CN109429189B - 采用单基站多信道集群通信协议的集群通信系统和集群通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采用单基站多信道集群通信协议的集群通信系统及其集群通信方法，所述集群通信系统包括基站、IP互联网、监控台、调度台、终端设备，调度台通过IP互联网完成对整个基站全信道的有线指挥调度；监控台通过IP互联网远程控制以及诊断基站的工作情况；基站包括多台中继台并配置了录音服务器，多台中继台放置在同一地点，分别设置不同发射接收频率即不同的信道号，多台中继台之间不进行语音信息IP互转；终端设备是与基站相匹配的集群移动台包括对讲机。本发明采用IP架构，监控系统和调度系统可灵活布置，对讲机不用扫描，能够合理有序的自动分配信道，可快速建立通信，同频干扰出现的概率少，可以减少通信堵塞，可以确保通信的可靠连接。

Description

采用单基站多信道集群通信协议的集群通信系统和集群通信 方法

技术领域

本发明涉及一种集群通信系统，具体地说，涉及一种采用单基站多信道集群通信协议的集群通信系统和集群通信方法。

背景技术

集群通信系统通常包括诸如组呼、紧急呼叫、发起或接收与公网之间的呼叫等多种呼叫功能；同时，可以为集群终端用户提供可靠的通信信道、快速建立通话，就需要控制多个信道协调工作，怎样实现对讲机与信道之间的分配就十分重要，否则就会发生占用信道，同频干扰等问题，导致通信堵塞。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种采用单基站多信道集群通信协议的集群通信系统及其集群方法，以克服现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种采用单基站多信道集群通信协议的集群通信系统，所述集群通信系统包括基站、IP互联网、监控台、调度台、终端设备；其中，调度台采用IP方式连接在所述的通信系统中，通过IP互联网完成对整个基站全信道的有线指挥调度，以实现对整个基站全信道的个呼、组呼、全呼以及插话呼叫；监控台具有写频功能，采用IP方式连接在所述的通信系统中，通过IP互联网远程控制以及诊断基站的工作情况；基站包括多台中继台和录音服务器，对全基站全信道进行监听、录音，以及回放；所述多台中继台放置在同一地点，并分别设置不同发射接收频率，以形成不同的信道号，所述多台中继台之间不进行语音信息IP互转；终端设备是与基站相匹配的集群移动台，包括对讲机；其中，每台中继台的信道状态包括空闲状态、守候状态、通话状态和维持通话状态；所述集群通信系统开机后，多台中继台之间通过信道状态进行信息同步，以确定自身信道状态，默认信道号值最小的信道为守候状态，其它信道均为空闲状态；同步后每个中继台周期地非同步地发送心跳射频信号，在守候状态下的中继台定时500ms发送守候信令帧，在空闲状态下的中继台定时300ms发送空闲信令帧；所述集群通信系统中的对讲机开机后，自动扫描切换信道，请求通信的对讲机锁定在处于守候状态的信道下；信道由守候状态变为通话状态：对讲机发起通话时，当前处于守候状态的信道变为通话状态，对讲机开始发送语音信息给中继台，同时会指定下一个处于空闲状态的信道变为守候状态，使不参与通话的对讲机切换到新的处于守候状态的信道上；信道由通话状态变为维持通话状态：中继台接收到语音信息后，开始转发语音信息，当前信道由通话状态转变为维持通话状态，并且处在当前信道下参与通信的对讲机随时都可以快速发起通话；通话结束5s后，没有对讲机发起通话，则当前信道结束通话维持状态，转变为空闲状态或者守候状态。优选地，所述集群通信系统最多支持8信道即8台中继台。此外，不需要一个专门的控制信道，所有信道都可以用于通信，其中处在守候状态的信道最多只能一个。

作为对本发明所述的集群通信系统的进一步说明，优选地，所述集群通信系统开机后，所述中继台之间会先通过信道状态进行信息同步，默认自身信道状态为空闲状态，再定时1s向IP互联网分别发送自身信道状态，并比较信道号；延时10s判断是否接收到网络上的守候信道状态命令，如没有则将自身信道号设置为守候信道并修改守候信道状态；反之，如果有收到则通过读取守候信道状态更新自身信道状态，默认信道号值最小的信道为守候信道，其它信道均为空闲信道。

作为对本发明所述的集群通信系统的进一步说明，优选地，所述空闲信道定时发送空闲信道信令，要求各空闲信道上所有对讲机切换到守候信道上；所述守候信道定时发送守候信道信令，内容为正在通信的各信道上通话的被叫ID号、呼叫格式，通信信道号以及省电时间，当守候信道上的对讲机收到有本ID通话信息时，则切换到相应的通信信道上参与通信。

作为对本发明所述的集群通信系统的进一步说明，优选地，中继台通信过程中的被呼ID号设置为：在转发语音或发送短信数据报头上的24位被呼ID域上，12位用于集群对讲机的被呼ID号，3位用于新的守候信道信号，剩下8位为保留位；对讲机在判断接收到语音数据后根据被呼ID号判断是否匹配自身ID，如不匹配则切换到相应的守候信道上。

作为对本发明所述的集群通信系统的进一步说明，优选地，对于信道由守候状态变为通话状态，当对讲机在基站的守候信道上发起通信时，基站的守候信道变为通信信道，同时守候信道指定下一空闲信道作为守候信道，通过在转发语音信息时，使用带有SlowData的语音通讯，在Slow Data里承载新的守候信道号，用以使不参与通信的其他对讲机切换到新的守候信道上。

作为对本发明所述的集群通信系统的进一步说明，优选地，对于信道由通话状态变为维持通话状态，当中继台转发语音或短信结束后的5s内，连续发送通信维持帧，用以使迟后进入的不参与通信的对讲机能快速切换到守候信道上，同时也能使对讲机在扫描信道时判断某个信道是否存在的超时时间缩短，扫描每个信道的时间为1s。

作为对本发明所述的集群通信系统的进一步说明，优选地，增加连接响应帧和连接请求帧；其中，对讲机发送语音前先发送连接请求帧，等待中继台发送连接响应帧，并设定超时等待响应帧的时间为500ms；中继台在收到对讲机发的连接请求帧后，在当前的守候信令帧发送结束后连续发送连接响应帧给请求通信的对讲机，最长时间为500ms；请求通信的对讲机接收到中继台发送的连接响应帧后，开始发送语音信息，中继台接收到语音数据后停止发送连接响应帧并开始转发语音信息；中继台在开始连续发送连接响应帧后的500ms内没有接收到任何对讲机的语音信息，则中继台停止发送连接响应帧并开始发送通信维持帧，维持通信时间5s；中继台在守候信道下，可以接收并直接转发对讲机发来的语音信息。

为了实现本发明的另一目的，本发明还提供了一种利用所述的集群通信系统的集群通信方法，所述集群通信方法包括如下步骤：1)所述集群通信系统开机后，中继台之间通过信道状态进行信息同步，以确定自身信道状态，默认信道号值最小的信道为守候状态，其它信道均为空闲状态；同步后每个中继台周期地非同步地发送心跳射频信号，在守候状态下的中继台定时500ms发送守候信令帧，在空闲状态下的中继台定时300ms发送空闲信令帧；2)所述集群通信系统中的对讲机开机后，自动扫描切换信道，请求通信的对讲机锁定在处于守候状态的信道下，并发送连接请求帧；3)信道由守候状态变为通话状态：对讲机发起通话时，当前处于守候状态的信道变为通话状态，对讲机开始发送语音信息给中继台，同时会指定下一个处于空闲状态的信道变为守候状态，使不参与通话的对讲机切换到新的处于守候状态的信道上；4)信道由通话状态变为维持通话状态：中继台接收到语音信息后，开始转发语音信息，当前信道由通话状态转变为维持通话状态，并且处在当前信道下参与通信的对讲机随时都可以快速发起通话；通话结束5s后，没有对讲机发起通话，则当前信道结束通话维持状态，转变为空闲状态或者守候状态。

作为对本发明所述的集群通信方法的进一步说明，优选地，增加连接响应帧和连接请求帧；其中，对讲机发送语音前先发送连接请求帧，等待中继台发送连接响应帧，并设定超时等待响应帧的时间为500ms；中继台在收到对讲机发的连接请求帧后，在当前的守候信令帧发送结束后连续发送连接响应帧给请求通信的对讲机，最长时间为500ms；请求通信的对讲机接收到中继台发送的连接响应帧后，开始发送语音信息，中继台接收到语音数据后停止发送连接响应帧并开始转发语音信息；中继台在开始连续发送连接响应帧后的500ms内没有接收到任何对讲机的语音信息，则中继台停止发送连接响应帧并开始发送通信维持帧，维持通信时间5s；中继台在守候信道下，可以接收并直接转发对讲机发来的语音信息。

作为对本发明所述的集群通信方法的进一步说明，优选地，多台对讲机在同一信道同时发起通话时，一台对讲机建立通话成功，其它对讲机会自动判断是否保留在原有信道参与通信或者自动切换到其它信道重新请求建立通话，当所有信道都被占用时，会停留在最后一个请求通话的信道上等待守候信道。

本发明的多信道数字集群通信系统主要针对一个单独区域进行覆盖。系统采用IP架构，监控系统和调度系统可灵活布置，系统组网简单，建设成本低，功能丰富，通信建立速度快，提供与其他系统互联互通的功能。整个集群系统不需要专门的控制信道，最多支持8个信道，每个信道收发频率不一样，所有信道都可以用于通信，所有信道间相互清楚各自的信道状态，能够合理有序的自动分配信道。对讲机不用扫描，能够自动切换信道，可快速建立通信，同频干扰出现的概率少，可以减少通信堵塞，可以确保通信的可靠连接。适用于用户数量多、分组多、业务量大的区域。

附图说明

图1为本发明的集群通信系统的结构示意图。

具体实施方式

为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

如图1所示，图1为本发明的集群通信系统的结构示意图；所述集群通信系统包括基站、IP承载网、监控台、调度台、终端设备；其中，调度台，采用IP方式连接在所述的通信系统中，通过IP承载网完成对整个基站全信道的有线指挥调度，以实现对整个基站全信道的个呼、组呼、全呼以及插话呼叫；监控台，具有写频功能，采用IP方式连接在所述的通信系统中，通过IP承载网远程控制以及诊断基站的工作情况；基站包括多台中继台和录音服务器，录音服务器可对全基站全信道进行监听、录音，以及回放；所述多台中继台放置在同一地点，并分别设置不同发射接收频率，以形成不同的信道号，以实现组成单基站多信道通信系统，所述多台中继台之间不进行语音信息IP互转；优选地，所述通信系统最多支持8信道即8台中继台，不需要一个专门的控制信道，所有信道都可以用于通信；终端设备，是与基站相匹配的集群移动台，包括对讲机。每台中继台的信道状态包括空闲状态、守候状态、通话状态和维持通话状态，其中守候状态即为待机状态，不通信的对讲机均处在守候信道下，随时发起呼叫；其中，每台中继台的信道状态包括空闲状态、守候状态、通话状态和维持通话状态；所述集群通信系统开机后，多台中继台之间通过信道状态进行信息同步，以确定自身信道状态，默认信道号值最小的信道为守候状态，其它信道均为空闲状态，其中处在守候状态的信道最多只能一个；同步后每个中继台周期地非同步地发送心跳射频信号，在守候状态下的中继台定时500ms发送守候信令帧，在空闲状态下的中继台定时300ms发送空闲信令帧；所述集群通信系统中的对讲机开机后，自动扫描切换信道，请求通信的对讲机锁定在处于守候状态的信道下；信道由守候状态变为通话状态：对讲机发起通话时，当前处于守候状态的信道变为通话状态，对讲机开始发送语音信息给中继台，同时会指定下一个处于空闲状态的信道变为守候状态，使不参与通话的对讲机切换到新的处于守候状态的信道上；信道由通话状态变为维持通话状态：中继台接收到语音信息后，开始转发语音信息，当前信道由通话状态转变为维持通话状态，并且处在当前信道下参与通信的对讲机随时都可以快速发起通话；通话结束5s后，没有对讲机发起通话，则当前信道结束通话维持状态，转变为空闲状态或者守候状态。

各个中继台都有一个信道状态表，以保存其它中继台的信道状态信息，所述集群通信系统开机后，所述中继台之间会先进行网络信道状态信息同步，各个中继台都有一个信道状态表，默认自身信道状态为空闲状态，再定时1s向IP互联网2分别发送自身信道状态，并比较信道号；延时10s判断是否接收到网络上的守候信道状态表命令，如没有则将自身信道号设置为守候信道并修改守候信道状态表；反之，如果有收到则通过读取守候信道状态表更新自身信道状态，默认信道号小的信道为守候信道，其它信道为空闲信道，这样便于相互更新信道状态，这样可以清楚的知道每个信道的状态，是丢失状态，或者空闲状态，或者守候状态，或者通话状态，或者故障状态，也便于自身在由守候状态变为空闲状态时，能够快速合理的指定下一信道为守候状态。所述空闲信道定时发送空闲信道信令，要求各空闲信道上所有对讲机切换到守候信道上；所述守候信道定时发送守候信道信令，内容为正在通信的各信道上通话的被叫ID号、呼叫格式，通信信道号以及省电时间，当守候信道上的对讲机收到有本ID通话信息时，则切换到相应的通信信道上参与通信。中继台通信过程中的被呼ID号设置为：在转发语音或发送短信数据报头上的24位被呼ID域上，12位用于集群对讲机的被呼ID号，3位用于新的守候信道信号，剩下8位为保留位；对讲机在判断接收到语音数据后根据被呼ID号判断是否匹配自身ID，如不匹配则切换到相应的守候信道上。

对于信道由守候状态变为通话状态，当对讲机在基站的守候信道上发起通信时，基站的守候信道变为通信信道，同时守候信道指定下一空闲信道作为守候信道，通过在转发语音信息时，使用带有Slow Data的语音通讯，在Slow Data里承载新的守候信道号，用以使不参与通信的其他对讲机切换到新的守候信道上。

对于信道由通话状态变为维持通话状态，当中继台转发语音或短信结束后的5s内，连续发送通信维持帧，用以使迟后进入的不参与通信的对讲机能快速切换到守候信道上，同时也能使对讲机在扫描信道时判断某个信道是否存在的超时时间缩短，扫描每个信道的时间为1s。

所述集群通信系统还增加连接响应帧和连接请求帧；其中，对讲机发送语音前先发送连接请求帧，等待中继台发送连接响应帧，并设定超时等待响应帧的时间为500ms；中继台在收到对讲机发的连接请求帧后，在当前的守候信令帧发送结束后连续发送连接响应帧给请求通信的对讲机，最长时间为500ms；请求通信的对讲机接收到中继台发送的连接响应帧后，开始发送语音信息，中继台接收到语音数据后停止发送连接响应帧并开始转发语音信息；中继台在开始连续发送连接响应帧后的500ms内没有接收到任何对讲机的语音信息，则中继台停止发送连接响应帧并开始发送通信维持帧，维持通信时间5s；中继台在守候信道下，可以接收并直接转发对讲机发来的语音信息。

本发明还提供了一种利用所述的集群通信系统的集群通信方法，所述集群通信方法包括如下步骤：

步骤1)：所述的集群通信系统开机后，中继台之间通过信道状态进行信息同步，以确定自身信道状态，默认信道号值最小的信道为守候状态，其它信道均为空闲状态；同步后每个中继台周期地非同步地发送心跳射频信号，在守候状态下的中继台定时500ms发送守候信令帧，在空闲状态下的中继台定时300ms发送空闲信令帧；发送心跳射频信号的周期短，这样对讲机建立通话的延时少，也便于迟后进入的对讲机尽快的锁定信道或参与通话。

具体地，中继台开机后默认自身信道状态为空闲状态，往网络IP分发表发送自身信道状态，延时10s判断是否接收到网络上的守候信道状态表命令，如果没有接收到守候信道状态表命令，则将自身信道设置为守候状态并修改守候信道状态表；反之，如果有收到守候信道状态表命令，则通过读取守候信道状态表更新自身信道状态。网络间如果有多个守候信道命令广播则定信道号值小的信道为守候状态，信道号值大的信道为空闲状态。

在空闲状态下的中继台定时发送空闲信道信令，要求各空闲信道上所有对讲机切换到守候信道上。发送信令通过ACK帧发送，信道信息包含在calledID里。设置前导帧数为0，DPMR_M_V_F_E为0x18，其中V版本号为11，表示当前帧是扫描帧、省电帧、空闲切换帧；然后发送DPMR_ACK命令，守候信道号编号为0～7表示信道1～8。calledID由24bit二进制表示，如表1所示：

表1

在守候状态下的中继台定时发送守候信道信令，内容为正在通信的各信道上通话的被叫ID号、呼叫格式、通信信道号以及省电时间。当守候信道上的对讲机收到有本ID通话信息时，则切换到相应的通信信道上参与通信。信令是通过SEND_AD命令发送ShortAppended Data，有效数据长度设置为0x12，内容为头帧+Appended Data+尾帧(发送时间为220ms)。守候信道Appended Data数据帧内容如表2所示：

表2

步骤2)：所述的集群通信系统中的对讲机开机后，自动扫描切换信道，并锁定在处于守候状态的信道下。

常规模式下的对讲机的ID号仍保留24位，而在集群模式下，对讲机的ID号为常规模式下的低12位，低12位用于被呼ID号，3位BCD号，1000个对讲机ID号，3位用于通信信道号，1位用于呼叫格式，每个信道信息共16位2个字节。单基站集群共有8个信道，当守候信道占用1个信道时，最多有7个通信信道。因此守候信道信令最多只发送7个通信信道信息，只需要有14个字节。在原有的Short Appended Data信令上可以同时发送其余7个信道的工作状况。

中继台通信过程中的被呼ID设置：在转发语音或发送短信数据报头上的24位被呼ID域上，12位用于集群对讲机的被呼ID号，3位用于新的守候信道信号，剩下8位为保留位。对讲机在判断接收到语音数据后根据被呼ID判断是否匹配自身ID，如果不匹配则切换到相应的守候信道上。此时calledID由24bit二进制表示，如表3所示：

表3

对讲机工作模式分为集群模式和常规模式，在集群模式下接收到语音信息，判断被叫ID是否匹配自身ID，是取被叫ID的低12位二进制数转换为3位BCD码，与自身ID的最低3位BCD码进行比较。在常规模式下判断被叫ID是否匹配自身ID，是用完整BCD码或二进制进行比较。在集群模式下按下PTT发送语音时的被叫ID设置，与常规模式下一样，如被叫ID号为1667112，则设置被叫ID号为1667112。

步骤3)：信道由守候状态变为通话状态：对讲机发起通话时，当前处于守候状态的信道变为通话状态，对讲机开始发送语音信息给中继台，同时会指定下一个处于空闲状态的信道变为守候状态，使不参与通话的对讲机切换到新的处于守候状态的信道上。

集群系统支持单呼，组呼，和全呼，其中全呼通话的优先级最高，有对讲机发起全呼通信时，所有对讲机均会切换锁定在全呼通信信道上，包括处在通话状态的信道也会马上停止通话状态，发送空闲信令帧使当前信道下的对讲机切换到全呼信道下参与通话。

当对讲机在基站的守候信道上发起通信时，基站的守候信道变为通信信道，同时守候信道指定下一空闲信道作为守候信道，通过在转发语音信息时，使用带有Slow Data的语音通讯，在Slow Data里承载新的守候信道号，用以使不参与通信的其他对讲机切换到新的守候信道上。DPMR_M_V_F_E中的M为001，守候信道号编号为0～7表示信道1～8，SlowData用18bit二进制表示，如表4所示：

表4

步骤4)：信道由通话状态变为维持通话状态：中继台接收到语音信息后，开始转发语音信息，当前信道由通话状态转变为维持通话状态，并且处在当前信道下参与通信的对讲机随时都可以快速发起通话；通话结束5s后，没有对讲机发起通话，则当前信道结束通话维持状态，转变为空闲状态或者守候状态。

当中继台转发语音或短信结束后的5s内，连续发送通信维持帧，用以使迟后进入的不参与通信的对讲机能快速切换到守候信道上，同时也能使对讲机在扫描信道时判断某个信道是否存在的超时时间缩短，扫描每个信道的时间为1s。守候信道号编号为0～7表示信道1～8。发送信令通过DPMR_ACK帧发送ACK，信道信息包含在calledID里。设置前导帧数为0，DPMR_M_V_F_E为0x18或0x1a，其中V版本号为11，F为0是组呼，为1是单呼。其中ownID是通信主叫方的完整7位BCD编码。此时calledID由24bit二进制表示，如表5所示：

表5

每个维持帧周期是200ms，维持帧发送总时间最长是5s，即共有25个维持帧，每个维持帧都有一个编号Fnum，Fnum是从25开始往下递减。当对讲机收到维持帧编号小于等于1时开始切换到下一个守候信道号。当收到的维持帧编号大于1时对讲机需判断本身ID是否与此ACK帧的ownID或者calledID的最低3位BCD码一致，如若一致说明本身是通信参与方不切换信道，反之不是通信参与方则切换到相应守候信道号。增加维持帧编号，是为了使参与通信的对讲机在通话结束保持5s之内能提前快速切换到新的守候信道上。

对讲机在发送语音前发送，发送信令通过DPMR_ACK帧发送ACK，设置前导帧数为0，DPMR_M_V_F_E为0x0或0x2(其中V版本号为00即DPMR标准交换，F为0是组呼，为1是单呼)，ownID为自身ID，calledID为被叫ID。

为减少同频干扰出现的概率，确保通信的可靠连接，对讲机发送语音前先发送连接请求帧，等待中继台发送连接响应帧，并设定超时等待响应帧的时间为500ms，有以下4种情况：

(1)如对讲机在500ms内没收到响应帧，则对讲机连续发出短促的滴滴提示声，直到PTT按键松开，用以指示通信忙(可能有多个用户同时按讲)，用户可先松开PTT，稍后再通信。

(2)如对讲机在500ms内收到响应帧是发给自身ID的(通过比较响应帧的ownID与自身ID是否一致)，则对讲机发出100ms左右的滴滴提示，指示可以开始讲话；

(3)如对讲机在500ms内收到的响应ACK帧不是发给自身ID的，但是自身ID是通信参与方(通过MVF中的单组呼标示和calledID判断)，则对讲机连续发出短促的滴滴提示声，直到PTT按键松开，用以指示通信忙(可能有其他用户呼叫自身)，用户可先松开PTT，稍后再通信。

(4)如对讲机在500ms内收到的响应ACK帧不是发给自身ID的，并且自身ID不是通信参与方，则对讲机根据此ACK帧指示切换到新的守候信道号重新发送ACK帧，重新设定等待响应的超时时间500ms，并按照如上循环判断，除非PTT按键放开。在切换到新的守候信道时，需判断该守候信道号与当前对讲机所处信道号是否一致，如一致则说明其余信道都处在通信状态，此时对讲机应连续发出短促滴滴提示声，直到PTT按键松开，用以指示通信忙(所有信道都已被占用)，用户可先松开PTT，稍后再通信。

中继台在收到对讲机发的连接请求帧后，在当前的守候AD帧发送结束后连续发送连接响应帧给请求通信的对讲机(最长500ms)，请求通信的对讲机接收到中继台发送的连接响应帧后，开始发送语音信息，中继台接收到语音数据后停止发送连接响应帧并开始转发语音信息。如中继台在开始连续发送连接响应帧后的500ms内没有接收到此对讲机的语音信息，则中继台停止发送连接响应帧切断此对讲机的通信连接请求，并开始发送通信维持帧，维持通信时间5s。发送信令通过DPMR_ACK帧发送ACK，信道信息包含在calledID里。设置前导帧数为0，DPMR_M_V_F_E为0x18或0x1a(其中V版本号为11由制造商制定，F为0是组呼，为1是单呼)。连接响应帧的ownID是请求连接通信的对讲机的ID(7位完整BCD编码)，calledID包含信息如表6所示：

表6

多台对讲机在同一信道同时发起通话时，一台对讲机建立通话成功，其它对讲机会自动判断是否保留在原有信道参与通信或者自动切换到其它信道重新请求建立通话，当所有信道都被占用时，会停留在最后一个请求通话的信道上等待守候信道。

需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种采用单基站多信道集群通信协议的集群通信系统，其特征在于，所述集群通信系统包括基站(1)、IP互联网(2)、监控台(3)、调度台(4)、终端设备(5)；其中，

调度台(4)，采用IP方式连接在所述的通信系统中，通过IP互联网(2)完成对整个基站全信道的有线指挥调度，以实现对整个基站全信道的个呼、组呼、全呼以及插话呼叫；

监控台(3)，具有写频功能，采用IP方式连接在所述的通信系统中，通过IP互联网(2)远程控制以及诊断基站的工作情况；

基站(1)包括多台中继台和录音服务器，对全基站全信道进行监听、录音，以及回放；所述多台中继台放置在同一地点，并分别设置不同发射接收频率，以形成不同的信道号，所述多台中继台之间不进行语音信息IP互转；

终端设备(5)，是与基站(1)相匹配的集群移动台，包括对讲机；

其中，每台中继台的信道状态包括空闲状态、守候状态、通话状态和维持通话状态；所述集群通信系统开机后，多台中继台之间通过信道状态进行信息同步，默认自身信道状态为空闲状态，再定时1s向IP互联网(2)分别发送自身信道状态，并比较信道号；延时10s判断是否接收到网络上的守候信道状态命令，如没有则将自身信道号设置为守候信道并修改守候信道状态；反之，如果有收到则通过读取守候信道状态更新自身信道状态，以确定自身信道状态，默认信道号值最小的信道为守候状态，其它信道均为空闲状态；同步后每个中继台周期地非同步地发送心跳射频信号；在守候状态下的中继台定时500ms发送守候信令帧，在空闲状态下的中继台定时300ms发送空闲信令帧；

所述集群通信系统中的对讲机开机后，自动扫描切换信道，请求通信的对讲机锁定在处于守候状态的信道下；

信道由守候状态变为通话状态：对讲机发起通话时，当前处于守候状态的信道变为通话状态，对讲机开始发送语音信息给中继台，同时会指定下一个处于空闲状态的信道变为守候状态，使不参与通话的对讲机切换到新的处于守候状态的信道上；

信道由通话状态变为维持通话状态：中继台接收到语音信息后，开始转发语音信息，当前信道由通话状态转变为维持通话状态，并且处在当前信道下参与通信的对讲机随时都可以快速发起通话；通话结束5s后，没有对讲机发起通话，则当前信道结束通话维持状态，转变为空闲状态或者守候状态；当中继台转发语音或短信结束后的5s内，连续发送通信维持帧，用以使迟后进入的不参与通信的对讲机能快速切换到守候信道上，同时也能使对讲机在扫描信道时判断某个信道是否存在的超时时间缩短，扫描每个信道的时间为1s。

2.如权利要求1所述的集群通信系统，其特征在于，所述空闲信道定时发送空闲信道信令，要求各空闲信道上所有对讲机切换到守候信道上；所述守候信道定时发送守候信道信令，内容为正在通信的各信道上通话的被叫ID号、呼叫格式，通信信道号以及省电时间，当守候信道上的对讲机收到有本ID通话信息时，则切换到相应的通信信道上参与通信。

3.如权利要求2所述的集群通信系统，其特征在于，中继台通信过程中的被呼ID号设置为：在转发语音或发送短信数据报头上的24位被呼ID域上，12位用于集群对讲机的被呼ID号，3位用于新的守候信道信号，剩下8位为保留位；对讲机在判断接收到语音数据后根据被呼ID号判断是否匹配自身ID，如不匹配则切换到相应的守候信道上。

4.如权利要求1～3任一所述的集群通信系统，其特征在于，还包括增加连接响应帧和连接请求帧；其中，对讲机发送语音前先发送连接请求帧，等待中继台发送连接响应帧，并设定超时等待响应帧的时间为500ms；中继台在收到对讲机发的连接请求帧后，在当前的守候信令帧发送结束后连续发送连接响应帧给请求通信的对讲机，最长时间为500ms；请求通信的对讲机接收到中继台发送的连接响应帧后，开始发送语音信息，中继台接收到语音数据后停止发送连接响应帧并开始转发语音信息；中继台在开始连续发送连接响应帧后的500ms内没有接收到任何对讲机的语音信息，则中继台停止发送连接响应帧并开始发送通信维持帧，维持通信时间5s；中继台在守候信道下，可以接收并直接转发对讲机发来的语音信息。

5.一种利用如权利要求1-4任一所述的集群通信系统的集群通信方法，其特征在于，所述集群通信方法包括如下步骤：

1)所述集群通信系统开机后，中继台之间通过信道状态进行信息同步，以确定自身信道状态，默认信道号值最小的信道为守候状态，其它信道均为空闲状态；同步后每个中继台周期地非同步地发送心跳射频信号，在守候状态下的中继台定时500ms发送守候信令帧，在空闲状态下的中继台定时300ms发送空闲信令帧；

2)所述集群通信系统中的对讲机开机后，自动扫描切换信道，请求通信的对讲机锁定在处于守候状态的信道下；

3)信道由守候状态变为通话状态：对讲机发起通话时，当前处于守候状态的信道变为通话状态，对讲机开始发送语音信息给中继台，同时会指定下一个处于空闲状态的信道变为守候状态，使不参与通话的对讲机切换到新的处于守候状态的信道上；

4)信道由通话状态变为维持通话状态：中继台接收到语音信息后，开始转发语音信息，当前信道由通话状态转变为维持通话状态，并且处在当前信道下参与通信的对讲机随时都可以快速发起通话；通话结束5s后，没有对讲机发起通话，则当前信道结束通话维持状态，转变为空闲状态或者守候状态。

6.如权利要求5所述的集群通信方法，其特征在于，还包括增加连接响应帧和连接请求帧；其中，对讲机发送语音前先发送连接请求帧，等待中继台发送连接响应帧，并设定超时等待响应帧的时间为500ms；中继台在收到对讲机发的连接请求帧后，在当前的守候信令帧发送结束后连续发送连接响应帧给请求通信的对讲机，最长时间为500ms；请求通信的对讲机接收到中继台发送的连接响应帧后，开始发送语音信息，中继台接收到语音数据后停止发送连接响应帧并开始转发语音信息；中继台在开始连续发送连接响应帧后的500ms内没有接收到任何对讲机的语音信息，则中继台停止发送连接响应帧并开始发送通信维持帧，维持通信时间5s；中继台在守候信道下，可以接收并直接转发对讲机发来的语音信息。

7.如权利要求5所述的集群通信方法，其特征在于，多台对讲机在同一信道同时发起通话时，一台对讲机建立通话成功，其它对讲机会自动判断是否保留在原有信道参与通信或者自动切换到其它信道重新请求建立通话，当所有信道都被占用时，会停留在最后一个请求通话的信道上等待守候信道。