CN106331997B - 一种分级组网时组成员向组主控服务器进行登记的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种分级组网时组成员向组主控服务器进行登记的方法，所述分级组网中，每个地区的集群核心网既负责本地区集群呼叫调度业务，也负责和上级核心网系统进行互通。上级集群核心网既负责本地区集群呼叫调度业务，也负责与下级核心网以及下级核心网之间的集群呼叫业务控制；该方法包括：A、管理组成员的集群核心网代表组成员向组主控服务器发起登记过程；B、从管理组成员的集群核心网到组主控服务器沿途经过的所有集群核心网节点动态生成相应组成员和直接下一级集群核心网对应关系的信息，以此作为后续呼叫信令路由的依据。

Description

一种分级组网时组成员向组主控服务器进行登记的方法

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，特别涉及集群通信技术，尤其涉及一种分级组网时组成员向组主控服务器进行登记的方法。

背景技术

集群通信系统是为了满足行业用户指挥调度的需求而开发、面向特定行业应用的专用无线通信系统。系统中大量无线用户共享少量无线信道，以指挥调度业务为主体应用，是一种多用途、高效能利用频率资源的无线通信系统。集群通信系统在政府部门、公共安全、应急通信、电力、民航、石油化工和军队等领域有着广泛的应用市场。

基于TD-LTE的宽带多媒体集群系统是以第四代移动通信技术TD-LTE为核心技术，将TD-LTE的高速率、大带宽与数字集群技术中的资源共享、快速呼叫建立、指挥调度等特点进行融合的集语音、数据、视频为一体的新一代宽带数字多媒体集群系统。

在公共安全网络的实际建设过程中，往往要求能按照上下级关系组建网络系统。网络按照层级关系组网，一方面可以保证不同层级网络的核心网都通过上级核心网进行呼叫交换和控制，整个系统的安全性高，可控性好；另一方面，不同地区可以逐渐地、分层级的建设整个集群网络。比如建设覆盖某一省的集群通信网络，可划分为省级，市级，县级三个层级网络。先建设市级网络，之后逐渐建立、完善县级网络，最后实现全省多地区的市县网络联网互通的统一指挥调度系统。集群调度业务不仅可在本级内进行，也可以跨级和其他层级的集群系统进行互通。某一地区可以先期建设本级的公安宽带无线多媒体集群网络，内部的集群呼叫交换控制可以独立进行。相比将多地区的呼叫控制集中部署在某一地区，可靠性更高。综上所述，分级组网在实际建网中有迫切的需要。

集群组呼业务是集群通信系统指挥调度业务中最常用的呼叫业务。即多个终端组成一个群组，当组呼建立后所有组成员共享一个下行信道。上行信道由一个获得话权的组成员占用，其他组成员可以接收到话权方终端的语音和/或视频。同时其他组成员也可申请话权。在多地区集群系统网络互联时，作为组成员的终端用户可以分布在不同地区，归属不同地区集群系统管理。组呼发起时，整个组呼业务由一个专门的、指定的集群系统充当该组的呼叫业务控制中心点(即组主控服务器)进行统一协调组呼建立、组呼中话权分派、组呼释放等组呼控制过程。每个组都会指定唯一的一个集群核心网充当组主控服务器。

现有的宽带或者窄带集群系统尚没有定义分级组网的网络架构。目前我国窄带数字集群主要是欧洲通信标准协会制订的陆上集群无线电(Terrestrial Trunked Radio，TETRA)和中国公安部推动的专业数字集群((Professional Digital Trunking，PDT)标准，均没有定义分级组网的网络架构。中国工业和信息化部2013年发布的《基于LTE技术的宽带集群通信(B-TrunC)系统总体技术要求(第一阶段)》尚未定义多地区组网的网络互联架构。在2014年中国公安部发布《公安宽带无线多媒体集群系统总体技术规范》虽然定义了漫游架构，但是也没有定义分级组网的网络架构。在该规范中提出了公安宽带无线多媒体集群系统的网络系统架构，其系统架构图1所示，该网络系统由终端、基站、集群核心网和集群调度应用平台组成，其中，终端包括但不限于多模终端、单模终端、数据终端和车载终端。基站包括警用数字集群基站(PDT Station)和T-eNB，T-eNB即为基于TD-LTE的集群系统基站。集群核心网(TC)中的网元包括：互联互通网关(IGW)、集群控制功能模块(TCF)、集群媒体功能模块(TMF)、演进的归属用户服务器(eHSS)、演进的核心网网关(eXGW)、演进的移动管理实体(eMME)。集群调度应用平台包括：调度台(DC)、录音录像服务器(RES)、安全加密服务器(SES)、应用服务器(APS)。

图1中各个接口含义如下：

PU——终端和基站之间的接口，此接口是开放接口；

PS——基站和集群核心网之间的接口，此接口是开放接口；

PD——集群核心网和集群调度应用平台之间的接口，此接口是开放接口；

PI——集群核心网和集群核心网之间的接口，此接口是开放接口；

SGi——集群核心网和数据业务网之间的接口，此接口应符合3GPP TS 23401的要求。

PG——集群核心网和互联网关之间的接口，此接口暂未定义。

集群核心网逻辑网元之间的接口如图2所示，其中，

Th——TCF与eHSS之间的接口；

Mh——eMME与eHSS之间的接口；

Tm——TCF与eMME之间的接口；

Tt——TCF与TMF之间的接口；

Tx——TMF与eXGW之间的接口；

Mx——eMME与eXGW之间的接口。

注：集群调度应用平台中所含网元功能和接口协议栈定义详见《公安宽带无线多媒体集群系统总体技术规范》。

此外，组成员归属在不同地区核心网管理，组主控服务器需通过某种方式获知组成员归属哪个核心网管理，以便当组呼发起时可以寻呼组成员。但这种方式在已有系统中多是通过在系统中静态配置方式实现。一旦网络结构变化，就需要修改相关静态的配置。

现有的《公安宽带无线多媒体集群系统总体技术规范》所规定的集群通信系统存在如下缺陷：

1.分级组网下，层级核心网之间的呼叫信令需经过上级核心网转发、控制，现有的集群系统未定义这种层级核心网互联互通方式。

2.分级组网下，组主控服务器如何获知组成员在哪个层级的核心网管理的方式没有定义。若组主控服务器通过静态配置方式获知组成员所在核心网的信息，当组成员漫游时或网络节点有变化时，就需要修改配置，工作繁复、效率较低。

3.分级组网下，组主控服务器不仅要知道组成员在哪个层级核心网下管理，而且组主控服务器还需获取呼叫信令如何传递到该核心网的呼叫信令的路由路径。当组成员漫游或网络节点变化时，该路由路径还会随之变化。在这些场景时，组主控服务器通过静态配置的方式处理较复杂。

发明内容

本申请提供了一种分级组网时组成员向组主控服务器进行登记的方法，提供了分级组网下组主控服务器对各个分级集群核心网中的组成员进行管理的基础。

本申请实施例提供的一种分级组网时组成员向组主控服务器进行登记的方法，所述分级组网中，每个地区的集群核心网既负责本地区集群呼叫调度业务，也负责和上级核心网系统进行互通。上级集群核心网既负责本地区集群呼叫调度业务，也负责与下级核心网以及下级核心网之间的集群呼叫业务控制；该方法包括：

A、管理组成员的集群核心网代表组成员向组主控服务器发起登记过程；

B、从管理组成员的集群核心网到组主控服务器沿途经过的所有集群核心网节点动态生成相应组成员和直接下一级集群核心网对应关系的信息，以此作为后续呼叫信令路由的依据。

较佳地，步骤B包括：

B1、第n+1级集群核心网接收到来自第n级集群核心网的代表组成员的登记请求消息后，记录组成员信息和对应的直接第n级核心网对应关系的信息；其中，第n级集群核心网位于第n+1级集群核心网的下一级；

B2、第n+1级集群核心网判断自身是否为该组的主控服务器，若是，将该组对应的组号从所述登记请求消息中删除；否则直接执行步骤B3；

B3、所述第n+1级集群核心网判断登记请求消息中是否还包含有组号，若是，令n＝n+1，返回步骤B1；否则，停止转发所述登记请求消息。

较佳地，该方法进一步包括：

组成员向集群核心网发起注销请求后，集群核心网代表组成员向组主控服务器发起去登记请求消息；

从管理组成员的集群核心网到组主控服务器沿途经过的所有集群核心网节点将组成员信息和对应的路由信息删除。

较佳地，步骤A包括：

A1、第一组成员UE向其归属的第一集群核心网发起集群注册；

A2、第一集群核心网向其上一级第二集群核心网发送SIP登记请求，携带一个或多个组号。

从以上技术方案可以看出，组主控服务器动态获知组成员在哪个层级的核心网管理，以及如何通过层级转发路由到该核心网。在终端完成集群注册后，组成员归属的集群核心网向上级组主控服务器发送登记请求消息，沿途所有层级的集群核心网记录组成员信息和对应的直接下一级集群核心网信息，作为之后呼叫信令进行路由的依据。如果某一层级的集群核心网发现其是组的组主控服务器，则将请求消息中的组号删除。当消息中不再含有任何组号时，则停止向上级核心网发送消息。

附图说明

图1为公安宽带无线多媒体集群系统架构图；

图2为集群核心网逻辑网元接口示意图；

图3为分级组网下非漫游的市县两级组网架构图；

图4为本申请实施例中组成员向组主控服务器登记的业务模型示意图；

图5所示为分级组网时组成员向组主控服务器进行登记的方法流程图。

具体实施方式

本申请提供的在宽带集群系统分级组网时组成员向组主控服务器进行登记的方法的基本设计思想是：

A、管理组成员的集群核心网代表组成员向组主控服务器发起登记过程；

B、从管理组成员的集群核心网到组主控服务器沿途经过的所有集群核心网节点动态生成相应组成员和直接下一级集群核心网对应关系的信息，以此作为后续呼叫信令路由的依据。

其中步骤B包括：

B1、第n+1级集群核心网接收到来自第n级集群核心网的代表组成员的登记请求消息后，记录组成员信息和对应的直接第n级核心网对应关系的信息；其中，第n级集群核心网位于第n+1级集群核心网的下一级；

B2、第n+1级集群核心网判断自身是否为该组的主控服务器，若是，将该组对应的组号从所述登记请求消息中删除；否则直接执行步骤B3；

B3、所述第n+1级集群核心网判断登记请求消息中是否还包含有组号，若是，令n＝n+1，返回步骤B1；否则，停止转发所述登记请求消息。

去登记过程与登记过程类似，当组成员向集群核心网发起注销请求后，集群核心网代表组成员向组主控服务器发起去登记请求SIP(MESSAGE)消息。从管理组成员的集群核心网到组主控服务器沿途经过的所有集群核心网节点将组成员信息和对应的路由信息删除。

为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下以公安宽带无线多媒体集群系统为例，并结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。

分级组网的核心是不同地区的集群核心网相互连接为上下层级关系的网络，主要体现为：

每个地区的集群核心网既负责本地区集群呼叫调度业务，也负责和上级核心网系统进行互通。

上级集群核心网既负责本地区集群呼叫调度业务，也负责与下级核心网以及下级核心网之间的集群呼叫业务控制。

分级组网时，多地区集群核心网通过《公安宽带无线多媒体集群系统总体技术规范》中的PI3接口互联互通。PI3接口是不同TCF之间和不同TMF之间的接口。图3所示为基本的市县两级组网的网络架构。图3中C市包含A，B两个县。整个集群通信系统在C市、A县和B县分别有3套TD-LTE宽带多媒体集群系统。每个网络包括独立的集群核心网和应用平台。图3中每个地区的网络省略了基站和终端部分。每个网络系统独立管理自己所直属用户和组的签约数据，跨核心网的基本集群调度业务通过核心网之间PI3接口完成。C市核心网逻辑上充当父节点，A县和B县的核心网充当子节点。父子节点的关系通过在各自核心网内静态配置方式设置。即子节点核心网配置唯一父节点核心网提供服务的IP和端口号。父节点核心网配置所有的子节点核心网服务的IP和端口号。A县、B县是平级的集群调度系统，相互之间不能直接进行集群调度业务。C市的集群调度系统通过PI3接口分别连接A县和B县的核心网，不仅负责市直辖的集群终端间的调度业务，还负责A与B县之间或C市与A、B县之间的集群终端调度业务。

组成员向组主控服务器登记所要达到的技术目的包括：

组主控服务器动态获知组成员在哪个层级的核心网管理；

组主控服务器动态获知呼叫信令发送到组成员所在核心网路径的路由信息；

从管理组成员的集群核心网到组主控服务器沿途经过的所有集群核心网在此过程中动态生成相应的组成员信息以及信令如何路由的信息。

图4示例了一个由多个集群核心网的TCF连接组成的3级的网络模型。TCF1、TCF6是TCF2的子节点，TCF4是TCF3的子节点，TCF2、TCF3是TCF5的子节点。组号为GDN1的组的组成员包括UE1-UE5，其中，UE1归属TCF1管理,UE2归属TCF2管理,UE3、UE4归属TCF4管理，UE5归属TCF6管理。TCF5充当组的组主控服务器。

UE1注册到TCF1后，TCF1向上级的组主控服务器发送SIP(MESSAGE)登记请求消息。其他终端UE2～UE5的登记过程省略描述。

基于图4所示网络模型，本申请实施例提供的分级组网时组成员向组主控服务器进行登记去登记的方法流程如图5所示，包括如下步骤：

步骤501：UE1向归属的TCF1发起集群注册。

步骤502：TCF1向上级TCF2发送SIP(MESSAGE)登记请求，携带一个组号GDN1(也可以是多个GDN)。

步骤503：TCF2记录GDN1的组成员UE1来自TCF1，这就是UE1的信令路由信息。因为TCF2不是GDN1的组主控服务器，所以继续向上级TCF5投递。

图4中上级TCF正好是组主控TCF。如果TCF2发现自己是某个组的组主控，则将该组号从消息中删除。如果还有其他组，则继续向上一级TCF发送。TCF2向TCF1返回200OK响应。

步骤504：组主控TCF5收到消息后，记录GDN1的组成员UE1来自TCF2。因为TCF5是GDN1的组主控服务器，所以从消息中删除GND1组号。

步骤505：如果删除该组号后，消息中不再包含任何组号，则TCF5停止向上一级集群核心网发送消息。否则继续发送。

同理，其他组成员(UE2～UE5)都通过其归属的TCF向上级TCF发起组主控服务器登记过程。途经所有层级的TCF记录组成员来自直接下一级哪个TCF。同样组主控TCF记录组成员来自哪个直接的下一级TCF节点。组主控TCF并不获知终端具体归属在哪个TCF管理。

最终经过上述过程，组主控服务器可生成组成员及其路由的直接下一级TCF节点对应关系，具体关系如图4所示。同时在TCF2,TCF3,TCF4,TCF6节点也会生成组成员及其对应的TCF路由信息，如图4所示。

需要强调的是，如果组成员来自不同子节点网络时，组主控服务器应配置为父节点网络。

去登记过程同登记过程。当终端向集群核心网发起注销请求后，集群核心网代表终端向组主控服务器发起去登记请求SIP(MESSAGE)消息。从管理组成员的集群核心网到组主控服务器沿途经过的所有集群核心网节点将组成员信息和对应的路由信息删除。

本申请提供的分级组网时组成员向组主控服务器进行登记去登记的方法可以实现如下较佳技术效果：

分级组网下，终端向集群核心网进行集群注册后，集群核心网代表终端向组主控服务器发送登记请求，组主控服务器可以获知组成员相关信息。整个过程随终端注册而动态完成，能很好地适应终端漫游以及网络节点发生变化的情况。

在集群核心网代表终端向组主控服务器登记时，沿途经过的每级核心网都会记录相关的组信息和对应的组成员路由信息。组成员相应的路由信息在每级核心网动态建立，能很好地适应终端漫游以及网络节点发生变化的情况。

每级核心网所保存的组成员路由信息只是其直接下一级核心网的相关信息。不必保存其下级所有节点的路由路径信息，存储开销较小，路由查找时较快捷。

集群核心网代表终端向组主控服务器发送请求，该请求中携带多个组号，每级核心网只处理相关组的信息，如果该核心网本身就是组主控服务器则删除对应组号。这种处理方式有效避免了在组登记过程中可能由一个网络节点发出多个请求的信令风暴的情况。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种分级组网时组成员向组主控服务器进行登记的方法，所述分级组网中，每个地区的集群核心网既负责本地区集群呼叫调度业务，也负责和上级核心网系统进行互通；上级集群核心网既负责本地区集群呼叫调度业务，也负责与下级核心网以及下级核心网之间的集群呼叫业务控制；其特征在于，该方法包括：

A、管理组成员的集群核心网代表组成员向组主控服务器发起登记过程；

B、从管理组成员的集群核心网到组主控服务器沿途经过的所有集群核心网节点动态生成相应组成员和直接下一级集群核心网对应关系的信息，以此作为后续呼叫信令路由的依据；

所述步骤B包括：

B1、第n+1级集群核心网接收到来自第n级集群核心网的代表组成员的登记请求消息后，记录组成员信息和对应的直接第n级核心网对应关系的信息；其中，第n级集群核心网位于第n+1级集群核心网的下一级；

B2、第n+1级集群核心网判断自身是否为指定范围内的组的主控服务器，所述指定范围为所述登记请求消息所包含组号对应的组，若是，将相应组对应的组号从所述登记请求消息中删除；否则直接执行步骤B3；

B3、所述第n+1级集群核心网判断登记请求消息中是否还包含有组号，若是，令n＝n+1，返回步骤B1；否则，停止转发所述登记请求消息。

2.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：

组成员向集群核心网发起注销请求后，集群核心网代表组成员向组主控服务器发起去登记请求消息；

从管理组成员的集群核心网到组主控服务器沿途经过的所有集群核心网节点将组成员信息和对应的路由信息删除。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A包括：

A1、第一组成员UE向其归属的第一集群核心网发起集群注册；

A2、第一集群核心网向其上一级第二集群核心网发送SIP登记请求，携带一个或多个组号。