一种实现数字集群系统间互联互通的方法与流程

本发明属于数字集群通信领域，尤其涉及一种数字集群系统间互联互通的方法。

背景技术：

数字集群通信系统是一种专业移动通信系统，早期tetra数字集群通信系统设备技术只掌握在少数国外厂商手中，虽然tetra标准定义了系统间互联接口，但实际在市场上，厂家为了保护自己的地盘，阻止其它竞争厂家进入，先进入的厂家往往不愿配合进行互联互通调试，导致不同厂家的tetra系统与tetra系统之间，tetra系统与pdt系统之间，tetra系统与lte系统之间无法实现系统间互联互通，因此要实现跨系统不同厂家，不同制式的数字集群通信系统间的互联互通仍然是一个难题，还有一段路程要走。

市场上对数字集群通信系统间互联互通需求是很迫切的，其中主要包含两部分：一部分是不同tetra/pdt系统的互联互通，另一部分就是tetra数字集群通信系统和lte宽窄数字集群通信系统的互联互通。

当前不同厂家数字集群通信系统间互通方式主要是通过数字集群车台嵌入到对端系统实现互联，即使用背靠背的方式，但是这种方式只能实现组呼的一对一互通，扩容困难，使用受限，功能简单。但用户的需求往往不仅包含系统间组呼，还包括系统间单呼，系统间短数据，系统间调度业务等互通业务。通过现有的方式很难满足日益增长的系统间互连互通需求。数字集群系统间互联互通的互联基站设备一个新型的数字集群系统间互联设备，它能够更灵活地适应对端系统的环境，能够快速接入不同厂家的标准数字集群系统，且搭建方便，能够同时支持系统间多路组呼呼叫，还能够解决系统间单呼以及系统间短数据业务、调度业务等问题，能够实现不同厂家tetra系统间的互联互通，tetra系统与pdt系统之间的互联互通，tetra系统与lte系统之间的互联互通。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提出一种实现数字集群系统间互联互通的技术方案，能够实现不同厂家、不同制式数字集群基站之间的互联，并且支持多路呼叫，支持系统间组呼、个呼、短数据、调度业务等功能。

本发明采用的技术方案为：

一种实现数字集群系统互联互通的方法，包括以下步骤：

(1)构建系统间互联设备，包括互联基站和imsc交换中心；互联基站包括互联基站控制器和多个互联收发信机；

(2)互联基站进行初始化：互联基站控制器获取发射和接收频点的配置信息，并在配置信息有效时发送给互联收发信机，互联收发信机在接收频点接收tetra标准空口广播信令消息，接收到tetra标准空口广播信令消息后互联基站进入工作状态；

(3)互联基站进行空口配置，包括空口发送过程和空口接收过程；

空口发送过程为：进入工作状态后，互联基站控制器读取配置的用户相关信息，配置信息有效时产生用户注册请求信令消息，并进行编解码后发送给互联收发信机，互联收发信机将接收到的信令消息通过空口发送给对端数字集群基站；

空口接收过程为：互联收发信机接收到对端数字集群基站的空口消息后发送给互联基站控制器，互联基站控制器对空口消息进行解码并检测空口消息的有效性，若有效，则对空口消息进行编码后发送给imsc交换中心；否则继续等待接收空口消息；

(4)互联基站空口配置完成后，与imsc交换中心共同完成不同数字集群基站之间的数据转发，包括上行数据转发和下行数据转发；

上行数据转发过程为：互联收发信机从空口接收到数据后,对空口数据进行调制解调,之后发送给互联基站控制器，互联基站控制器对数据进行信令调度、编码和信令转换后由imsc交换中心转接处理；

下行数据转发过程为：imsc交换中心将接收的信令发送给互联基站控制器，互联基站控制器对信令进行编码、信令转换后基于tetra时隙的信令调度处理发送给互联收发信机，互联收发信机对数据进行调制解调后发送到空口。

其中，所述步骤(2)包括以下步骤：

(201)互联基站控制器的信令收发模块获取发射和接收频点的配置信息，检测配置信息是否有效，如果配置信息无效，则互联基站处于待机状态，如果配置信息有效，则将配置信息发送给互联收发信机；其中互联基站的发射频点为对端数字集群基站的接收频点，互联基站的接收频点为对端数字集群基站的发射频点；

(202)互联收发信机接收到配置信息后进入工作状态，在接收频点检测是否接收到tetra标准空口广播信令消息；如果未接收到tetra标准空口广播信令，则互联基站处于待机状态，如果接收到tetra标准空口广播信令，则互联基站处于工作状态，并将进入工作状态的指示发送给互联基站控制器的信令协议转换模块。

其中，所述步骤(3)空口发送过程包括以下步骤：

(301)互联基站进入工作状态后，互联基站控制器的信令协议转换模块读取配置的用户相关信息；

(302)信令协议转换模块检查配置数据的有效性，若配置数据无效，则初始互联基站状态为配置状态，若配置数据有效，则向互联基站控制器的互联协议栈发送用户注册请求信令消息；

(303)互联协议栈接收到信令协议转换模块发送的用户注册请求信令消息后进行编解码，编解码后的消息通过互联基站控制器的信令收发模块发送给互联收发信机；

(304)互联收发信机将接收到信令消息后通过空口发送给对端数字集群基站；若空口消息发送失败，则向信令协议转换模块发送错误报告指示，若空口消息发送成功，则向信令协议转换模块发送成功报告指示。

其中，所述步骤(3)空口接收过程包括以下步骤：

(401)互联收发信机接收到对端数字集群基站的空口消息后，发送给互联基站控制器的信令收发模块；

(402)信令收发模块接收到互联收发信机的空口消息后进行调制解调，然后发送给互联基站控制器的互联协议栈；

(403)互联协议栈对空口消息进行解码，若互联协议栈解码失败，则继续等待接收空口消息，若互联协议栈解码成功，则把解码后的消息发送给互联基站控制器的信令协议转换模块；

(404)信令协议转换模块检查消息是否有效；若无效，则继续等待接收空口消息；若信令协议转换模块检查消息有效，则发送给互联基站控制器的基站侧协议栈；

(405)基站侧协议栈接收到信令协议转换模块的消息后，对消息进行编码并发送给imsc交换中心。

其中，所述步骤(4)上行数据转发过程包括以下步骤：

(501)互联收发信机从空口接收到数据后,对空口数据进行调制解调,对数据进行有效性裁决，之后发送给互联基站控制器的信令收发模块的；

(502)信令收发模块对空口数据完成基于tetra时隙的信令调度处理，然后发送给互联基站控制器的互联协议栈进行编解码处理，编解码后的数据经互联基站控制器的信令协议转换模块进行信令转换，把上行的移动台的信令转换为基站侧信令后发送给互联基站控制器的基站侧协议栈；

(503)基站侧协议栈对数据进行编码后发送给imsc交换中心，imsc交换中心对上行的数据进行信令转接处理。

其中，所述步骤(4)下行数据转发过程包括以下步骤：

(601)imsc交换中心完成对信令的转接处理，然后发送给互联基站控制器的基站侧协议栈；

(602)基站侧协议栈对数据进行编码处理，再通过互联基站控制器的信令转换模块完成对基站侧信令的转换，转换为移动台的信令，再通过互联基站控制器的互联协议栈完成编解码处理，最后通过互联基站控制器的信令收发模块，基于tetra时隙的信令调度处理再发送给互联收发信机；

(603)互联收发信机接收到互联基站控制器的数据后，对数据进行调制解调，再发送到空口。

本发明相比现有技术的优点为：

本发明能够更灵活地适应对端系统的环境，能够快速接入不同厂家的标准数字集群系统，且搭建方便，能够同时支持系统间多路组呼呼叫，还能够解决系统间单呼以及系统间短数据业务、调度业务等问题，能够实现不同厂家tetra系统间的互联互通，tetra系统与pdt系统之间的互联互通，tetra系统与lte系统之间的互联互通。

附图说明

附图1为本发明系统间互联设备的架构图。

附图2本发明系统间互联设备的连接图(1)。

附图3本发明系统间互联设备的业务流向图(1)。

附图4本发明系统间互联设备的连接图(2)。

附图5本发明系统间互联设备的业务流向图(2)

附图6本发明互联基站硬件的框架图。

附图7本发明互联基站软件的框架图。

附图8本发明互联基站开机启动流程图。

附图9本发明互联基站空口发送流程图。

附图10本发明互联基站空口接收流程图。

附图11本发明上行数据处理流程流程图。

附图12本发明下行数据处理流程流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明。

本发明公开了一种实现数字集群系统间互联互通的方法。该数字集群系统间互联互通的系统间互联设备一端通过天馈或空口连接到异品牌数字集群系统的基站设备，一端通过以太网或e1连接到另外一端的数字集群系统。此方式不需要异系统开放系统间接口，只需获取其标准的空口信令实现互联互通。

数字集群系统间互联互通的系统间互联设备的技术方案，通过空口/射频馈线连接的对方系统的数字集群基站，系统间互联设备通过标准空口将需要互通的个人号码和群组号码使用空口信令注册和附属到对端的数字集群系统中。此方案可以实现跨系统的个呼、组呼、短数据、调度业务等功能。

数字集群系统间互联互通的系统间互联设备，用于实现两个不同厂家，不同通信制式的数字集群系统间的互联互通，系统间互联设备的架构如图1所示，数字集群系统间互联互通的系统间互联设备，其包含由imsc交换中心和若干个互联基站ibs(interconnectionbasestation)组成。imsc交换中心有两个功能，一个用于控制和管理多个互联基站ibs,另一个是提供标准系统间互联接口，用于和其它开放系统间互联接口的数字集群系统间互联互通。

数字集群系统间互联互通的系统间互联设备支持多种连接方式。若互联的场景中移动交换中心msc1(mobileswitchingcenter)不开放系统间互联接口，而移动交换中心msc2交换中心开放系统间互联接口，则系统间互联设备一端通过天馈或空口对接未开放接口的数字集群系统；另一端通过系统间互联接口对接开放系统间互联接口的数字集群系统。通过系统间互联设备，实现两个数字集群系统间的互联互通。其连接方式如图2所示，其数据流向如图3所示。

若互联的场景中移动交换中心msc1不开放系统间互联接口，而移动交换中心msc2也未开放系统间互联接口，则系统间互联设备一端通过天馈或空口对接未开放接口的数字集群系统；另一端通过天馈或空口对接未开放接口的数字集群系统。通过系统间互联设备，实现两个数字集群系统间的互联互通。其连接方式如图4所示，其数据流向如图5如所示。

互联基站ibs主要包含互联基站控制器ibsc、互联收发信机ibru、互联无线电频率分配系统irfds，其中互联基站ibs中的互联基站控制器ibsc主要用于接收和处理对端数字集群系统的空口信令，接收互联收发信机ibru对应所互联的对端数字集群系统基站的每一个收发信机，从而实现对此互联的对端数字集群系统基站的收发信机的空口信令收发。互联基站ibs的系统构架图如图6所示。

互联基站则是用来实现和对端数字集群系统下基站的天馈或空口对接，实现标准空口信令的接收和发射控制。互联基站和对端数字集群系统的基站通过空中接口的互联互通，从空口层面进行信令、语音的获取及转换，利用tetra标准空口进行互联互通。tetra系统标准空口定义的是强制标准，空中接口能够提供完整的集群端到端的功能。基于空口信令，互联基站解析tetra网间呼叫信令及流程，分析信令及媒体，实现集群呼叫信令的转换。

互联基站的软件架构如图7所示；互联基站由互联基站控制器和互联收发信机构成；其中互联基站控制器由基站侧协议栈、信令协议转换模块、互联协议栈、信令收发模块组成。其中互联基站中各个模块的功能如下：

基站侧协议栈为tetra基站侧的协议栈，主要作用为解析两个方向的信令：用于收到信令协议转换模块发送的消息后，进行编码成为基站侧上行的信令发送给imsc；用于接收imsc发送的信令，编码成为基站下行的信令发送给信令协议转换模块。

信令协议转换模块为互联基站内部一个重要网元，主要作用为解析两个方向发来的信令，将对端数字集群系统的基站信令转换为imsc中心的信令，并发送给imsc中心；将imsc中心信令转换为移动台信令，并发送到对端数字集群系统的基站。

信令收发模块调用llc、umac协议栈，与互联收发信机ibru之间信令的收发，信令收发模块基于tetra帧时间触发的调度器，触发间隔为14.167ms。

其中互联协议栈中各协议栈的功能如下：

umac协议栈位于tetra协议栈的第二层，位于llc(同样处于二层)和信令收发模块之间。负责将上行的数据按照一定的格式要求发送给信令收发模块，以及处理来自于信令收发模块的数据，发送给上层，同时完成无线信道接入、业务信道挪用等功能。

llc协议栈的主要功能是为上层的协议数据单元(pdu)提供点对点的逻辑链路。llc协议栈子系统位于空中接口第2层的上层。主要提供的功能包括负责信令数据传输、广播和层管理消息的转发，仅适用于c面操作。进行基本链路服务，与mle层交换消息，处理report指示，与umac层消息交互。还包括差错检测、超时重传控制。传输广播和层间管理消息。

mle协议栈的功能是主要负责移动台到基站之间的链路的维护。mle同时具有高层会聚的功能，为第三层的实体提供一个访问第二层实体服务的统一平台。mle主要实现的功能有：数据传输，层间的信息交换，网络广播信息的接收、保存和传递。

cmce协议栈位于tetra空中接口协议的第三层的上层，主要包括的功能实体为：呼叫控制cc，补充业务ss和短消息sds。在互联协议栈中，cmce协议栈的上层(su，业务使用者)为信令协议转换模块，cmce协议栈的下层为mle协议栈。

mm协议栈位于第三层，负责管理ms移动性相关的业务，如注册、去注册、组附属/去附属等。在互联协议栈中，mm协议栈的上层(su，业务使用者)为信令协议转换模块，mm协议栈的下层为mle协议栈。

下面结合附图对本发明所述方法作进一步详细描述。

1)开机启动流程，如图8所示；

步骤1：系统开机启动，进入初始化流程，互联基站控制器的信令收发模块获取发射和接收频点的配置信息，检测配置信息是否有效，如果配置信息无效，则互联基站处于待机状态，如果配置信息有效，则将配置信息发送给互联收发信机；其中互联基站的发射频点为对端数字集群基站的接收频点，互联基站的接收频点为对端数字集群基站的发射频点；

步骤2：互联收发信机接收到配置信息后进入工作状态，在接收频点检测是否接收到tetra标准空口广播信令消息；如果未接收到tetra标准空口广播信令，则互联基站处于待机状态，如果接收到tetra标准空口广播信令，则互联基站处于工作状态；

步骤3：互联收发信机将系统进入工作状态的指示发送给互联基站控制器的信令协议转换模块；

2)空口发送流程，如图9所示；

步骤1：互联基站控制器的信令协议转换模块接收到系统进入工作状态的指示消息后，读取配置的用户相关信息；

步骤2：信令协议转换模块检查配置数据的有效性，若配置数据无效，则初始互联基站状态为配置状态，若配置数据有效，则向互联基站控制器的互联协议栈发送用户注册请求信令消息；

步骤3：互联协议栈接收到信令协议转换模块发送的用户注册请求信令消息后进行编解码，编解码后的消息通过互联基站控制器的信令收发模块发送给互联收发信机；

步骤4：互联收发信机将接收到信令消息后通过空口发送给对端数字集群基站；若空口消息发送失败，则向信令协议转换模块发送错误报告指示，若空口消息发送成功，则向信令协议转换模块发送成功报告指示。

3)空口接收流程，如图10所示；

步骤1：信令收发模块接收到互联收发信机的空口消息后进行调制解调，然后发送给互联基站控制器的互联协议栈；

步骤2：信令收发模块接收到互联收发信机的空口消息后进行调制解调，然后发送给互联基站控制器的互联协议栈；

步骤3：互联协议栈对空口消息进行解码，若互联协议栈解码失败，则继续等待接收空口消息，若互联协议栈解码成功，则把解码后的消息发送给互联基站控制器的信令协议转换模块；

步骤4：信令协议转换模块检查消息是否有效；若无效，则继续等待接收空口消息；若信令协议转换模块检查消息有效，则发送给互联基站控制器的基站侧协议栈；

步骤5：基站侧协议栈接收到信令协议转换模块的消息后，对消息进行编码并发送给imsc交换中心。

4)上行数据处理流程，如图11所示；

步骤1：互联收发信机从空口接收到数据后,对空口数据进行调制解调,对数据进行有效性裁决，之后发送给互联基站控制器的信令收发模块的；

步骤2：信令收发模块对空口数据完成基于tetra时隙的信令调度处理，然后发送给互联基站控制器的互联协议栈进行编解码处理，编解码后的数据经互联基站控制器的信令协议转换模块进行信令转换，把上行的移动台的信令转换为基站侧信令后发送给互联基站控制器的基站侧协议栈；

步骤3：基站侧协议栈对数据进行编码后发送给imsc交换中心，imsc交换中心对上行的数据进行信令转接处理。

5)下行数据处理流程，如图12所示；

步骤1：imsc交换中心完成对信令的转接处理，然后发送给互联基站控制器的基站侧协议栈；

步骤2：基站侧协议栈对数据进行编码处理，再通过互联基站控制器的信令转换模块完成对基站侧信令的转换，转换为移动台的信令，再通过互联基站控制器的互联协议栈完成编解码处理，最后通过互联基站控制器的信令收发模块，基于tetra时隙的信令调度处理再发送给互联收发信机；

步骤3：互联收发信机接收到互联基站控制器的数据后，对数据进行调制解调，再发送到空口。

综上所述，以上仅为本发明的较佳应用示例，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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。