CN1917672A - 数字集群系统的讲话权控制方法及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字集群系统的讲话权控制方法，包括以下步骤：A.将讲话权控制信息封装在实时传输协议RTP帧的扩展区域；B.用户终端与PTT服务器通过所述实时传输协议RTP进行讲话权控制消息交互；C.根据所述讲话权控制消息进行用户终端间讲话权转换。本发明利用实时传输协议RTP传输语音或其它媒体流，并利用RTP协议的扩展机制完成讲话权控制，减少了传输讲话权控制信息的实时传输控制协议RTCP所占用一个传输端口，因此，提高了系统资源的利用率。另外，由于本发明实时传输协议RTP代替了现有技术中的实时传输协议RTP和实时传输控制协议RTCP两种协议，因此，避免了协议之间的转换。

Description

数字集群系统的讲话权控制方法及通信方法

技术领域

本发明涉及数字集群通信领域，特别涉及一种数字集群系统的讲话权控制方法及通信方法。

背景技术

数字集群系统是移动通信系统的一个重要分支，是多用户共享一组无线信道，并动态使用这些信道的专用移动通信系统。目前，在TD-SCDMA(时分同步码分多址)系统中实现数字集群业务的主要方法为群组呼叫和单独呼叫，其中，单独呼叫是在用户终端与媒体服务器之间建立一个单独的数据信道，从媒体服务器发送的每个数据包只能传送给一个用户终端。群组呼叫是在以组播技术构建的网络上，允许路由器一次将数据包复制到多个信道上，发送给多个用户终端。数字集群系统中典型的例子就是PTT(Push-To-Talk)，更准确的说法应该是PoC(Push to talk on Cellular，一键通)技术。该技术的主要特征是在用户终端上实现对讲机的功能，也就是说，PoC用户终端只要按下一个专用键就可以和预先设定的一个组内的用户终端进行一对多的半双工通话。

实现PoC业务的系统需要一对连接端口，其中一个端口利用RTP(Realtime Transport Protocol，实时传输协议)传输语音或其他媒体流，另一个端口利用RTCP(Realtime Transport Control Protocol，实时传输控制协议)实现呼叫进行中讲话权控制。为了解析这两种信息，用户终端程序分别提供了RTP数据和RTCP数据的处理程序。当通话时，用户终端利用RTP处理程序将语音数据封为RTP帧，通过相应的端口发送；并利用RTCP处理程序将控制信息封为RTCP帧，通过相应的端口周期性地传送来通知发送方，另外，发送方也可以用RTCP帧提供每次的会话信息，包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料。

在用户终端会话期间，PoC业务的讲话权控制都在PTT服务器中完成，所采用的RTCP帧包括多条控制消息：Floor Idle(讲话权空闲)、Floor Release(讲话权释放)、Floor Request(讲话权请求)、Floor Grant(讲话权授予)、FloorTaken(讲话权获取)、Floor Deny(讲话权拒绝)、Floor Revoke(讲话权撤消)和Floor Preemption(讲话权抢占)。

例如，讲话权请求过程如图1所示，通过按下用户终端1的PTT按键，使用户终端1给PTT服务器发送Floor Request消息(用户终端1将周期的发送Floor Request，直到接收到Floor Grant 向应为止)；当PTT服务器确定用户终端1可以得到讲话权，将发送Floor Taken消息给用户终端2；并将发送Floor Grant消息给用户终端1；用户通过用户终端1向用户终端2发送语音信息。

讲话权释放过程如图2所示，包括：用户停止说话，释放用户终端1的PTT按键；用户终端1停止语音编码，确定最后RTP包的序列号码；用户终端1通过Floor Release消息通知PTT服务器已经释放了讲话权，该消息中包含了最后RTP包的序列号码；PTT服务器向用户终端2及用户终端1发送Floor Idle消息，指示讲话权空闲。

现有技术中建立初始呼叫连接过程通常采用SIP协议或H.323协议实现，其中，SIP(Session Initiation Protocol)是IETF制定的多媒体通信系统框架协议之一，它是一个基于文本的应用层控制协议，独立于底层协议，用于建立、修改和终止IP网上的双方或多方多媒体会话；H.323是一套在分组网上提供实时音频、视频和数据通信的标准协议。

当初始呼叫连接建立后，利用实时传输控制协议RTCP实现呼叫进行中讲话权控制，且利用实时传输协议RTP实现语音数据传输，因而在PoC系统，实时传输控制协议RTCP只能与实时传输协议RTP成对出现，实时传输协议RTP和实时传输控制协议RTCP各占用一个传输端口，降低了系统资源的利用率；并且由于在用户终端中需要同时使用两种传输协议进行处理，加大了信令系统实现的复杂性。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种数字集群系统的讲话权控制方法及通信方法，以克服现有技术系统资源利用率低、信令系统实现复杂的缺陷。

为解决上述问题，本发明提供了一种数字集群系统的讲话权控制方法，包括：

A、将讲话权控制信息封装在实时传输协议RTP帧的扩展区域；

B、用户终端与PTT服务器通过所述实时传输协议RTP进行讲话权控制消息交互；

C、根据所述讲话权控制消息进行用户终端间讲话权转换。

所述步骤C进一步包括：

C11、检测主叫用户终端是否释放呼叫权，如果是，则触发参与呼叫的用户终端，并转步骤C12，否则继续检测；

C12、经过PTT服务器触发后，参与呼叫的用户终端向PTT服务器请求讲话权；

C13、PTT服务器确定授予讲话权的用户终端；

C14、授予该用户终端讲话权。

所述步骤C13根据请求讲话权顺序或用户优先级确定授予讲话权的用户。

所述步骤C进一步包括：

C21、检测是否有用户终端发起讲话权抢占，如果有，则转步骤C22，否则继续检测；

C22、撤消原主叫用户终端讲话权；

C23、授予发起讲话权抢占的用户终端讲话权。

步骤C21和C22之间还包括：PTT服务器判断发起讲话权抢占的用户终端与原主叫用户终端的优先级顺序，如发起讲话权抢占的用户终端的优先级高于原主叫用户终端的优先级，则转步骤C22，否则，转步骤C21。

所述实时传输协议RTP帧的扩展区域，包括扩展类型、扩展长度，及增加的消息类型和呼叫用户地址；其中，扩展类型指示RTP帧的扩展类型；扩展长度指示RTP头中使用的比特数；消息类型指示讲话权的控制类型；呼叫用户地址指示讲话权控制的用户地址。

所述消息类型包括：空闲状态消息、授予讲话权消息、请求讲话权消息、释放讲话权消息、撤消讲话权消息和抢占讲话权消息。

步骤A之前还包括：建立初始呼叫连接，所述初始呼叫连接通过SIP协议或H.323协议实现。

所述步骤A之前还包括：基于SIP呼叫控制协议建立呼叫连接后，主叫用户取得讲话权。

本发明还提供了一种数字集群系统的通信方法，包括以下步骤：

(101)将讲话权控制信息封装在实时传输协议RTP帧的扩展区域；

(102)用户终端与PTT服务器之间通过实时传输协议RTP帧通信；

(103)PTT服务器根据实时传输协议RTP帧中讲话权控制信息确定主叫用户终端及被叫用户终端；

(104)主叫用户终端将要发送的语音信号通过编码，并封装为RTP帧发送到被叫用户终端。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明利用实时传输协议RTP传输语音或其它媒体流，并利用RTP协议的扩展机制完成讲话权控制，减少了传输讲话权控制信息的实时传输控制协议RTCP所占用一个传输端口，因此，提高了系统资源的利用率。

另外，由于本发明将讲话权控制信息封装在实时传输协议RTP的扩展区域，使用实时传输协议RTP代替了现有技术中的实时传输协议RTP和实时传输控制协议RTCP两种协议，因此，避免了协议之间的转换，且简化了用户终端中协议处理程序，进而减少信令系统实现的复杂度。

附图说明

图1是现有技术讲话权请求流程图；

图2是现有技术讲话权释放流程图；

图3是本发明系统结构图；

图4是本发明实现数字集群系统讲话权控制的流程图；

图5是TD-SCDMA数字集群系统讲话权控制消息结构图；

图6是本发明一个具体实施例中讲话权控制流程图；

图7是本发明中应用讲话权控制方法的一种数字集群系统通信方法的流程图。

具体实施方式

下面我们将结合附图，对本发明的最佳实施方案进行详细描述。首先要指出的是，本发明中用到的术语、字词及权利要求的含义不能仅仅限于其字面和普通的含义去理解，还包括进而与本发明的技术相符的含义和概念，这是因为我们作为发明者，要适当地给出术语的定义，以便对我们的发明进行最恰当的描述。因此，本说明和附图中给出的配置，只是本发明的首选实施方案，而不是要列举本发明的所有技术特性。我们要认识到，还有各种各样的可以取代我们方案的同等方案或修改方案。

本发明所应用的系统结构如图3所示，包括：用户终端10、无线网络子系统20、核心网30和PTT服务器40，其中，无线网络子系统20通过Uu接口与用户终端10相连，通过Iu接口与核心网30分组域相连。不同的用户终端通过无线网络子系统、核心网与同一个PTT服务器通信。无线接入子系统20由无线网络控制器21、基站22(Node B)组成，二者之间通过Iub接口相连。当进行语音通信，即某个用户终端讲话时，主叫用户终端将语音数据采用RTP/IP方式通过无线网络子系统、核心网传送到PoC服务器，再由PoC服务器经过核心网、无线网络子系统发送到被叫用户终端，此时被叫用户终端只能收听主叫用户终端的语音信息。

本发明利用经过扩展的RTP实现数字集群系统讲话权控制的流程如图4所示，包括：

步骤s401，首先基于SIP或H.323等呼叫控制协议建立呼叫连接，且呼叫控制协议建立呼叫连接后，主叫用户取得讲话权。在进行语音传输时，PoC系统利用实时传输协议RTP处理程序将语音信息封装在实时传输协议RTP数据帧，将讲话权控制信息封装在实时传输协议RTP数据帧的扩展区域。

步骤s402，在呼叫过程中，用户终端与PTT服务器通过所述实时传输协议RTP进行讲话权控制消息交互；步骤s403，PoC系统根据实时传输协议RTP数据帧的扩展区域中的讲话权控制消息进行用户终端间讲话权转换，即被叫用户终端或其它用户终端在主叫用户终端讲话时抢占讲话权，或用户终端在讲话权空闲时主动获得讲话权。

本发明数字集群系统讲话权的控制信令是由扩展后的RTP传输的，该扩展后的RTP结构如图5所示。根据协议IETF RFC 1889“RTP：A Transport Protocolfor Real-Time Applications”的实时传输协议头扩展(RTP Header Extension)规定，除了Extension bit部分设置指示实时传输协议帧头(RTP Header，长12字节)有无扩展之外，其余Header Field部分与标准RTP packet header field完全一致；通过设置扩展类型(Profile Type)，在数字集群系统中可以实现不同的扩展方式，如对于多个不同的用户组，扩展类型(Profile Type)有不同内容，扩展长度(Extension Length)指示RTP Header Extension中使用的比特数目。实际的RTP Header Extension由消息类型(Message Type)和呼叫用户地址(Call Member ID)两部分组成。Message Type主要包扩六条消息：讲话权空闲(FLOOR-IDLE)、讲话权授予(FLOOR-GRANT)、讲话权请求(FLOOR-REQUEST)、讲话权释放(FLOOR-RELEASE)、讲话权撤消(FLOOR-REVOKE)、讲话权抢占(FLOOR-PREEMPTION)；(Call MemberID)用于讲话权控制消息后面的用户表示。

步骤s403所述用户终端讲话权转换的具体情况包括多种，其中一种为：系统检测主叫用户是否释放呼叫权，如果是，则向其它参与呼叫的用户发送讲话权空闲消息，需要讲话的用户向PTT服务器请求讲话权，PTT服务器根据请求讲话权顺序或用户优先级确定授予讲话权的用户，并授予该用户讲话权，被授予讲话权的用户进行语音传输；否则继续检测系统讲话权状态。

另一种为：系统检测是否有用户发起讲话权抢占，如果有，PTT服务器判断发起讲话权抢占的用户与原主叫用户的优先级顺序，如发起讲话权抢占的用户的优先级高于原主叫用户的优先级，则撤消原主叫用户讲话权，并授予发起讲话权抢占的用户讲话权，发起讲话权抢占的用户讲话权进行语音传输，否则继续检测系统讲话权状态。

本发明的基于SIP呼叫的具体实施例如图6所示，

步骤s601，主叫用户按下用户终端1(即主叫用户终端)的PTT按键，用户终端1通过无线网络子系统RNS及核心网CN向PTT服务器发送SIPINVITE(呼叫注册邀请)消息，PTT服务器确定被叫用户终端，并向用户终端N(即被叫用户终端)(N＝2，3，......，n)发送SIP INVITE消息，而后用户终端N向PTT服务器发送SIP200OK(呼叫注册成功)消息，PTT服务器再向用户终端1发送SIP200OK消息，表明用户终端N接受呼叫；然后，用户终端1向PTT服务器、PTT服务器向用户终端N发送注册成功确认消息。这时基于SIP的呼叫建立已经完成，用户终端1取得讲话权。主叫用户可以通过用户终端1开始发送语音到用户终端N(N＝2，3，......，n)。

步骤s602，主叫用户释放用户终端1(主叫用户终端)的PTT按键，用户终端1利用经过扩展的携带讲话权控制信息的RTP帧向PTT服务器发送讲话权释放(FLOOR RELEASE)消息。

步骤s603，PTT服务器利用RTP扩展信息向参与呼叫的所有用户终端(用户终端1，用户终端N，其中N＝2，3，......，n)发送讲话权空闲(FLOOR IDLE)消息，指示讲话权已空闲。

步骤s604，用户终端1，用户终端N(N＝2，3，......，n)一旦收到讲话权空闲(FLOOR IDLE)消息，需要讲话的用户终端可以利用RTP扩展信息向PTT服务器发送请求讲话权消息(FLOOR-REQUEST)。

步骤s605，PTT服务器根据讲话权请求的顺序或用户的优先级(该些信息是通过控制消息中携带的消息参数和系统收到消息时间差来的得到的)仲裁后授予用户终端N的讲话权，利用RTP扩展信息分别向用户终端N和用户终端1发送消息讲话权授予消息(FLOOR-GRANT)，此时，用户终端N成为主叫终端。

步骤s606，用户终端N通过PTT服务器向被叫终端发送语音信息。

步骤s607，此时的被叫终端用户终端1(或组内其他终端)按下PTT按键，利用RTP扩展信息向PTT服务器发送讲话权抢占消息(FLOOR-PREEMPTION)，进行讲话权抢占。

步骤s608，PTT服务器根据系统设定的优先级确定该用户终端抢占成功，利用RTP扩展信息向原主叫终端用户终端N发送撤消讲话权(FLOOR-REVOKE)消息，撤消用户终端N讲话权。

步骤s609，PTT服务器利用RTP扩展信息，向用户终端1和用户终端N发送讲话权授予(FLOOR-GRANT)消息，授予用户终端1讲话权。

步骤s610，用户终端1向用户终端N传输语音。

步骤s611，重复步骤s602-s610，直到预先设定的定时器超，PTT服务器利用RTP扩展信息发送讲话权释放(FLOOR-RELEASE)消息，结束本次呼叫。

本实施例是基于SIP协议的呼叫建立后讲话权的控制过程，但在实际应用中并不仅限于SIP协议的呼叫建立，应用其它协议建立的呼叫同样实用本发明的呼叫控制过程，例如：H.323等协议。

本发明将上述讲话权控制方法应用到语音通信系统中，实现了一种系统资源利用率高、信令系统实现简单的数字集群系统的通信方法，该方法如图7所示，包括以下步骤：

步骤s701，将讲话权控制信息封装在实时传输协议RTP帧的扩展区域。在用户终端中只需要解析RTP的程序，且用户终端在传输数据时，只需要一个端口传送包含扩展字节的RTP，就可以发送音频数据和控制信息。用户终端将语音数据封装为实时传输协议RTP帧；将控制信息放入实时传输协议RTP帧的扩展区域；

步骤s702，用户终端与PTT服务器之间通过实时传输协议RTP帧通信；该RTP帧中包括语音信息和RTP帧扩展区域的讲话权控制信息。

步骤s703，PTT服务器根据实时传输协议RTP帧中讲话权控制信息确定主叫用户终端及被叫用户终端。

步骤s704，主叫用户终端将要发送的语音信号通过编码，并封装为RTP帧发送到被叫用户终端。获得讲话权的用户终端将要发送的语音信号通过编解码器编码，经过编码后的数据被用户终端程序封装为RTP帧，并发送到被叫终端；被叫终端接收该RTP帧后，利用终端程序解封包，利用RTP扩展字节中的控制信息控制整个系统，将RTP中的数据流发送到音频编解码器解码，音频流就进入播放阶段。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种数字集群系统的讲话权控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将讲话权控制信息封装在实时传输协议RTP帧的扩展区域；

B、用户终端与PTT服务器通过所述实时传输协议RTP进行讲话权控制消息交互；

C、根据所述讲话权控制消息进行用户终端间讲话权转换。

2、如权利要求1所述数字集群系统的讲话权控制方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：

C11、检测主叫用户终端是否释放呼叫权，如果是，则触发参与呼叫的用户终端，并转步骤C12，否则继续检测；

C12、经过PTT服务器触发后，参与呼叫的用户终端向PTT服务器请求讲话权；

C13、PTT服务器确定授予讲话权的用户终端；

C14、授予该用户终端讲话权。

3、如权利要求2所述数字集群系统的讲话权控制方法，其特征在于，所述步骤C13根据请求讲话权顺序或用户优先级确定授予讲话权的用户。

4、如权利要求1所述数字集群系统的讲话权控制方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：

C21、检测是否有用户终端发起讲话权抢占，如果有，则转步骤C22，否则继续检测；

C22、撤消原主叫用户终端讲话权；

C23、授予发起讲话权抢占的用户终端讲话权。

5、如权利要求4所述数字集群系统的讲话权控制方法，其特征在于，步骤C21和C22之间还包括：PTT服务器判断发起讲话权抢占的用户终端与原主叫用户终端的优先级顺序，如发起讲话权抢占的用户终端的优先级高于原主叫用户终端的优先级，则转步骤C22，否则，转步骤C21。

6、如权利要求1所述数字集群系统的讲话权控制方法，其特征在于，所述实时传输协议RTP帧的扩展区域，包括扩展类型、扩展长度，及增加的消息类型和呼叫用户地址；其中，扩展类型指示RTP帧的扩展类型；扩展长度指示RTP头中使用的比特数；消息类型指示讲话权的控制类型；呼叫用户地址指示讲话权控制的用户地址。

7、如权利要求6所述数字集群系统的讲话权控制方法，其特征在于，所述消息类型包括：空闲状态消息、授予讲话权消息、请求讲话权消息、释放讲话权消息、撤消讲话权消息和抢占讲话权消息。

8、如权利要求1所述数字集群系统的讲话权控制方法，其特征在于，步骤A之前还包括：建立初始呼叫连接，所述初始呼叫连接通过SIP协议或H.323协议实现。

9、如权利要求8所述数字集群系统的讲话权控制方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括：基于SIP呼叫控制协议建立呼叫连接后，主叫用户取得讲话权。

10、一种数字集群系统的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

(101)将讲话权控制信息封装在实时传输协议RTP帧的扩展区域；

(102)用户终端与PTT服务器之间通过实时传输协议RTP帧通信；

(103)PTT服务器根据实时传输协议RTP帧中讲话权控制信息确定主叫用户终端及被叫用户终端；

(104)主叫用户终端将要发送的语音信号通过编码，并封装为RTP帧发送到被叫用户终端。

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