CN1780423A - 一种实现集群业务的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种实现集群业务的方法，关键是在BCMCS控制器中设置PTT服务器的控制面功能，将带有PTT服务器的用户面功能的BCMCS CS设置为PSG。集群前向语音在BCMCS信道上使用多播发送，反向语音在反向业务信道上使用单播连接发送。集群呼叫信令和抢占控制信令使用单播连接发送。PSG只接收来自当前讲话者的语音，并将该语音加密后通过前向通道发送给接听者，这样只有组内成员才能解密并接收。应用本发明，通过将单播业务与多播业务相结合，使得BCMCS业务能够提供集群业务，实现了集群业务和普通业务共网运营。而且，对空口协议和A接口协议不进行任何修改，只需扩展客户端和服务器端的软件即可实现，其兼容性和扩展性好。

Description

一种实现集群业务的方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别是指一种实现集群业务的方法。
背景技术
集群通信系统是移动通信系统的一个重要分支。集群通信的一个很重要特征就是采用PTT(Push to Talk)方式实现呼叫，PTT是一种即按即说的语音业务，即主叫方通过按住功能键，迅速建立与被叫之间的通信链路，实现呼叫。其中的被叫可以是个人也可以是群组。
当一个用户讲话完毕释放说话权，组内成员竞争说话权，由PTT服务器(PTT Server)按照一定的算法调度说话权，获得说话权的用户可以讲话，组内其它成员只能接听。
呼叫时每个相关小区有一个广播信道，当前讲话者使用上行业务信道，即组发射模式，所有听者使用广播信道，即组接收模式。组呼信道配置的通知消息在控制信道(CCH)上广播。同一小区用户共享一条下行信道。
cdma2000作为第三代移动通信技术标准，具有非常高效的频谱利用效率，其中的广播多播业务(BCMCS)业务进一步提高了空中信道的利用率，BCMCS系统结构示意图如图1所示：
BCMCS内容提供者(BCMCS Provider)101：是内容源或者创建者。
广播多播业务控制器(BCMCS Controller)102：负责管理BCMCS会话信息，并给BCMCS服务节点(BSN)104、用于多播的基站控制器/分组控制功能(Multicast BSC/PCF)106、接入终端(AT)109与内容服务器(CS，Content Server)103提供BCMCS会话信息。并且，接收来自认证、授权和计费服务器(AAA Server)的授权验证信息，完成广播访问密钥(BAK)分发，或完成BAK的生成。同时，BCMCS Controller还可以执行查找期望流，认证BCMCS内容提供者，协调BCMCS内容的传输等操作。
BCMCS内容服务器103：其不一定是内容源或者创建者，它是负责管理内容流的最后一个应用级实体。如重新格式化等，它还可以存储和转发内容流，合并来自多个提供者的内容流，以及完成应用级的加密。
BSN104：支持BCMCS的逻辑实体，可以与分组数据服务节点(PDSN)105是同一个物理实体。该逻辑实体与用于多播的基站控制器/分组控制功能(Multicast BSC/PCF)106配合添加和删除多播IP流，使用IP多播协议来管理承载通路，如加入多播组、退出多播组等，执行BCMCS Controller指定的多播IP流处理，如头压缩和删除等。
PDSN 105则通过单播连接接收来自网络的信息，并将接收到的信息传送给Unicast BSC/PCF 107。
基站收发信台(BTS)108，将接收到的来自Unicast BSC/PCF 107和Multicast BSC/PCF 106的信息发送至AT 109。
虽然图1中提到Unicast BSC/PCF 106和Multicast BSC/PCF 107，但BSC/PCF一般是同时支持单播与广播，不需提及是Unicast BSC/PCF还是Multicast BSC/PCF。
虽然BCMCS具有非常高效的空中信道利用效率，但其并不适用于集群业务。这是因为BCMCS业务仅仅是从网络到用户的单向业务，而集群业务是一种抢占方式的半双工通信方式，即组内有一个用户讲话，其它成员处于接听状态。如何利用BCMCS业务提供集群业务，实现集群业务和普通业务共网运营，以更好利用BCMCS的非常高效的信道利用率这一特点，是个有待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种实现集群业务的方法，利用BCMCS业务提供集群业务，实现集群业务和普通业务共网运营。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种实现集群业务的方法，将PTT服务器的控制面功能设置在广播多播业务控制器BCMCS Controller中，将带有PTT服务器的用户面功能的BCMCS内容服务器设置为PSG，且接入终端与分组数据服务节点PDSN之间已建立点到点PPP连接，该方法还包括以下步骤：
a、发起集群组呼的接入终端与BSN之间建立BCMCS承载通道，并从接入网络AN/PCF中获取用于接收前向语音的信息；
b、BCMCS控制器邀请组内用户加入组呼，并通知PSG本次组呼所需的业务信息；
c、PSG根据步骤b所述业务信息，通过单播连接接收反向通道上的语音信息，应用广播通道发送前向语音信息。
较佳地，如果接入终端处于休眠状态，则该方法进一步包括：在接入终端与BSN之间建立BCMCS承载通道的同时，激活单播连接，建立专用的组呼通道；或者，在BCMCS承载通道建立完成后，接入终端准备发送信息时，激活单播连接，建立专用的组呼通道。
较佳地，步骤a所述接入终端与BSN之间建立BCMCS承载通道的过程包括以下步骤：
a1、接入终端发送BCMCS注册请求消息到AN/PCF，如果BCMCS流到BSN的承载通道未建立，则AN/PCF向BSN发送BCMCS流注册请求消息，建立BCMCS承载通道，BCMCS承载通道建立完成后，给AN/PCF返回承载通道已建立的响应信息，然后执行步骤a2，如果BCMCS流到BSN的承载通道已建立，则直接执行步骤a2；
a2、接入网AN向接入终端发送BCMCS承载通道已建立信息。
较佳地，步骤a1所述接入终端通过空口公共信道或已建立的专用业务信道发送BCMCS注册请求消息；所述AN/PCF通过A接口向BSN发送BCMCS流注册请求消息。
较佳地，该方法进一步包括：步骤b执行之前，发起集群组呼的接入终端通过单播连接从BCMCS控制器中获取本次组呼的BCMCS流信息，在自身对该业务流进行监视；或者，在接入终端发送BCMCS注册请求消息的同时，通过单播连接从BCMCS控制器中获取本次组呼的BCMCS流信息，在自身对该业务流进行监视。
较佳地，所述本次组呼的BCMCS流信息包括，多播IP地址、端口号、广播访问密钥BAK、该密钥BAK的有效期限、是否使用头压缩信息。
较佳地，步骤b所述BCMCS控制器邀请组内用户加入组呼，并通知PSG本次组呼所需的业务信息的过程为：
BCMCS控制器邀请组内用户加入组呼后，再通知PSG本次组呼所需的业务信息，或者，BCMCS控制器通知PSG本次组呼所需的业务信息后，再邀请组内用户加入组呼，或者，BCMCS控制器邀请组内部分用户加入组呼后，再通知PSG本次组呼所需的业务信息。
较佳地，步骤b所述本次组呼所需的业务信息包括，单播IP地址、多播IP地址、端口号、广播访问密钥BAK、该密钥BAK的有效期限、是否使用头压缩信息。
较佳地，步骤c所述通过单播接收反向通道上的语音信息，应用广播通道发送前向语音信息的方法为：
PSG只接收被通知的单播IP地址的语音信息，使用广播访问密钥对该语音信息进行加密后，将该加密后的语音信息通过广播通道发送到对应的多播IP地址和端口号。
较佳地，在集群通话状态下，该方法进一步包括以下步骤：
d、某个接入终端在单播连接上向BCMCS控制器发送抢占请求；
e、BCMCS控制器同意步骤d所述请求后，通知PSG更新当前讲话者的单播IP地址，并通过前向单播连接向发送请求的接入终端发送同意请求的响应消息，同时，通过前向单播连接通知该组内的除发起请求的接入终端当前的讲话者；
c、PSG通过单播连接接收反向通道上的语音信息，应用广播通道发送前向语音信息。
较佳地，步骤a所述用于接收的前向语音信息包括指示集群组呼对应的BCMCS流可用的信息，以及该BCMCS流应用的广播逻辑信道和物理信道的信息。
较佳地，所述PDSN和BSN位于同一物理实体中，或者，所述PDSN和BSN位于不同的物理实体中。
本发明在BCMCS Controller中设置PTT服务器的控制面功能，在BCMCS Content Server中设置PTT服务器的用户面功能，将带有PTT服务器的用户面功能的BCMCS内容服务器设置为PTT业务网关(PSG)。集群前向语音在BCMCS信道上使用多播进行发送，反向语音在反向业务信道上使用单播连接进行发送。集群呼叫信令和抢占(Floor)控制信令使用单播连接进行发送。PSG只接收来自当前讲话者的语音，即以单播IP地址为标识，来自其它IP地址的语音信息一律丢弃。为了防止非组内成员接收，PSG对前向语音数据进行加密传输，这样只有组内成员才能解密并接收。应用本发明，通过将单播业务与多播业务相结合，并对BCMCS Controller进行适当扩展，使得BCMCS业务能够提供集群业务，实现了集群业务和普通业务共网运营。而且，应用本发明，对空口协议和A接口协议不进行任何修改，只需扩展客户端和服务器端的软件即可实现，其兼容性和扩展性好。
附图说明
图1所示为BCMCS系统结构示意图；
图2所示为应用本发明的集群系统实现组呼时的结构示意图；
图3所示为应用本发明一实施例的实现集群组呼的流程示意图；
图4所示为应用本发明的基于图3所示实施例实现集群抢占的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清楚，下面结合附图对本发明再做进一步地详细说明。
BCMCS业务分为静态广播和动态广播两种，静态广播是通过操作维护等方式建立BCMCS承载通道，不管是否有用户监听BCMCS流，该通道一直存在。动态广播是根据用户的监听情况动态建立和释放BCMCS承载通道。一个流只有一个承载通道，在核心网络侧使用IP多播协议进行传输，BSN完成多播IP地址及端口号到流ID的映射。本发明应用的是动态广播。
本发明的思路如图2所示：在BCMCS Controller中设置PTT服务器的控制面功能，在BCMCS Content Server中设置PTT服务器的用户面功能，将带有PTT服务器的用户面功能的BCMCS内容服务器设置为PTT业务网关(PSG)。图中的虚线代表集群前向语音业务流，点画线代表集群反向语音业务流，实线代表已建立的通信连接。集群前向语音在BCMCS信道上使用多播进行发送，即PSG把接收到的语音信息经BSN及AN/PCF发送到集群组内对应的多播IP地址和端口号，该多播IP地址和端口号即为组内对应的接入终端；反向语音在反向业务信道上使用单播进行发送，即讲话者的AT所发出的语音信息通过单播连接经AN/PCF和PDSN到达PSG。集群呼叫信令和抢占控制信令使用单播连接进行发送。AAA服务器用于对终端进行授权验证。
PSG只接收来自当前讲话者的语音，即以单播IP地址为标识，来自其它IP地址的语音信息一律丢弃。为了防止非组内成员接收，PSG对前向语音数据进行加密传输，这样只有组内成员才能解密并接收。
下面结合流程图具体说明。
图3所示为应用本发明一实施例的实现集群组呼的流程示意图。在本实施例中，假设AT1、AT2和AT3为同一集群组的组内成员，且在同一个扇区下，其中AT1为讲话者，其余为接听者，而且，所有的接入终端，即AT1、AT2和AT3，已经通过AN/PCF与PDSN之间建立了点到点(PPP)连接，且逻辑功能实体BSN与PDSN在同一个物理实体中。在BCMCS Controller中已设置了PTT服务器的控制面功能，在PSG中已设置了PTT服务器的用户面功能。
步骤301，AT1通过空口公共信道或已建立的专用业务信道，发送BCMCS注册请求消息到AN/PCF。如果BCMCS流到BSN的承载通道未建立，则执行步骤302，如果BCMCS流到BSN的承载通道已建立，则直接执行步骤304。
步骤302，AN/PCF通过A接口向BSN发送BCMCS流注册请求，以建立BCMCS承载通道。
步骤303，BSN加入多播组后，整个承载通道即建立完毕，给AN/PCF返回承载通道已建立的响应信息。
步骤304，AN/PCF向AT1发送BCMCS承载通道已建立的信息。
步骤305，AN/PCF发送广播多播开销消息(BCMCS Overhead)消息，指示集群组呼对应的BCMCS流可用，并指明分配给其应用的广播逻辑信道和物理信道，AT1开始监视相应的广播信道，准备接收。即AN向AT发送用于接收前向语音的信息。
步骤306，如果AT1处于休眠状态，则激活单播连接，建立专用的组呼通道，本步骤也可在执行步骤301的同时执行，即在BCMCS承载通道建立完成后，接入终端准备发送信息时，激活单播连接，建立专用的组呼通道。
步骤307，AT1通过单播连接从具有PTT服务器的控制面功能的BCMCSController中获取BCMCS流信息，以用于自身对该业务流进行监视，同时，将该BCMCS流的ID设置为本集群组的ID。上述BCMCS流信息中包括多播IP地址、端口号、BAK、BAK的有效期限(BAK Expiry time)，是否使用头压缩等信息。与此同时，具有PTT服务器的控制面功能的BCMCSController也通过来自AT1的BCMCS流信息获取请求消息的标识，确定AT1请求发起组呼后，执行步骤308a。
步骤308a，309a，具有PTT服务器的控制面功能的BCMCS Controller邀请组内用户加入组呼，即分别邀请AT2及AT3加入组呼。
步骤308b，309b，AT2及AT3接收到邀请后，分别通过单播连接向BCMCS Controller获取BCMCS流信息，用于正确接收前向多播流。
步骤310，具有PTT服务器的控制面功能的BCMCS Controller向PSG发送业务信息，该业务信息中包括单播IP地址、多播IP地址、端口号、BAK、BAK的有效期限(BAK Expiry time)，是否使用头压缩等信息。PSG只接收来自被通知的单播IP地址的语音信息，来自其它IP地址的语音信息一律丢弃。根据运营商的不同策略，该步骤也可以在邀请用户加入前执行，即在步骤308之前执行，或者，该步骤也可以在有一个用户加入后执行。
步骤311，AT1通过单播连接向PSG发送反向语音信息。
步骤312，PSG使用BAK对接收到的语音信息进行加密，通过广播通道向多播IP地址和端口号发送前向加密语音信息，该多播IP地址和端口号即为组内对应的接入终端，即AT2和AT3。
对于上述实施例，如果AT1、AT2、AT3不在同一个扇区下，则AT1、AT2、AT3要分别发送请求BCMCS流注册消息建立BCMCS承载通道。上述BSN与PDSN也可以不在同一个物理实体中。
图4所示为应用本发明的基于图3所示实施例实现集群抢占的流程示意图。在本实施例中，组呼成员处于通话态。其中，AT2为发起抢占的用户。
步骤401，AT2在单播连接上向具有PTT服务器的控制面功能的BCMCSController发送抢占(Floor)消息。
步骤402，BCMCS Controller同意该AT2抢占后，向PSG发送业务信息，只需更新当前讲话者的单播IP地址。
步骤403，BCMCS Controller在前向单播连接上向AT2发送抢占成功的响应(Floor Grant)消息。
步骤404a、404b，BCMCS Controller在前向单播连接上向AT1、AT3发送抢占获取(Floor Taken)消息，通知组内其它用户当前的讲话者。
步骤405，AT2通过单播连接向PSG发送反向语音信息。
步骤406a、步骤406b，PSG使用BAK对接收到的语音信息进行加密，通过广播通道向AT1和AT3发送前向加密语音信息。
至此，应用BCMCS实现了集群业务，其中，AT与AN之间仍然使用空口协议进行传输，该空口协议不需要做任何修改。
在本发明中，集群呼叫信令和抢占控制信令使用单播连接进行发送，由于系统的前向业务信道是时分复用的，因此，在没有数据传输的情况下，前向单播连接并不占用资源。反向单播连接用于传输讲话者的语音信息，由于同一时刻只有一个用户讲话，即只有一个反向业务信道在传输，因此对系统反向负载影响较小。
本发明既适用于CDMA 2000 1X系统，也适用于CDMA 2000 1XEV-DO(Data Only)系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种实现集群业务的方法，其特征在于，将PTT服务器的控制面功能设置在广播多播业务控制器BCMCS Controller中，将带有PTT服务器的用户面功能的BCMCS内容服务器设置为PTT业务网关PSG，且接入终端与分组数据服务节点PDSN之间已建立点到点PPP连接，该方法还包括以下步骤：
a、发起集群组呼的接入终端与支持BCMCS的逻辑实体BSN之间建立BCMCS承载通道，并从接入网络AN/PCF中获取用于接收前向语音的信息；
b、BCMCS控制器邀请组内用户加入组呼，并通知PSG本次组呼所需的业务信息；
c、PSG根据步骤b所述业务信息，通过单播连接接收反向通道上的语音信息，应用广播通道发送前向语音信息。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果接入终端处于休眠状态，则该方法进一步包括：在接入终端与BSN之间建立BCMCS承载通道的同时，激活单播连接，建立专用的组呼通道；或者，在BCMCS承载通道建立完成后，接入终端准备发送信息时，激活单播连接，建立专用的组呼通道。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a所述接入终端与BSN之间建立BCMCS承载通道的过程包括以下步骤：
a1、接入终端发送BCMCS注册请求消息到AN/PCF，如果BCMCS流到BSN的承载通道未建立，则AN/PCF向BSN发送BCMCS流注册请求消息，建立BCMCS承载通道，BCMCS承载通道建立完成后，给AN/PCF返回承载通道已建立的响应信息，然后执行步骤a2，如果BCMCS流到BSN的承载通道已建立，则直接执行步骤a2；
a2、接入网AN向接入终端发送BCMCS承载通道已建立信息。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤a1所述接入终端通过空口公共信道或已建立的专用业务信道发送BCMCS注册请求消息；所述AN/PCF通过A接口向BSN发送BCMCS流注册请求消息。
5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：步骤b执行之前，发起集群组呼的接入终端通过单播连接从BCMCS控制器中获取本次组呼的BCMCS流信息，在自身对该业务流进行监视；或者，在接入终端发送BCMCS注册请求消息的同时，通过单播连接从BCMCS控制器中获取本次组呼的BCMCS流信息，在自身对该业务流进行监视。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述本次组呼的BCMCS流信息包括，多播IP地址、端口号、广播访问密钥BAK、该密钥BAK的有效期限、是否使用头压缩信息。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b所述BCMCS控制器邀请组内用户加入组呼，并通知PSG本次组呼所需的业务信息的过程为：
BCMCS控制器邀请组内用户加入组呼后，再通知PSG本次组呼所需的业务信息，或者，BCMCS控制器通知PSG本次组呼所需的业务信息后，再邀请组内用户加入组呼，或者，BCMCS控制器邀请组内部分用户加入组呼后，再通知PSG本次组呼所需的业务信息。
8、根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，步骤b所述本次组呼所需的业务信息包括，单播IP地址、多播IP地址、端口号、广播访问密钥BAK、该密钥BAK的有效期限、是否使用头压缩信息。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤c所述通过单播接收反向通道上的语音信息，应用广播通道发送前向语音信息的方法为：
PSG只接收被通知的单播IP地址的语音信息，使用广播访问密钥对该语音信息进行加密后，将该加密后的语音信息通过广播通道发送到对应的多播IP地址和端口号。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在集群通话状态下，该方法进一步包括以下步骤：
d、某个接入终端在单播连接上向BCMCS控制器发送抢占请求；
e、BCMCS控制器同意步骤d所述请求后，通知PSG更新当前讲话者的单播IP地址，并通过前向单播连接向发送请求的接入终端发送同意请求的响应消息，同时，通过前向单播连接通知该组内的除发起请求的接入终端当前的讲话者；
c、PSG通过单播连接接收反向通道上的语音信息，应用广播通道发送前向语音信息。
11、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a所述用于接收的前向语音信息包括指示集群组呼对应的BCMCS流可用的信息，以及该BCMCS流应用的广播逻辑信道和物理信道的信息。
12、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PDSN和BSN位于同一物理实体中，或者，所述PDSN和BSN位于不同的物理实体中。
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