一种td-lte集群故障弱化通信系统中的寻呼方法
【专利摘要】一种TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，所述方法包括：建立包含故障基站标识的用户信息表；基站收到携带第一用户标识的呼叫请求后，在所述用户信息表中根据故障基站标识确定第一用户标识对应的用户在覆盖范围内，发送包括与第一用户标识对应的第二用户标识的寻呼消息；用户根据寻呼消息中的第二用户标识确定自身是基站寻呼的对象，向基站发起连接建立过程或接收组呼建立消息。应用本发明实施例后，在核心网侧发生故障时，基站还可以进行正常的寻呼。
【专利说明】—种TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及通信【技术领域】，更具体地，涉及一种TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法。
【背景技术】
[0002]随着移动互联网的飞速发展和全球无线城市的大规模建设，行业应用对集群通信的需求越来越多样化，以语音为主的数字窄带集群系统在数据传输能力和多媒体业务的支持能力方面已远远落后行业发展需求。数据宽带化、业务多样化、终端多模化、系统IP化是当前集群通信技术的发展方向，集群通信正逐步进入新一代宽带多媒体集群系统时代。
[0003]基于TD-LTE的宽带集群系统是以第四代移动通信技术TD-LTE为核心技术，将TD-LTE的高速率、大带宽与数字集群技术中的资源共享、快速呼叫建立、指挥调度等特点进行融合的集语音、数据、视频为一体的新一代宽带数字集群系统。
[0004]基于TD-LTE的宽带集群系统以LTE系统架构为基础，系统分为终端、接入网、核心网、签约数据库、调度控制中心和操作维护中心六部分。终端(UE)分为指挥调度类终端和数据传输类终端两类，包括手持终端、固定终端、车载终端、桌面终端CPE、上网卡或无线监控摄像头终端等设备。接入网由基站(eNodeB)设备组成。核心网(EPC)负责UE的网络侧移动性管理、SI链路管理、业务数据的统一交换控制和传送，包括移动性管理实体(MME)和安全网关(xGW)。签约数据库(RDS)实现集群用户信息、集群组用户信息的管理和查询、用户鉴权、密钥生成、保存和管理等功能。调度控制中心(MDC)负责整个集群系统的协调调度和呼叫控制，主要网元包括交换控制平台(SCC)和调度应用平台。操作维护中心(eOMC)负责对系统设备的管理和维护，实现对被管理设备的配置管理、故障管理、性能管理等操作维护功能。
[0005]由于集群通信系统往往涉及人员生命和公共财产安全，需要尽力保证极端条件下的通信，因此集群通信系统可靠性和抗毁性要求非常高。当系统遇到突发灾难(如地震、海嘯、空袭)或人为破坏时，系统各网元设备间可能会发生链路物理性中断或部分网元设备毁坏，为保证在上述异常情况下的用户通信，系统需要专门的抗毁性方案。故障弱化即是一种重要的抗毁性方案，主要目的是解决基站失去网络侧控制后，继续服务基站覆盖范围内的终端用户。
[0006]正常模式下，系统的集群用户信息保存在签约数据库(RDS)中，当终端需要附着网络或进行通信业务时，由核心网和交换控制平台根据RDS中的用户信息进行鉴权和执行业务操作，此时，基站上没有集群用户信息。而当核心网侧发生故障，基站进入故障弱化模式后，基站没有所属终端的用户信息，则无法在故障弱化模式下正常寻呼。
【发明内容】
[0007]本发明实施例提出一种TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，在核心网侧发生故障时，基站还可以进行正常的寻呼。
[0008]本发明实施例的技术方案如下:
[0009]一种TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，所述方法包括:
[0010]建立包含故障基站标识的用户信息表；
[0011]基站收到携带第一用户标识的呼叫请求后，在所述用户信息表中根据故障基站标识确定第一用户标识对应的用户在覆盖范围内，发送包括与第一用户标识对应的第二用户标识的寻呼消息；
[0012]用户根据寻呼消息中的第二用户标识确定自身是基站寻呼的对象，向基站发起连接建立过程或接收组呼建立消息。
[0013]所述用户信息表包括缺省配置信息和差异配置信息；
[0014]所述差异配置信息包括国际移动用户识别码MS1、用户的电话号码UDN、组号列表GroupNumber list、用户IP地址Server IP、用户IP端口号Server Port和包含故障基站标识的故障弱化唯一临时用户标识M-GUTI。
[0015]所述建立包含故障基站标识的用户信息表包括:
[0016]用户UE进入故障弱化模式后，UE向基站eNB上报MSI ；
[0017]eNB以所述MSI为索弓丨，为UE分配所述MSI分配对应的包含故障基站标识M-GUTI, Server IP 和 Server Port，然后将所述 MSI 分配对应的 M-GUT1、Server IP 和Server Port通过NAS消息传送至用户；
[0018]用户在SIP层业务注册信息中携带所述IMS1、UDN和GroupNumber list发送至eNB ；
[0019]eNB 通过所述 IMSI 将所述 M-GUT1、Server IP、Server Port 与 UDN、GroupNumberlist相关联，建立包含故障基站标识的用户信息表。
[0020]所述UE进入故障弱化模式包括:UE接入的基站由正常工作模块转为故障模式。
[0021]所述UE进入故障弱化模式包括:UE从正常工作的基站移动到故障模式的基站。
[0022]所述用户UE进入故障弱化模式包括:UE从故障模式的基站移动到另一个故障模式的基站。
[0023]所述UE向eNB上报MSI包括:UE清除原有M-GUTI后，在附着eNB过程中上报頂SI。
[0024]所述UE向eNB上报MSI包括:
[0025]UE不能清除原有M-GUTI后，在附着eNB过程中上报M-GUTI ；
[0026]所述M-GUTI中的故障基站标识与eNB的标识不相同时；
[0027]UE 上报頂SI。
[0028]所述UE向eNB上报MSI包括:
[0029]UE不能清除原有⑶TI，在附着eNB过程中上报M-GUTI ；
[0030]所述M-GUTI中的故障基站标识与eNB的标识相同时；
[0031 ] eNB根据所述M-GUTI得到对应的MSI。
[0032]所述方法在建立包含故障基站标识的用户信息表后进一步包括:
[0033]当检测到UE无周期性注册或TAU，则在所述用户信息表中删除所述UE的信息。
[0034]所述第一用户标识是用户的电话号码UDN，所述第二用户标识是故障弱化基站内临时移动用户标识M-S-TMSI
[0035]所述用户根据寻呼消息中的第二用户标识确定自身是基站寻呼的对象，向基站发起连接建立过程包括:携带M-S-TMSI向基站发起RRC连接建立过程。
[0036]所述第一用户标识是组号，所述第二用户标识是组号和组无线网络临时标识G-RNTI ；
[0037]所述用户根据寻呼消息中的第二用户标识确定自身是基站寻呼的对象，所述接受组呼建立消息包括:
[0038]用户根据组号确定自身是基站组呼中的寻呼对象，再通过G-RNTI接收组呼建立消息，建立组呼，接收组呼数据。
[0039]从上述技术方案中可以看出，在本发明实施例中首先建立包含故障基站标识的用户信息表；基站收到携带第一用户标识的呼叫请求后，在所述用户信息表中根据故障基站标识确定第一用户标识对应的用户在覆盖范围内，发送包括与第一用户标识对应的第二用户标识的寻呼消息；用户根据寻呼消息中的第二用户标识确定自身是基站寻呼的对象，向基站发起连接建立过程或接受组呼建立消息。在核心网侧发生故障，基站进入故障弱化模式后，基站可以依据用户信息表与用户进行正常的寻呼。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法流程示意图；
[0041]图2为M-GUTI结构示意图；
[0042]图3为⑶TI结构示意图；
[0043]图4为用户信息表建立流程示意图。
【具体实施方式】
[0044]为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
[0045]在本发明实施例中，建立包含故障基站标识的用户信息表，UE进行重复附着和注册。基站收到携带第一用户标识的呼叫请求后，在用户信息表中根据故障基站标识确定第一用户标识对应的用户在覆盖范围内，发送包括与第一用户标识对应的第二用户标识的寻呼消息；用户根据寻呼消息中的第二用户标识确定自身是基站寻呼的对象，向基站发起连接建立过程或接收组呼建立消息。在核心网侧发生故障，基站进入故障弱化模式后，基站可以依据用户信息表与用户进行正常的寻呼。
[0046]此外，对终端来说，可在故障弱化和非故障弱化时，使UE保持附着过程和消息不改变，只改变UE的SIP注册信息，简化了终端的处理，最大可能的减少了故障弱化对UE的影响和改变。
[0047]基站给终端重新分配M-GUTI，其中以故障eNB标识代替了 MME标识。从而可以有效避免终端开关机和移动带来的重复注册和新旧用户无法区别问题，可保证终端重新附着时上报IMSI，有效提高建立和维护用户信息表的效率。
[0048]参见附图1是TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法流程示意图，具体包括以下步骤:
[0049]101、建立包含故障基站标识的用户信息表。
[0050]UE进入故障弱化模式包括适用于以下三种情况，即UE接收的基站由正常工作模式转为故障模式；UE从正常工作的基站移动到故障模式的基站；以及UE从故障模式的基站移动到另一个故障模式的基站。
[0051]在故障弱化工作模式下，因为基站失去了网络侧的联系和控制，从而也失去了网络侧呼叫业务所必须的用户信息，为使基站仍能完成基本的呼叫业务，需要基站建立和维护一个基站内的用户信息表，以记录必要的用户信息。
[0052]用户信息表的内容包括两类信息，缺省配置信息和差异配置信息。缺省配置信息是所有终端相同的，在故障弱化前即配好的信息。差异配置信息是每个终端有差异的，需在故障弱化发生后终端上报或基站分配的信息。
[0053]缺省配置信息主要包括终端业务注册信息、业务属性、业务参数等内容，这些信息以故障弱化条件下可允许的缺省业务为缺省配置，缺省信息由网管设置，在故障弱化前后均保持不变。
[0054]差异配置信息包括以下五项:国际移动用户识别码(MSI)、用户的电话号码(UDN)、组号列表(GroupNumber List)、用户 IP地址/端口号(ServerIP/ServerPort)、故障弱化唯一临时用户标识M-GUTI)。其中:
[0055]I) MSI是UE的用户标识。
[0056]2) UDN是UE电话号码；
[0057]3) GroupNumber List是组信息列表,包含了 UE所属的所有组号。
[0058]4) ServerIP是UE IP地址，ServerPort是UE IP端口号，用于UE呼叫被叫时的地址信息。
[0059]5) M-GUTI是故障⑶TI，其中包含了故障模式下用于寻呼UE的故障S-TMSI(M-S-TMSI)和故障基站标识eNB-1D。具体结构参加附图2。
[0060]附图2中，移动国家码(MCC)是3位数字，表示国家代码，如中国是460 ;移动网络码(MNC)表示运营商网络，2位或3位数字；eNB-1D是故障基站标识，长度20bit，用于唯一标识一个基站；移动管理实体(MME)临时移动用户标识(M-TMSI)用于唯一标识某个MME中的UE，长度32bit。
[0061]参见附图3是LTE标准中的全球唯一临时标识(⑶TI)结构示意图，与附图2的不同之处在于M-GUTI用20bit的eNB-1D和4bit0 (共24bit)代替了⑶TI中的移动管理实体标识(MME Identity)。用于寻呼UE的M-S-TMSI与S-TMSI长度一致，包含了 eNB-1D的后 4bit，4bit0，以及 32bit 的 M-TMSL.
[0062]IMS1、UDN和GroupNumber List是存储在全球用户识别(USIM)卡中的信息，由UE在附着注册过程中上报给基站；M-GUT1、ServerIP和ServerPort是基站根据UE上报的IMSI分配下传给UE的信息。
[0063]建立用户信息表的具体过程参见步骤401-414。
[0064]102、基站收到携带第一用户标识的呼叫请求后，在用户信息表中根据故障基站标识确定第一用户标识对应的用户在覆盖范围内，发送包括与第一用户标识对应的第二用户标识的寻呼消息。
[0065]103、用户根据寻呼消息中的第二用户标识确定自身是基站寻呼的对象，向基站发起连接建立过程或接收组呼建立消息。
[0066]基站与用户之间的呼叫包括单呼与组呼两种情况。
[0067]单呼时，第一用户标识是UDN，第二用户标识是M-S-TMSI。
[0068](A)当基站收到含有UDN的被叫呼叫请求后，根据建立的用户信息表判断被叫终端是否在其覆盖范围内，如果在，基站根据被叫终端的UDN获得被叫终端对应的M-GUTI，进而获取M-S-TMSI，并通过寻呼信道发送含有被叫终端M-S-TMSI的消息；否则，不作处理。
[0069](B)终端收到该寻呼消息时，通过自身的M-S-TMSI判断基站是寻呼对象，如果是，则向基站发起RRC连接建立过程，在RRC连接建立请求消息中携带M-S-TMSI，并在RRC连接建立完成消息中携带NAS消息Service Request消息；否则,不作处理。
[0070](C)基站收到RRC连接建立请求消息后，基站根据消息中携带的M-S-TMSI判断被叫终端也在其覆盖范围内，则为主叫和被叫分别分配无线资源，进行呼叫接续。当呼叫接续完成后，基站分别向主叫和被叫终端发送呼叫接续成功的通知消息。在基站单独运行时，基站仍然能为其覆盖范围内的用户提供点对点呼叫的服务。
[0071]组呼时，第一用户标识是GroupNumber,所述第二用户标识是GroupNumber和G-RNTI。
[0072]Ca)当基站收到含有GroupNumber的组呼请求后,根据建立的用户信息表判断被叫组是否有其他用户存在其覆盖范围内，如果存在，基站为主叫用户分配无线资源，并在基站内小区进行组呼寻呼(携带被叫组的GroupNumber和临时分配用于组呼建立的G-RNTI)；否则，不作处理。
[0073](b)被叫组内用户终端收到该集群寻呼消息后,通过判断GroupNumber是否在自身存储的组号列表中，决定基站是否寻呼自己所在组，如果是，并通过下发的G-RNTI接收组呼建立消息，完成组呼建立的过程；否则，不作处理。在基站单独运行时，基站仍然能为其覆盖范围内的用户提供组呼的服务。
[0074]下面结合附图4详细说明建立用户信息表的过程。
[0075]首先在UE的USM卡中预存有MS1、UDN和GroupNumber List信息。
[0076]为保证UE能上报MSI信息，在UE侧和eNodeB侧均做以下设置。
[0077]UE侧设置:在UE进入故障弱化模式后，要求UE首先清除原有⑶TI，在后续附着eNodeB过程中，只上报MSI ；
[0078]eNodeB侧设置:若某些特定UE终端不能实现⑶TI清除，则通过M-GUTI (以eNB标识代替MME标识)，eNodeB根据eNB_ID可认定UE上报的⑶TI的有效性(如果⑶TI中含本基站的eNB-1D，则有效，反之无效)，从而确保要求新用户UE上报MSI。
[0079]eNodeB获取MSI后，以MSI为索弓丨，为UE分配相应的M-GUT1、ServerIP和ServerPort,并通过NAS消息传给UE。
[0080]UE在SIP层业务注册信息中再携带IMS1、UDN和GroupNumber List传给eNodeB。eNodeB 通过 IMSI 把 M-GUT1、ServerIP、ServerPort 与 UDN、GroupNumber List 关联在一起，完成UE注册信息的建立。
[0081]故障弱化注册信息中UE携带IMS1、UDN和GroupNumber List上传给eNodeB,而UDN和GroupNumber List信息在非故障弱化UE注册时并不包含，只是在注册响应信息中由核心网侧回馈给UE。
[0082]在故障弱化和非故障弱化时，UE保持附着过程和消息不改变，只改变UE的SIP注册信息，最大可能的减少了故障弱化对UE的影响和改变。详细过程如下:
[0083]401、UE发起RRC连接建立过程；
[0084]402、UE 向 eNodeB 发送 RRC Connect1n Setup Complete 消息，附带 NAS 消息Attach Request,请求附着。NAS消息包含GUTI或IMSI。
[0085]如果UE上报的是MSI，则从406鉴权和加密开始执行；如果UE上报的是⑶TI，则从403开始执行。
[0086]403、如果UE上报的是⑶TI，eNodeB在现有用户信息表中检查该⑶TI是否存在，如果存在，表示该UE不是第一次注册附着eNodeB，则从406鉴权和加密开始执行；如果用户信息表中不存在该⑶TI，则认为上报的⑶TI无效，执行404，向UE请求上报MSI。
[0087]404、eNodeB 为了得到 IMSI,发送 Identity Request 给 UE。
[0088]405、UE向eNodeB发送Identity Response消息，消息携带IMSI返回响应消息。
[0089]406、进行鉴权安全认证和加密过程。故障弱化UE的安全认证和加密过程是现有的技术。
[0090]407、eNodeB在UE用户信息表中检查该UE的MSI是否存在，如果存在，则执行408建立初始上下文；如果不存在，eNodeB在用户信息表中增加该UE的IMSI信息，并为UE分配M-GUTI (和ServerlP/ServerPort，以MSI建立索引对应关系。
[0091]408、eNodeB为UE建立初始上下文。
[0092]409、eNodeB 为 UE 建立缺省承载，并通过 RRC Connect1n Reconfigrat1n 向 UE发送 Attach Accept 消息,如果 eNodeB 给 UE 分配了新的 M-GUTI 和 Server IP/ServerPort,那么消息中包含所分配的信息。
[0093]410、UE 向 eNodeB 发送 RRC Connect1n Reconfigrat1n Complete 消息。
[0094]411、UE 通过 UL Informat1n Transfor 向 eNodeB 发送 Attach Complete 消息。
[0095]412、UE在完成NAS层附着后，进行SIP层注册前，需要向eNodeB发起承载资源修改请求，请求建立SIP信令专用承载；随后，eNodeB发起SIP专用承载建立流程，为UE建立SIP专用承载；
[0096]413、UE通过发送SIP (REGISTER)消息到eNodeB，向eNodeB申请注册集群业务。
[0097]REGISTER 消息中包含 UE 的 MS1、UDN 和 GroupNumber List 信息。eNodeB 在 UE信息注册表中根据頂SI检索到该UE’将UDN和GroupNumber List信息增加或修改到UE注册信息中；
[0098]414、eNodeB 发送 SIP (200 (OK))给 UE，确认注册成功。
[0099]用户信息表的信息不能无限制增加，当有终端离开基站覆盖区或关机时，需要从用户信息表中删除该UE的信息。同时，对用户信息表的信息进行容量限制，超过容量要求，则不再允许UE附着。
[0100]用户信息表信息的删除修改是通过周期性注册、跟踪区更新(TAU)和去附着(Detach)过程实现的,具体如下:
[0101]I)当故障eNodeB检测到用户信息表中的某UE长时间(时间可配置)没有发生周期性注册或TAU后，认为该UE已离开基站覆盖区，于是在用户信息表中删除该UE的注册信息。TAU，该过程由UE发起，用于通知网络。UE当前所在位置发生了改变，由一个跟踪区移动到了其他跟踪区。
[0102]2)当因UE关机或USM从UE中移除等原因，使得UE执行Detach过程时，eNodeB获知UE的⑶TI或MSI信息，在用户信息表中检索并删除该UE的信息。Detach过程用于UE不希望再接入网络或网络不希望UE再接入时触发的过程。UE和网络侧都可以发起该过程。
[0103]以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。
【权利要求】
1.一种TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，其特征在于，所述方法包括: 建立包含故障基站标识的用户信息表； 基站收到携带第一用户标识的呼叫请求后，在所述用户信息表中根据故障基站标识确定第一用户标识对应的用户在覆盖范围内，发送包括与第一用户标识对应的第二用户标识的寻呼消息； 用户根据寻呼消息中的第二用户标识确定自身是基站寻呼的对象，向基站发起连接建立过程或接收组呼建立消息。
2.根据权利要求1所述TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，其特征在于，所述用户信息表包括缺省配置信息和差异配置信息； 所述差异配置信息包括国际移动用户识别码MS1、用户的电话号码UDN、组号列表GroupNumber list、用户IP地址Server IP、用户IP端口号Server Port和包含故障基站标识的故障弱化唯一临时用户标识M-GUTI。
3.根据权利要求1所述TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，其特征在于，所述建立包含故障基站标识的用户信息表包括: 用户UE进入故障弱化模式后，UE向基站eNB上报MSI ； eNB以所述MSI为索引，为UE分配所述MSI分配对应的包含故障基站标识M-GUT1、Server IP和 Server Port,然后将所述 IMSI 分配对应的M_GUT1、Server IP和 Server Port通过NAS消息传送至用户； 用户在SIP层业务注册信息中携带所述MS1、UDN和GroupNumber list发送至eNB ；eNB 通过所述 IMSI 将所述 M-GUT1、Server IP、Server Port 与 UDN、GroupNumber list相关联，建立包含故障基站标识的用户信息表。
4.根据权利要求3所述TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，其特征在于，所述UE进入故障弱化模式包括:UE接入的基站由正常工作模块转为故障模式。
5.根据权利要求3所述TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，其特征在于，所述UE进入故障弱化模式包括:UE从正常工作的基站移动到故障模式的基站。
6.根据权利要求3所述TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，其特征在于，所述用户UE进入故障弱化模式包括-M从故障模式的基站移动到另一个故障模式的基站。
7.根据权利要求3所述TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，其特征在于，所述UE向eNB上报MSI包括:UE清除原有M-GUTI后，在附着eNB过程中上报MSI。
8.根据权利要求3所述TD-LTE集群通信故障弱化系统中的寻呼方法，其特征在于，所述UE向eNB上报MSI包括: UE不能清除原有M-GUTI后，在附着eNB过程中上报M-GUTI ； 所述M-GUTI中的故障基站标识与eNB的标识不相同时； UE上报頂SI。
9.根据权利要求3所述TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，其特征在于，所述UE向eNB上报MSI包括: UE不能清除原有⑶TI，在附着eNB过程中上报M-GUTI ； 所述M-GUTI中的故障基站标识与eNB的标识相同时； eNB根据所述M-GUTI得到对应的MSI。
10.根据权利要求1所述TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，其特征在于，所述方法在建立包含故障基站标识的用户信息表后进一步包括: 当检测到UE无周期性注册或TAU，则在所述用户信息表中删除所述UE的信息。
11.根据权利要求1所述TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，其特征在于，所述第一用户标识是用户的电话号码UDN，所述第二用户标识是故障弱化基站内临时移动用户标识M-S-TMSI 所述用户根据寻呼消息中的第二用户标识确定自身是基站寻呼的对象，向基站发起连接建立过程包括:携带M-S-TMSI向基站发起RRC连接建立过程。
12.根据权利要求1所述TD-LTE集群故障弱化通信系统中的寻呼方法，其特征在于，所述第一用户标识是组号，所述第二用户标识是组号和组无线网络临时标识G-RNTI ； 所述用户根据寻呼消息中的第二用户标识确定自身是基站寻呼的对象，所述接受组呼建立消息包括: 用户根据组号确定自身是基站组呼中的寻呼对象，再通过G-RNTI接收组呼建立消息，建立组呼，接收组呼数据。
【文档编号】H04W76/02GK104244189SQ201310236709
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2013年6月14日
【发明者】郄卫军, 李瑞林, 喻炜, 陶雄强 申请人:中国普天信息产业股份有限公司