CN105338500B - 一种数字集群lte网络中ptt pool的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种数字集群LTE网络中PTT POOL的实现方法，包括：PTT POOL内的核心网与基站实现全互联，调度机与PTT POOL内的所有核心网同时连接；在网络中设置TGW'。群组建立时，TGW'直接或通过调度机向该核心网发送群组中PTT用户的位置信息，核心网在相应基站建立群组资源，对同一个群组，每个基站与核心网间建立且仅建立一个用户面通路。通过本申请，能够使核心网获取群组内用户的位置信息，合理建立群组资源，简化用户面管理。
Description
技术领域
本申请涉及集群通信技术，特别涉及一种数字集群LTE网络中PTT POOL的实现方法。
背景技术
在3GPP 4G LTE系统中，提出了图1所示的MME POOL组网方式，该方式解决了4个方面的问题：1)核心网间的负荷分担与均衡；2)核心网间的负载重分配；3)用户在POOL内移动时，没有核心网间的切换；4)提供核心网间的容灾备份。
具体地，MME POOL组网方式中采用S1 Flex技术，新用户接入时eNB按照核心网下发的负荷能力，将用户按照不同的比例分布到不同的核心网上。多个核心网，可以提供更大规格的业务能力。当POOL内的某个核心网出现问题时，其余的核心网可以继续为无线用户来提供服务。
上述组网方式是针对公网的，而公网LTE中只有点对点业务，但是对于数字集群系统，PTT集群承载为下行群组用户共享的方式。如果直接将上述组网方式应用到PTT数字集群LTE系统中，会存在以下问题：
I)某个群组用户可以在多个核心网上同时存在，任一核心网无法获得群组内所有用户的位置信息；
II)由于基站同时与多个核心网连接，群组下行用户面管理困难；
III)某一核心网故障时，注册在该核心网的集群用户无法作为点呼被叫。
发明内容
本申请提供了一种数字集群LTE系统中PTT POOL的实现方法，能够使核心网获取群组内用户的位置信息，合理建立群组资源，简化用户面管理。
为实现上述目的，本申请采用如下的技术方案：
一种数字集群LTE网络中PTT POOL的实现方法，包括：
PTT POOL内的核心网与基站实现全互联，调度机与PTT POOL内的所有核心网同时连接，保存群组和用户所在的核心网信息；在所述网络中设置TGW'，用于保存 已建立群组的信息和所有注册在所述POOL内核心网的PTT用户的位置信息；其中，所述位置信息包括基站和位置区信息；
群组建立时，调度机选择建立所述群组的核心网并向所述核心网发送请求，TGW'直接或通过所述调度机向建立群组的核心网发送所述群组中PTT用户的位置信息，该核心网根据接收的位置信息在相应基站建立群组资源，对于同一个群组，每个基站与核心网间建立且仅建立一个用户面通路。
较佳地，所述TGW'直接向所述核心网发送位置信息包括：所述核心网接收调度机发送的请求后，向TGW'查询要建立群组中PTT用户的位置信息，所述TGW'接收到查询请求后向核心网反馈群组中PTT用户的位置信息。
较佳地，所述调度机关闭任一群组时，所述调度机向建立所述任一群组的核心网发起群组关闭时，该核心网通知所述TGW'关闭所述任一群组，所述TGW'删除要关闭群组的信息。
较佳地，所述TGW'通过调度机向所述核心网发送位置信息包括：群组建立时，所述调度机向TGW'查询要建立群组中PTT用户的位置信息，所述TGW'接收到查询请求后向所述调度机反馈群组中PTT用户的位置信息，所述调度机向所述核心网发送请求时，携带TGW'反馈的位置信息。
较佳地，所述调度机关闭任一群组时，所述调度机向建立所述任一群组的核心网发起群组关闭时，通知所述TGW'关闭所述任一群组，所述TGW'删除要关闭群组的信息。
较佳地，当已建立的任一群组中在任一位置区内的用户数为0时，该方法进一步包括：所述TGW'启动空闲资源管理定时器，当所述定时器超时后，若所述任一群组在所述任一位置区域的用户数仍然为0，则所述TGW'通知建立所述任一群组的核心网删除所述任一位置区域上所述任一群组的资源。
较佳地，所述调度机获取PTT用户所在的核心网信息的方式包括：所述PTT用户在所述调度机和所述POOL中的核心网注册成功后，调度机保存所述PTT用户所在的核心网信息；所述PTT用户在所述调度机和其注册的核心网去注册成功后，所述调度机删除所述PTT用户所在的核心网信息；和/或，
所述TGW'获取PTT用户的位置信息的方式包括：所述PTT用户在所述调度机和所述POOL中的核心网注册成功后，所述PTT用户注册的核心网通知所述TGW'所述PTT用户的位置信息；所述PTT用户在所述调度机和其注册的核心网去注册成功后，所述PTT用户注册的核心网通知所述TGW'删除所述PTT用户的位置信息；所述PTT用户在注册核心网完成位置更新或基站间切换后，所述PTT用户注册的核心网通知所 述TGW'用户更新后的位置信息。
较佳地，当所述PTT用户正在监听任一群组、且完成位置更新后移动到的区域没有所述任一群组的资源时，所述TGW'通知建立所述任一群组的核心网进行群组资源的补建。
较佳地，当任一PTT用户请求加入任一群组时，所述PTT用户向其注册的核心网发起群组加入请求，所述任一PTT用户注册的核心网通知所述TGW'新用户加入群组；若所述任一群组已建立，所述TGW'通知建立所述任一群组的核心网进行群组资源的补建。
较佳地，当所述任一PTT用户退出任一群组时，若所述任一PTT用户所在的位置区域没有所述任一群组的用户，所述TGW'通知建立所述任一群组的核心网删除所述任一PTT所在位置区域的群组资源。
较佳地，该方法进一步包括：当基站检测到与所述POOL内的核心网S1链路中断时，所述基站释放该核心网所有用户的资源，在有新PTT用户接入时，所述基站选择所述POOL内的其他核心网。
较佳地，该方法进一步包括：当调度机检测到与所述POOL内的核心网间的接口链路中断时，所述调度机释放该核心网建立的所有群组并通知所述TGW'，在有新群组建立时，所述调度机选择其他核心网建立新群组。
较佳地，在任一核心网发生故障后、该任一核心网上的任一PTT用户重新注册在其他核心网前，若有用户向所述任一PTT用户发起点呼请求，则所述调度机为所述任一PTT用户选择另一个核心网，并发送INVITE请求给所述另一个核心网，所述另一个核心网在接收到所述INVITE请求后、并确定所述任一PTT用户未注册在该核心网时，所述另一核心网向所述TGW'查询所述任一PTT用户的位置信息，并在其所在的位置区域发起寻呼，并通知所述任一PTT用户重新注册。
由上述方案可见，本申请中，PTT POOL内的核心网与基站实现全互联，调度机与PTT POOL中的所有核心网同时连接，保存群组和用户所在的核心网信息；在网络中设置TGW'，用于保存已建立群组的信息和所有注册在所述POOL内核心网的PTT用户的位置信息。群组建立时，调度机选择建立群组的核心网并向该核心网发送请求，TGW'直接或通过调度机向该核心网发送群组中PTT用户的位置信息，该核心网根据接收的位置信息在相应基站建立群组资源，对于同一个群组，每个基站只与建立群组的核心网间建立且仅建立一个用户面通路。基站通过S1 Flex方式实现PTT用户在POOL中的每个核心网负荷分担，调度机根据负荷分担实现群组在POOL内每个核心网的负荷分担。通过上述PTT POOL的具体实现，能够使核心网获取群组内用户的位 置信息，合理建立群组资源，简化用户面管理。
附图说明
图1为MME POOL的组网示意图；
图2为本申请中PTT POOL的组网示意图；
图3为PTT POOL中群组建立方式一的流程示意图；
图4为PTT POOL中群组建立方式二的流程示意图；
图5为PTT POOL中空闲资源管理的流程示意图；
图6为PTT POOL中用户注册的流程示意图；
图7为PTT POOL中用户去注册的流程示意图；
图8为PTT POOL中用户位置更新或基站切换后的群组资源补建流程示意图；
图9为PTT POOL中用户加入群组的流程示意图；
图10为PTT POOL中用户离开群组的流程示意图；
图11为PTT POOL中核心网故障后用户点呼的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请做进一步详细说明。
本申请提供一种数字集群LTE网络中PTT POOL的实现方法，其中组网结构如图2所示。其中，POOL内的所有核心网与基站实现全互联；独立的外置HSS，POOL内各核心网通过各自独立的S6A接口访问HSS；与目前PTT系统中不同地，调度机支持与多个核心网同时连接，POOL内的每个核心网都与调度机建立独立的Tx连接，调度机保存群组和用户所在的核心网信息；TGW'为本申请新增的逻辑网元，用于存储群组信息及所有注册在POOL内核心网的PTT用户的位置信息，TGW'实际部署时可与调度机共同部署。其中，用户位置信息包括基站和位置区信息。
基于上述图2所示的组网结构，在群组建立时，调度机选择建立群组的核心网并向该核心网发送请求，TGW'直接或通过调度机向该核心网发送群组中PTT用户的位置信息，核心网根据接收的位置信息在相应基站建立群组资源，对于同一个群组，每个基站与该核心网间建立且仅建立一个用户面通路。这样，一方面，核心网能够获取群组用户的位置信息，并根据该位置信息合理地与基站建立群组资源，避免S1接口资源的浪费，同时简化基站对于用户面的管理。
在上述图2所示的组网结构中，基站可以通过S1 Flex方式实现PTT用户在POOL中的每个核心网间负荷分担，调度机可以根据负荷分担实现群组在POOL内每个核心网间的负荷分担。
下面通过群组建立和关闭、空闲资源管理、用户注册和去注册、用户位置更新、用户加入和离开群组、PTT POOL的容灾几个方面介绍在图2所示组网结构中的相关具体流程。
一、群组建立过程
群组建立过程有如下两种方式：
方式一中，TGW'通过调度机向核心网发送用户位置信息，具体群组建立流程如图3所示，当群组建立时，调度机向TGW'查询群组用户的位置信息，TGW'向调度机反馈位置信息。然后调度机根据负荷分担算法，在PTT POOL中选择一个合适的核心网，向该核心网发送INVITE群组建立请求，并携带位置信息列表。位置信息列表可以是基站列表。该核心网根据位置信息列表，请求相应的基站(eNodeB)建立群组共享承载资源。对于同一群组，列表中的每个eNodeB都建立且仅建立一条与相应核心网的用户面通路。
当TGW'与调度机共同部署时，调度机向TGW'查询群组信息的时延很短。当TGW'不与调度机共同部署时，查询时延受网络传输时延影响，会增加群组建立时延。
方式二中，TGW'直接向核心网发送PTT用户的位置信息，具体群组建立流程如图4所示，当群组建立时，调度机根据负荷分担算法，在PTT POOL中选择一个合适的核心网，向该核心网发送INVITE请求建立群组。该核心网收到INVITE请求以后，向TGW'查询群组用户的位置信息，TGW'向该核心网反馈位置信息列表。该位置信息列表可以是基站列表。然后该核心网根据位置信息列表，请求相应的eNodeB建立群组共享承载资源。对于同一群组，列表中的每个eNodeB都建立且仅建立一条与该核心网的用户面通路。
群组建立时延受网络传输时延影响，会有相应的增加。与方式一中TGW'不与调度机共同部署的情况相同。
二、空闲资源管理
如图5所示，当一位置区(例如小区)内某群组用户数为0，TGW'启动预设的空闲资源管理定时器。当空闲资源管理定时器超时后，如果该群组在相应位置区中的用户数仍然为0，则TGW'通知建立该群组的核心网删除该位置区的相应群组资源。
三、群组关闭
当调度机发起群组关闭时，根据群组建立方式的不同，由调度机或核心网通知TGW'该群组关闭，TGW'将相应群组的信息删除。具体地，当群组建立时采用方式一时，由调度机通知TGW'群组关闭，当群组建立时采用方式二时，由建立群组的核心网通知TGW'群组关闭。
四、用户注册
新PTT用户请求注册到网络时，基站根据POOL内各核心网的负荷及权重值选择合适的核心网。如图6所示，用户在核心网和调度机注册成功以后，调度机保存用户所在核心网的信息。同时，用户注册的核心网通知TGW'登记注册用户的位置信息。
五、用户去注册
如图7所示，注册在PTT POOL中某核心网的用户在核心网和调度机去注册成功以后，调度机删除保存的用户信息。同时，用户原本注册的核心网通知TGW'删除保存的该PTT用户的位置信息。
六、用户位置更新和切换
在POOL场景下，只有基站间的切换而不存在核心网间的切换。
如图8所示，用户在注册核心网(图8中的核心网2)完成位置更新或基站间切换以后，注册核心网通知TGW'用户的位置信息发生了更新，并向TGW'发送更新后的位置信息。如果用户正在监听某个群组且用户移动到的区域目前没有该群组的资源，则TWG'通知建立该群组的核心网(图8中的核心网1)进行资源补建。
七、用户加入群组
如图9所示，用户加入群组的流程包括：用户发起群组加入请求给其注册的核心网(图9中的核心网2)，由该核心网2通知TGW'新用户加入群组，TGW'更新群组信息。如果该群组已经建立，TGW'向建立该群组的核心网(图9中的核心网1)发起群组资源的补建。
八、用户离开群组
用户加入群组后，由于去注册或者加入其他群组等原因，会使用户离开当前群组。如图10所示，用户离开群组后，如果用户所在位置区域没有其他该群组的用户，TGW'通知建立该群组的核心网(图10中的核心网2)删除用户所在位置区域(例如小区)的群组资源。
九、PTT POOL的容灾
正常工作情况下，基站通过S1 Flex技术实现用户在POOL中的每个核心网负 荷分担，群组的负荷分担由调度机侧的负荷算法实现。
当POOL内的某一核心网发生故障时，基站检测到与该核心网的S1链路中断，则释放该所有核心网用户的资源，新用户接入时基站选择POOL内的其他核心网。同时，调度机检测到与该核心网间的接口链路中断后，释放该核心网负责的所有群组，并通知TGW'删除相应群组的信息，新群组建立时调度机选择其他核心网完成。
当POOL内某一核心网发生故障后，注册在该核心网的用户需要重新在其他核心网注册后，才能继续进行业务。在用户重新注册前，如果有其他用户发起与该用户的点呼请求，可以如图11所示进行用户的重新注册，具体地：当用户注册的核心网(图11中的核心网1)出现故障后，在用户重新注册前，如果有其他用户发起与该用户的点呼请求，调度机可以从PTT POOL中选择另外一个核心网(如图11中的核心网2)，调度机发送INVITE到选择出的另一个核心网(图10中的核心网2)。另一核心网(图11中的核心网2)收到INVITE请求，发现被叫用户并未在本核心网注册，则向TGW'查询被叫用户的位置信息。获得被叫用户的位置信息后，另一核心网(图11中的核心网2)根据该位置信息在该用户所在的小区发起Paging，并要求被叫用户重新注册。用户重新注册后可继续相关业务。
上述即为本申请中的PTT POOL实现方法的具体实现。在上述本申请的处理中，通过查询TGW'，负责控制群组建立的核心网可以获得需要建立群组下行共享承载的位置信息列表。这样，核心网和基站间可以只建立一套群组的下行用户面，避免群组数据在S1口的浪费。同时，群组用户的位置信息实现统一备份。进一步地，在某核心网出现故障时，其他核心网可以从TGW'获得群组中所有用户的位置信息，继续满足集群业务。在某核心网故障时，通过查询TGW'，其他核心网能够获得注册在故障核心网用户的位置信息，可以在用户所在小区进行寻呼，避免了全网Paging。
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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (13)
1.一种数字集群LTE网络中PTT POOL的实现方法，其特征在于，包括：
PTT POOL内的核心网与基站实现全互联，调度机与PTT POOL内的所有核心网同时连接，保存群组所在的核心网信息和用户所在的核心网信息；在数字集群LTE网络中设置TGW'，用于保存已建立群组的信息和所有注册在所述PTT POOL内核心网的PTT用户的位置信息；其中，所述位置信息包括PTT用户的基站信息和PTT用户的位置区信息；
群组建立时，调度机选择建立所述群组的核心网并向所述核心网发送请求，TGW'直接或通过所述调度机向建立群组的核心网发送所述群组中PTT用户的位置信息，该核心网根据接收的位置信息在相应基站建立群组资源，对于同一个群组，每个基站与核心网间建立且仅建立一个用户面通路。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述TGW'直接向所述核心网发送位置信息包括：所述核心网接收调度机发送的请求后，向TGW'查询要建立群组中PTT用户的位置信息，所述TGW'接收到查询请求后向核心网反馈群组中PTT用户的位置信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调度机关闭任一群组时，所述调度机向建立所述任一群组的核心网发起群组关闭时，该核心网通知所述TGW'关闭所述任一群组，所述TGW'删除要关闭群组的信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述TGW'通过调度机向所述核心网发送位置信息包括：群组建立时，所述调度机向TGW'查询要建立群组中PTT用户的位置信息，所述TGW'接收到查询请求后向所述调度机反馈群组中PTT用户的位置信息，所述调度机向所述核心网发送请求时，携带TGW'反馈的位置信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调度机关闭任一群组时，所述调度机向建立所述任一群组的核心网发起群组关闭时，通知所述TGW'关闭所述任一群组，所述TGW'删除要关闭群组的信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当已建立的任一群组中在任一位置区内的用户数为0时，该方法进一步包括：所述TGW'启动空闲资源管理定时器，当所述定时器超时后，若所述任一群组在所述任一位置区域的用户数仍然为0，则所述TGW'通知建立所述任一群组的核心网删除所述任一位置区域上所述任一群组的资源。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调度机获取PTT用户所在的核心网信息的方式包括：所述PTT用户在所述调度机和所述POOL中的核心网注册成功后，调度机保存所述PTT用户所在的核心网信息；所述PTT用户在所述调度机和其注册的核心网去注册成功后，所述调度机删除所述PTT用户所在的核心网信息；和/或，
所述TGW'获取PTT用户的位置信息的方式包括：所述PTT用户在所述调度机和所述POOL中的核心网注册成功后，所述PTT用户注册的核心网通知所述TGW'所述PTT用户的位置信息；所述PTT用户在所述调度机和其注册的核心网去注册成功后，所述PTT用户注册的核心网通知所述TGW'删除所述PTT用户的位置信息；所述PTT用户在注册核心网完成位置更新或基站间切换后，所述PTT用户注册的核心网通知所述TGW'用户更新后的位置信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述PTT用户正在监听任一群组、且完成位置更新后移动到的区域没有所述任一群组的资源时，所述TGW'通知建立所述任一群组的核心网进行群组资源的补建。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当任一PTT用户请求加入任一群组时，所述PTT用户向其注册的核心网发起群组加入请求，所述任一PTT用户注册的核心网通知所述TGW'新用户加入群组；若所述任一群组已建立，所述TGW'通知建立所述任一群组的核心网进行群组资源的补建。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述任一PTT用户退出任一群组时，若所述任一PTT用户所在的位置区域没有所述任一群组的用户，所述TGW'通知建立所述任一群组的核心网删除所述任一PTT所在位置区域的群组资源。
11.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：当基站检测到与所述PTT POOL内的核心网S1链路中断时，所述基站释放该核心网所有用户的资源，在有新PTT用户接入时，所述基站选择所述PTT POOL内的其他核心网。
12.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：当调度机检测到调度机与所述PTT POOL内的核心网间的接口链路中断时，所述调度机释放该核心网建立的所有群组并通知所述TGW'，在有新群组建立时，所述调度机选择其他核心网建立新群组。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在任一核心网发生故障后、该任一核心网上的任一PTT用户重新注册在其他核心网前，若有用户向所述任一PTT用户发起点呼请求，则所述调度机为所述任一PTT用户选择另一个核心网，并发送INVITE请求给所述另一个核心网，所述另一个核心网在接收到所述INVITE请求后、并确定所述任一PTT用户未注册在该核心网时，所述另一核心网向所述TGW'查询所述任一PTT用户的位置信息，并在其所在的位置区域发起寻呼，并通知所述任一PTT用户重新注册。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |