CN115529309A - 集群通信系统、集群注册方法及集群组呼业务传输方法 - Google Patents

集群通信系统、集群注册方法及集群组呼业务传输方法 Download PDF

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CN115529309A CN202110704220.2A CN202110704220A CN115529309A CN 115529309 A CN115529309 A CN 115529309A CN 202110704220 A CN202110704220 A CN 202110704220A CN 115529309 A CN115529309 A CN 115529309A
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Abstract

本发明提供一种集群通信系统、集群注册方法及集群组呼业务传输方法，其中所述集群通信系统包括：统一数据管理UDM、会话管理功能SMF、用户平面功能UPF、接入和移动性管理功能AMF和鉴权服务器功能AUSF、集群控制功能TCF、多播会话管理功能MB‑SMF和多播用户平面功能MB‑UPF，能够充分满足5G集群通信系统对音视频通话、双向语音调度指挥、过程监控、图像传输，实时短消息等功能的要求，并且具有良好的通用性和可扩展性。

Description

集群通信系统、集群注册方法及集群组呼业务传输方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种集群通信系统、集群注册方法及集群组呼业务传输方法。
背景技术
集群系统是为满足行业指挥调度需求开发的、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市场。随着移动通信技术的不断发展 (如5G技术)，集群系统也随之发展和演进，以更好地满足行业用户对新型宽带多媒体集群业务的需求。
5G技术不仅在带宽、容量、用户数、时延和可靠性方面有大幅的提升，而且在网络架构方面也发生了重大变化。5G采用服务化网络架构(Service-based architecture，SBA)，并使用网络功能虚拟化 (Network Functions Virtualization，NFV)、软件定义网络(Software Defined Network，SDN)等关键技术，对4G分组核心网(Evolved Packet Core，EPC)网元进行分解、重构和增强，将网元拆解成网络功能(Network Function，NF)，并实现控制面和用户面的彻底分离。 5G核心网架构改变了过去几代核心网以点到点的信令控制为主、各种业务综合紧密耦合封闭的设备形态，形成全微服务架构的、软件化的功能。在5G技术基础上增加集群功能，将使5G专网具有大带宽、广连接、低时延、安全性高等诸多优势，同时，5G专网具备适用部署区域化、网络需求个性化、行业应用场景化等特点，这些优势是显而易见的。那么，如何在5G基础上实现集群功能，构建基于5G的集群通信系统成为非常迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明提供一种集群通信系统、集群注册方法及集群组呼业务传输方法，用以实现构建基于5G的集群通信系统，提高系统的可扩展性和可移植性。
第一方面，本发明提供一种集群通信系统，包括：统一数据管理 UDM、会话管理功能SMF、用户平面功能UPF、接入和移动性管理功能AMF和鉴权服务器功能AUSF、集群控制功能TCF、多播会话管理功能MB-SMF和多播用户平面功能MB-UPF，其中，
所述TCF用于实现集群业务控制，所述TCF通过Nt5接口与UE 进行通信，所述Nt5接口用于传输集群业务信令，所述TCF通过Ntcf 接口与SMF、AMF或UDM进行交互；
所述UDM用于在执行终端UE上下文管理、用户签约数据管理、 UE鉴权和事件开放服务操作之外，执行集群用户签约数据管理和群组签约数据管理；
所述AMF用于在执行通信服务操作、移动性事件订阅服务操作、寻呼服务操作和位置信息提供服务操作之外，执行集群用户移动性管理；
所述SMF用于在执行协议数据单元PDU会话管理、能力开放服务之外，执行集群业务会话管理；
所述AUSF用于对集群UE进行集群业务鉴权；
所述MB-SMF为多播信令面对多播会话的控制锚点；
所述MB-UPF为多播用户面锚点；
所述SMF与MB-SMF通过N16接口进行交互，所述UPF与MB-UPF通过N9接口进行交互，所述MB-SMF与MB-UPF通过N4 接口进行交互，所述MB-UPF与无线接入网RAN通过MB-N3接口进行交互，所述MB-UPF与所述TCF通过N6接口进行交互。
第二方面，本发明提供一种基于集群通信系统的集群注册方法，包括：
终端UE向接入网AN或无线接入网RAN发送集群注册请求，其中，所述集群注册请求的5GMM能力信元中增加了集群能力Trunk Capability相关参数；
所述接入网AN或无线接入网RAN根据所述Trunk Capability相关参数，选择第一接入和移动性管理功能AMF，并通过N2接口将 N2参数和所述集群注册请求发送给所述第一AMF；
所述第一AMF选择鉴权服务功能AUSF，所述AUSF执行UE 与核心网之间的鉴权；
所述第一AMF选择统一数据管理UDM，所述第一AMF将所述 UE注册到UDM，并从所述UDM获取所述UE的接入和移动用户数据及集群订阅数据、会话管理功能SMF选择订阅数据以及UE在SMF 的上下文信息；
所述第一AMF根据所述UE的集群能力信息和所述集群订阅数据，确定所述UE是否被授权使用集群服务，并将所述UE的集群服务授权信息存储为UE上下文的一部分；
若所述第一AMF没有UE的有效接入和移动策略信息，则选择合适的策略控制功能PCF去获取UE的接入和移动策略信息；
所述第一AMF向UE发送注册接受消息。
第三方面，本发明还提供一种基于集群通信系统的集群注册方法，包括：
调度台DC向集群控制功能TCF发送第四会话初始协议SIP消息，以申请注册集群业务；
TCF向DC发送第五SIP消息，要求进行认证；
DC向TCF发送第六SIP消息，以向TCF再次申请集群业务注册，所述第六SIP消息中包含Authorization头域；
若集群业务注册成功，TCF通过UPF向DC发送集群业务注册确认消息，所述集群业务注册确认消息中携带DC的集群签约数据，并指示集群业务注册成功。
第四方面，本发明提供一种基于集群通信系统的集群组呼业务传输方法，包括：
主叫终端UE向集群控制功能TCF发送呼叫建立请求消息，其中，所述呼叫建立请求消息中携带的信息包括：呼叫类型、被叫组号码、呼叫优先级属性、呼叫的候选媒体参数；
TCF返回SIP临时响应消息；
若TCF本地没有组签约数据，则TCF从统一数据管理UDM获得组签约数据；
TCF根据组签约数据中的组成员列表，向所述组成员列表中的在线成员发送呼叫建立请求；
组成员向TCF返回SIP临时响应消息，其中，所述组成员包括 UE和DC；
组成员向TCF返回SIP呼叫确认消息；
TCF在接收到至少一个成员的呼叫确认后，向主叫UE返回SIP 呼叫接受消息，并携带话权授权指示；
TCF与被叫侧建立被叫侧的集群专用QoS流；
TCF与主叫侧建立主叫侧的集群专用Qos流；
主叫UE向TCF发送呼叫完成消息，确认组呼建立；
TCF向各被叫UE和DC发送呼叫完成SIP消息，确认组呼建立；
TCF向组成员发送SIP话权通知消息。
第五方面，本发明还提供一种基于集群通信系统的集群组呼业务传输方法，包括：
主叫DC向集群控制功能TCF发送呼叫建立请求消息，其中，所述呼叫建立请求消息中携带的信息包括：呼叫类型、被叫组号码、呼叫优先级属性、呼叫的候选媒体参数；
TCF返回SIP临时响应消息；
若TCF本地没有组签约数据，则TCF从统一数据管理UDM获得组签约数据；
TCF根据组签约数据中的组成员列表，向所述组成员列表中的在线成员发送呼叫建立请求；
组成员向TCF接收返回SIP临时响应消息，其中，所述组成员包括UE和DC；
组成员向TCF返回SIP呼叫确认消息；
TCF在接收到至少一个成员的呼叫确认后，向主叫DC返回SIP 呼叫接受消息，并携带话权授权指示；
TCF与被叫侧建立被叫侧的集群专用QoS流；
主叫DC向TCF发送呼叫完成消息，确认组呼建立；
TCF向各被叫UE和DC发送呼叫完成SIP消息，确认组呼建立；
TCF向组成员发送SIP话权通知消息。
第六方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器执行所述程序时实现第二方面或第三方面所述集群注册方法的步骤，或者实现第四方面或第五方面所述集群组呼业务传输方法的步骤。
第七方面，本发明提供一种处理器可读存储介质，所述处理器可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述处理器执行第二方面或第三方面所述集群注册方法的步骤，或者实现第四方面或第五方面所述集群组呼业务传输方法的步骤。
本发明提供的集群通信系统、集群注册方法及集群组呼业务传输方法，通过在基于MBMS技术实现点对多点业务的5G集群通信系统架构的设计，实现构建基于5G的集群通信系统，提高系统的可扩展性和可移植性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的集群通信系统的结构示意图之一；
图2为本发明提供的集群通信系统的结构示意图之二；
图3为本发明提供的5GMM能力信元的内容示意图；
图4为本发明提供的UE注册流程示意图；
图5为本发明提供的DC注册流程示意图；
图6为本发明提供的UE发起集群组呼的流程示意图；
图7为本发明提供的DC发起集群组呼的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决集群通信系统通用性和可扩展性低的技术问题，本发明实施例提供一种集群通信系统，图1为本发明实施例提供的集群通信系统的结构示意图之一。
如图1所示，该集群通信系统包括：统一数据管理(Unified Data Management，UDM)、会话管理功能(Session Management Function， SMF)、用户平面功能(User PlaneFunction，UPF)、接入和移动性管理功能(Access and Mobility Management Function，AMF)和鉴权服务器功能(Authentication Server Function，AUSF)、集群控制功能 (TrunkingControl Function，TCF)、多播会话管理功能MB-SMF和多播用户平面功能MB-UPF，其中，
所述TCF用于实现集群业务控制，所述TCF通过Nt5接口与UE 进行通信，所述Nt5接口用于传输集群业务信令，Nt5接口即UE和 TCF之间的应用层接口，所述TCF通过Ntcf接口与SMF、AMF或 UDM进行交互，Ntcf是TCF提供的基于服务的接口，该接口能够实现TCF向UDM通知集群UE的服务TCF，获取UE/群组的集群签约数据，检索被叫UE的状态；AMF向TCF提供集群UE的移动性和可达性信息；TCF通知SMF建立集群QoS流；当集群业务跨域时，通过TCF之间的接口传输集群信令；
所述UDM除了用于提供UE上下文管理、用户签约数据管理、 UE鉴权和事件开放服务操作之外，提供集群用户签约数据管理和群组签约数据管理；
所述AMF除了用于提供通信服务操作、移动性事件订阅服务操作、寻呼服务操作和位置信息提供服务操作之外，提供集群用户移动性管理；
所述SMF除了用于提供协议数据单元PDU会话管理、能力开放服务之外，提供集群业务会话管理；
所述AUSF提供集群业务鉴权服务，用于对集群UE进行集群业务鉴权；
所述MB-SMF为多播信令面对多播承载的控制锚点；
所述MB-UPF为多播用户面锚点；
所述SMF与MB-SMF通过N16接口进行交互，所述UPF与 MB-UPF通过N9接口进行交互，所述MB-SMF与MB-UPF通过N4 接口进行交互，所述MB-UPF与无线接入网RAN通过MB-N3接口进行交互，所述MB-UPF与所述TCF通过N6接口进行交互。
具体地，为了实现集群功能，本发明在5GC架构的基础上增加新型集群业务控制网络功能TCF负责集群业务控制，并将现有统一数据管理(Unified Data Management，UDM)、用户平面功能(User Plane Function,UPF)、会话管理功能(Session ManagementFunction，SMF) 等网元进行增强以支持集群功能和相关业务。同时，为了支持集群系统中点对多点业务(如集群组呼语音业务、集群组呼视频业务和集群组短消息等)，基于多媒体广播多播业务(Multimedia Broadcast Multicast Service，MBMS)技术引入MB-SMF、MB-UPF等网元以支持集群系统中点对多点业务的相关信令和数据传输。本发明在设计上将应用层和网络层解耦，应用层实现呼叫控制、话权管理和集群补充业务控制等集群业务功能，网络层在现有3GPP 5G协议基础上进行功能和接口增强完成用户和组管理、集群上下文管理和集群会话策略管理等，以此来更好地支持新型集群业务的扩展。
图2为本发明实施例提供的集群通信系统的结构示意图之二，在一个实施例中，引入调度台(Dispatcher，DC)后，基于服务化接口的5G集群通信系统架构如图2所示，考虑到4G集群通信系统与5G 集群通信系统的互联互通，对于调度台的接口仍沿用现有B-TrunC的D接口，即DC和TCF之间的D接口沿用现有B-TrunC的D接口。
本发明实施例提供一种基于所述集群通信系统的集群注册方法，在一个实施例中，所述方法包括：
终端UE向接入网AN或无线接入网RAN发送集群注册请求，其中，所述集群注册请求的5GMM能力信元中增加了集群能力Trunk Capability相关参数；
所述接入网AN或无线接入网RAN根据所述Trunk Capability相关参数，选择第一接入和移动性管理功能AMF，并通过N2接口将 N2参数和所述集群注册请求发送给所述第一AMF；
所述第一AMF选择鉴权服务功能AUSF，所述AUSF执行UE 与核心网之间的鉴权；
所述第一AMF选择统一数据管理UDM，所述第一AMF将所述 UE注册到UDM，并从所述UDM获取所述UE的接入和移动用户数据及集群订阅数据、会话管理功能SMF选择订阅数据以及UE在SMF 的上下文信息；
所述第一AMF根据所述UE的集群能力信息和所述集群订阅数据，确定所述UE是否被授权使用集群服务，并将所述UE的集群服务授权信息存储为UE上下文的一部分；
若所述第一AMF没有UE的有效接入和移动策略信息，则选择合适的策略控制功能PCF去获取UE的接入和移动策略信息；
所述第一AMF向UE发送注册接受消息。
具体地，终端向接入网(Access Network，AN)或无线接入网 (Radio AccessNetwork，RAN)发送Registration Request消息，即集群注册请求。该AN消息包含AN参数、注册请求、安全参数、请求的网络切片选择协助信息(Network Slice Selection AssistanceInformation，NSSAI)、[请求的NSSAI映射]、默认配置的NSSAI指示、终端(User Equipment，UE)无线功能更新、UE MM核心网络功能、PDU会话状态、要激活的PDU会话列表、后续请求、MICO 模式首选项、请求的DRX参数、[LADN DNN或请求LADN的指示符信息]和UE策略容器(PSI列表和UE支持接入网发现选择策略 (Access Network Discovery and SelectionPolicy，ANDSP)的指示)。其中，[]内的参数为可选的参数。
其中，所述注册请求包括：注册类型、订阅隐藏标识符(Subscription ConcealedIdentifier，SUCI)或5G全球唯一临时标识符 (5G Globally Unique TemporaryIdentifier，5G-GUTI)或永久设备标识符(Permanent Equipment Identifier，PEI)、上次访问的跟踪区标识 (Tracking Area Identifier，TAI)(如果可用)。
本发明在终端向接入网发送的REGISTRATION REQUEST消息中的5GMM capability信元中增加集群能力Trunk Capability(如LTE Trunk only、NR Trunk only和both LTEand NR Trunk)，即UE包括用于集群业务的集群能力(即，仅LTE集群、仅NR集群或者LTE和NR集群两者)，将该集群能力作为注册请求消息中“5GMM能力”的一部分。AMF为集群操作存储此信息。集群能力指示UE是否能够进行集群相关业务通信，以及它支持哪些特定的集群RAT。
表1为Registration Request消息内容表，图3为本发明实施例提供的5GMM能力信元的内容示意图，表2为5GMM capability信元说明表。在一个实施例中，在注册请求消息中的内容如表1所示，在注册请求消息中的5GMM capability信元增加集群能力TrunkCapability的相关参数如图3和表2所示。需要说明的是表2中给出了新增集群能力相关参数说明，其他在5G协议中原有参数本发明不再赘述。
表1 REGISTRATION REQUEST消息内容表
Figure BDA0003131526460000111
Figure BDA0003131526460000121
表2 5GMM capability信元说明表
Figure BDA0003131526460000122
对于集群终端而言，终端发起注册流程时可在Register Request 携带的集群功能相关参数。
接着，接入网根据UE携带的参数选择合适的AMF即第一AMF，并通过N2接口将N2参数和Registration Request消息发给该AMF。
其中，如果接入层(Access Stratum，AS)和AMF当前存在UE的信令连接，则通过N2接口使用“UPLINK NAS TRANSPORT”消息，否则使用“INITIAL UE MESSAGE”消息。
所述第一AMF选择鉴权服务功能AUSF，所述AUSF执行UE 与核心网之间的鉴权。
具体地，第一AMF可以通过调用AUSF来决定发起UE认证。在这种情况下，第一AMF选择基于用户永久标识(Subscription Permanent Identifier，SUPI)或用户隐藏标识(Subscription Concealed Identifier SUCI)的AUSF。如果AMF配置为支持未经认证的SUPI的紧急注册，并且UE指示注册类型为紧急注册，则AMF跳过认证或 AMF接受认证可能失败并继续注册过程。然后，所述AUSF执行终端与核心网之间的鉴权过程。
所述第一AMF选择合适的统一数据管理UDM，所述第一AMF 将所述UE注册到UDM，并从所述UDM获取所述UE的接入和移动用户数据及集群订阅数据、会话管理功能SMF选择订阅数据以及UE 在SMF的上下文信息；
所述第一AMF根据所述UE的集群能力信息和所述集群订阅数据，确定所述UE是否被授权使用集群服务，并将所述UE的集群服务授权信息存储为UE上下文的一部分。
具体地，基于SUPI的第一AMF选择合适的UDM，然后UDM 可以选择UDR实例。第一AMF将UE注册到UDM，并从UDM获取UE的接入和移动及集群订阅数据、SMF选择订阅数据、UE在SMF的上下文信息等。
然后，第一AMF根据UE的集群能力和从UDM获取的与集群服务授权信息相关的订阅数据(即相关的Trunk Services Authorization 指示、相应的Trunk UE-AMBR)，确定UE是否被授权使用集群服务，并将集群服务授权信息存储为UE上下文的一部分。
如果第一AMF还没有UE的有效接入和移动策略信息，那么选择合适的策略控制功能(Policy Control Function，PCF)去获取UE的接入和移动策略信息。
第一AMF向UE发送注册接受消息Registration-Accept。注册接受消息包括5G-GUTI、注册区域、移动性限制、PDU会话状态、允许的NSSAI、[允许的NSSAI的映射]、[为服务PLMN配置的NSSAI]、 [配置的NSSAI的映射]、定期注册更新计时器、LADN信息和接受的MICO模式、支持PS语音的IMS语音指示、紧急服务支持指示符、接受的DRX参数、没有N26的互通的网络支持和网络切片订阅更改指示，其中，[]内的参数为可选的参数。用于UE的接入类型的允许 NSSAI包括在携带注册接受消息的N2消息中。
在一个实施例中，所述集群注册方法还包括：
第一AMF在集群UE注册的过程中使用订阅数据管理服务从 UDM获取集群订阅数据，作为用户订阅数据的一部分；
其中，所述订阅数据管理服务中的订阅数据类型新增了集群订阅数据类型、相关域和集群订阅数据类型密钥。
具体地，对于集群UE而言，AMF在集群UE的UE注册过程中使用Nudm_SubscriberDataManagement(SDM)Service从UDM获取集群订阅数据，作为用户订阅数据的一部分。表3为在UE Subscription data types中新增集群订阅数据类型表，本发明实施例通过在 Nudm_SDM service中的Subscription data types中增加集群订阅数据类型及相关域等如表3所示，表4为UE订阅数据类型密钥表，本发明实施例增加集群订阅数据类型密钥如表4所示。
表3在UE Subscription data types中新增集群订阅数据类型表
Figure BDA0003131526460000141
表4 UE订阅数据类型密钥表
Figure BDA0003131526460000151
在一个实施例中，所述集群注册方法还包括：
对于紧急请求的UE且当注册类型为移动性注册更新时，若要激活的协议数据单元PDU会话列表包含在所述集群注册请求中，则所述第一AMF向SMF请求激活所述PDU会话列表中的PDU会话的用户面连接；或者，
若任一PDU会话状态指示在UE释放，则第一AMF向SMF请求释放与PDU会话相关的所有网络资源。
具体地，对于紧急请求的UE，且当注册类型为移动性注册更新，将应用此步骤进行协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)会话 Session更新或释放上下文。
如果要激活的PDU会话列表包含在注册请求中，则AMF发送Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext向SMF请求激活这些PDU会话的用户面连接。
如果任何PDU会话状态指示在UE释放，则AMF向SMF发送 Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext以释放与PDU会话相关的任何网络资源。
在一个实施例中，所述集群注册方法还包括：
具有集群功能的UE通过用户平面功能UPF向集群控制功能TCF 发送第一会话初始协议SIP消息，以向TCF申请注册集群业务；
TCF通过UPF向UE发送第二SIP消息，要求进行认证；
UE通过UPF向TCF发送第三SIP消息，以向TCF再次申请集群业务注册，所述第三SIP消息中包含Authorization头域；
若集群业务注册成功，TCF通过UPF向UE发送集群业务注册确认消息，所述集群业务注册确认消息中携带UE的集群签约数据，并指示集群业务注册成功。
具体地，具有集群功能的UE通过UPF向TCF发送SIP (REGISTER)消息，向TCF申请注册集群业务。
TCF通过UPF向UE发送SIP(401Unauthorized)消息，要求进行认证。
则UE通过UPF再次向TCF发送SIP(REGISTER)消息，向TCF 申请集群业务注册，该消息中包含Authorization头域；
如果集群业务注册成功，TCF通过UPF向UE发送SIP(200OK) 消息进行确认，消息携带UE的集群签约数据，并指示集群业务注册成功。
需要说明的是，发送给UE的集群签约数据可以是TCF获得的 UE集群签约数据的全集或子集，取决于网络侧。UE集群签约数据中的部分信息(如权限控制相关等)，可以不通知到UE。
在一个实施例中，所述集群注册方法在TCF通过UPF向UE发送第二SIP消息之前还包括：
若TCF没有UE的认证信息，则TCF向UDM发送服务鉴权请求消息，以请求UE的鉴权信息；
UDM向TCF发送服务鉴权响应消息，以响应TCF的请求；
在TCF通过UPF向UE发送集群业务注册确认消息之前，还包括：
若TCF没有UE的集群信息，则TCF向UDM发送服务注册请求消息，以请求UE的集群签约数据，UDM向TCF发送服务注册请求响应消息，以响应TCF的请求，并告知UDM本TCF为UE的服务TCF；
TCF从UDM获取UE的集群签约数据。
具体地，在TCF通过UPF向UE发送第二SIP消息之前如果TCF 没有UE的认证信息，则TCF向UDM发送Service-Auth-Request消息，请求UE的鉴权信息。UDM向TCF发送Service-Auth-Answer 消息，响应TCF的请求。使用Nudm_UECM_Registration来携带 Service-Auth-Request和Service-Auth-Answer消息的内容。
在TCF通过UPF向UE发送集群业务注册确认消息之前，如果 TCF没有UE的集群信息，则TCF向UDM发送 Service-Register-Request消息，请求UE的集群签约数据。UDM向 TCF发送Service-Register-Answer消息，响应TCF的请求。使用 Nudm_UECM_Registration来携带Service-Register-Request和 Service-Register-Answer消息的内容。并告知UDM本TCF为UE的服务TCF；TCF通过Nudm_SDM_Get从UDM获取UE的集群签约数据。
在现有的5G系统中，UE需要向网络注册以获取权限来得到服务，且能够开启移动跟踪和支持可达性。并且规定UE除了初始化注册到5GS、周期性注册更新、紧急注册发起注册过程，还定义了移动注册更新这种注册类型来触发注册过程。移动注册更新是指移动注册更新到一个新的跟踪区域(TA)，这个TA在CM-CONNECTED和 CM-IDLE状态下UE的注册区域之外的新跟踪区域，或者当UE无论有没有改变到一个新的TA的注册过程中，需要更新它的能力或者协商的协议参数；或者当UE打算恢复LADN信息。考虑到现有5G系统注册类型设计和引入集群功能的兼容性，本发明给出了基于5G集群通信系统的集群注册流程。图4为本发明实施例提供的UE注册流程示意图。如图4所示，UE注册方法包括以下步骤：
步骤1、终端向(R)AN发送Registration Request消息，即集群注册请求。其中，接入网可以为RAN，也可以为AN。该Registration Request消息包含AN参数、注册请求、安全参数、NSSAI、[请求的 NSSAI映射]、默认配置的NSSAI指示、终端(User Equipment，UE) 无线功能更新、UE MM核心网络功能、PDU会话状态、要激活的PDU 会话列表、后续请求、MICO模式首选项、请求的DRX参数、[LADN DNN或请求LADN的指示符信息]和UE策略容器(PSI列表和UE支持ANDSP的指示)，其中，[]内的参数为可选的参数。
其中，所述注册请求包括：注册类型、SUCI或5G-GUTI或PEI、 TAI(如果可用)。
本发明在终端向接入网发送的REGISTRATION REQUEST消息中的5GMM capability信元中增加集群能力Trunk Capability(如LTE Trunk only、NR Trunk only和both LTEand NR Trunk)，即UE包括用于集群业务的集群能力(即，仅LTE集群、仅NR集群或者LTE和NR集群两者)，将该集群能力作为注册请求消息中“5GMM能力”的一部分。AMF为集群操作存储此信息。集群能力指示UE是否能够进行集群相关业务通信，以及它支持哪些特定的集群RAT。
在注册请求消息中的内容如表1所示，在注册请求消息中的 5GMM capability信元增加集群能力Trunk Capability的相关参数如图3和表2所示。需要说明的是表2中给出了新增集群能力相关参数说明，其他在5G协议中原有参数本发明不再累述。
对于集群终端而言，终端发起注册流程时可在Register Request 携带的集群功能相关参数。
步骤2、接入网根据UE携带的参数选择合适的AMF。
步骤3、接入网通过N2接口将N2参数和Registration Request 消息发给该AMF。
其中，如果AS和AMF当前存在UE的信令连接，则通过N2接口使用“UPLINK NASTRANSPORT”消息，否则使用“INITIAL UE MESSAGE”消息。
如果UE指示的注册类型是周期性注册更新，则可以忽略步骤 4-20。
步骤4、[有条件的]新的AMF向旧的AMF发送UE上下文信息请求。
如果UE的5G-GUTI包含在注册请求中，并且自上次注册过程以来服务AMF已经改变，那么新的AMF和旧的AMF在同一AMF 集中并且部署了UDSF，新的AMF使用 Nudsf_UnstructuredDataManagement_Query service operation查询服务操作直接从UDSF检索存储的UE的SUPI和UE上下文，或者如果没有部署UDSF，它们可以通过实现特定方式共享存储的UE上下文。这还包括给定UE的每个NF消费者的事件订阅信息。在这种情况下，新的AMF使用完整性保护的完整注册请求NAS消息来执行和验证完整性保护。
步骤5、[有条件的]所述旧的AMF对所述终端上下文信息请求进行响应。
步骤6、[有条件的]如果用户隐藏标识符SUCI不是由UE提供，也不是从旧的AMF检索到的，则新的AMF向请求SUCI的UE发送身份识别请求。
步骤7、如果步骤6执行，则UE以包括SUCI的身份响应消息进行响应。UE通过使用HPLMN的预配公钥来导出SUCI。
步骤8、新的AMF可以通过调用AUSF来决定发起UE认证。在这种情况下，新的AMF选择基于用户永久标识SUPI或SUCI的 AUSF。如果AMF配置为支持未经认证的SUPI的紧急注册，并且 UE指示注册类型为紧急注册，则AMF跳过认证或AMF接受认证可能失败并继续注册过程。
步骤9、AUSF执行终端与核心网之间的鉴权过程。
步骤10、[有条件的]新的AMF向旧的AMF通知终端的注册结果。
步骤11、[有条件的]新的AMF向终端发送永久设备标识符PEI 身份请求，所述终端对所述PEI身份请求进行响应。
步骤12、[可选的]新的AMF请求设备身份登记(Equipment IdentifyRegistration，EIR)检查移动设备标识符(Mobile Equipment Identifier，MEID)的合法性。
步骤13、UDM选择新的AMF。如果要执行步骤14，则基于SUPI 的新AMF选择合适的UDM，然后UDM可以选择UDR实例。
步骤14、包括如下子步骤：
步骤14a-c)、a)Nudm_UECM_Registration，b)Nudm_SDM_Get， c)Nudm_SDM_Subscribe。AMF将UE注册到UDM；从UDM获取 UE的接入和移动及集群订阅数据、SMF选择订阅数据和UE在SMF 的上下文信息等。
对于集群UE而言，AMF在集群UE的UE注册过程中使用 Nudm_SDM service从UDM获取集群订阅数据，作为用户订阅数据的一部分。本发明通过在Nudm_SubscriberDataManagement(SDM) Service中的Subscription data types中增加集群订阅数据类型及相关域等如表3所示，以及增加集群订阅数据类型密钥如表4所示。
AMF根据UE的集群能力和从UDM获取的与集群服务授权信息相关的订阅数据(即相关的Trunk Services Authorization指示、相应的Trunk UE-AMBR)，确定UE是否被授权使用集群服务，并将集群服务授权信息存储为UE上下文的一部分。
步骤14d、UDM通知旧AMF注销UE，旧AMF删除UE上下文等信息。
步骤14e、[有条件的]如果旧AMF没有另一个接入类型(例如非 3GPP接入)的UE上下文，则旧AMF将向UDM调用 Nudm_SDM_unsubscribe取消订阅。
步骤15、如果AMF还没有UE的有效接入和移动策略信息，那么选择合适PCF去获取UE的接入和移动策略信息。
步骤16、[可选的]新AMF执行AM策略关联建立/修改。对于紧急注册，将跳过此步骤。
步骤17、[有条件的]对于紧急请求的UE，且当注册类型为移动性注册更新，将应用此步骤。进行PDU Session更新/释放上下文。
如果要激活的PDU会话列表包含在步骤1中的注册请求中，则 AMF发送Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext向SMF请求激活这些PDU会话的用户面连接。
如果任何PDU会话状态指示在UE释放，则AMF向SMF发送 Nsmf_PDUSession_ReleaseSMContext以释放与PDU会话相关的任何网络资源。
步骤18、[有条件的]如果新的AMF和旧的AMF在相同的PLMN，则新AMF向N3IWF/TNGF/W-AGF发送UE上下文修改请求。
步骤19、N3IWF/TNGF/W-AGF向新的AMF发送UE上下文修改的响应。包括如下子步骤：
步骤19a、[有条件的]从N3IWF接收响应消息后，新的AMF发送Nudm_UECM_Registration向UDM注册，接入类型设置为非3GPP 接入。
步骤19b、[有条件的]如果步骤19a中将相关联的接入类型(例如，非3GPP)与服务AMF一起存储，则UDM向旧的AMF发送 Nudm_UECM_Deregistration通知，旧的AMF移除非3GPP接入的 UE上下文。
步骤19c、旧的AMF使用Nudm_SDM_unsubscribe注销UDM的订阅数据。
步骤20、Void。
步骤21a、新的AMF向UE发送注册接受消息Registration-Accept。该注册接受消息包括5G-GUTI、注册区域、移动性限制、PDU会话状态、允许的NSSAI、[允许的NSSAI的映射]，[为服务PLMN配置的NSSAI]，[配置的NSSAI的映射]，定期注册更新计时器、LADN 信息和接受的MICO模式、支持PS语音的IMS语音指示、紧急服务支持指示符、接受的DRX参数、没有N26的互通的网络支持和网络切片订阅更改指示，其中[]内的参数为可选的参数。用于UE的接入类型的允许NSSAI包括在携带注册接受消息的N2消息中。
步骤21b、[可选的]新AMF执行一个UE策略关联建立，向PCF 发送Npcf_UEPolicyControl建立请求(对于紧急注册跳过此步骤)。
步骤22、[有条件的]如果UE向网络发送注册完成消息，只有网络给在Registration Accept消息分配了5G-GUTI或者网络分片订阅发生改变，则UE向网络发送注册完成消息。
步骤23、[有条件的]如果UDM在步骤14b中向AMF提供的接入和移动用户数据包括漫游信息指示，其指示UDM请求确认从UE 接收该信息，则AMF向UE提供使用Nudm_SDM_Info确认UDM。 AMF还使用Nudm_SDM_Info服务操作向UDM提供UE收到网络分片用户更改指示并对其采取行动的确认。
步骤24、[有条件的]在步骤14a之后，且与前面任何步骤并行， AMF使用Nudm_UECM_Update向UDM发送“基于PS会话的IMS 语音的同类支持”指示。
步骤25、[有条件的]具有集群功能的UE通过UPF向TCF发送 SIP(REGISTER)消息，向TCF申请注册集群业务。如果UE不支持集群功能(如标准5G终端)，则忽略步骤25-30。
步骤26、[有条件的]如果TCF没有UE的认证信息，则TCF向 UDM发送Service-Auth-Request消息，请求UE的鉴权信息。UDM 向TCF发送Service-Auth-Answer消息，响应TCF的请求。使用 Nudm_UECM_Registration来携带Service-Auth-Request和 Service-Auth-Answer消息的内容。
步骤27、[有条件的]如果之前执行步骤25，则TCF通过UPF向 UE发送SIP(401Unauthorized)消息，要求进行认证。
步骤28、[有条件的]如果之前执行步骤25，则UE通过UPF再次向TCF发送SIP(REGISTER)消息，向TCF申请集群业务注册，该消息中包含Authorization头域；
步骤29、包括如下子步骤：
步骤29a、如果TCF没有UE的集群信息，则TCF向UDM发送 Service-Register-Request消息，请求UE的集群签约数据。UDM向 TCF发送Service-Register-Answer消息，响应TCF的请求。使用 Nudm_UECM_Registration来携带Service-Register-Request和Service-Register-Answer消息的内容。并告知UDM本TCF为UE的服务TCF；
步骤29b、TCF通过Nudm_SDM_Get从UDM获取UE的集群签约数据。
步骤30、如果集群业务注册成功，TCF通过UPF向UE发送SIP (200OK)消息进行确认，消息携带UE的集群签约数据，并指示集群业务注册成功。
需要说明的是，发送给UE的集群签约数据可以是TCF获得的 UE集群签约数据的全集或子集，取决于网络侧。UE集群签约数据中的部分信息(如权限控制相关等)，可以不通知到UE。
需要说明的是，上述步骤1-24中含有“[有条件的]”的步骤，具体需要满足的条件未在本发明中详细描述的，可详见现有协议，在此不再赘述。
本发明实施例实现了由终端发起的基于5G集群通信系统网络架构的集群业务注册流程，能够在5G集群通信系统中为具有集群功能的5G终端选择合适的AMF、UDM和PCF等，以保证所述终端能够尽快完成集群业务注册，以为其提供宽带多媒体集群业务服务。同时，本流程还直接标准5G终端的业务注册，以为其提供5G系统的原有业务。这样，具有集群功能的5G终端和标准5G终端都可在本系统中使用。
本发明实施例还提供一种集群注册方法，包括：
调度台DC向集群控制功能TCF发送第四会话初始协议SIP消息，以申请注册集群业务；
TCF向DC发送第五SIP消息，要求进行认证；
DC向TCF发送第六SIP消息，以向TCF再次申请集群业务注册，所述第六SIP消息中包含Authorization头域；
若集群业务注册成功，TCF通过UPF向DC发送集群业务注册确认消息，所述集群业务注册确认消息中携带DC的集群签约数据，并指示集群业务注册成功。
具体地，调度台DC向TCF发送SIP(REGISTER)消息，向TCF 申请注册集群业务。
TCF向DC发送SIP(401Unauthorized)消息，要求进行认证。
DC再次向TCF发送SIP(REGISTER)消息，向TCF申请集群业务注册，该消息中包含Authorization头域。
如果集群业务注册成功，TCF通过UPF向DC发送SIP(200OK) 消息进行确认，消息携带DC的集群签约数据，并指示集群业务注册成功。
在一个实施例中，所述集群注册方法，在TCF向DC发送第五 SIP消息之前，还包括：
若TCF没有DC的认证信息，则TCF向UDM发送服务鉴权请求消息，以请求DC的鉴权信息；
UDM向TCF发送服务鉴权响应消息，以响应TCF的请求；
在TCF通过UPF向DC发送集群业务注册确认消息之前，还包括：
若TCF没有DC的集群信息，则TCF向统一数据管理UDM发送服务注册请求消息，以请求DC的集群签约数据，并告知UDM本 TCF为UE的服务TCF，所述UDM向TCF发送服务注册应答消息，以响应所述TCF的请求；
所述TCF从UDM获取DC的集群签约数据。
具体地，在TCF向DC发送第五SIP消息之前，如果TCF没有 DC的认证信息，则TCF向UDM发送Service-Auth-Request消息，请求DC的鉴权信息。使用Nudm_DCCM_Registration来携带 Service-Auth-Request消息的内容。
UDM向TCF发送Service-Auth-Answer消息，响应TCF的请求。使用Nudm_DCCM_Registration来携带Service-Auth-Request消息的内容。
在TCF通过UPF向DC发送集群业务注册确认消息之前，如果 TCF没有DC的集群信息，则TCF向UDM发送 Service-Register-Request消息，请求DC的集群签约数据。使用Nudm_DCCM_Registration来携带Service-Register-Request消息的内容。并告知UDM本TCF为UE的服务TCF。
UDM向TCF发送Service-Register-Answer消息，响应TCF的请求。使用Nudm_DCCM_Registration来携带Service-Register-Answer 消息的内容。
TCF通过Nudm_SDM_Get从UDM获取DC的集群签约数据。
图5为本发明实施例提供的DC注册流程示意图。如图5所示， DC注册方法包括以下步骤：
步骤1、调度台DC向TCF发送SIP(REGISTER)消息，向TCF 申请注册集群业务。
步骤2、[可选的]如果TCF没有DC的认证信息，则TCF向UDM 发送Service-Auth-Request消息，请求DC的鉴权信息。使用 Nudm_DCCM_Registration来携带Service-Auth-Request消息的内容。
步骤3、如果之前执行步骤2，则UDM向TCF发送 Service-Auth-Answer消息，响应TCF的请求。使用 Nudm_DCCM_Registration来携带Service-Auth-Request消息的内容。
步骤4、TCF向DC发送SIP(401Unauthorized)消息，要求进行认证。
步骤5、DC再次向TCF发送SIP(REGISTER)消息，向TCF申请集群业务注册，该消息中包含Authorization头域。
步骤6、如果TCF没有DC的集群信息，则TCF向UDM发送Service-Register-Request消息，请求DC的集群签约数据。使用 Nudm_DCCM_Registration来携带Service-Register-Request消息的内容。并告知UDM本TCF为UE的服务TCF。
步骤7、UDM向TCF发送Service-Register-Answer消息，响应 TCF的请求。使用Nudm_DCCM_Registration来携带 Service-Register-Answer消息的内容。
步骤8、TCF通过Nudm_SDM_Get从UDM获取DC的集群签约数据。
步骤9、如果集群业务注册成功，TCF通过UPF向DC发送SIP (200OK)消息进行确认，消息携带DC的集群签约数据，并指示集群业务注册成功。
本发明实施例实现了由调度台发起的基于5G集群通信系统网络架构的集群业务注册流程，有效地保证DC能够快速地完成集群业务注册，以为其提供宽带多媒体集群相关服务。
需要说明的是，标准5G终端也可以接入5G集群通信系统来进行宽带接入业务，但因标准5G终端不具备集群能力而不支持集群相关业务。
在完成集群业务注册后，UE和DC可以在5G集群通信系统中进行业务传输。
本发明实施例还提供一种集群组呼业务传输方法，包括：
主叫终端UE向集群控制功能TCF发送呼叫建立请求消息，其中，所述呼叫建立请求消息中携带的信息包括：呼叫类型、被叫组号码、呼叫优先级属性、呼叫的候选媒体参数；
TCF返回SIP临时响应消息；
若TCF本地没有组签约数据，则TCF从统一数据管理UDM获得组签约数据；
TCF根据组签约数据中的组成员列表，向所述组成员列表中的在线成员发送呼叫建立请求；
组成员向TCF返回SIP临时响应消息，其中，所述组成员包括 UE和DC；
组成员向TCF返回SIP呼叫确认消息；
TCF在接收到至少一个成员的呼叫确认后，向主叫UE返回SIP 呼叫接受消息，并携带话权授权指示；
TCF与被叫侧建立被叫侧的集群专用QoS流；
TCF与主叫侧建立主叫侧的集群专用Qos流；
主叫UE向TCF发送呼叫完成消息，确认组呼建立；
TCF向各被叫UE和DC发送呼叫完成SIP消息，确认组呼建立；
TCF向组成员发送SIP话权通知消息。
具体地，主叫UE向TCF发送呼叫建立请求(SIP(INVITE))，消息中携带呼叫类型、被叫组号码、呼叫优先级属性(指示紧急呼叫、预占优先呼叫、普通呼叫)、呼叫的候选媒体参数等信息。
TCF返回SIP(100Trying)。
如果TCF本地没有组签约数据，通过Nudm_GroupSDM_Get从 UDM获得组签约数据。
TCF根据组签约数据中的组成员列表，向列表中的在线成员发送呼叫建立请求。
组成员返回SIP(100Trying)临时响应；组成员可包含UE和 DC。
组成员向TCF返回SIP(200OK)呼叫确认。
TCF在收到至少一个成员的呼叫确认后，向主叫UE返回SIP(200 OK)呼叫接受，并携带话权授权指示。
被叫侧和TCF配合，建立被叫侧的集群专用QoS流。
主叫侧和TCF配合，建立主叫侧的集群专用QoS流。
主叫UE向TCF发送呼叫完成，确认组呼建立。
TCF向各被叫UE和DC发送呼叫完成SIP(ACK)，确认组呼建立。
TCF向组成员发送SIP(INFO)话权通知。
在一个实施例中，所述TCF与被叫侧建立被叫侧的集群专用QoS 流，包括以下步骤：
被叫UE发起协议数据单元PDU会话修改，通过接入和移动性管理功能AMF向会话管理功能SMF发送PDU会话修改请求消息，所述PDU会话修改请求消息中携带多播信息；
SMF从多播会话管理功能MB-SMF获取组QoS参数；
SMF通过AMF将N2和N1接口消息发送给基站，其中N1接口消息为PDU会话修改命令，所述PDU会话修改命令中携带的信息包括PDU会话ID，组标识和组QoS参数，N2接口消息为PDU会话资源修改请求消息，所述PDU会话资源修改请求消息中携带的信息包括PDU会话ID，组标识，MB-SMF ID和组QoS参数；
基站对被叫UE发起RRC连接重配；
被叫UE完成RRC连接重配后，基站向AMF返回PDU会话资源修改响应消息，AMF将所述PDU会话资源修改响应消息中的会话资源修改响应传输信元所包含的信息发送给SMF。
具体地，集群组被叫侧采用MBS组播方式发送数据(MB-UPF 和RAN间采用单播，gNB采用组播)，则集群组QoS流的建立过程包括：
被叫UE发起PDU会话修改，通过AMF向SMF发送PDU Session ModificationRequest请求，消息中携带多播信息，如组标识、呼叫类型等。
SMF从MB-SMF获取组QoS参数。
SMF调用AMF的Namf_Communication_N1N2MessageTransfer 服务操作，通过AMF将N2和N1接口消息发送给gNB，其中N1消息为PDU会话修改命令(PDU会话ID，组标识，组QoS参数等)， N2消息为PDU会话资源修改请求(PDU会话ID，组标识，MB-SMF ID，组QoS参数等)。
gNB对UE发起RRC连接重配，如有必要，gNB通过AMF、 MB-SMF、MB-UPF更新组呼下行的用户面地址。
被叫UE完成RRC连接重配后，gNB向AMF返回PDU Session Resource ModifyResponse响应消息，AMF调用SMF的Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext serviceoperation，将响应消息中的PDU Session Resource Modify Response Transfer信元所包含的信息发送给SMF。
图6为本发明实施例提供的UE发起集群组呼方法的业务流程示意图。如图6所示，假设主叫UE、被叫UE都处于连接态，UE发起集群组呼方法包括以下步骤：
步骤1-2、主叫UE向TCF发送呼叫建立请求(SIP(INVITE))，消息中携带呼叫类型、被叫组号码、呼叫优先级属性(指示紧急呼叫、预占优先呼叫、普通呼叫)、呼叫的候选媒体参数等信息；TCF返回 SIP(100Trying)。
步骤3、如果TCF本地没有组签约数据，通过 Nudm_GroupSDM_Get从UDM获得组签约数据。
步骤4-5、TCF根据组签约数据中的组成员列表，向列表中的在线成员发送呼叫建立请求；组成员返回SIP(100Trying)临时响应；组成员可包含UE和DC。
步骤6、组成员向TCF返回SIP(200OK)呼叫确认。
步骤7、TCF在收到至少一个成员的呼叫确认后，向主叫UE返回SIP(200OK)呼叫接受，并携带话权授权指示。
步骤8、被叫侧和TCF配合，建立被叫侧的集群专用QoS流。
更为具体地，集群组被叫侧采用MBS组播方式发送数据 (MB-UPF和RAN间采用单播，gNB采用组播)，则集群组QoS流的建立过程包括：
UE发起PDU会话修改，通过AMF向SMF发送PDU Session Modification Request请求，消息中携带多播信息，如组标识、呼叫类型等；
SMF从MB-SMF获取组QoS参数；
SMF调用AMF的Namf_Communication_N1N2MessageTransfer 服务操作，通过AMF将N2和N1接口消息发送给gNB，其中N1消息为PDU会话修改命令(PDU会话ID，组标识，组QoS参数等)， N2消息为PDU会话资源修改请求(PDU会话ID，组标识，MB-SMF ID，组QoS参数等)；
gNB对UE发起RRC连接重配，如有必要，gNB通过AMF、 MB-SMF、MB-UPF更新组呼下行的用户面地址；
UE完成RRC连接重配后，gNB向AMF返回PDU Session Resource Modify Response响应消息，AMF调用SMF的 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext service operation，将响应消息中的PDU Session Resource Modify Response Transfer信元所包含的信息发送给SMF。
步骤9、主叫侧和TCF配合，建立主叫侧的集群专用QoS流。
步骤10、主叫UE向TCF发送呼叫完成，确认组呼建立。
步骤11、TCF向各被叫UE和DC发送呼叫完成SIP(ACK)，确认组呼建立。
步骤12-13、TCF向组成员发送SIP(INFO)话权通知。
本发明实施例，实现了由终端发起的基于5G集群通信系统网络架构的集群组呼流程，通过对SIP协议进行扩展，进行宽带多媒体集群业务会话建立等。5G集群通信系统实现集群组呼业务快速建立，具有良好的通用性和可扩展性。
本发明实施例还提供一种集群组呼业务传输方法，包括以下步骤：
主叫DC向集群控制功能TCF发送呼叫建立请求消息，其中，所述呼叫建立请求消息中携带的信息包括：呼叫类型、被叫组号码、呼叫优先级属性、呼叫的候选媒体参数；
TCF返回SIP临时响应消息；
若TCF本地没有组签约数据，则TCF从统一数据管理UDM获得组签约数据；
TCF根据组签约数据中的组成员列表，向所述组成员列表中的在线成员发送呼叫建立请求；
组成员向TCF接收返回SIP临时响应消息，其中，所述组成员包括UE和DC；
组成员向TCF返回SIP呼叫确认消息；
TCF在接收到至少一个成员的呼叫确认后，向主叫DC返回SIP 呼叫接受消息，并携带话权授权指示；
TCF与被叫侧建立被叫侧的集群专用QoS流；
主叫DC向TCF发送呼叫完成消息，确认组呼建立；
TCF向各被叫UE和DC发送呼叫完成SIP消息，确认组呼建立；
TCF向组成员发送SIP话权通知消息。
具体地，主叫DC向TCF发送呼叫建立请求(SIP(INVITE))，消息中携带呼叫类型、被叫组号码、呼叫优先级属性(指示紧急呼叫、预占优先呼叫、普通呼叫)、呼叫的候选媒体参数等信息。
TCF返回SIP(100Trying)。
如果TCF本地没有组签约数据，通过Nudm_GroupSDM_Get从 UDM获得组签约数据。
TCF根据组签约数据中的组成员列表，向列表中的在线成员发送呼叫建立请求；组成员返回SIP(100Trying)临时响应；组成员可包含UE和DC。
组成员向TCF返回SIP(200OK)呼叫确认。
TCF在收到至少一个成员的呼叫确认后，向主叫DC返回SIP(200 OK)呼叫接受，并携带话权授权指示。
被叫侧和TCF配合，建立被叫侧的集群专用QoS流。
主叫DC向TCF发送呼叫完成，确认组呼建立。
TCF向各被叫UE和DC发送呼叫完成SIP(ACK)，确认组呼建立。
TCF向组成员发送SIP(INFO)话权通知。
在一个实施例中，所述TCF与被叫侧建立被叫侧的集群专用QoS 流，包括：
被叫UE发起协议数据单元PDU会话修改，通过接入和移动性管理功能AMF向会话管理功能SMF发送PDU会话修改请求消息，所述PDU会话修改请求消息中携带多播信息；
SMF从多播会话管理功能MB-SMF获取组QoS参数；
SMF通过AMF将N2和N1接口消息发送给基站，其中N1接口消息为PDU会话修改命令，所述PDU会话修改命令中携带的信息包括PDU会话ID，组标识和组QoS参数，N2接口消息为PDU会话资源修改请求消息，所述PDU会话资源修改请求消息中携带的信息包括PDU会话ID，组标识，MB-SMF ID和组QoS参数；
基站对被叫UE发起RRC连接重配；
被叫UE完成RRC连接重配后，基站向AMF返回PDU会话资源修改响应消息，AMF将所述PDU会话资源修改响应消息中的会话资源修改响应传输信元所包含的信息发送给SMF。
具体地，集群组被叫侧采用MBS组播方式发送数据(MB-UPF 和RAN间采用单播，gNB采用组播)，则集群组QoS流的建立过程包括。
被叫UE发起PDU会话修改，通过AMF向SMF发送PDU Session ModificationRequest请求，消息中携带多播信息，如组标识、呼叫类型等。
SMF从MB-SMF获取组QoS参数。
SMF调用AMF的Namf_Communication_N1N2MessageTransfer 服务操作，通过AMF将N2和N1接口消息发送给gNB，其中N1消息为PDU会话修改命令(PDU会话ID，组标识，组QoS参数等)， N2消息为PDU会话资源修改请求(PDU会话ID，组标识，MB-SMF ID，组QoS参数等)。
gNB对UE发起RRC连接重配，如有必要，gNB通过AMF、 MB-SMF、MB-UPF更新组呼下行的用户面地址。
被叫UE完成RRC连接重配后，gNB向AMF返回PDU Session Resource ModifyResponse响应消息，AMF调用SMF的 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext serviceoperation，将响应消息中的PDU Session Resource Modify Response Transfer信元所包含的信息发送给SMF。
图7为本发明实施例提供的DC发起集群组呼方法的业务流程示意图。如图7所示，假设被叫UE都处于连接态，DC发起集群组呼方法包括以下步骤：
步骤1-2：主叫DC向TCF发送呼叫建立请求(SIP(INVITE))，消息中携带呼叫类型、被叫组号码、呼叫优先级属性(指示紧急呼叫、预占优先呼叫、普通呼叫)、呼叫的候选媒体参数等信息；TCF返回 SIP(100Trying)。
步骤3：如果TCF本地没有组签约数据，通过 Nudm_GroupSDM_Get从UDM获得组签约数据。
步骤4-5：TCF根据组签约数据中的组成员列表，向列表中的在线成员发送呼叫建立请求；组成员返回SIP(100Trying)临时响应；组成员可包含UE和DC。
步骤6：组成员向TCF返回SIP(200OK)呼叫确认。
步骤7：TCF在收到至少一个成员的呼叫确认后，向主叫DC返回SIP(200OK)呼叫接受，并携带话权授权指示。
步骤8：被叫侧和TCF配合，建立被叫侧的集群专用QoS流。
更为具体地，集群组被叫侧采用MBS组播方式发送数据 (MB-UPF和RAN间采用单播，gNB采用组播)，则集群组QoS流的建立过程包括：
UE发起PDU会话修改，通过AMF向SMF发送PDU Session Modification Request请求，消息中携带多播信息，如组标识、呼叫类型等；
SMF从MB-SMF获取组QoS参数；
SMF调用AMF的Namf_Communication_N1N2MessageTransfer 服务操作，通过AMF将N2和N1接口消息发送给gNB，其中N1消息为PDU会话修改命令(PDU会话ID，组标识，组QoS参数等)， N2消息为PDU会话资源修改请求(PDU会话ID，组标识，MB-SMF ID，组QoS参数等)；
gNB对UE发起RRC连接重配，如有必要，gNB通过AMF、 MB-SMF、MB-UPF更新组呼下行的用户面地址；
UE完成RRC连接重配后，gNB向AMF返回PDU Session Resource Modify Response响应消息，AMF调用SMF的 Nsmf_PDUSession_UpdateSMContext service operation，将响应消息中的PDU Session Resource Modify Response Transfer信元所包含的信息发送给SMF。
步骤9：主叫DC向TCF发送呼叫完成，确认组呼建立。
步骤10：TCF向各被叫UE和DC发送呼叫完成SIP(ACK)，确认组呼建立。
步骤11-12：TCF向组成员发送SIP(INFO)话权通知。
本发明实施例，实现了由调度台发起的基于5G集群通信系统网络架构的集群组呼流程，通过对SIP协议进行扩展，进行宽带多媒体集群业务会话建立等。5G集群通信系统实现集群组呼业务快速建立，具有良好的通用性和可扩展性。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种集群通信系统，其特征在于，包括：统一数据管理UDM、会话管理功能SMF、用户平面功能UPF、接入和移动性管理功能AMF和鉴权服务器功能AUSF、集群控制功能TCF、多播会话管理功能MB-SMF和多播用户平面功能MB-UPF，其中，
所述TCF用于实现集群业务控制，所述TCF通过Nt5接口与UE进行通信，所述Nt5接口用于传输集群业务信令，Nt5接口即UE和TCF之间的应用层接口，所述TCF通过Ntcf接口与SMF、AMF或UDM进行交互，Ntcf是TCF提供的基于服务的接口，该接口能够实现TCF向UDM通知集群UE的服务TCF，获取UE/群组的集群签约数据，检索被叫UE的状态；AMF向TCF提供集群UE的移动性和可达性信息；TCF通知SMF建立集群QoS流；当集群业务跨域时，通过TCF之间的接口传输集群信令；
所述UDM除了用于提供UE上下文管理、用户签约数据管理、UE鉴权和事件开放服务操作之外，提供集群用户签约数据管理和群组签约数据管理；
所述AMF除了用于提供通信服务操作、移动性事件订阅服务操作、寻呼服务操作和位置信息提供服务操作之外，提供集群用户移动性管理；
所述SMF除了用于提供协议数据单元PDU会话管理、能力开放服务之外，提供集群业务会话管理；
所述AUSF提供集群业务鉴权服务，用于对集群UE进行集群业务鉴权；
所述MB-SMF为多播信令面对多播承载的控制锚点；
所述MB-UPF为多播用户面锚点；
所述SMF与MB-SMF通过N16接口进行交互，所述UPF与MB-UPF通过N9接口进行交互，所述MB-SMF与MB-UPF通过N4接口进行交互，所述MB-UPF与无线接入网RAN通过MB-N3接口进行交互，所述MB-UPF与所述TCF通过N6接口进行交互。
2.一种基于权利要求1所述的集群通信系统的集群注册方法，其特征在于，包括：
终端UE向接入网AN或无线接入网RAN发送集群注册请求，其中，所述集群注册请求的5GMM能力信元中增加了集群能力Trunk Capability相关参数；
所述接入网AN或无线接入网RAN根据所述Trunk Capability相关参数，选择第一接入和移动性管理功能AMF，并通过N2接口将N2参数和所述集群注册请求发送给所述第一AMF；
所述第一AMF选择鉴权服务功能AUSF，所述AUSF执行UE与核心网之间的鉴权；
所述第一AMF选择统一数据管理UDM，所述第一AMF将所述UE注册到UDM，并从所述UDM获取所述UE的接入和移动用户数据及集群订阅数据、会话管理功能SMF选择订阅数据以及UE在SMF的上下文信息；
所述第一AMF根据所述UE的集群能力信息和所述集群订阅数据，确定所述UE是否被授权使用集群服务，并将所述UE的集群服务授权信息存储为UE上下文的一部分；
若所述第一AMF没有UE的有效接入和移动策略信息，则选择合适的策略控制功能PCF去获取UE的接入和移动策略信息；
所述第一AMF向UE发送注册接受消息。
3.一种基于权利要求2所述的集群注册方法，其特征在于，从所述UDM获取所述UE的集群订阅数据，包括：
第一AMF在集群UE注册的过程中使用订阅数据管理服务从UDM获取集群订阅数据，作为用户订阅数据的一部分；
其中，所述订阅数据管理服务中的订阅数据类型新增了集群订阅数据类型、相关域和集群订阅数据类型密钥。
4.根据权利要求2所述的集群注册方法，其特征在于，还包括:
对于紧急请求的UE且当注册类型为移动性注册更新时，若要激活的协议数据单元PDU会话列表包含在所述集群注册请求中，则所述第一AMF向SMF请求激活所述PDU会话列表中的PDU会话的用户面连接；或者，
若任一PDU会话状态指示在UE释放，则第一AMF向SMF请求释放与PDU会话相关的所有网络资源。
5.根据权利要求2所述的集群注册方法，其特征在于，还包括：
具有集群功能的UE通过用户平面功能UPF向集群控制功能TCF发送第一会话初始协议SIP消息，以向TCF申请注册集群业务；
TCF通过UPF向UE发送第二SIP消息，要求进行认证；
UE通过UPF向TCF发送第三SIP消息，以向TCF再次申请集群业务注册，所述第三SIP消息中包含Authorization头域；
若集群业务注册成功，TCF通过UPF向UE发送集群业务注册确认消息，所述集群业务注册确认消息中携带UE的集群签约数据，并指示集群业务注册成功。
6.根据权利要求5所述的集群注册方法，其特征在于，在TCF通过UPF向UE发送第二SIP消息之前还包括：
若TCF没有UE的认证信息，则TCF向UDM发送服务鉴权请求消息，以请求UE的鉴权信息；
UDM向TCF发送服务鉴权响应消息，以响应TCF的请求；
在TCF通过UPF向UE发送集群业务注册确认消息之前，还包括：
若TCF没有UE的集群信息，则TCF向UDM发送服务注册请求消息，以请求UE的集群签约数据，UDM向TCF发送服务注册请求响应消息，以响应TCF的请求，并告知UDM本TCF为UE的服务TCF；
TCF从UDM获取UE的集群签约数据。
7.一种基于权利要求1所述的集群通信系统的集群注册方法，其特征在于，包括：
调度台DC向集群控制功能TCF发送第四会话初始协议SIP消息，以申请注册集群业务；
TCF向DC发送第五SIP消息，要求进行认证；
DC向TCF发送第六SIP消息，以向TCF再次申请集群业务注册，所述第六SIP消息中包含Authorization头域；
若集群业务注册成功，TCF通过UPF向DC发送集群业务注册确认消息，所述集群业务注册确认消息中携带DC的集群签约数据，并指示集群业务注册成功。
8.根据权利要求7所述的集群注册方法，其特征在于，在TCF向DC发送第五SIP消息之前，还包括：
若TCF没有DC的认证信息，则TCF向UDM发送服务鉴权请求消息，以请求DC的鉴权信息；
UDM向TCF发送服务鉴权响应消息，以响应TCF的请求；在TCF通过UPF向DC发送集群业务注册确认消息之前，还包括：
若TCF没有DC的集群信息，则TCF向统一数据管理UDM发送服务注册请求消息，以请求DC的集群签约数据，并告知UDM本TCF为UE的服务TCF，所述UDM向TCF发送服务注册应答消息，以响应所述TCF的请求；
所述TCF从UDM获取DC的集群签约数据。
9.一种基于权利要求1所述的集群通信系统的集群组呼业务传输方法，其特征在于，包括：
主叫终端UE向集群控制功能TCF发送呼叫建立请求消息，其中，所述呼叫建立请求消息中携带的信息包括：呼叫类型、被叫组号码、呼叫优先级属性、呼叫的候选媒体参数；
TCF返回SIP临时响应消息；
若TCF本地没有组签约数据，则TCF从统一数据管理UDM获得组签约数据；
TCF根据组签约数据中的组成员列表，向所述组成员列表中的在线成员发送呼叫建立请求；
组成员向TCF返回SIP临时响应消息，其中，所述组成员包括UE和DC；
组成员向TCF返回SIP呼叫确认消息；
TCF在接收到至少一个成员的呼叫确认后，向主叫UE返回SIP呼叫接受消息，并携带话权授权指示；
TCF与被叫侧建立被叫侧的集群专用QoS流；
TCF与主叫侧建立主叫侧的集群专用Qos流；
主叫UE向TCF发送呼叫完成消息，确认组呼建立；
TCF向各被叫UE和DC发送呼叫完成SIP消息，确认组呼建立；
TCF向组成员发送SIP话权通知消息。
10.根据权利要求9所述的集群组呼业务传输方法，其特征在于，所述TCF与被叫侧建立被叫侧的集群专用QoS流，包括：
被叫UE发起协议数据单元PDU会话修改，通过接入和移动性管理功能AMF向会话管理功能SMF发送PDU会话修改请求消息，所述PDU会话修改请求消息中携带多播信息；
SMF从多播会话管理功能MB-SMF获取组QoS参数；
SMF通过AMF将N2和N1接口消息发送给基站，其中N1接口消息为PDU会话修改命令，所述PDU会话修改命令中携带的信息包括PDU会话ID，组标识和组QoS参数，N2接口消息为PDU会话资源修改请求消息，所述PDU会话资源修改请求消息中携带的信息包括PDU会话ID，组标识，MB-SMFID和组QoS参数；
基站对被叫UE发起RRC连接重配；
被叫UE完成RRC连接重配后，基站向AMF返回PDU会话资源修改响应消息，AMF将所述PDU会话资源修改响应消息中的会话资源修改响应传输信元所包含的信息发送给SMF。
11.一种基于权利要求1所述的集群通信系统的集群组呼业务传输方法，其特征在于，包括：
主叫DC向集群控制功能TCF发送呼叫建立请求消息，其中，所述呼叫建立请求消息中携带的信息包括：呼叫类型、被叫组号码、呼叫优先级属性、呼叫的候选媒体参数；
TCF返回SIP临时响应消息；
若TCF本地没有组签约数据，则TCF从统一数据管理UDM获得组签约数据；
TCF根据组签约数据中的组成员列表，向所述组成员列表中的在线成员发送呼叫建立请求；
组成员向TCF接收返回SIP临时响应消息，其中，所述组成员包括UE和DC；
组成员向TCF返回SIP呼叫确认消息；
TCF在接收到至少一个成员的呼叫确认后，向主叫DC返回SIP呼叫接受消息，并携带话权授权指示；
TCF与被叫侧建立被叫侧的集群专用QoS流；
主叫DC向TCF发送呼叫完成消息，确认组呼建立；
TCF向各被叫UE和DC发送呼叫完成SIP消息，确认组呼建立；
TCF向组成员发送SIP话权通知消息。
12.根据权利要求11所述的集群组呼业务传输方法，其特征在于，所述TCF与被叫侧建立被叫侧的集群专用QoS流，包括：
被叫UE发起协议数据单元PDU会话修改，通过接入和移动性管理功能AMF向会话管理功能SMF发送PDU会话修改请求消息，所述PDU会话修改请求消息中携带多播信息；
SMF从多播会话管理功能MB-SMF获取组QoS参数；
SMF通过AMF将N2和N1接口消息发送给基站，其中N1接口消息为PDU会话修改命令，所述PDU会话修改命令中携带的信息包括PDU会话ID，组标识和组QoS参数，N2接口消息为PDU会话资源修改请求消息，所述PDU会话资源修改请求消息中携带的信息包括PDU会话ID，组标识，MB-SMF ID和组QoS参数；
基站对被叫UE发起RRC连接重配；
被叫UE完成RRC连接重配后，基站向AMF返回PDU会话资源修改响应消息，AMF将所述PDU会话资源修改响应消息中的会话资源修改响应传输信元所包含的信息发送给SMF。
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