CN107911797A - 一种基于mcptt的集群终端架构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于MCPTT的集群终端架构。所述集群终端架构包括：用户界面、消息中心、数据库、组管理模块、语音状态机、信令收发模块、信令解析模块以及HTTPS模块。本发明提供的集群终端为基于Android操作系统的智能手机，实现MCPTT集群功能的应用软件搭载在手机系统上，解决了专业集群终端体积大、昂贵以及覆盖率不广的问题。应用本发明所述的基于MCPTT的集群终端架构，能够高效灵活的实现登录鉴权、组附属、单呼、组呼、紧急呼叫以及地理位置上报等MCPTT集群功能。

Description

一种基于MCPTT的集群终端架构
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种一种基于MCPTT的集群终端架构。
背景技术
集群通信系统是一种专业调度通信系统，主要应用于政府、公共安全、电力、交通、物流、民航、安保、石油化工以及军队等部门。
目前，国内外主要使用的窄带数字集群通信标准有TETRA(Terrestrial TrunkedRadio，陆上集群无线电标准)、DMR(Digital Mobile Radio，数字移动无线电标准)、IDEN(Integrated Digital Enhanced Networks，集成数字增强型网络)、国内自主开发的PDT(Police Digital Trunking，警用数字集群标准)、基于CDMA技术的GoTa(Global openTrunking architecture，全球开放式集群架构)以及基于GSM技术的GT800。
基于LTE的宽带数字集群正处于起步阶段。2012年11月，我国通信标准化协会启动了宽带集群(B-TrunC)系统系列标准制定。2016年3月，3GPP标准组织发布了基于LTE网络的“关键任务一键通(MCPTT，Mission Critical Push To Talk)”标准，MCPTT被正式定义并成为了LTE标准的一部分。MCPTT标准仍处于不断的制定和完善过程中，国内市场尚未发现成熟的基于MCPTT的集群终端，因此基于MCPTT的集群终端架构的研究尤为重要。
现有的专业集群终端需要为集群功能定制专用的硬件和软件，终端成本高，不易于二次开发，其集群终端架构主要分为硬件架构和软件架构。硬件架构主要包括射频模块、人机交互模块以及功能扩展模块；软件架构主要包括集群通信协议栈和通信控制应用软件。目前，公众移动通信网的终端主要基于Android操作系统，具有较高的智能性。
发明内容
本发明基于现有公众移动通信网智能终端的硬件平台，分析了最新的MCPTT标准，并结合行业用户的具体需求，设计了一种基于MCPTT的集群终端架构，实现了MCPTT终端的集群功能，降低了集群终端成本。
具体的，本发明提供了一种基于MCPTT的集群终端架构，所述集群终端架构包括：用户界面、消息中心、数据库、组管理模块、语音状态机、信令收发模块、信令解析模块以及HTTPS模块；
所述消息中心用于后台通知所述用户界面更新；当后台需要更新界面时，将消息投递至所述消息中心，消息中心将更新消息分发给用户界面；
所述数据库用于存储终端用户的群组信息、联系人信息、个人配置信息以及通话历史记录，用于终端用户界面的显示，并且保障系统功能的正常运行；
所述组管理模块用于存储组附属的状态和动态添加或者删除所附属的组；
所述语音状态机用于接收呼叫相关的参数，并根据接收到的参数进行状态的跳转，完成相应的呼叫功能；
所述信令收发模块用于终端与接入服务器的信令交互，包括发送和接收MCPTT信令和RTCP信令；
所述信令解析模块对接收的信令进行解析并提取出有效的字段进行处理；
所述HTTPS模块用于终端与Web服务器的信令交互，包括HTTPSS通道的建立、信令的封装和发送以及HTTPS信令的解析处理。
优选地，所述集群终端架构搭建在公众移动通信网智能终端的硬件平台上。
优选地，所述硬件平台为基于Android操作系统的智能手机。
优选地，所述用户界面的主界面分为第一区域和第二区域，所述第一区域切换的显示群组、联系人、历史记录、地图以及个人设置的界面；所述第二区域常驻显示PTT按键，用于快速触发集群语音功能。
优选地，所述PTT按键的颜色随着话语权状态的变化而变化。
优选地，所述语音状态机包括三个部分：状态机管理类、状态机执行类以及具体状态。
本发明的有益效果
本发明提供的集群终端为基于Android操作系统的智能手机，实现MCPTT集群功能的应用软件搭载在手机系统上，解决了专业集群终端体积大、昂贵以及覆盖率不广的问题。应用本发明所述的基于MCPTT的集群终端架构，能够高效灵活的实现登录鉴权、组附属、单呼、组呼、紧急呼叫以及地理位置上报等MCPTT集群功能。
附图说明
图1为本发明基于MCPTT的集群终端架构的示意图；
图2为本发明终端后台利用消息中心更新用户界面的工作流程示意图；
图3为本发明终端组呼的工作流程示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据以上发明的内容做出一些非本质的改进和调整。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提出一种全新的基于MCPTT的集群终端架构，符合MCPTT标准并且实现了MCPTT系统中的集群功能。在本实施例中，基于MCPTT的集群终端可以是市场上普通的Android设备，例如：手机和平板电脑。具体实施时，终端可以通过3G或者4G连接到布置在公网的云服务器上的MCPTT系统，从而接入系统；布网成本几乎为零，覆盖范围广，灵活度高，更有利于大型机构企业的指挥调度。
如图1所示，本发明中的基于MCPTT的集群终端架构，包括：用户界面、消息中心、数据库、组管理模块、语音状态机、信令收发模块、信令解析模块以及HTTPS模块。
在本优选实施例中，所述用户界面的主界面分为第一区域和第二区域，所述第一区域切换的显示群组、联系人、历史记录、地图以及个人设置的界面；所述第二区域常驻显示PTT按键，用于快速触发集群语音功能。具体的，所述第一区域为主界面的上部分，所述第二区域为主界面的下部分；所述常驻显示指始终显示。
更具体的，所述群组界面显示终端用户当前已附属的所有组，长按组列表中的某个组可以进行去附属，组列表上方有一个组附属按钮，点击可添加终端可附属但是仍未附属的组。当终端进行组呼呼叫时，对应组会显示当前话语权授予信息；联系人界面显示终端用户的联系人信息，可对联系人发起呼叫和查询地理位置；历史记录界面显示所有的通话进行记录并提供回放功能；地图界面可显示个人和组内成员的地理位置；PTT按键用于终端快速发起呼叫。优选地，PTT按键的颜色随着话语权状态的变化而变化。
所述的消息中心用于用户终端后台更新用户界面。如图2所示，终端后台利用消息中心更新用户界面的处理流程可以包括：
1)用户界面向消息中心订阅该界面需要处理的所有消息；
2)后台将需要更新的消息发送至消息中心；
3)在消息中心接收到消息之后，查阅所有订阅了该消息的界面，将消息投递到各界面；
4)在界面接收到消息后，根据消息类型对界面进行不同的更新操作。
所述数据库用于存储终端用户的群组信息、联系人信息、个人配置信息以及通话历史记录，用于终端用户界面的显示，并且保障系统功能的正常运行。
所述组管理模块用于存储组附属的状态和动态添加或者删除所附属的组；包括组附属状态的管理和恢复。终端用户在界面上进行的附属与去附属操作需要通过组管理模块进行记录。终端退出系统再次登录时，可以通过组管理模块存储的信息将组附属状态恢复至上次退出时的状态。
所述语音状态机用于接收呼叫相关的参数，并根据接收到的参数进行状态的跳转，完成相应的呼叫功能；用于实现终端语音呼叫的功能。具体的，语音状态机包括三个部分：状态机管理类、状态机执行类以及具体状态。每个状态机由一个状态机管理类，一个状态机执行类以及各具体状态组成。
更具体的，所述状态机管理类为状态机对外的接口，外部与状态机的交互都通过状态机管理类进行。状态机管理类保存了状态机中所有可能的状态，并调度各个状态间的切换；
所述状态机执行类是状态机处理的核心，用于处理状态的切换和信令的传递；具体状态代表呼叫过程中的具体状态，在不同的状态需要进行不同的操作时，接收到不同的信令应跳转到不同的状态。
具体实施时，终端可以进行单呼、组呼或者紧急呼叫。终端通过用户界面上的PTT按键，可以向当前组的在线成员发起组呼。如图3所示，终端组呼工作流程可以包括：
1)终端用户按下用户界面上的PTT按键；
2)向MCPTT服务器发送组呼建立信令，终端语音状态机由空闲状态跳转为呼叫发起状态；
3)服务器返回建立成功的信令时，终端由呼叫发起状态跳转为呼叫建立状态；
4)在呼叫建立后，通过Floor Control信令请求或者释放话语权；
5)在一段时间组内无人讲话后，服务器下发挂断信令。终端由呼叫建立状态跳转到呼叫结束状态，处理完该路呼叫后，进入呼叫空闲状态。
所述信令收发模块用于终端与接入服务器的信令交互，包括发送和接收MCPTT信令和RTCP信令。具体的，所述信令收发模块负责MCPTT信令和Floor Control呼叫控制信令的收发；MCPTT信令通过TCP协议进行收发，Floor Control呼叫控制信令通过UDP协议进行收发。
所述信令解析模块对接收的信令进行解析并提取出有效的字段进行处理。具体的，所述信令解析模块负责MCPTT信令和Floor Control呼叫控制信令的解析；MCPTT信令是基于SIP协议的扩展，属于文本格式的信令，将文本信令按照键值对的格式进行解析，提取出关键信息；Floor Control呼叫控制信令为二进制信令，严格按照各字段代表的含义进行解析。
所述HTTPS模块用于终端与Web服务器的信令交互，包括HTTPSS通道的建立、信令的封装和发送以及HTTPS信令的解析处理，对HTTPSS格式的信令进行收发并且解析；HTTPS模块还可以建立TLS通道，完成终端的鉴权功能。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于MCPTT的集群终端架构，其特征在于，所述集群终端架构包括：用户界面、消息中心、数据库、组管理模块、语音状态机、信令收发模块、信令解析模块以及HTTPS模块；
所述消息中心用于后台通知所述用户界面更新；当后台需要更新界面时，将消息投递至所述消息中心，消息中心将更新消息分发给用户界面；
所述数据库用于存储终端用户的群组信息、联系人信息、个人配置信息以及通话历史记录，用于终端用户界面的显示，并且保障系统功能的正常运行；
所述组管理模块用于存储组附属的状态和动态添加或者删除所附属的组；
所述语音状态机用于接收呼叫相关的参数，并根据接收到的参数进行状态的跳转，完成相应的呼叫功能；
所述信令收发模块用于终端与接入服务器的信令交互，包括发送和接收MCPTT信令和RTCP信令；
所述信令解析模块对接收的信令进行解析并提取出有效的字段进行处理；
所述HTTPS模块用于终端与Web服务器的信令交互，包括HTTPSS通道的建立、信令的封装和发送以及HTTPS信令的解析处理。
2.根据权利要求1所述的集群终端架构，其特征在于，所述集群终端架构搭建在公众移动通信网智能终端的硬件平台上。
3.根据权利要求2所述的集群终端架构，其特征在于，所述硬件平台为基于Android操作系统的智能手机。
4.根据权利要求1所述的集群终端架构，其特征在于，所述用户界面的主界面分为第一区域和第二区域，所述第一区域切换的显示群组、联系人、历史记录、地图以及个人设置的界面；所述第二区域常驻显示PTT按键，用于快速触发集群语音功能。
5.根据权利要求4所述的集群终端架构，其特征在于，所述PTT按键的颜色随着话语权状态的变化而变化。
6.根据权利要求1所述的集群终端架构，其特征在于，所述语音状态机包括三个部分：状态机管理类、状态机执行类以及具体状态。
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