CN102137337A - 数字集群通信系统中快速建立组呼的方法 - Google Patents

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Abstract

基于TD-LTE的数字集群通信系统中快速建立组呼的方法包括：主叫终端通过自身所在的eNB即主叫终端eNB向MME/SGW发送集群呼叫请求；MME/SGW通知主叫终端eNB发起业务建立的同时，通知组呼涉及的包括主叫终端eNB在内的所有eNB发起集群上下文的建立；主叫终端与主叫终端eNB重新建立RRC承载后，向MME/SGW发送响应，所述所有eNB通过传输功率控制TPCCH信道将集群寻呼消息广播至所述所有eNB内的组呼终端，所述所有eNB向MME/SGW发送响应；MME通过所述所有eNB下发话语权通知。应用本发明实施例以后，缩小组呼的接续时间，从而满足集群用户快速通信的需求。

Description

数字集群通信系统中快速建立组呼的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及基于时分双工长期演进(TD-LTE)的数字集群通信系统中快速建立组呼的方法。
背景技术
数字集群通信系统具备调度、组呼和快速呼叫等特性，在专业通信领域发挥着巨大的作用。自20世纪90年代中期以来，数字集群通信系统在全球范围内兴起，得到了广泛的应用，并取得了良好的经济效益和社会效益。目前国际上现有的数字集群技术体制中，以TETRA和iDEN系统应用最为广泛，而我国也批准将TETRA和iDEN技术体制作为我国集群行业推荐标准。同时，我国还自主研发了基于CDMA技术的GoTa和基于GSM技术的GT800数字集群技术体制，并发布了相关的技术标准。
组呼业务是数字集群通信系统提供的最基本业务。组呼业务允许用户建立到属于某一给定服务区和群组ID的一组用户的呼叫，提供采用半双工模式的业务，在呼叫期间组内任何成员都可以成为讲者，但任一时刻只允许有一个讲者，其他成员为听者。在组呼建立期间，系统为组呼区域中的每一个小区分配一个组呼信道，其中上行链路仅供当前讲话者使用，所有听者监听下行链路。处于监听状态的听者可以抢占上行，即通过按一键通(Push to Talk，PTT)按键获得讲话权。抢占上行的操作按照“先到先得”的方式进行，其他用户只有当上行空闲时才可以继续抢占上行。由于属于同一小区内的所有组内用户共享一条下行信道、抢占上行信道，因此大大节省了无线资源，提高了频谱利用效率。
在TD-LTE系统中建立组呼，主叫与被叫终端要进行语音业务必须都处于连接状态，接续过程中需要主叫终端与自身所属的B节点(eNB)建立连接之后才能寻呼被叫终端，被叫终端还需要通过一系列与控制面实体/演进网关(MME/SGW)信令交互才能建立与主叫终端的连接。其中，寻呼被叫终端的寻呼周期最短是320ms，再加上连接建立的信令交互时间，主叫终端与被叫终端之间的接续时间很难满足集群通信系统呼叫建立时间小于300ms的需求。
可见，在现有技术中，组呼的接续时间较长，无法满足集群用户快速通信的需求。
发明内容
本发明实施例提出基于TD-LTE的数字集群通信系统中快速建立组呼的方法，可以缩小组呼的接续时间，从而满足集群用户快速通信的需求。
本发明实施例的技术方案如下：
基于TD-LTE的数字集群通信系统中快速建立组呼的方法，该方法包括：
主叫终端通过自身所在的B节点eNB即主叫终端eNB向控制面实体/演进网关MME/SGW发送集群呼叫请求；
MME/SGW通知主叫终端eNB发起业务建立的同时，通知组呼涉及的包括主叫终端eNB在内的所有eNB发起集群上下文的建立；
主叫终端与主叫终端eNB重新建立RRC承载后，向MME/SGW发送响应，所述所有eNB通过传输功率控制TPCCH信道将集群寻呼消息广播至所述所有eNB内的组呼终端，所述所有eNB向MME/SGW发送响应；
MME/SGW通过所述所有eNB下发话语权通知，主叫终端进入通话状态。
所述集群寻呼消息包括含有目标终端标识的集群呼叫建立列表。
所述目标终端标识是用于组呼的组标识。
所述目标终端标识是用于单呼的被叫终端标识。
所述下发话语权通知包括所述所有eNB通过TPCCH信道的将携带组号的话语权通知列表的集群寻呼消息广播至所述所有eNB内的组呼终端。
当所述主叫终端处于RRC_IDLE状态时，所述主叫终端向MME/SGW发送所述集群呼叫请求之前进一步包括，所述主叫终端需向所述主叫终端eNB发起RRC连接建立过程。
所述MME/SGW通知主叫终端eNB发起业务建立包括，MME/SGW通知所述主叫终端eNB为所述主叫终端分配上行链路资源。
所述主叫终端eNB为所述主叫终端分配上行链路资源后，所述主叫终端与所述主叫终端eNB重新建立RRC连接重配置之前进一步包括，所述主叫终端和所述主叫终端eNB之间进行鉴权加密。
从上述技术方案中可以看出，在本发明实施例中，主叫终端通过自身所在的eNB即主叫终端eNB向MME/SGW发送集群呼叫请求；MME/SGW通知主叫终端eNB发起业务建立的同时，通知组呼涉及的包括主叫终端eNB在内的所有eNB发起集群上下文的建立；主叫终端与主叫终端eNB重新建立RRC承载后，向MME/SGW发送响应，所述所有eNB通过TPCCH信道将集群寻呼消息广播至所述所有eNB内的组呼终端，所述所有eNB向MME/SGW发送响应；通过TPCCH信道以广播的形式将集群寻呼消息发送至终端处，无需终端对该消息响应，且被叫终端无需建立与MME/SGW的S1接口连接；MME通过所述所有eNB下发话语权通知，此时主叫终端拥有话语权，主叫终端进入通话状态。被叫终端在收到话语权通知后，直接监听TTCH信道便可获取业务数据，缩小组呼的接续时间，从而满足集群用户快速通信的需求。
附图说明
图1为本发明实施例基于TD-LTE的数字集群通信系统中主叫终端处于RRC连接状态下实现组呼的方法流程示意图；
图2为本发明实施例基于TD-LTE的数字集群通信系统中主叫终端处于RRC断开状态下实现组呼的方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
在本发明实施例中，主叫终端通过自身所在的eNB向MME/SGW发送上行NAS传输请求；MME/SGW同时向群组内所有的eNB发送业务建立请求，即当主叫终端处于RRC连接状态下，MME/SGW向自身的eNB发送集群E-RAB建立请求；当主叫终端处于处于RRC_IDLE状态时，在建立RRC连接后，MME/SGW向自身的eNB发送初始上下文建立。主叫终端在与自身所在的eNB重新建立RRC承载后，向MME/SGW发送响应，群组内所有的eNB通过TPCCH信道将集群寻呼消息广播至群组内所有的终端，然后群组中的所有eNB向MME/SGW发送响应；群组内的eNB通过TPCCH信道广播发送集群寻呼消息，因此无需被叫终端对广播消息进行响应，也不必进行连接建立过程，仅需周期发送集群寻呼消息直到组呼释放；MME收到eNB的响应后，下发话语权通知，主叫终端进入通话状态。可见，由于在主叫终端进行业务建立的同时，被叫终端所在的eNB通过TPCCH信道以广播方式下发组呼建立通知，被叫终端无须对组呼寻呼消息进行响应，无须进行连接建立，在收到话语权通知后，直接监听集群业务通道(TTCH)信道便可获取业务数据。该过程使得集群组呼的接续时间缩减，为集群用户提供快速通信，且不影响TD-LTE系统其他非语音业务和非视频业务的进行。
参见图1是本发明实施例基于TD-LTE的数字集群通信系统中主叫终端处于RRC连接状态下实现组呼的方法流程示意图，其中，步骤A(步骤103至108)和步骤B(步骤109至113)是并行进行的。图中UE1为发起组呼的终端即主叫终端，所有UE为包括UE1在内的所有组内终端，eNB1为UE1所在的eNB，eNBx为包括eNB1在内的所有组内终端所在的eNB。具体包括以下步骤。
步骤101、主叫终端UE1处于RRC_CONNECTED状态，则UE1向eNB1发送上行信息传输UL Information Transfer消息携带Trunking Call Request消息。Trunking Call Request消息包含主叫终端UE1的MSISDN、组号(GroupNumber)、主叫终端UE1所在的eNB1标识、服务选项(Service Option，用于表述呼叫类型、紧急标识、业务类型)。
步骤102、eNB1收到集群终端UE1发送的消息后，通过上行NAS传输UPLINK NAS TRANSPORT消息向MME转发主叫终端UE1的NAS消息(Trunking Call Request)。
步骤101至步骤102的目的是为主叫终端UE1的组呼建立请求发送给MME/SGW。
步骤103、MME向eNB1发起业务建立即发送集群E-RAB建立请求Trunking E-RAB Setup Request消息，携带NAS消息Trunking Call Accept。Trunking Call Accept包含主叫终端UE1的MSISDN、主叫终端UE1优先级、集群呼叫对应的IP多播地址、Group Default QoS Profile、SGW User Plane TEID、RTP端口号等信息。
步骤104至步骤105、eNB1和主叫终端UE1之间通过RRC连接重配过程(RRC Connection Reconfiguration和RRC Connection ReconfigurationComplete消息)，修改已经建立的RRC连接，完成RRC承载的建立，并将NAS消息Trunking Call Accept发送给UE1。其中修改已经建立的RRC连接是现有技术，在此就不再赘述。
步骤106、RRC承载建立完成后，eNB1向MME发送集群E-RAB建立响应Trunking E-RAB Setup Response消息。
步骤107至步骤108、MME通过DOWNLINK NAS TRANSPORT消息向eNB1发送话语权授予Floor Grant NAS消息，授予主叫终端UE1话权。该消息包含：主叫终端UE1的MSISDN、组号Group Number、组呼对应的IP多播地址。eNB1通过DL Information Transfer消息将Floor Grant发送给主叫终端UE1。当UE1收到话权授权消息后就进入通话状态。
步骤109、MME在执行步骤103的同时，向该组呼所涉及的所有eNB(包括主叫终端所属eNB和被叫终端所属eNB)发送集群上下文建立请求TrunkingContext Setup Request消息，该消息中携带的NAS消息是集群呼叫建立请求Trunking Call Setup Request消息。集群呼叫建立请求消息包含主叫终端的MSISDN、所呼的组号Group Number、组呼对应的IP多播地址、Group DefaultQoS Profile、SGW User Plane TEID、RTP端口号。
步骤110、组呼所涉及的eNB通过传输功率控制(TPCCH)信道的TrunkingPaging消息携带集群呼叫建立Trunking Call Setup Advertisement消息广播给eNB内的终端，终端不需要对该广播消息进行响应，也不必进行连接建立过程。集群呼叫建立消息中携带需要建立的组号Group Id、组RNTI(g-RNTI)、呼叫类型、紧急标识、主叫终端级别以及NAS PDU(Trunking Call SetupRequest)。
通知被叫组内成员组呼建立的操作，在TD-LTE标准的基础上新增了TPCCH信道上传输的集群寻呼消息TrunkingPaging，该消息定义如表1所示：
表1 TrunkingPaging消息定义
Figure GSA00000008886000061
表1中集群寻呼消息中包含了三项：集群呼叫建立列表TrunkingCallSetupList中列出的是需要建立的集群呼叫或者单独呼叫；话语权通知列表FloorAlertList中列出的是当前拥有话语权的终端或者是要释放话语权的组；组呼释放列表GroupCallReleaseList中列出的是需要释放组呼的组信息。对于组呼建立过程，这里重点描述集群呼叫建立列表和话语权通知列表的定义，对于组呼释放列表不再详述。集群呼叫建立列表和话语权通知列表如表2和表3所示：
表2 TrunkingCallSetupList定义
Figure GSA00000008886000062
Figure GSA00000008886000071
表3 FloorAlertList定义
Figure GSA00000008886000072
在TrunkingCallSetupList列表定义中，targetUser-Identity是需要建立的呼叫对应的目标终端的标识(可以是组标识group-Identity用于建立组呼，也可以是被叫终端标识mtUser-Identity用于建立单呼)。对于组呼建立过程中，在列表中添加组标识是为了终端接收到该广播消息后控制面根据组标识号来确定集群呼叫建立消息是否发送给本终端，如果不是发送给本终端所在的组的组呼消息，则不必将NAS消息上报给NAS层。如果未携带组标识号，该组呼释放消息只能由NAS层解析NAS消息后才能确定是否发送给本终端，如果是发送给本终端所在组的组呼释放消息，NAS层会通知RRC层进行UE侧组呼相关配置的释放，这样就增加了UE内部交互过程。
在TrunkingCallSetupList列表定义中，g-RNTI是集群业务RNTI；呼叫类型callType标识该集群呼叫建立是组呼还是单呼；紧急标识emergentFlag标识该呼叫建立是否为紧急呼叫；主叫终端级别sourceUser-level标识发起该集群呼叫的主叫终端的级别；dedicatedInfoNAS中存放的是从MME携带下来的NAS消息Trunking Call Setup Request。其中呼叫类型callType、紧急标识emergentFlag、主叫终端级别sourceUser-level用于判断组呼的级别。
在话语权通知FloorAlertList列表中，添加组标识group-Identity作用同TrunkingCallSetupList列表。dedicatedInfoNAS中存放的是从MME携带下来的NAS消息Floor Alert with Info。
步骤111、组呼所涉及的eNB向MME发送集群上下文建立响应TrunkingContext Setup Response消息，该消息中携带MME S1AP ID、eNB S1AP ID、每个承载对应传输层地址和GTP-TEID。
步骤112、MME通过Downlink Trunking NAS Transport消息(包括MMES1AP ID、eNB S1AP ID和NAS PDU)向组内所有终端所属的eNB发送FloorAlert with Info(Downlink Trunking NAS Transport消息中的NAS PDU)消息，该消息包括主叫终端的MSISDN、组号Group Number、组呼对应的IP多播地址。
步骤113、组呼所涉及的eNB通过TPCCH信道的集群寻呼TrunkingPaging消息携带话语权通知信息Floor Alert Advertisement广播给eNB内的终端。话语权通知信息中携带组号和NAS PDU(Floor Alert with Info消息)。
参见图2是本发明实施例基于TD-LTE的数字集群通信系统中主叫终端处于RRC断开状态下实现组呼的方法流程示意图，具体包括以下步骤：
步骤201、主叫终端UE1处于RRC_IDLE状态，则UE1首先向eNB1发起RRC连接建立过程。
步骤202、RRC连接建立完成后，UE1向eNB1发送RRC连接建立完成消息RRC Connection Setup Complete。该消息中包含集群服务请求Trunking Service Request以及集群呼叫请求消息Trunking Call Request。其中Trunking Service Request消息除了包含TD-LTE中定义的Service Request消息中定义的内容外，还包含后续的NAS消息指示Next NAS Message。Trunking Call Request消息包含内容与步骤101中所包含的内容相同。
步骤203、eNB1收到UE1发送的消息后，通过初始UE消息INTIAL UEMESSAGE消息向MME转发主叫终端UE1的NAS消息(Trunking ServiceRequest和Trunking Call Request)。
步骤204、MME向eNB1发起业务建立即发送初始上下文建立InitialContext Setup Request消息，通知eNodeB1为主叫终端UE1分配上行链路资源。该消息携带的NAS消息是Trunking Call Accept(包含主叫终端UE1的MSISDN、主叫终端UE1优先级、集群呼叫对应的IP多播地址、Group Default QoS Profile、SGW User Plane TEID、RTP端口号等信息)。
步骤205-步骤206、如果eNB1收到的是Initial Context Setup Request消息，eNB1和主叫终端UE1之间可通过Security Mode Command和Security ModeComplete消息交互进行鉴权加密过程，该过程是可选过程。
步骤207-步骤208与步骤104-步骤105相同，其目的是为了修改已经建立的RRC连接，完成RRC承载的建立，并将NAS消息Trunking Call Accept发送给UE1。
步骤209、承载建立完成后，eNB1向MME发送初始上下文建立响应消息Initial Context Setup Response。
步骤210-步骤216与步骤107-步骤113一一对应，其作用及信息要素相同，在此就不再赘述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (8)

1.基于TD-LTE的数字集群通信系统中快速建立组呼的方法，其特征在于，该方法包括：
主叫终端通过自身所在的B节点eNB即主叫终端eNB向控制面实体/演进网关MME/SGW发送集群呼叫请求；
MME/SGW通知主叫终端eNB发起业务建立的同时，通知组呼涉及的包括主叫终端eNB在内的所有eNB发起集群上下文的建立；
主叫终端与主叫终端eNB重新建立RRC承载后，向MME/SGW发送响应，所述所有eNB通过传输功率控制TPCCH信道将集群寻呼消息广播至所述所有eNB内的组呼终端，所述所有eNB向MME/SGW发送响应；
MME/SGW通过所述所有eNB下发话语权通知，主叫终端进入通话状态。
2.根据权利要求1所述基于TD-LTE的数字集群通信系统中快速建立组呼的方法，其特征在于，
所述集群寻呼消息包括含有目标终端标识的集群呼叫建立列表。
3.根据权利要求2所述基于TD-LTE的数字集群通信系统中快速建立组呼的方法，其特征在于，所述目标终端标识是用于组呼的组标识。
4.根据权利要求2所述基于TD-LTE的数字集群通信系统中快速建立组呼的方法，其特征在于，所述目标终端标识是用于单呼的被叫终端标识。
5.根据权利要求1或2所述基于TD-LTE的数字集群通信系统中快速建立组呼的方法，其特征在于，
所述下发话语权通知包括所述所有eNB通过TPCCH信道的将携带组号的话语权通知列表的集群寻呼消息广播至所述所有eNB内的组呼终端。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述基于TD-LTE的数字集群通信系统中快速建立组呼的方法，其特征在于，当所述主叫终端处于RRC_IDLE状态时，所述主叫终端向MME/SGW发送所述集群呼叫请求之前进一步包括，所述主叫终端需向所述主叫终端eNB发起RRC连接建立过程。
7.根据权利要求6所述基于TD-LTE的数字集群通信系统中快速建立组呼的方法，其特征在于，所述MME/SGW通知主叫终端eNB发起业务建立包括，MME/SGW通知所述主叫终端eNB为所述主叫终端分配上行链路资源。
8.根据权利要求7所述基于TD-LTE的数字集群通信系统中快速建立组呼的方法，其特征在于，所述主叫终端eNB为所述主叫终端分配上行链路资源后，所述主叫终端与所述主叫终端eNB重新建立RRC连接重配置之前进一步包括，所述主叫终端和所述主叫终端eNB之间进行鉴权加密。
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