CN108566679A - Td-lte宽带集群通信系统下实现快速点名的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种TD‑LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法，使用宽带集群通信系统中集群广播模式，通过增加宽带集群通信系统内点名业务控制面信令，并对非接入层业务请求过程以及集群寻呼过程的扩展，实现快速点名业务；在宽带集群通信系统中通过系统通知阶段、终端应答阶段和系统确认阶段完成点名业务，三个阶段的业务控制全部采用信令控制；本发明通过增加点名业务控制信令并有效利用宽带集群通信系统现有的集群广播模式以及集群业务请求过程，在信令处理阶段简单快捷的完成对点名业务的控制。本发明不再建立用于点名业务处理的业务面承载，有效降低对无线资源和系统资源的占用，减少系统的负荷，降低业务处理时延，加快系统点名业务的完成速度。

Description

TD-LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法

技术领域

本发明涉及一种TD-LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法。

背景技术

集群通信系统是为满足行业指挥调度需求而开发的、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。数字集群通信系统相比模拟集群通信系统，具有频谱利用率高、信号抗信道衰落能力强、安全可靠性高、业务丰富以及网络管理控制灵活有效等诸多优点，是目前国际、国内应用最广泛的集群通信系统，例如，陆上集群无线电(TETRA，Terrestrial Trunked Radio)和综合数字增强型网络(iDEN，Integrated Digital Enhanced Networks)。此外，我国也自主研发了基于码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)技术的开放式集群架构(GoTa，Global Open Trunking Architecture)数字集群通信系统和基于全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile Communications)技术的GT800数字集群通信系统。

目前，由于TD-LTE技术的发展，业内已经提出基于TD-LTE技术的宽带集群通信(B-TrunC，Broadband Trunking Communication)系统，简称宽带集群通信系统，系统在兼容标准TD-LTE的基础上，增加了适合集群业务特征的逻辑信道和业务信令。点名业务是宽带集群通信系统中的典型业务之一，主要用于确认被调度人员是否到齐的一种手段，其特点是需要在同一时刻对系统全部成员或者系统中某组内的成员进行调度，被调度成员在接到点名业务通知后，需要逐一确认并上报自己的情况来完成点名操作。

在宽带集群通信系统中，系统通常由终端、基站、核心交换系统和集群服务器四部分构成。宽带集群通信系统在组网时，单系统下会存在大量终端用户，这些终端用户的状态分为连接状态和空闲状态。其中，连接状态是指终端用户已经接入基站和核心交换系统，终端和基站间存在该终端的无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)连接，基站和核心交换系统间存在该终端的S1连接，终端、基站、核心交换系统间可以随时通过上述连接进行通信。空闲状态是指终端用户已经在核心交换系统中附着成功并标记在线，但是终端并没有接入基站和核心交换系统，基站和核心交换系统并没有为该终端建立RRC连接和S1连接。宽带集群通信系统为了节省终端与基站间的无线资源，会将大量终端保持在空闲状态，仅保持少量做业务的终端在连接状态，以便利用有限的无线资源为更多终端用户服务。

通常情况下，宽带集群通信系统下实现点名业务是采用业务层数据进行控制，即集群服务器会逐一向核心交换系统发送点名业务通知来对某一终端进行点名，此时核心交换系统、基站和终端会根据终端的不同状态，采用不同的处理方式：

一、对于连接状态的终端，核心交换系统和基站会将点名业务通知作为普通业务数据直接通过S1连接和RRC连接所建立的业务面承载发给终端，终端在接到点名业务通知后通过上述业务面承载将应答数据发给基站和核心交换系统并最终响应给集群服务器，集群服务器通过最终确认完成该终端的点名业务。

二、对于空闲状态的终端，核心交换系统和基站首先会采用标准LTE的寻呼方式查找终端，终端在接到寻呼信令后，会采用标准LTE的业务请求信令接入基站和核心交换系统，建立S1连接、RRC连接以及业务面承载，同时进入连接状态。之后系统采用连接状态下的处理方式完成点名业务。

对于宽带集群通信系统来说，点名业务作为对系统全部用户或系统中某组内全部成员用户的统一操作，系统需要逐一对每个用户终端发起点名业务通知，这大大增加系统的处理复杂度和处理时延。同时由于系统大量终端用户处于空闲状态，系统会对大量用户逐一发起寻呼操作，这将导致终端与基站间的接口出现拥塞，时延增大。

同时，由于导致大量空闲状态终端用户在同一时刻向系统申请业务请求，而系统需要为每个终端用户建立与基站以及核心交换系统间的RRC连接、S1连接以及业务面承载，会产生对无线资源和网络资源的大量占用，而点名业务属于短时业务，在完成业务后，所占用的无线资源和网络资源不会再被有效利用，这导致对资源的严重浪费。释放这些资源又会产生大量终端和系统间的信令控制，导致系统负荷严重和系统瘫痪。

发明内容

鉴于上述实现点名业务方法所存在的问题，本发明在TD-LTE的宽带集群通信系统中提出一种基于集群广播模式和控制面信令来实现快速点名方法，能够有效增强系统点名业务的效率，减少点名业务对无线资源和系统资源的占用，降低网络及系统的传输和处理负荷，解决现有技术中存在的逐一对每个用户终端发起点名业务通知，大大增加系统的处理复杂度和处理时延；同时由于大量终端用户处于空闲状态，对大量用户逐一发起寻呼操作，导致终端与基站间的接口出现拥塞，时延增大的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种TD-LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法，使用宽带集群通信系统中集群广播模式，通过增加宽带集群通信系统内点名业务控制面信令，并对非接入层业务请求过程以及集群寻呼过程的扩展，实现快速点名业务；在宽带集群通信系统中通过三个阶段完成点名业务，包括系统通知阶段、终端应答阶段和系统确认阶段，三个阶段的业务控制全部采用信令控制，不采用用户面承载业务数据的方式进行控制；

系统通知阶段：完成集群服务器到终端间的点名业务通知，对终端的点名业务通知采用基于集群广播模式完成一次性全部通知的方式；

终端应答阶段：完成终端与集群服务器间的点名业务响应处理，终端根据所处的连接状态或空闲状态进行不同处理；

系统确认阶段：完成集群服务器到终端间的点名业务的最终确认，核心交换系统根据终端的状态进行不同处理。

进一步地，系统通知阶段具体为：

集群服务器通过向核心交换系统发送点名业务请求通知信令，通知核心交换系统需要对系统全部用户或者某组内全部用户发起点名业务；

核心交换系统根据点名业务所涉及的用户终端确定基站，并向所述基站发起集群寻呼请求，请求中携带非接入层的点名业务请求通知信令，并在请求中增加业务指示，业务指示的目的是通知基站此次集群寻呼请求的目的是通知终端进行点名业务；

基站收到核心交换系统发送的集群寻呼请求后，通过基站与终端间空中接口的广播信道向终端广播集群寻呼请求，请求中携带非接入层的点名业务请求通知信令并扩展携带业务指示；

终端收到集群寻呼请求后，根据业务指示和非接入层点名业务请求通知信令确认此次集群寻呼请求的目的是进行点名业务并进行应答阶段。

进一步地，终端应答阶段具体为：

对于处于连接状态的终端，终端在非接入层产生点名应答响应，通过已经建立的RRC连接和S1连接将点名应答响应发送给基站和核心交换系统；

对于处于空闲状态的终端，终端在非接入层产生点名应答响应和集群业务请求信令，其中点名应答响应是作为集群业务请求信令的信元进行传输的，终端通过在集群业务请求信令中扩展业务指示信息通知核心交换系统此次业务请求的目的是进行点名业务；

进一步地，终端应答阶段中，核心交换系统接收到处于连接状态或空闲状态不同状态终端的点名应答响应，核心交换系统根据终端的状态进行不同处理，具体为：

对于处于连接状态的终端，核心交换系统直接将点名应答响应发送给集群服务器；

对于处于空闲状态的终端，核心交换系统通过集群业务请求信令中的业务指示信息确认此次请求为点名业务，则核心交换系统不再通过S1连接和RRC连接为终端建立所需的业务面承载。

进一步地，系统确认阶段具体为：

集群服务器通过向核心交换系统发送点名业务确认信令，通知核心交换系统对终端的点名业务响应做出确认；

对于处于连接状态的终端，核心交换系统在非接入层产生点名业务确认信令，通过已经建立的RRC连接和S1连接将点名确认信令最终发送给终端；

对于处于空闲状态的终端，核心交换系统在非接入层产生点名业务确认和业务拒绝信令，通过扩展业务拒绝信令来携带点名业务确认信令，核心交换系统通过在业务拒绝信令中增加指示点名业务的原因值，该原因值指示核心交换系统将不再通过S1连接和RRC连接为终端建立所需的业务面承载。

进一步地，系统确认阶段中，处于连接状态或空闲状态不同状态的终端均会收到的点名业务确认信令，不同状态的终端收到和处理信令方式不同，具体为：

对于处于连接状态的终端，终端会直接收到点名业务确认信令并直接完成点名业务；

对于处于空闲状态的终端，终端会接收到业务拒绝信令，终端首先根据信令中原因值关闭建立业务面承载的相关操作；其次，终端需要解析业务拒绝信令中携带的点名业务确认信令来完成点名业务。

本发明的有益效果是：该种TD-LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法，通过在终端、基站、核心交换系统以及集群服务器间增加点名控制信令，并对原有集群寻呼和集群业务请求信令进行增强处理来实现快速点名业务。与传统的点名业务的实现方法相比，本发明方法通过增加点名业务控制信令并有效利用宽带集群通信系统现有的集群广播模式以及集群业务请求过程，在信令处理阶段简单快捷的完成对点名业务的控制，没有增加基站、核心交换系统和集群服务器的处理复杂度。本发明不再建立用于点名业务处理的业务面承载，有效降低对无线资源和系统资源的占用，减少系统的负荷，降低业务处理时延，加快系统点名业务的完成速度。

附图说明

图1是本发明实施例TD-LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法的说明示意图。

图2是实施例中系统通知阶段的说明示意图。

图3是实施例中对于处于连接状态的终端的终端应答阶段的说明示意图。

图4是实施例中对于处于空闲状态的终端的终端应答阶段的说明示意图。

图5是实施例中对于处于连接状态的终端的系统确认阶段的说明示意图。

图6是实施例中对于处于空闲状态的终端的系统确认阶段的说明示意图。

图7是实施例TD-LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例

一种TD-LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法，使用宽带集群通信系统中集群广播模式，通过增加宽带集群通信系统内点名业务控制面信令，并对非接入层业务请求过程以及集群寻呼过程的扩展，实现快速点名业务；在宽带集群通信系统中通过三个阶段完成点名业务，如图1，包括系统通知阶段、终端应答阶段和系统确认阶段，三个阶段的业务控制全部采用信令控制，不采用用户面承载业务数据的方式进行控制。

系统通知阶段完成将集群服务器产生的点名业务通知通过核心交换系统和基站发送给终端，点名业务通知可以是对系统全部终端用户的点名业务通知，也可以是对某个组内全部用户的点名业务通知。

集群服务器通过向核心交换系统发送点名业务请求通知信令，通知核心交换系统需要对系统全部用户或者某组内全部用户发起点名业务。如图2，核心交换系统先确认此次点名业务所涉及的全部用户终端所在的一个或者多个基站，并向所述基站发起集群寻呼请求，请求中携带非接入层的点名业务请求通知信令，同时请求中通过增加业务指示通知基站此次集群寻呼的目的是通知终端进行点名业务。基站收到核心交换系统发送的集群寻呼请求后，需要根据业务指示转换为相应空中接口的集群寻呼请求，并通过广播信道发送给终端。终端收到集群寻呼请求后，根据业务指示和非接入层点名业务请求通知信令确认此次集群寻呼请求的目的是进行点名业务并进行应答阶段。

空中接口的集群寻呼请求使用TD-LTE宽带集群通信系统标准的集群寻呼请求信令携带非接入层的点名业务通知信令，同时在信令中扩展相应的业务指示信息，具体扩展方式可以如下：

《TR003-2014 B-TrunC接口技术要求-空中接口》中集群寻呼请求的定义

实施例扩展后的集群寻呼请求的定义

终端应答阶段完成终端到集群服务器之间的点名业务响应处理，终端在应答阶段根据终端所处的状态，终端的处理方式分为两种，包括连接状态终端的处理和空闲状态终端的处理。

对于处于连接状态的终端，如图3，终端在非接入层产生点名应答响应，通过已经建立的RRC连接和S1连接将点名应答响应发送给基站和核心交换系统，并最终发送给集群服务器。

对于处于空闲状态的终端，如图4，终端在非接入层产生点名应答响应和集群业务请求信令，终端通过在集群业务请求信令中扩展业务指示信息通知核心交换系统此次业务请求的目的是进行点名业务。核心交换系统在收到集群业务请求后，通过信令中的业务指示信息确认此次请求为点名业务，则不再通过S1连接和RRC连接为终端建立所需的业务面承载。核心交换系统将定名业务响应信令直接转发给集群服务器。

《TR 004-2014 B-TrunC接口技术要求终端到集群核心网接口》中集群业务请求信令定义

实施例扩展后的集群业务请求信令定义

系统确认阶段完成集群服务器到终端的点名业务最终确认，集群服务器通过向核心交换系统发送点名业务确认信令，通知核心交换系统对终端的点名业务响应做出确认。核心交换系统根据终端所处的状态进行不同处理。

对于处于连接状态的终端，如图5，核心交换系统在非接入层产生点名业务确认信令，通过已经建立的RRC连接和S1连接将点名确认信令最终发送给终端。

对于处于空闲状态的终端，如图6，核心交换系统在非接入层产生点名业务确认和业务拒绝信令，通过扩展业务拒绝信令来携带点名业务确认信令，同时核心交换系统通过在业务拒绝信令中增加指示点名业务的原因值来通知终端，核心交换系统不再通过S1连接和RRC连接为终端建立所需的业务面承载。终端在接收到业务拒绝信令后，根据信令中原因值关闭建立业务面承载的相关操作并解析点名业务确认信令完成点名业务。

3GPP 24.301中服务拒绝信令的定义

实施例扩展后的服务拒绝信令的定义

基于上述介绍，为了进一步说明本发明的方案，图7为本发明快速点名的实现方法实施例：

通过实施例可以看出，在步骤101中，集群服务器向核心交换系统发送点名业务请求通知信令启动点名业务，该信令通知核心交换系统需要对系统全部用户或者某组内全部用户发起点名业务。

在步骤102中，核心交换系统首先确定点名业务所涉及基站，并向基站发起集群寻呼请求，请求中携带非接入层的点名业务请求通知信令。基站在空中接口的广播信道向终端广播集群寻呼请求，此步骤中基站无需考虑终端是连接状态还是空闲状态。

终端在步骤103中收到集群寻呼请求后，根据终端所处状态是连接状态还是空闲状态，采用不同的处理方式。

对于终端处于连接状态的情况，在步骤104b中，终端在非接入层产生点名应答响应，并通过基站和核心交换系统最终发送给集群服务器。点名应答响应是在终端与基站间已经建立的RRC连接，基站与核心交换系统间已经建立的S1连接中发送的。

在步骤105b中，集群服务器通过核心交换系统和基站向终端发送点名业务确认信令，最终完成点名业务确认。

对于终端处于空闲状态的情况，在步骤104a中，终端需要在非接入层同时产生点名应答响应和集群业务请求共两个信令，其中点名业务应答响应是作为集群业务请求信令的信元，集群业务请求信令中还需要增加指示该请求目的是点名业务的业务指示信息。信令通过基站最终发送给核心交换系统。

在步骤105a中，核心交换系统通过集群业务信令中的业务指示信息确认此次请求为点名业务，则核心交换系统不再通过S1连接和RRC连接为终端建立所需的业务面承载。核心交换网络解析集群业务信令中的点名应答响应并发送给集群服务器。

在步骤106a中，集群服务器向核心交换系统发送点名业务确认信令。

在步骤107a中，核心交换系统在非接入层同时产生点名业务确认和业务拒绝共两个信令，并扩展业务拒绝信令来携带点名业务确认信令以及增加指示点名业务的原因值，信令通过基站发给终端。

在步骤108a中，终端收到业务拒绝信令并根据信令中原因值关闭建立业务面承载的相关操作并解析点名业务确认信令完成点名业务。

通过以上的处理，宽带集群通信系统实现对大量终端用户的快速点名业务，实施例方法利用非接入层信令和集群广播模式在终端、基站和核心交换系统间完成快速点名，有效解决了在系统中对大量空闲状态用户逐一发起寻呼的空口拥塞问题，以及终端申请业务资源造成的资源浪费，降低基站、核心交换系统和集群服务器的处理复杂度和操作复杂性，加快系统点名业务建立速度。

以上所述的本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的思想和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种TD-LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法，其特征在于：使用宽带集群通信系统中集群广播模式，通过增加宽带集群通信系统内点名业务控制面信令，并对非接入层业务请求过程以及集群寻呼过程的扩展，实现快速点名业务；在宽带集群通信系统中通过三个阶段完成点名业务，包括系统通知阶段、终端应答阶段和系统确认阶段，三个阶段的业务控制全部采用信令控制，不采用用户面承载业务数据的方式进行控制；

系统通知阶段：完成集群服务器到终端间的点名业务通知，对终端的点名业务通知采用基于集群广播模式完成一次性全部通知的方式；

终端应答阶段：完成终端与集群服务器间的点名业务响应处理，终端根据所处的连接状态或空闲状态进行不同处理；

系统确认阶段：完成集群服务器到终端间的点名业务的最终确认，核心交换系统根据终端的状态进行不同处理。

2.如权利要求1所述的TD-LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法，其特征在于，系统通知阶段具体为：

集群服务器通过向核心交换系统发送点名业务请求通知信令，通知核心交换系统需要对系统全部用户或者某组内全部用户发起点名业务；

核心交换系统根据点名业务所涉及的用户终端确定基站，并向所述基站发起集群寻呼请求，请求中携带非接入层的点名业务请求通知信令，并在请求中增加业务指示，业务指示的目的是通知基站此次集群寻呼请求的目的是通知终端进行点名业务；

基站收到核心交换系统发送的集群寻呼请求后，通过基站与终端间空中接口的广播信道向终端广播集群寻呼请求，请求中携带非接入层的点名业务请求通知信令并扩展携带业务指示；

终端收到集群寻呼请求后，根据业务指示和非接入层点名业务请求通知信令确认此次集群寻呼请求的目的是进行点名业务并进行应答阶段。

3.如权利要求1所述的TD-LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法，其特征在于，终端应答阶段具体为：

对于处于连接状态的终端，终端在非接入层产生点名应答响应，通过已经建立的RRC连接和S1连接将点名应答响应发送给基站和核心交换系统；

对于处于空闲状态的终端，终端在非接入层产生点名应答响应和集群业务请求信令，其中点名应答响应是作为集群业务请求信令的信元进行传输的，终端通过在集群业务请求信令中扩展业务指示信息通知核心交换系统此次业务请求的目的是进行点名业务。

4.如权利要求3所述的TD-LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法，其特征在于，终端应答阶段中，核心交换系统接收到处于连接状态或空闲状态不同状态终端的点名应答响应，核心交换系统根据终端的状态进行不同处理，具体为：

对于处于连接状态的终端，核心交换系统直接将点名应答响应发送给集群服务器；

对于处于空闲状态的终端，核心交换系统通过集群业务请求信令中的业务指示信息确认此次请求为点名业务，则核心交换系统不再通过S1连接和RRC连接为终端建立所需的业务面承载。

5.如权利要求1-4任一项所述的TD-LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法，其特征在于，系统确认阶段具体为：

集群服务器通过向核心交换系统发送点名业务确认信令，通知核心交换系统对终端的点名业务响应做出确认；

对于处于连接状态的终端，核心交换系统在非接入层产生点名业务确认信令，通过已经建立的RRC连接和S1连接将点名确认信令最终发送给终端；

对于处于空闲状态的终端，核心交换系统在非接入层产生点名业务确认和业务拒绝信令，通过扩展业务拒绝信令来携带点名业务确认信令，核心交换系统通过在业务拒绝信令中增加指示点名业务的原因值，该原因值指示核心交换系统将不再通过S1连接和RRC连接为终端建立所需的业务面承载。

6.如权利要求5所述的TD-LTE宽带集群通信系统下实现快速点名的方法，其特征在于，系统确认阶段中，处于连接状态或空闲状态不同状态的终端均会收到的点名业务确认信令，不同状态的终端收到和处理信令方式不同，具体为：

对于处于连接状态的终端，终端会直接收到点名业务确认信令并直接完成点名业务；

对于处于空闲状态的终端，终端会接收到业务拒绝信令，终端首先根据信令中原因值关闭建立业务面承载的相关操作；其次，终端需要解析业务拒绝信令中携带的点名业务确认信令来完成点名业务。