分组无线业务支持节点之间的接口，扩充有集群业务相关的支持能力。

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