本发明涉及一种pdt集群系统辅助控制信道设计方法。
背景技术
pdt标准化集群系统中，基站至少需要一个控制信道，用于支持终端接入、呼叫建立、短信业务、补充业务等。几乎所有的pdt集群业务都需要控制信道的参与，每次业务需要消耗一定的空口资源。当入网终端达到一定数量，常常引发上行信令碰撞以及下行信令拥塞，从而影响业务成功率，降低了产品体验及客户满意度。
pdt标准是国内自主知识产权的集群通信标准，其建立在数字对讲发展的基础上，借鉴了dmr、tetra等国际上成熟的标准技术，所创新出来的一套适合中国国情的集群标准。该标准的制定由公安部发起，多个有资质的厂家组成pdt联盟共同参与。目前市场上已经有成熟的pdt集群系统和终端产品，在公安、消防、地铁等行业运用广泛。与dmr、tetra相比，pdt集群产品具有低成本、高性价比、高安全性、可扩展等优势。当前pdt标准已日趋成熟，支持包括呼叫、短信、分组、补充业务等多个功能，可满足对应市场的基本需求。
尽管现有pdt标准系统功能已经比较完善，但性能上仍存在可提升空间，有限的空口资源与日益增大的用户需求之间存在矛盾，上行碰撞、下行拥塞等常见问题仍是瓶颈，这些固有的不足限制了单个pdt集群基站的终端接入量。在业务集中繁忙的区域，工程上一般会采用增加基站架设的方案来解决，依靠引导终端分流到不同基站，缓解单个基站接入压力，这种方案针对定点业务繁忙区域比较有效，但对于一些大型的、大量终端区域流动性较强的保障活动仍存在局限性，且临时架设基站要考虑时间及经济成本以及后续维护难度，灵活性也较差。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种pdt集群系统辅助控制信道设计方法的技术方案，基于此，本发明引入辅助控制信道概念，并在该概念基础上做方案设计，旨在解决上行碰撞与下行拥塞，扩大单个基站的终端接入量。
所述的pdt集群系统辅助控制信道设计方法，pdt集群系统中一个基站可设置至少一个控制信道，其特征在于：在一个pdt集群基站上设置专用控制信道的同时再设置一个或多个辅助控制信道，使得部分终端能够注册到辅助控制信道上进行业务，专用控制信道和辅助控制信道统称为控制信道；辅助控制信道能够设置与取消，辅助控制信道其他的应用与专用控制信道完全一致；
在pdt集群系统上通过网管或者mml命令设置辅助控制信道，pdt集群基站通过自定义广播的方式将辅助控制信道信息下发给终端，终端收到该广播后存储相关信息，选择时机启动控制信道重选，重选成功后切换到该信道并发起注册。
所述的pdt集群系统辅助控制信道设计方法，其特征在于所述辅助控制信道的位置选择方法如下：
pdt集群基站每条载频有两个时隙，分别称为第一时隙、第二时隙，专用控制信道不可再被设为辅助控制信道；pdt集群gps上拉标准规定将gps上拉信道设置在控制信道所在载频的第二时隙，即gps上拉信道能够设在专用控制信道所在载频的第二时隙，gps上拉信道也能够设在辅助控制信道所在载频的第二时隙；
pdt集群gps主动上报标准将专用gps信道设置在业务载频第一时隙，终端跨载频上报gps时，同时隙切换相较异时隙切换时间开销较小；
辅助控制信道设在业务载频第一时隙，与专用gps信道的设置要求相同，当信道资源充裕时，辅助控制信道与专用gps信道分别设置在不同载频的第一时隙，当信道资源紧张时，专用控制信道和辅助控制信道也可用来支持gps主动上报。
所述的pdt集群系统辅助控制信道设计方法，其特征在于所述pdt集群基站为单载频基站时，不支持辅助控制信道设置。
所述的pdt集群系统辅助控制信道设计方法，其特征在于所述pdt集群系统在专用控制信道和辅助控制信道上周期性空口广播辅助控制信道信息，自定义at_eastcom_scch用于广播辅助控制信道信息，广播频率由系统控制，下行空闲时可增大广播频率，下行繁忙时则相应降低该频率，广播携带的参数包括专用控制信道号、辅助控制信道个数、辅助控制信道号、专/辅控分流比率。
所述的pdt集群系统辅助控制信道设计方法，其特征在于所述辅助控制信道个数最小值为0，最大值为3。
所述的pdt集群系统辅助控制信道设计方法，其特征在于所述pdt集群系统通过空口广播的方式下发at_eastcom_scch，终端分三种情况来选择控制信道，包括专用控制信道和辅助控制信道；
pdt集群系统通过接收终端上行注册信令，来获知终端当前所处的控制信道，后续系统对该终端的寻呼或其他控制信道相关处理信令均在此信道下发，直到终端发起控制信道重选并重新注册，系统再更新本地保存的该终端所对应的控制信道信息；
（1）终端开机长扫描
终端对于专用控制信道与辅助控制信道无差别对待，按控制信道优选策略扫描选定控制信道并发起注册，注册成功后，可根据收取到的广播携带的相关参数来判断自身处于专用控制信道还是辅助控制信道，后续该终端在选定的控制信道上进行业务，直到再次发起控制信道重选；
（2）终端开机短扫描
终端优先扫描短扫描列表中频点，短扫描列表包含1个到多个专用控制信道频点；终端开机短扫描成功则选定信道注册，该终端首次会注册在专用控制信道上，直到再次发起控制信道重选，如短扫描失败则发起终端开机长扫描；
（3）控制信道重选
控制信道重选是动态平衡专用控制信道和辅助控制信道的终端注册数量；
终端在开机首次注册成功后，待机状态下可发起控制信道重选，重选成功，终端需迁移到选定信道上重新发起注册，以便pdt集群系统及时更新该终端的控制信道信息；辅助控制信道设置后，为避免大量终端在短时间内集中迁移辅助控制信道并上发注册引起大概率上行信令碰撞，终端会确定一个时长，在该时间内随机选择时间做辅助控制信道迁移，当随机选定的迁移时间与业务发生冲突，以业务优先，业务结束后再择时间迁移。
所述的pdt集群系统辅助控制信道设计方法，其特征在于：以辅助控制信道个数num及专/辅控分流比率dsr为依据，设定专用控制信道与每条辅助控制信道的分流比率均为1:dsr，当num为0时，dsr值无意义；
辅助控制信道个数为0时，终端禁止发起控制信道重选，选择直接迁移到专用控制信道或者脱网重新注册。
所述的pdt集群系统辅助控制信道设计方法，其特征在于所述辅助控制信道支持设置与取消，当系统取消辅助控制信道时，系统at_eastcom_scch广播及时更新信息，终端根据最新辅助控制信道情况选择再次发起控制信道重选，一旦辅助控制信道个数为0，所有终端选择立即无缝迁移到专用控制信道或者脱网重新注册。
所述的pdt集群系统辅助控制信道设计方法，其特征在于所述辅助控制信道的设置不对越区切换广播c_bcast参数产生影响，广播中不携带邻区辅助控制信道信息，终端越区切换成功后，在邻区专用控制信道下接收at_eastcom_scch广播获取相应基站的辅助控制信道信息，再择机发起控制信道重选。
本发明的优点：
1.将辅助控制信道设计方法引入pdt集群系统，是现有市场上pdt集群产品所涵盖的功能以外的一个全新的尝试，可低成本的解决区域性在网终端密集导致的业务稳定性变差的问题；
2.系统通过厂家自定义广播的方式下发辅助控制信道信息，不违背pdt标准，标准规定厂家可自定义广播，fid填厂家识别号，对标准产品的兼容性较好,升级系统不会影响标准终端产品的使用，升级终端也不影响其接入标准系统产品，这一点对工程现场尤为重要；
3.本方案支持在系统上通过人工配置的方式设置辅助控制信道个数以及专/辅控分流比率，可以灵活应对工程现场的多变需求；
4.本方案设定终端根据辅助控制信道广播参数自行择机迁移信道，有如下优势：
（1）终端可选择空闲时间迁移，不影响业务使用；
（2）减少由系统主动通知终端迁移带来的空口开销；
（3）无需为辅助控制信道取消的情况多增下行通知，一旦当前辅助控制信道取消，终端可快速获取最新的辅助控制信道信息；
5.本方案规定终端在辅助控制信道设置成功的短时间内，终端无需马上发起控制信道重选，可在一定时间范围内随机选择时机，避免大量终端同时迁移并注册带来的上行碰撞。
本发明的辅助控制信道利用单个基站达成终端分流的目的，无需增加系统设备架设，相比多基站分流方式，具有低成本、低维护难度、灵活性更高等优势。同时，本发明通过设定分流比率来灵活控制终端分流，针对多变的现场需求具有较强的适应性。终端可在空闲状态无缝转换控制信道，不影响正常业务，产品使用流畅度更高。
附图说明
图1为系统周期广播辅助控制信道信息图。
具体实施方式
本发明是针对缓解专用控制信道压力提出的一种辅助控制信道设计方案。需要说明，本文所涉及的所有方案都是基于与标准兼容的理念进行设计。
在一个pdt集群基站上，除了专用控制信道外，再设置一个或多个辅助控制信道，使得部分终端可注册到辅助控制信道上进行业务，专用控制信道和辅助控制信道统称为控制信道，辅助控制信道除了可设置与取消外，其他应用与专用控制信道完全一致，这是本方案pdt辅助控制信道的基本概念。
在系统上可通过网管或者mml命令人为设置辅助控制信道，基站通过自定义广播的方式将辅助控制信道信息下发给终端，终端收到该广播后，存储相关信息，选择合适时机启动控制信道重选，重选成功后切换到该信道并发起注册。
下面对本发明进行具体说明。
1.辅助控制信道设置在哪
pdt集群基站每条载频有两个时隙，分别称为第一时隙、第二时隙。
当pdt集群基站为单载频基站时，不支持辅助控制信道设置。除此之外，辅助控制信道的设置应考虑以下因素：
（1）避免与专用控制信道产生冲突，即专用控制信道不可再被设为辅助控制信道；
（2）pdt集群gps上拉标准规定将gps信道（称gps上拉信道）设置在控制信道所在载频的第二时隙，本方案扩展辅助控制信道概念后，gps上拉信道也可设在辅助控制信道所在载频的第二时隙；
（3）pdt集群gps主动上报标准将gps信道（称专用gps信道）设置在业务载频第一时隙，终端跨载频上报gps时，同时隙切换相较异时隙切换时间开销较小，比如从载频1的第一时隙切换到载频2的第一时隙，比从载频1的第一时隙切换到载频2的第二时隙速度要快。
综合以上因素，本方案将辅助控制信道设在业务载频第一时隙，与专用gps信道的设置要求相同。当信道资源充裕时，辅助控制信道与专用gps信道分别设置在不同载频的第一时隙，当信道资源紧张时，专用控制信道和辅助控制信道也可用来支持gps主动上报。
2.辅助控制信道广播
pdt标准允许厂家自定义信令，本方案套用c_bcast（pdt标准定义）广播格式，自定义at_eastcom_scch(atype=111012，系统保留)用于广播辅助控制信道信息。广播携带“专用控制信道号”、“辅助控制信道个数”、“辅助控制信道号”、“专/辅控分流比率”等参数。
考虑到实际应用场景中信道资源有限，本方案约定：辅助控制信道个数最小值为0、最大值为3。
表1中，fid取值68，代表“东信厂家识别号”。atype取值29，代表“自定义辅助控制信道广播”。dsr取值0~3，代表“专/辅控分流比率”，该参数取值意义，在后文控制信道重选算法中有详细说明。dcch代表“专用控制信道号”，bp1、bp2详解见表2。
表2中bp1、bp2参数自定义，num代表辅助控制信道个数，取值0~3，scch1、scch2、scch3分别代表三个辅助控制信道号。当num为0时，scch1、scch2、scch3取值为0，代表无效信道号。当num为1时，scch1填写有效的辅助控制信道号，scch2、scch3取值0。依次类推。
系统在专用控制信道和辅助控制信道上周期性空口广播at_eastcom_scch，广播频率由系统控制，下行空闲时可增大广播频率，下行繁忙时则相应降低该频率。
3.终端如何选择控制信道
系统通过空口广播的方式下发辅助控制信道信息，终端则分三种情况来选择控制信道，包括专用控制信道和辅助控制信道。系统通过接收终端上行注册信令，来获知终端当前所处的控制信道，后续系统对该终端的寻呼等控制信道相关处理信令均在此信道下发，直到终端发起控制信道重选并重新注册，系统再更新本地保存的该终端所对应的控制信道信息。
（1）终端开机长扫描
终端对于专用控制信道与辅助控制信道无差别对待，按控制信道优选策略（一般是场强优选）扫描选定控制信道并发起注册。注册成功后，可根据收取到的at_eastcom_scch广播携带的相关参数来判断自身处于专用控制信道还是辅助控制信道。后续该终端在选定的控制信道上进行业务，直到再次发起控制信道重选。
（2）终端开机短扫描
终端优先扫描短扫描列表中频点，短扫描列表一般包含1个到多个专用控制信道频点。短扫描成功则选定信道注册，一般该终端首次会注册在专用控制信道上，直到再次发起控制信道重选。如短扫描失败则发起长扫描。
（3）控制信道重选
该策略主要目的是动态平衡专用控制信道和辅助控制信道的终端注册数量。
终端在开机首次注册成功后，待机状态下可发起控制信道重选。重选成功，终端需迁移到选定信道上重新发起注册，以便系统及时更新该终端的控制信道信息。辅助控制信道设置后，为避免大量终端在短时间内集中迁移辅助控制信道并上发注册引起大概率上行信令碰撞，建议终端确定一个时长，比如20分钟，在该时间内随机选择时间做辅助控制信道迁移。当随机选定的迁移时间与业务发生冲突，以业务优先，业务结束后再择时间迁移。
4.控制信道重选算法
以辅助控制信道个数num及专/辅控分流比率dsr为依据，确定一个基本规则。本方案设定dsr意义为专用控制信道与每条辅助控制信道的分流比率均为1:dsr，当num为0时，dsr值无意义。
详细的分流策略见表3。
表3中，“专”代表专用控制信道，“辅1”代表第一个辅助控制信道，依次类推，辅2、辅3分别代表第二、第三个辅助控制信道。
举个例子，当num=2、dsr=2时，代表辅助控制信道个数为2，且专用控制信道与每条辅助控制信道的终端分流比率为1:2，那么三条控制信道的分流比率为专:辅1:辅2=1:2:2。
在工程现场的实际应用中，习惯将所有终端规划配置为连续号码，利用这一特点，终端侧软件可做一个简单算法，利用自身空口号做初始条件计算得出控制信道索引。
辅助控制信道个数为0时，终端禁止发起控制信道重选，可选择直接迁移到专用控制信道或者脱网重新注册。
重选算法示例:
ssimod=ssi%(1+num*dsr)；
index=1+((ssimod-1)/dsr）；
算法约束：ssi、ssimod、num、dsr、index均为无符号整数，且num>0、dsr>0；
ssi：终端空口号；
num：辅助控制信道个数；
dsr：专/辅控分流比率；
ssimod：空口号取模，取值范围0~（num*dsr）；
index：控制信道索引，取值范围0到3，意义见表4。
5.辅助控制信道取消
辅助控制信道支持设置与取消，当系统取消辅助控制信道时，系统at_eastcom_scch广播及时更新信息，终端可根据最新辅助控制信道情况选择再次发起控制信道重选。一旦辅助控制信道个数为0，所有终端可选择立即无缝迁移到专用控制信道或者脱网重新注册。
6.对越区切换的影响
辅助控制信道的设置不对越区切换广播c_bcast（atype=at_adj）参数产生影响，at_adj广播中不携带邻区辅助控制信道信息，终端越区切换成功后，在邻区专用控制信道下接收at_eastcom_scch广播获取相应基站的辅助控制信道信息，再择机发起控制信道重选。
本发明利用单个基站达成终端分流的目的，无需增加系统设备架设，相比多基站分流方式，具有低成本、低维护难度、灵活性更高等优势。
同时，本方案通过设定分流比率来灵活控制终端分流，针对多变的现场需求具有较强的适应性。终端可在空闲状态无缝转换控制信道，不影响正常业务，产品使用流畅度更高。
术语解释
pdt：专业数字集群（professionaldigitaltrunking）
dmr：数字移动无线电（digitalmobileradio）
tetra：泛欧集群无线电（transeuropeantrunkedradio）
tscc：集群基站控制信道（trunkingstationcontrolchannel）
scch：辅助控制信道（secondarycontrolchannel）
gps：全球定位系统（globalpositioningsystem）
mml：人机交互语言（man-machinelanguage）
专用控制信道(dedicatedcontrolchannel)：不能转换成业务信道或其他类型信道的控制信道，见（数字集群（pdt）通信系统技术规范-空中接口呼叫控制层-征求意见稿）
c_bcast：pdt标准广播定义，详见（数字集群（pdt）通信系统技术规范-空中接口呼叫控制层）。