CN100527655C - 一种在码分多址系统中实现集群业务的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在码分多址(CDMA)系统中实现集群业务的方法，其特征在于，CDMA系统网络侧中的基站广播本小区的业务参数消息，网络侧至少包括基站和调度台，该方法还包括：当用户发出组呼请求时，网络侧为其分配前向共享信道，并且为发出组呼的用户动态分配反向业务信道，对应用户利用系统分配的反向业务信道进行业务，并且业务通过占用前向共享信道进行广播，当用户业务进行完毕，释放反向业务信道。该方法可与CDMA业务共存，对网络设备和终端的改造和要求小；可以实现终端和用户之间的双向鉴权；由于支持终端越区切换，因此在通话状态可实现业务的连续性和有效性；由于占用前向共享信道进行广播由调度台控制，因此可以实现强插、强拆功能。

Description

一种在码分多址系统中实现集群业务的方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统，特别是指在码分多址(CDMA)系统中实现集群业务的方法。

背景技术

集群(Trunking)无线专用移动通信系统，是近几年来发展起来的一种较经济、较灵活的指挥调度通信系统，广泛应用在政府机关、能源交通、机场码头、工矿企业、消防警察、水利和军事等单位，以满足各单位内部通信联络的需要。

集群无线专用移动通信系统，以下简称集群系统，是由很多用户自动分享数量较少的无线信道，并动态地使用这些信道的移动通信系统。该系统有效地增加了通信信道的使用效率，从而提高了频率的利用率，扩大了用户容量。通过对频率的共用，在一定程度上缓解了频率资源紧缺的局面，而且该系统将基站集中统一管理、控制，可有效地降低用户建网的费用。集群系统是基于公众电话网的中继技术和通信用户的两个话务统计规律而建立，每个用户只占信道全部可用时间的一小部分；多个通信用户同时占用信道的概率很小。

因此，集群系统最主要的特点是：能使大量用户共享相对有限的频率资源而不互相影响，当用户开启用户终端欲与他人进行有线或无线通信时，集群系统在有空闲信道的情况下，立即为该用户分配某一通信信道，而当通信一旦结束，立即释放该信道，系统可以将该信道提供给他人继续使用。这种频率的动态分配方式有效地汇集所有信道的可用时间，从而为每个用户提供最大的可用工作时间，并将信道的阻塞减少至最小。

随着科技的发展，用户希望使用同一种终端实现不同种类的通信业务，即在一种网络中通过一个用户终端可以实现正常的移动通信业务，同时，当由于集群业务需要，也可以通过原来的用户终端来实现。目前，CDMA系统已经得到了广泛的应用。但至今为止该系统中还没有实现提供集群业务，所以在CDMA系统提供专业调度功能是公众移动通信系统的一个技术发展方向。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种在码分多址系统中实现集群业务的方法，使其在CDMA系统中实现集群业务。

一种在码分多址系统中实现集群业务的方法，CDMA系统网络侧中的基站广播本小区的业务参数消息，并且网络侧至少包括基站和调度台，该方法包括：

A.用户终端监测到基站广播的业务参数，向网络侧发出组呼请求；

B.网络侧收到该组呼请求后，为该用户分配前向共享信道；

C.网络侧为发出业务请求的用户终端分配反向业务信道，所述用户终端通过占用反向业务信道进行业务，业务通过占用前向共享信道进行广播；

D.所述用户终端业务进行完毕，释放反向业务信道。

在步骤C中用户终端占用反向业务信道进行业务时，如果所述用户终端越区移动到目的基站，则网络侧将所述用户终端切换至目的基站。

所述切换进一步包括：

用户终端监测到目的基站发出的导频信道超出门限后，通过源基站向调度台发出切换到目的基站的请求消息；调度台收到该请求消息后，通知目的基站预备相应的无线资源；

目的基站建立与所述用户终端之间的前向共享信道以及反向业务信道；用户终端开始监测目的基站的前向共享信道；所述目的基站广播与源基站前向共享信道相同内容；

所述步骤D中用户终端释放与目的基站之间反向业务信道。

在为用户终端分配反向业务信道前，所述用户终端越区移动到网络中的目的基站，所述步骤C进一步包括：用户终端将进行越区切换，并将切换结果及用户信息上报给调度台。

在进行切换前，

如果目的基站已建立所述用户终端对应的调度组，则调度台通过目的基站指配用户终端监测前向共享信道；

如果目的基站没有建立所述用户终端对应的调度组，则目的基站建立与所述用户终端之间的前向共享信道，并且向用户终端发送前向共享信道参数，指配所述用户终端监测所述前向共享信道。

所述步骤B进一步包括：

网络侧向终端侧发出广播寻呼消息，收到广播寻呼消息的用户终端向网络侧发出加入调度组的请求消息，加入调度组。

所述步骤B进一步包括：

B1、网络侧收到所述用户终端发出的加入调度组的请求消息后，判断所述用户终端是否通过鉴权，如果通过鉴权，则执行步骤B2，否则，开始与所述用户终端进行鉴权，如果鉴权通过，执行步骤B2，否则，集群业务失败；

B2、网络侧根据用户信息及保存的加入调度组的权限信息，确定是否批准所述用户终端加入所述调度组，如果批准，则网络侧指示用户终端监测前向共享信道，否则，向用户终端发送拒绝加入消息。

所述步骤C进一步包括：

多个用户终端向网络侧发出抢占请求消息，调度台收到多个抢占请求消息后，根据存储的用户优先级确定为一用户终端分配反向业务信道，然后向该用户终端发送前向共享信道指配消息，允许该用户终端进行业务。

该方法进一步包括：调度组中的用户终端通过按键向调度台通知退出调度组。

所述步骤A进一步包括：

A1、网络侧收到该组呼请求后，开始与所述用户终端进行鉴权；

A2、网络侧将鉴权结果通知用户终端，用户终端收到所述鉴权结果后，判断自身是否通过鉴权，如果通过，执行步骤B，否则，集群业务失败；

所述鉴权为用户终端与网络侧之间进行双向认证，或网络侧对用户终端进行的单向认证。

本发明通过动态分配反向业务信道来实现集群业务。从上述过程可以看出，本发明具有如下优点和特点：

1)在CDMA系统中上实现集群业务，可与CDMA业务共存对网络设备和终端的改造和要求小；

2)可以实现终端和用户之间的双向鉴权；

3)由于支持终端越区切换，因此，在业务状态和监听状态下跨区时可实现业务的连续性和有效性；

4)由于前向共享信道广播由调度台控制，因此可以实现强插、强拆功能。

附图说明

图1为实现本发明的组网结构示意图；

图2为本发明建立组呼的流程示意图；

图3为本发明的加入调度组的流程示意图；

图4为本发明的多用户进行抢占的流程示意图；

图5为用户终端在通话状态下进行切换的流程示意图；

图6为用户终端在非通话状态下进行切换的流程示意图；

图7为本发明使用的双模终端内部状态示意图。

具体实施方式

本发明的核心内容是：当用户终端发出组呼请求时，网络侧建立前向共享信道，并且为发出组呼的用户终端动态分配反向业务信道，对应用户利用系统分配的反向业务信道通话，通话语音通过前向共享信道进行广播，当通话完毕，释放反向业务信道。这里，网络侧至少包括调度台和基站。

参见图1所示，实现本发明的组网结构包括调度台、基站和用户终端。一个调度台下可以包括若干个基站，一个基站可以包括若干个用户终端。这里，调度台实现集群呼叫控制协议，向调度员提供动态调度群组呼叫，如强插、强拆，支持用户终端与网络之间的鉴权。调度台可能为独立的服务器和设备单独存在，也可以设置在MSC中。用户终端既可以为双模终端，即支持CDMA语音业务和数据业务，也支持PTT集群业务；也可以仅支持PTT集群业务，但具有CDMA终端基本功能。

当系统中没有建立调度组，首次建立调度组的过程称为组呼；当调度组建立之后，如果还有用户要加入调度组的过程，称为加入调度组；当该调度组中的用户终端由于移动从源基站越区到目的基站后，用户终端要进行切换；当调度组建立之后，多个用户同时或在某一定时间内向系统发出通话请求，称为多用户抢占。另外，本发明所指的业务包括数据业务和语音业务。

以下将从组呼、加入调度组、多用户抢占、切换等方面以及以进行语音业务为例详细说明本发明的集群业务。

参见图2所示，组呼的具体过程如下：

步骤201、支持集群业务的基站通过前向开销消息(Overhead Message)发出本小区的业务参数，向该基站中所有用户终端广播自身支持集群业务的能力；

步骤202、当用户终端开机后，监测到前向Overhead Message消息，发现本小区支持集群业务，向调度台发送集群业务的登记注册消息；调度台收到该消息后，开始与用户终端之间进行鉴权，以验证用户终端的合法性，并将鉴权结果通知用户终端；

步骤203、用户终端收到鉴权结果后，如果该鉴权结果为鉴权成功，用户可以通过用户终端按键向基站发出申请建立组呼消息，如果该鉴权结果为鉴权失败，用户终端无法发出组呼请求消息，组呼失败；

步骤204、基站收到用户终端发出的组呼请求消息后，建立前向共享信道，同时与发出组呼的用户终端建立反向业务信道，然后向该用户终端发送前向共享信道和反向业务信道参数。同时，基站通过寻呼信道的广播消息对其它用户终端进行寻呼，收到组呼的其他用户终端可确定是否加入该调度组。此时，对于要求加入该调度组的用户终端，如果其与网络侧的鉴权已通过，则可直接向网络侧发送加入调度组的请求以加入该调度组，基站收到该请求后将向其发送前向共享信道的参数。

步骤205、用户终端在反向业务通话，话音信息通过调度台交换后在前向共享信道进行广播；

步骤206、当通话完毕，该用户终端释放反向业务信道，等待其他用户通话，或者重新按键申请下一次通话。

从上面的过程可以看出，用户终端可以通过两种方式加入调度组。一种是用户终端主动申请加入某一已建立的调度组或发起组呼；另一种是用户终端收到其他用户的组呼后选择加入调度组。

在支持调度组的小区内，如果已经建立调度组，并且建立前向共享信道，此时，单个用户可以选择加入调度组。

参见图3所示，用户加入调度组的具体过程如下：

步骤301、用户终端发出加入调度组的请求消息，网络收到该请求后，判断该用户是否通过鉴权，如果没有通过，则与用户终端开始进行鉴权，并且在用户终端与网络鉴权通过后，执行步骤302，否则，直接执行步骤302；

步骤302、用户终端向基站发送加入调度组请求消息，其中含有用户身份信息；调度台收到该消息后，根据用户信息及自身存储的可加入调度组的权限等信息确定用户终端是否可以加入调度组，如果可以，则通过基站发送前向共享信道指配消息指示用户终端监测前向共享信道，否则，发送拒绝加入消息；

步骤303、用户终端收到信道指配消息后，监测前向共享信道。

参见图4所示，在支持调度组的小区内，已经建立调度组，多用户进行抢占的具体过程如下：

步骤401、多个用户终端通过基站向调度台发送反向抢占请求消息；

步骤402、调度台收到该消息后，根据用户的优先级等信息确定哪一用户可在反向通话，并向确定的可以进行反向通话的用户发送前向共享信道指配消息，向其它用户发送拒绝消息；

步骤403、用户终端收到信道指配消息后，在反向业务信道通话，并通过调度台交换后在前向共享信道进行广播；

步骤404、用户终端通话完毕，释放反向业务信道，等待其他用户通话，或者重新发起新的短暂通话。

由于用户终端可以随时移动，当用户终端移动超过一定区域后，就要进行越区切换。越区切换分两种情况，一种是在用户终端处于反向通话过程中，可以进行反向业务信道软切换，其软切换过程与CDMA的软切换类似；另一种是处于非通话状态的用户终端，即反向无通话、监听前向业务信道，这种情况作越区切换，提供跨小区切换机制。对于第二种情况进行越区切换时，用户终端向目的基站上报切换事件，目的基站根据新小区情况决定是否建立前向共享信道，并通知用户终端开始监测新小区的前向共享信道及公共信道，而且新小区的前向共享信道及公共信道与原小区的前向共享信道内容相同。

支持调度组基站1，已经建立了调度组，用户终端监测前向共享信道；参见图5所示，用户终端进行切换的具体过程如下：

步骤501、用户终端按键发送反向抢占请求消息并得到通话权，用户通过反向业务信道通话，语音信息通过调度台交换后在前向共享信道广播；

步骤502、用户终端越区移动到基站2覆盖区域，检测到基站2的导频信道超出一定门限时，就上报基站1，基站1通知调度台作软切换处理，调度台根据数据库判定应由基站2处理并通知基站2预备相应的无线资源；

步骤503、基站2建立前向共享信道和与该用户终端之间的反向业务信道，并由基站1通知用户终端进行反向业务信道软切换，同时开始监测基站2的前向共享信道，基站2的前向共享信道广播内容与基站1前向共享信道广播内容相同；

步骤504、用户通话完毕，释放与基站2之间的反向业务信道。

参见图6所示，如果用户终端处于无反向通话状态，其进行切换的具体过程如下：

步骤601、用户终端从基站1覆盖区域移动到基站2覆盖区域，用户终端进行越区切换，并将切换结果及用户信息等通过基站2上报给调度台；

步骤602、如果基站2已经建立该用户终端对应的调度组，即已经存在前向共享信道广播，调度台将指示基站2发送信道指配消息，指示用户终端监测前向共享信道；如果基站2没有建立该用户终端对应的调度组，基站2将建立前向共享信道，同时向用户终端发送指配消息，其中含有前向共享信道的信道参数；

步骤603、基站2通过前向共享信道广播本小区支持调度组的信息，即通过前向开销消息中的业务参数消息，在前向共享信道发送调度组信息。

如果用户终端要退出调度组或集群业务，系统将有两种方式保证对用户终端进行监测。一种是用户终端退出调度组或其他集群业务前，要通过按键发送信令给调度台，明确宣告退出调度组或集群业务；另一种是对于正常关机的情况，用户终端在断电前要发送退出命令通知调度台。调度台或基站对于每一个加入集群业务的用户终端保留一个定时器，定时器的时间可略长于每次调度组的生存时间，定时器应在用户终端与系统之间有任何消息交互时被刷新，在用户终端声明退出服务时失效。如果定时器超时，系统将置该用户为“非激活状态”；基站或调度台不断监测各小区内的无线信道使用情况，如果因所有调度组用户因越区切换、声明退出业务或其他被系统判定所有用户已退出业务状态，调度台将指示基站释放此小区的空中信道转为其他用途，比如，建立新调度组、执行CDMA业务等。

本发明所指的鉴权可以为网络侧对用户终端进行的单向鉴权，也可以为用户终端与网络侧之间进行的双向鉴权。并且，用户终端在两种情况下需要进行鉴权。一种是在用户终端开机后；另一种情况是用户终端从不支持集群业务的区域移动到支持集群业务的区域。对于这两种情况，更确切的说就是：用户终端一旦监测到前向开销消息发现本小区支持集群业务，就发起集群业务的登记注册消息，调度台收到该消息后将与用户终端之间进行鉴权。

参见图7所示，本发明所指用户终端为双模终端，其可以分为CDMAIdle状态、CDMA通话状态、PTT Idle状态和PTT通话状态。四种状态之间的转换具体过程如下：

1)CDMA Idle状态到PTT Idle状态之间的迁移：CDMA Idle状态的用户终端监测到支持集群业务的小区在前向Overhead Message中广播的业务参数消息，发现本小区支持集群业务，用户终端将发起集群业务的登记注册，系统与用户终端之间进行鉴权；然后用户终端加入调度组；在加入调度组后，该用户终端在Idle状态下监测本调度组的前向共享信道。当然，对于普通CDMA用户终端将忽略广播的业务参数消息，所以也就无法实现集群业务。

2)PTT Idle状态与PTT通话状态之间的迁移：用户按键申请一次反向通话，通过抢占并经过调度台的裁决，调度台指示用户可以开始一次短暂的反向通话；通话完毕，用户终端释放反向业务信道，返回Idle状态。

3)PTT Idle状态到CDMA Idle状态之间的迁移：非关闭电源，通过按键发送退出调度组或集群业务的消息通知调度台，同时状态迁移到CDMAIdle状态。

4)PTT Idle和PTT通话状态转到CDMA通话状态：通话状态下的用户终端可由基站通过Flash消息或者Data Burst消息发送来电通知，用户选择是否接听，并转入CDMA呼叫处理流程。

本发明实现集群业务的方法，通过对网络设备和终端进行较小的改造，在提供CDMA语音、数据业务的同时，还可以提供原大区制专业集群的各种功能，同时不会显著降低CDMA系统的效率。并且，集群业务不限于提供普通语音业务，还可以传输数据业务及其他业务，如短消息业务等。

本发明通过动态调度组保证在有业务时建立相应的无线链路，在小区无集群业务时释放相应的无线信道以降低集群业务对CDMA业务的影响，提高资源利用率；同时使用动态信道方式降低反向链路的干扰；状态迁移方式保证了终端在模式下可接收CDMA的来电呼叫，由用户选择是否接听并转入相应业务；在CDMA模式下用户终端也能及时接收到集群的调度组呼叫并选择自动或手动转入相应业务模式；调度组之间可采用CDMA系统的保密机制提供信道级加密，还可增加对业务数据的加密。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1、一种在码分多址CDMA系统中实现集群业务的方法，其特征在于，CDMA系统网络侧中的基站广播本小区的业务参数消息，并且网络侧至少包括基站和调度台，该方法包括以下步骤：

A.用户终端监测到基站广播的业务参数，向网络侧发出组呼请求；

B.网络侧收到该组呼请求后，为该用户分配前向共享信道；

C.网络侧为发出业务请求的用户终端分配反向业务信道，所述用户终端通过占用反向业务信道进行业务，业务通过占用前向共享信道进行广播；

D.所述用户终端业务进行完毕，释放反向业务信道。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C中用户终端占用反向业务信道进行业务时，如果所述用户终端越区移动到目的基站，则网络侧将所述用户终端切换至目的基站。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述切换进一步包括：

用户终端监测到目的基站发出的导频信道超出门限后，通过源基站向调度台发出切换到目的基站的请求消息；调度台收到该请求消息后，通知目的基站预备相应的无线资源；

目的基站建立与所述用户终端之间的前向共享信道以及反向业务信道；用户终端开始监测目的基站的前向共享信道；所述目的基站广播与源基站前向共享信道相同内容；

所述步骤D中用户终端释放与目的基站之间反向业务信道。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在为用户终端分配反向业务信道前，所述用户终端越区移动到网络中的目的基站，所述步骤C进一步包括：用户终端将进行越区切换，并将切换结果及用户信息上报给调度台。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在进行切换前，

如果目的基站已建立所述用户终端对应的调度组，则调度台通过目的基站指配用户终端监测前向共享信道；

如果目的基站没有建立所述用户终端对应的调度组，则目的基站建立与所述用户终端之间的前向共享信道，并且向用户终端发送前向共享信道参数，指配所述用户终端监测所述前向共享信道。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：

网络侧向终端侧发出广播寻呼消息，收到广播寻呼消息的用户终端向网络侧发出加入调度组的请求消息，加入调度组。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：

B1、网络侧收到所述用户终端发出的加入调度组的请求消息后，判断所述用户终端是否通过鉴权，如果通过鉴权，则执行步骤B2，否则，开始与所述用户终端进行鉴权，如果鉴权通过，执行步骤B2，否则，集群业务失败；

B2、网络侧根据用户信息及保存的加入调度组的权限信息，确定是否批准所述用户终端加入所述调度组，如果批准，则网络侧指示用户终端监测前向共享信道，否则，向用户终端发送拒绝加入消息。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：

多个用户终端向网络侧发出抢占请求消息，调度台收到多个抢占请求消息后，根据存储的用户优先级确定为一用户终端分配反向业务信道，然后向该用户终端发送前向共享信道指配消息，允许该用户终端进行业务。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：调度组中的用户终端通过按键向调度台通知退出调度组。

10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括：

A1、网络侧收到该组呼请求后，开始与所述用户终端进行鉴权；

A2、网络侧将鉴权结果通知用户终端，用户终端收到所述鉴权结果后，判断自身是否通过鉴权，如果通过，执行步骤B，否则，集群业务失败。

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述鉴权为用户终端与网络侧之间进行双向认证，或网络侧对用户终端进行的单向认证。

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