CN105282713B - 一种基于td-lte宽带集群系统的群组呼业务建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于TD‑LTE宽带集群系统中多个MME和多个x‑GW网元设备场景下的群组业务建立方法，该方法包括：集群呼叫数据由主叫终端经由主叫终端所在的基站设备、移动性管理实体，发送至主叫终端所在的网关设备，由主叫终端所在的网关设备将集群呼叫数据转发至下行共享承载涉及的网关设备，下行共享承载涉及的网关设备通过组播IP地址和端口号将集群呼叫数据映射到相应的下行共享承载，传送给被叫终端。本发明提出的群组业务建立方法，能够满足实际网络建设中存在多个相同核心网网元设备时的群组业务建立需求，并满足集群呼叫建立时延要求。

Description

一种基于TD-LTE宽带集群系统的群组呼业务建立方法

技术领域

本发明涉及一种群组呼业务建立方法，特别涉及一种基于TD-LTE宽带集群系统的群组呼业务建立方法，属于移动通信技术领域。

背景技术

集群系统是为满足行业指挥调度需求开发的、面向多种行业应用的专用无线通信系统，在公共安全、交通运输、公共事业、石油化工、工商业和军队有着广泛的应用市场。目前广泛使用的集群系统大都基于2G窄带无线通信技术，以提供语音调度业务为主，包括：为满足集群指挥调度需求而专门开发的专用集群系统，如TETRA、iDEN等，以及基于公众移动通信系统而开发的集群系统，如基于GSM的GT800、基于CDMA的GoTa等。

随着移动通信系统不断向宽带化方向发展，宽带移动通信系统向全IP的方向发展，在提供IP语音业务的同时，提供数字、图像、音频、视频等多媒体业务。与此同时，对于面向行业应用的集群系统来说，其对宽带多媒体集群业务的需求也越来越显著，如可视呼叫、多媒体数据广播等。因此TD-LTE宽带集群系统应运而生。

但由于集群系统是面向政府和行业的专网系统，以提供指挥调度功能为主，可用于应急抢险等场景，因此对组呼、组播短消息等群组业务建立时延较为敏感，一般要求组呼的建立时延小于300ms，因此采用TD-LTE的基于SIP协议的呼叫建立流程和机制，可能无法满足集群系统对呼叫建立时延的要求。

在公开号为CN101616364A的中国发明专利中，公开了一种基于NAS协议建立组呼业务的方法，该方法通过终端向核心网发送组呼建立请求的NAS消息实现。该方法仅提供了核心网包含一个MME和一个x-GW网元情况下的组呼建立方法。该方法大大减少了呼叫建立的时延，满足集群系统的业务需求。但实际网络中可能存在多个MME和多个x-GW网元设备，并且群组用户附着在不同的MME下进行集群注册，因此业务建立过程中，需要多个网元设备配合完成。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明中提出一种多个MME和多个x-GW网元设备系统场景下的群组业务建立方法，能够满足实际网络建设中存在多个相同核心网网元设备时的群组业务建立需求，并满足集群呼叫建立时延要求。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于TD-LTE宽带集群系统的群组呼业务建立方法，包括如下步骤：

主叫终端通过NAS消息向主叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫建立请求，主叫终端所在移动性管理实体向数据库服务器请求主叫终端信息、组信息和网络设备信息，并对主叫终端鉴权；

主叫终端所在的移动性管理实体从网络设备信息中获取被叫终端所在移动性管理实体的网络设备信息，并向所述被叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫请求；

被叫终端所在的移动性管理实体接收到主叫终端所在的移动管理实体发送的集群呼叫建立请求后，发起集群呼叫下行共享承载建立；同时，主叫终端所在移动管理实体发起集群呼叫上行承载建立和下行共享承载建立；

被叫终端所在的移动性管理实体向主叫终端所的在移动性管理实体发送集群呼叫建立响应，携带集群呼叫下行共享承载涉及的网关设备信息；主叫终端所在的移动性管理实体将集群呼叫下行共享承载涉及的其它网关设备信息通过承载更新过程发送给主叫终端所在的网关设备。

其中较优地，所述主叫终端向主叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫建立请求的步骤具体包括：

主叫终端确定自身是否处于连接状态，如果是，则直接通过NAS消息向移动性管理实体发送集群呼叫建立请求；

如果不是，则发起随机接入过程和RRC建立过程，随后通过NAS消息向移动性管理实体发送集群呼叫建立请求。

其中较优地，所述集群呼叫建立请求至少应包含主叫终端标识、组号码、语音视频业务信息。

其中较优地，所述组信息至少应包含此次集群呼叫会话的组播IP地址和端口号；

网络设备信息至少应用包括组用户所在移动性管理实体的标识、IP地址和端口号。

其中较优地，所述发起集群呼叫下行共享承载建立的步骤具体包括：

被叫终端所在的移动管理实体接收到主叫终端所在移动管理实体发送的集群呼叫建立请求后，根据组号码核查是否有注册的组内用户终端；

如果没有注册的组内用户终端，则向主叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫建立拒绝消息，并携带拒绝原因；

如果有注册的组内用户终端，则发起集群呼叫下行共享承载建立过程。

本发明提供的基于TD-LTE宽带集群系统的群组呼业务建立方法，通过数据库服务器中存储系统网元设备信息，移动性管理实体通过网元设备信息将群组业务建立请求发送网络中的其它移动性管理实体，从而实现多个相同核心网网元设备场景下的群组业务建立，与单核心网网元设备场景下的群组业务建立机制相同，也不需要对网元设备进行改造，也不需要重新构造消息，实现较为简单。另外，集群呼叫上行承载建立和下行共享承载建立采用并行方式，能大大减少呼叫建立时延。本发明提出的多个MME和多个x-GW网元设备系统场景下的群组业务建立方法，能够满足实际网络建设中存在多个相同核心网网元设备时的群组业务建立需求，并满足集群呼叫建立时延要求。

附图说明

图1是本发明TD-LTE宽带集群系统结构图示意图；

图2是本发明群组呼业务建立方法流程示意图；

图3是本发明多个相同核心网网元设备情况下的群组业务建立流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，TD-LTE宽带集群系统主要包括终端、接入网、核心网等。终端、接入网、核心网，终端通过有线或无线与接入网连接，接入网与核心网连接。

终端包括集群终端和普通用户终端(标准宽带移动通信系统终端)，终端主要为用户在不同应用场景中提供语音、数据、图像、视频等各种业务。集群终端需要在普通用户终端的基础扩展集群业务功能，支持集群基本业务和补充业务。集群终端根据实际的应用场景具有多种不同形态，如手持终端、车载终端、固定终端等。

接入网由基站设备组成，主要用于无线信号的发送、接收和无线资源管理，传送系统信令、用户信息和业务数据等。基站设备中需要添加集群业务处理功能，完成集群业务相关的RRC信令、信道的映射控制、无线承载建立和控制、用户面数据转发，以及集群系统消息和寻呼消息的调度和发送等。

核心网一般包括移动性管理设备MME、网关设备x-GW、策略计费规则功能设备PCRF和数据库服务器HSS。MME用于实现用户移动性管理、网络资源控制等控制面功能，包括完成网络与用户之间的相关鉴权和密钥协商等安全控制，用户终端的移动性管理，会话承载的建立、修改和释放等资源管理功能；MME需要增加集群NAS信令及其安全、集群承载管理和集群业务的移动性管理、接入控制、会话管理等功能。X-GW主要负责业务数据流的映射、复制和分发，根据用户请求的业务特点和服务质量要求发起业务承载的建立，数据包的路由和转发等；x-GW需要支持集群业务承载管理、集群数据路由和转发。PCRF主要负责提供动态QoS策略及计费规则等；HSS负责用户鉴权控制、管理用户信息，包括用户签约信息管理、用户安全信息管理；为实现集群业务，HSS需要增加集群用户签约信息、集群用户业务签约信息、集群组签约信息、集群用户安全信息、集群用户位置信息、集群用户状态和业务状态信息等。

如图2所示，基于上述介绍，本发明提供一种基于上述TD-LTE宽带集群系统的群组呼业务建立方法，采用本方法，集群用户可以快速发起集群群组业务，例如组呼、组播短消息等业务。基于TD-LTE宽带集群系统的群组呼业务建立方法，包括如下步骤：主叫终端通过NAS消息向主叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫建立请求，主叫终端所在移动性管理实体向数据库服务器请求主叫终端信息、组信息和网络设备信息，并对主叫终端鉴权；主叫终端所在的移动性管理实体从网络设备信息中获取被叫终端所在移动性管理实体的网络设备信息，并向所述被叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫请求；被叫终端所在的移动性管理实体接收到主叫终端所在的移动管理实体发送的集群呼叫建立请求后，发起集群呼叫下行共享承载建立；同时，主叫终端所在移动管理实体发起集群呼叫上行承载建立和下行共享承载建立；被叫终端所在的移动性管理实体向主叫终端所的在移动性管理实体发送集群呼叫建立响应，携带集群呼叫下行共享承载涉及的网关设备信息；主叫终端所在的移动性管理实体将集群呼叫下行共享承载涉及的其它网关设备信息通过承载更新过程发送给主叫终端所在的网关设备。下面对本发明展开详细的说明。

首先，介绍主叫终端通过NAS消息向主叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫建立请求，移动性管理实体向数据库服务器请求主叫终端信息、组信息和网络设备信息，并对主叫终端鉴权的步骤。

主叫终端首先确定自身是否处于连接状态，如果主叫终端处于连接状态，则直接通过NAS消息向主叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫建立请求；如果主叫终端不处于连接状态，则首先发起随机接入过程和RRC建立过程，随后通过NAS消息向主叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫建立请求。主叫终端发送的集群呼叫建立请求至少应包含主叫终端标识、组号码、语音视频业务信息等。

主叫终端所在的移动性管理实体接收到来自主叫终端的集群呼叫建立请求后，向数据库服务器请求主叫终端信息、组信息和网络设备信息，并对主叫终端进行鉴权。如果鉴权不通过，则拒绝主叫终端的呼叫建立请求，结束会话。其中，组信息至少应包含此次集群呼叫会话的组播IP地址和端口号，网络设备信息至少应包括组用户所在移动性管理实体的标识、IP地址和端口号等信息。

其次，介绍主叫终端所在的移动性管理实体从网络设备信息中获取被叫终端所在移动性管理实体的网络设备信息，并向所述被叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫请求的步骤。

主叫终端所在移动性管理实体从网络设备信息中获取被叫终端所在移动性管理实体的标识、IP地址和端口号等信息，并向这些被叫终端所在移动性管理实体发送集群呼叫建立请求。

再次，介绍被叫终端所在的移动性管理实体接收到主叫终端所在的移动管理实体发送的集群呼叫建立请求后，发起集群呼叫下行共享承载建立；同时，主叫终端所在移动管理实体发起集群呼叫上行承载建立和下行共享承载建立的步骤。

被叫终端所在的移动管理实体接收到主叫终端所在移动管理实体发送的集群呼叫建立请求后，根据组号码核查是否有注册的组内用户终端；如果没有注册的组内用户终端，则向主叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫建立拒绝消息，并携带拒绝原因；如果有注册的组内用户终端，则发起集群呼叫下行共享承载建立过程。

最后，被叫终端所在的移动性管理实体向主叫终端所的在移动性管理实体发送集群呼叫建立响应，携带集群呼叫下行共享承载涉及的网关设备信息；主叫终端所在的移动性管理实体将集群呼叫下行共享承载涉及的其它网关设备信息通过承载更新过程发送给主叫终端所在的网关设备。

在集群呼叫建立完成后，集群呼叫数据由主叫终端经由主叫终端所在的基站设备、移动性管理实体，发送至主叫终端所在的网关设备，由主叫终端所在的网关设备将集群呼叫数据转发至下行共享承载涉及的网关设备，下行共享承载涉及的网关设备通过组播IP地址和端口号将集群呼叫数据映射到相应的下行共享承载，传送给被叫终端。

下面以对多个相同核心网网元设备情况下的群组业务建立过程为例，对本发明提供的基于TD-LTE宽带集群系统的群组呼业务建立方法具体说明。

1-6、如果主叫用户UE1处于idle(空闲)状态，则先发起随机接入过程。此过程中，UE1通过RRC Connection Setup Complete(无线资源控制连接完成)消息,携带TrunkingCall Request(集群呼叫请求)消息,发送给eNodeB1(基站)，然后eNodeB1通过Initial UEMessage(初始用户设备消息)将Trunking Call Request(集群呼叫请求)消息发送给MME1。

7、如果UE1处于connected(连线)状态，则直接通过UL NAS Transfer Message(上行非接入层直传消息)将Trunking Call Request(集群呼叫请求)消息发送给MME1。

8、MME1与HSS交互，请求UE1信息、组信息、网络设备信息等。

9-10、MME1向x-GW1发送Create Trunking Bearer Request(创建集群承载请求)消息，发起上行承载和下行共享承载建立过程，x-GW1向MME1发送Create Trunking BearerResponse(创建集群承载响应)消息。

11、MME1向eNodeB1发送Trunking Context Setup Request(集群上下文建立请求)消息，携带Trunking Call Accept(集群呼叫接受)消息和Group Call Setup(群组呼叫建立)消息。

12-15、eNodeB1接收到Trunking Call Accept消息后，发起RRC ConnectionReconfigration(无线资源控制连接重配)过程，完成上行承载的无线承载建立；同时eNodeB1广播Trunking Paging(集群寻呼)和Group Call Setup(群组呼叫建立)消息，通知eNodeB1下的被叫终端建立下行共享承载的无线承载。

16、eNodeB1向MME1发送集群上下文建立响应消息，通知MME1完成上行承载和下行共享承载的无线承载建立。

17、UE1向MME1发送UL NAS Transfer(上行非接入层直传)消息，包含TrunkingCall Complete(集群呼叫完成)消息，通知MME1主叫终端侧集群呼叫建立完成。

18-19、MME1向x-GW1发送Update Trunking Bearer Request(更新集群承载请求)消息，x-GW1向MME1发送Update Trunking Bearer Response(更新集群承载响应)消息，完成上行承载和下行共享承载的建立。

20-21、MME1向UE1发送话权授权提示消息，通知UE1可以开始讲话，UE1向MME1发送话权授权确认消息。

9’、MME1向MME2发送集群呼叫请求消息，至少携带组号码。

10’、MME2与HSS交互，请求组信息。

11’-12’、MME2向x-GW2发送Create Trunking Bearer Request(创建集群承载请求)消息，发起下行共享承载建立过程，x-GW2向MME2发送Create Trunking BearerResponse(创建集群承载响应)消息。

13’、MME2向eNodeB2发送Trunking Context Setup Request(集群上下文建立请求)消息，携带Group Call Setup(群组呼叫建立)消息，通知eNodeB2发起建立下行共享承载。

14’-15’、eNodeB2广播Trunking Paging(集群寻呼)和Group Call Setup(群组呼叫建立)消息，通知eNodeB2下的被叫终端建立下行共享承载的无线承载。

16’、eNodeB2向MME2发送集群上下文建立响应消息，通知MME2完成下行共享承载的无线承载建立。

16’-17’、MME2向x-GW2发送Update Trunking Bearer Request消息(更新集群承载请求)，x-GW2向MME2发送Update Trunking Bearer Response(更新集群承载响应)消息，完成下行共享承载的建立。

19’、MME2向MME1发送集群呼叫响应消息。

20’-21’、MME1向x-GW1发送Update Trunking Bearer Request(更新集群承载请求)消息，将下行共享承载涉及的x-GW2信息发送给x-GW1，x-GW1向MME1发送UpdateTrunking Bearer Response(更新集群承载响应)消息。

综上所述，本发明提供的基于TD-LTE宽带集群系统的群组呼业务建立方法，通过数据库服务器中存储系统网元设备信息，至少包括移动性管理实体设备信息和网关设备信息，移动性管理实体通过网元设备信息将群组业务建立请求发送网络中的其它移动性管理实体，从而实现多个相同核心网网元设备场景下的群组业务建立，与单核心网网元设备场景下的群组业务建立机制相同，也不需要对网元设备进行改造，也不需要重新构造消息，实现较为简单。另外，集群呼叫上行承载建立和下行共享承载建立采用并行方式，能大大减少呼叫建立时延。本发明提出的多个MME和多个x-GW网元设备系统场景下的群组业务建立方法，能够满足实际网络建设中存在多个相同核心网网元设备时的群组业务建立需求，并满足集群呼叫建立时延要求。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种基于TD-LTE宽带集群系统的群组呼业务建立方法，其特征在于，包括如下步骤：

主叫终端通过NAS消息向主叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫建立请求，主叫终端所在移动性管理实体向本地归属服务器请求主叫终端信息、组信息和网络设备信息，并对主叫终端鉴权；

主叫终端所在的移动性管理实体从网络设备信息中获取被叫终端所在移动性管理实体的网络设备信息，并向所述被叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫请求；

被叫终端所在的移动性管理实体接收到主叫终端所在的移动管理实体发送的集群呼叫建立请求后，发起集群呼叫下行共享承载建立；同时，主叫终端所在移动管理实体发起集群呼叫上行承载建立和下行共享承载建立；

被叫终端所在的移动性管理实体向主叫终端所的在移动性管理实体发送集群呼叫建立响应，携带集群呼叫下行共享承载涉及的网关设备信息；主叫终端所在的移动性管理实体将集群呼叫下行共享承载涉及的其它网关设备信息通过承载更新过程发送给主叫终端所在的网关设备。

2.如权利要求1所述的群组呼业务建立方法，其特征在于，所述主叫终端向主叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫建立请求的步骤具体包括：

主叫终端确定自身是否处于连接状态，如果是，则直接通过NAS消息向移动性管理实体发送集群呼叫建立请求；

如果不是，则发起随机接入过程和RRC建立过程，随后通过NAS消息向移动性管理实体发送集群呼叫建立请求。

3.如权利要求1或2所述的群组呼业务建立方法，其特征在于，所述集群呼叫建立请求至少应包含主叫终端标识、组号码、语音视频业务信息。

4.如权利要求1所述的群组呼业务建立方法，其特征在于，所述组信息至少应包含此次集群呼叫会话的组播IP地址和端口号；

网络设备信息至少应用包括组用户所在移动性管理实体的标识、IP地址和端口号。

5.如权利要求1所述的群组呼业务建立方法，其特征在于，所述发起集群呼叫下行共享承载建立的步骤具体包括：

被叫终端所在的移动管理实体接收到主叫终端所在移动管理实体发送的集群呼叫建立请求后，根据组号码核查是否有注册的组内用户终端；

如果没有注册的组内用户终端，则向主叫终端所在的移动性管理实体发送集群呼叫建立拒绝消息，并携带拒绝原因；

如果有注册的组内用户终端，则发起集群呼叫下行共享承载建立过程。