CN103139716B - Td-lte集群通信系统中语音业务的用户面实现方法 - Google Patents
Td-lte集群通信系统中语音业务的用户面实现方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种TD-LTE集群通信系统中语音业务的用户面实现方法，其中方法包括：UE将收到的语音信号进行AMR编码生成AMR包；所述UE为所述AMR包依次封装PDCP包头、RLC包头及MAC包头生成空口包；所述UE将所述空口包经空口无线信道传输给基站；所述基站依次拆除所述空口包中的MAC包头、RLC包头及PDCP包头后得到所述AMR包；所述基站将所述AMR包经核心网系统传输给PDN；所述PDN对所述AMR包进行AMR解码后生成语音信号进行播放。本发明减少了空口传输的包头字节数，提高空口无线信道的有效信道利用率，并且也降低了UE的工作负担及实现复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及一种时分-长期演进(TimeDivision-LongTermEvolution，简称：TD-LTE)集群通信系统及其中的语音业务的用户面实现方法，属于集群通信中的语音业务技术领域。(k背景技术
现有业界有三种采用TD-LTE技术的语音业务解决方案，即：单声道通话接续(SingleRadioVoiceCallContinuity，简称：SRVCC)、电路域语音回落(CircuitSwitchedFallBack，简称：CSFB)和基于LTE的语音(VoiceoverLTE，简称：VoLTE)。其中，SRVCC和CSFB方案最初只是针对数据业务设计的，它们在处理语音业务时都要使用3G技术，因此这两种方案并没有在真正意义上基于TD-LTE技术实现了语音业务。
由于TD-LTE集群通信系统仅能处理分组业务，因此上述VoLTE方案目前采用VOIP的方式。具体地，在这种VOIP方式中，需要用户设备(UserEquipment，简称：UE)支持VOIP应用层软件，无线网络中的VOIP报文通常采用自适应多速率(AdaptiveMultiRate，简称：AMR)编码格式，在空口中传输的VOIP报文包括52字节的应用层AMR语音编码净荷及60字节的非应用层包头，其中，非应用层包头包括IP包头、用户数据报协议(UserDatagramProtocol，简称：UDP)包头及实时传送协议(Real-timeTransportProtocol，简称：RTP)包头。
现有技术的问题在于：由于UE在空口中传输的采用AMR编码格式的VOIP报文中需要包含非应用层包头，因此使用空口无线信道的有效信道利用率低于50％，大大减少了无线网络用户容量，并且由于UE还需要对非应用层包头进行封装、解析等处理操作，因此也大大增加了UE的工作负担及实现复杂度。
发明内容
本发明提供一种TD-LTE集群通信系统中语音业务的用户面实现方法，用以提高空口无线信道的有效信道利用率，并降低UE的工作负担及实现复杂度。
本发明一方面提供一种TD-LTE集群通信系统中上行语音业务的用户面实现方法，其中包括：
UE将收到的语音信号进行AMR编码生成AMR包；
所述UE为所述AMR包依次封装PDCP包头、RLC包头及MAC包头生成空口包；
所述UE将所述空口包经空口无线信道传输给基站；
所述基站依次拆除所述空口包中的MAC包头、RLC包头及PDCP包头后得到所述AMR包；
所述基站将所述AMR包经核心网系统传输给PDN；
所述PDN对所述AMR包进行AMR解码后生成语音信号进行播放。
本发明另一方面提供一种TD-LTE集群通信系统中下行语音业务的用户面实现方法，其中包括：
PDN将收到的语音信号进行AMR编码生成AMR包；
所述PDN将所述AMR包经核心网系统传输给基站；
所述基站为所述AMR包依次封装PDCP包头、RLC包头及MAC包头生成空口包；
所述基站将所述空口包经空口无线信道传输给UE；
所述UE依次拆除所述空口包中的MAC包头、RLC包头及PDCP包头后生成所述AMR包；
所述UE对所述AMR包进行AMR解码后生成语音信号进行播放。
本发明再一实施例提供一种TD-LTE集群通信系统，包括：E、基站、核心网系统和PDN，其中，
所述UE包括：终端编码模块，用于将收到的语音信号进行AMR编码生成AMR包；终端封装模块，用于为终端编码模块生成的所述AMR包依次封装PDCP包头、RLC包头及MAC包头生成空口包；终端传输模块，用于将终端封装模块生成的所述空口包经空口无线信道传输给基站；
所述基站包括：基站拆包模块，用于依次拆除所述空口包中的MAC包头、RLC包头及PDCP包头后得到所述AMR包；基站传输模块，用于将基站拆包模块生成的所述AMR包经核心网系统传输给PDN；
所述PDN包括：公网解码模块，用于对所述AMR包进行AMR解码后生成语音信号进行播放。
本发明又一实施例提供一种TD-LTE集群通信系统，包括：E、基站、核心网系统和PDN，其中，
所述PDN包括：公网编码模块，用于将收到的语音信号进行AMR编码生成AMR包；公网传输模块，用于将公网编码模块生成的所述AMR包经所述核心网系统传输给所述基站；
所述基站包括：基站封装模块，用于为来自于所述核心网系统的AMR包依次封装PDCP包头、RLC包头及MAC包头生成空口包；基站传输模块，用于将基站封装模块生成的所述空口包经空口无线信道传输给UE；
所述UE包括：终端拆包模块，用于依次拆除所述空口包中的MAC包头、RLC包头及PDCP包头后生成所述AMR包；终端解码模块，用于对终端拆包模块生成的所述AMR包进行AMR解码后生成语音信号进行播放。
本发明在用户面实现语音业务时不再需要由UE封装IP包头、UDP包头及RTP包头等非应用层包头，从而减少了空口传输的包头字节数，提高空口无线信道的有效信道利用率，并且也降低了UE的工作负担及实现复杂度。
附图说明
图1为本发明所用到的协议栈的示意图；
图2为本发明TD-LTE集群通信系统中语音业务的用户面实现方法实施例一的流程图；
图3为图2所示实施例中基站与UE之间传输的数据包结构示意图；
图4为图2所示步骤150的具体流程图；
图5为图4所示步骤152中基站与核心网系统之间传输的数据包结构示意图；
图6为图4所示步骤153中核心网系统与PDN之间传输的数据包结构示意图；
图7为本发明TD-LTE集群通信系统中语音业务的用户面实现方法实施例二的流程图；
图8为图7所示步骤220的具体流程图；
图9为本发明所述TD-LTE集群通信系统实施例一的结构示意图；
图10为图9所示基站传输模块22的具体结构示意图；
图11为本发明所述TD-LTE集群通信系统实施例二的结构示意图；
图12为图11所示公网传输模块44的具体结构示意图；
图13为图11所示下行传输模块32的具体结构示意图。
具体实施方式
以下分别通过上行和下行两个方面对本发明的实现方法进行说明。本发明所用到的协议栈可参见图1所示，图1中所示的中断(relay)部分表示同一个设备中两个协议栈之间的衔接功能，与本发明没有直接的关系，不再赘述。
图2为本发明TD-LTE集群通信系统中语音业务的用户面实现方法实施例一的流程图，本实施例说明了上行语音业务的用户面实现方法，如图所示，该方法包括：
步骤110，UE将收到的语音信号进行AMR编码生成AMR包。
其中，本实施例所述语音信号是指在上行语音业务中要从UE传输给公用数据网(PublicDataNetwork，简称：PDN)的信号。
步骤120，所述UE为所述AMR包依次封装PDCP包头、RLC包头及MAC包头生成空口包。
其中，所述空口包是指用于在UE与基站之间的空中接口Uu中传输的数据；所述PDCP包头是指分组数据汇合协议(PacketDataConvergenceProtocol)包头；所述RLC包头是指无线链路控制(RadioLinkControl)包头；所述MAC包头是指媒体访问控制(MediaAccessControl)包头。
步骤130，所述UE将所述空口包经空口无线信道传输给基站。
其中，所述空口无线信道是指由上述空中接口Uu构成的无线信道；所述基站具体可以为演进型结点B(evolvedNodeB)。
步骤140，所述基站依次拆除所述空口包中的MAC包头、RLC包头及PDCP包头后得到所述AMR包。
具体地，基站与UE之间传输的数据包结构可参见图3所示。
步骤150，所述基站将所述AMR包经核心网系统传输给PDN。
其中，所述核心网系统可以为演进型核心网系统(evolvedCoreNetworkSystem，简称：eCNS)，本步骤的具体过程将在后续内容进行详细介绍。
步骤160，所述PDN对所述AMR包进行AMR解码后生成语音信号进行播放。
以下参照图4具体说明上述步骤150的实现过程，如图所示，包括如下步骤：
步骤151，所述基站为所述AMR包封装RTP包头生成RTP包。
步骤152，所述基站通过标准GTP-U通道将所述RTP包传输给所述核心网系统。
其中，所述标准GTP-U通道是基于标准的用户面GPRS隧道协议(GPRS，Tunnelling，ProtocolforUserplane)而形成的基站与核心网系统之间的通道。
具体地，可以先由所述基站为所述RTP包依次封装GTP-U包头、UDP包头及IP包头后生成第一数据包，经S1接口传输给核心网系统；然后由所述核心网系统依次拆除所述第一数据包的IP包头、UDP包头及GTP-U包头后生成所述RTP包。基站与核心网系统之间传输的数据包结构可参见图5所示。
步骤153，所述核心网系统通过标准UDP/IP通道将所述RTP包传输给所述PDN。
其中，所述标准UDP/IP通道是基于UDP/IP协议而形成的核心网系统与PDN之间的通道。
具体地，可以先由所述核心网系统为所述RTP包依次封装UDP包头及IP包头后生成第二数据包，经SGi接口传输给PDN；然后再由PDN依次拆除所述第二数据包的IP包头及UDP包头后生成所述RTP包。核心网系统与PDN之间传输的数据包结构可参见图6所示。
步骤154，所述PDN拆除所述RTP包的RTP包头后得到所述AMR包。
本实施例所述方法在用户面实现上行语音业务时不再需要由UE封装IP包头、UDP包头及RTP包头等非应用层包头，从而减少了空口传输的包头字节数，提高空口无线信道的有效信道利用率，并且也降低了UE的工作负担及实现复杂度。
图7为本发明TD-LTE集群通信系统中语音业务的用户面实现方法实施例二的流程图，本实施例说明了下行语音业务的用户面实现方法，如图所示，该方法包括：
步骤210，PDN将收到的语音信号进行AMR编码生成AMR包。
其中，本实施例所述语音信号是指在下行语音业务中要从PDN传输给UE的信号。
步骤220，所述PDN将所述AMR包经核心网系统传输给基站。
本步骤的具体过程将在后续内容进行详细介绍。
步骤230，所述基站为所述AMR包依次封装PDCP包头、RLC包头及MAC包头生成空口包。
步骤240，所述基站将所述空口包经空口无线信道传输给UE。
步骤250，所述UE依次拆除所述空口包中的MAC包头、RLC包头及PDCP包头后生成所述AMR包。
具体地，基站与UE之间传输的数据包结构可参见图3所示。
步骤260，所述UE对所述AMR包进行AMR解码后生成语音信号进行播放。
以下参照图8具体说明上述步骤220的实现过程，如图所示，包括如下步骤：
步骤221，所述PDN为所述AMR包封装RTP包头生成RTP包。
步骤222，所述PDN通过标准UDP/IP通道将所述RTP包传输给所述核心网系统。
其中，有关标准UDP/IP通道的说明可参见上述方法实施例一的相关内容；具体地，核心网系统与PDN之间传输的数据包结构可参见图6所示。
步骤223，所述核心网系统通过标准GTP-U通道将所述RTP包传输给所述基站。
其中，有关标准GTP-U通道的说明可参见上述方法实施例一的相关内容；具体地，基站与核心网系统之间传输的数据包结构可参见图5所示。
此处需要说明的是，当本实施例所述下行语音业务为点对点的语音业务时，则核心网系统根据所述RTP包中的目的地址将通过标准GTP-U通道将所述RTP包传输给相应的一个基站，该基站是作为点对点被叫方的UE所在小区的基站。
另外，当本实施例所述下行语音业务为点对多点的群组语音业务时，则核心网系统要先将所述RTP包复制为多个RTP包；然后根据各个所述RTP包的RTP包头中携带的多个目的地址，将所述多个RTP包分别发送给相应的基站；进而再由相应的基站发送给该基站所在小区内的监听用户终端。
步骤224，所述基站拆除所述RTP包的RTP包头后得到所述AMR包。
本实施例所述方法在用户面实现下行语音业务时不再需要由UE封装IP包头、UDP包头及RTP包头等非应用层包头，从而减少了空口传输的包头字节数，提高空口无线信道的有效信道利用率，并且也降低了UE的工作负担及实现复杂度。
图9为本发明所述TD-LTE集群通信系统实施例一的结构示意图，用以实现上述的上行语音业务的用户面实现方法，如图所示，该系统包括：彼此无线连接的UE10和基站20，以及与基站20依次有线连接的CNS30和PDN40，其工作原理如下：
UE10中的终端编码模块11将收到的语音信号进行AMR编码生成AMR包；并由终端封装模块12为终端编码模块11生成的所述AMR包依次封装PDCP包头、RLC包头及MAC包头生成空口包；然后由终端传输模块，用于将终端封装模块生成的所述空口包经空口无线信道传输给基站20。具体地，基站与UE之间传输的数据包结构可参见图3所示。
此后，基站20中的基站拆包模块21依次拆除所述空口包中的MAC包头、RLC包头及PDCP包头后得到所述AMR包；并由基站传输模块22将基站拆包模块21生成的所述AMR包经CNS30传输给PDN40；此后，由所述PDN40中的公网解码模块41对所述AMR包进行AMR解码后生成语音信号进行播放。具体地，如图10所示，该基站传输模块22的工作原理如下：
先由基站封装单元2201为所述AMR包封装RTP包头生成RTP包；然后由基站传输单元2202通过标准GTP-U通道将基站封装单元2201生成的所述RTP包传输给所述CNS30，由所述CNS30中的上行传输模块31通过标准UDP/IP通道将所述RTP包传输给所述PDN40，再由所述PDN40中的公网拆包模块42拆除所述RTP包的RTP包头后得到所述AMR包。其中，有关上述标准GTP-U通道和标准UDP/IP通道的详细介绍，可参见上述方法实施例的相关内容。
本实施例所述系统在用户面实现上行语音业务时不再需要由UE封装IP包头、UDP包头及RTP包头等非应用层包头，从而减少了空口传输的包头字节数，提高空口无线信道的有效信道利用率，并且也降低了UE的工作负担及实现复杂度。
图11为本发明所述TD-LTE集群通信系统实施例二的结构示意图，用以实现下行语音业务的用户面实现方法，如图所示，该系统包括：彼此无线连接的UE10和基站20，以及与基站20依次有线连接的CNS30和PDN40，其工作原理如下：
所述PDN40中的公网编码模块43将收到的语音信号进行AMR编码后生成，并由所述PDN40中的公网传输模块44经CNS30传输给所述基站20；然后，基站20中的基站封装模块23为来自于CNS30的AMR包依次封装PDCP包头、RLC包头及MAC包头生成空口包，然后，由基站传输模块22将基站封装模块23生成的所述空口包经空口无线信道传输给20，具体过程可参见图8及其相关说明。
此后，UE10中的终端拆包模块14依次拆除所述空口包中的MAC包头、RLC包头及PDCP包头后生成所述AMR包；并由终端解码模块15对终端拆包模块14生成的所述AMR包进行AMR解码后生成语音信号进行播放。
具体地，如图12所示，上述公网传输模块44的工作原理如下：
先由公网封装单元4401为所述AMR包封装RTP包头生成RTP包；然后由公网传输单元4402通过标准UDP/IP通道将所述RTP包传输给所述CNS30。其中，有关标准UDP/IP通道的说明可参见上述方法实施例一的相关内容；具体地，CNS30与PDN40之间传输的数据包结构可参见图6所示.
此后，所述CNS30通过下行传输模块32通过标准GTP-U通道将所述RTP包传输给所述基站20。其中，有关标准GTP-U通道的说明可参见上述方法实施例一的相关内容；具体地，基站20与CNS30之间传输的数据包结构可参见图5所示；此后，终端10通过终端拆包模块14拆除所述RTP包的RTP包头后得到所述AMR包。
此处需要说明的是，当本实施例所述下行语音业务为点对点的语音业务时，则CNS30中的下行传输模块32根据所述RTP包中的一个目的地址将通过标准GTP-U通道将所述RTP包传输给相应的一个基站，该基站是作为点对点被叫方的UE所在小区的基站。
另外，当本实施例所述下行语音业务为点对多点的群组语音业务时，则如图13所示，则先由下行传输模块32中的复制单元3201将所述RTP包复制为多个RTP包；然后由发送单元3202根据复制单元3201生成的各个所述RTP包的RTP包头中携带的多个目的地址，将所述多个RTP包分别发送给相应的基站；进而再由相应的基站发送给该基站所在小区内的监听用户终端。
本实施例所述系统在用户面实现下行语音业务时不再需要由UE封装IP包头、UDP包头及RTP包头等非应用层包头，从而减少了空口传输的包头字节数，提高空口无线信道的有效信道利用率，并且也降低了UE的工作负担及实现复杂度。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种TD-LTE集群通信系统中上行语音业务的用户面实现方法，其特征在于，包括：
UE将收到的语音信号进行AMR编码生成AMR包；
所述UE为所述AMR包依次封装PDCP包头、RLC包头及MAC包头生成空口包；
所述UE将所述空口包经空口无线信道传输给基站；
所述基站依次拆除所述空口包中的MAC包头、RLC包头及PDCP包头后得到所述AMR包；
所述基站将所述AMR包经核心网系统传输给PDN；
所述PDN对所述AMR包进行AMR解码后生成语音信号进行播放；
其中，所述基站将所述AMR包经核心网系统传输给PDN包括：
所述基站为所述AMR包封装RTP包头生成RTP包；
所述基站通过标准GTP-U通道将所述RTP包传输给所述核心网系统；
所述核心网系统通过标准UDP/IP通道将所述RTP包传输给所述PDN；
所述PDN拆除所述RTP包的RTP包头后得到所述AMR包。
2.一种TD-LTE集群通信系统中下行语音业务的用户面实现方法，其特征在于，包括：
PDN将收到的语音信号进行AMR编码生成AMR包；
所述PDN将所述AMR包经核心网系统传输给基站；
所述基站为所述AMR包依次封装PDCP包头、RLC包头及MAC包头生成空口包；
所述基站将所述空口包经空口无线信道传输给UE；
所述UE依次拆除所述空口包中的MAC包头、RLC包头及PDCP包头后生成所述AMR包；
所述UE对所述AMR包进行AMR解码后生成语音信号进行播放；
其中，所述PDN将所述AMR包经核心网系统传输给基站包括：
所述PDN为所述AMR包封装RTP包头生成RTP包；
所述PDN通过标准UDP/IP通道将所述RTP包传输给所述核心网系统；
所述核心网系统通过标准GTP-U通道将所述RTP包传输给所述基站；
所述基站拆除所述RTP包的RTP包头后得到所述AMR包。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述核心网系统通过标准GTP-U通道将所述RTP包传输给所述基站包括：
所述核心网系统将所述RTP包复制为多个RTP包；
根据各个所述RTP包的RTP包头中携带的多个目的地址，将所述多个RTP包分别发送给相应的基站。
4.一种TD-LTE集群通信系统，其特征在于，包括：UE、基站、核心网系统和PDN，其中，
所述UE包括：
终端编码模块，用于将收到的语音信号进行AMR编码生成AMR包；
终端封装模块，用于为终端编码模块生成的所述AMR包依次封装PDCP包头、RLC包头及MAC包头生成空口包；
终端传输模块，用于将终端封装模块生成的所述空口包经空口无线信道传输给基站；
所述基站包括：
基站拆包模块，用于依次拆除所述空口包中的MAC包头、RLC包头及PDCP包头后得到所述AMR包；
基站传输模块，用于将基站拆包模块生成的所述AMR包经所述核心网系统传输给PDN；
所述PDN包括：公网解码模块，用于对所述AMR包进行AMR解码后生成语音信号进行播放；
所述基站传输模块包括：
基站封装单元，用于为所述AMR包封装RTP包头生成RTP包；
基站传输单元，用于通过标准GTP-U通道将基站封装单元生成的所述RTP包传输给所述核心网系统；
所述核心网系统包括：上行传输模块，用于通过标准UDP/IP通道将所述RTP包传输给所述PDN；
所述PDN还包括：公网拆包模块，用于拆除所述RTP包的RTP包头后得到所述AMR包。
5.一种TD-LTE集群通信系统，其特征在于，包括：UE、基站、核心网系统和PDN，其中，
所述PDN包括：
公网编码模块，用于将收到的语音信号进行AMR编码生成AMR包；
公网传输模块，用于将公网编码模块生成的所述AMR包经所述核心网系统传输给所述基站；
所述基站包括：
基站封装模块，用于为来自于所述核心网系统的AMR包依次封装PDCP包头、RLC包头及MAC包头生成空口包；
基站传输模块，用于将基站封装模块生成的所述空口包经空口无线信道传输给UE；
所述UE包括：
终端拆包模块，用于依次拆除所述空口包中的MAC包头、RLC包头及PDCP包头后生成所述AMR包；
终端解码模块，用于对终端拆包模块生成的所述AMR包进行AMR解码后生成语音信号进行播放；
所述公网传输模块包括：
公网封装单元，用于为所述AMR包封装RTP包头生成RTP包；
公网传输单元，用于通过标准UDP/IP通道将所述RTP包传输给所述核心网系统；
所述核心网系统包括：下行传输模块，用于通过标准GTP-U通道将所述RTP包传输给所述基站；
所述终端拆包模块还用于拆除所述RTP包的RTP包头后得到所述AMR包。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，下行传输模块包括：
复制单元，用于将所述RTP包复制为多个RTP包；
发送单元，用于根据复制单元生成的各个所述RTP包的RTP包头中携带的多个目的地址，将所述多个RTP包分别发送给相应的基站。
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2011
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