专利名称：一种实现快速呼叫建立的方法
技术领域：
本发明涉及呼叫接入技术，特别是指一种无线通信系统中被叫实现快速呼叫建立的方法。
背景技术：
众所周知，根据移动通信市场的用户对象，移动通信可分为公众移动通信和专业移动通信两大类。相应的，公众移动通信网面向整个社会，以公众用户为服务对象，公众移动通信网络建设的目的是为公众用户提供所需的电信业务；专业移动通信网主要面向企业或者行业用户，满足各部门指挥调度和协同工作的需要。通常，将面向行业或企业用户的移动通信市场称为集群市场，那么，所对应的行业或企业用户就称之为集群用户。目前，国内集群市场中的主要用户为公共安全、公共事业、政府管理、公共交通、邮政、石油/化工、保安/托运等等，这些客户对呼叫建立速度有特殊的需求。
对于公众移动用户来说，呼叫建立时间比较长，如3～10秒，不会造成太大的影响；而对于一些有特殊要求的用户，如集群用户来说，则非常关注通信系统的呼叫建立速度，因为集群用户在指挥调度工作中，需要随时准备处理紧急突发事件，希望通信系统在紧急情况发生后能够做到一按即通，也就是要求呼叫建立时间小于0.3秒，否则可能导致严重的后果。譬如在铁路应用中，假定高速列车以300公里的时速行驶，当发生事故命令紧急刹车，刹车命令如3秒后到达，列车已驶出了250米；而刹车命令如0.3秒到达，列车只行驶了25米。显然，在这类情况下，一按即通对紧急事件处理的安全性就更有保证。另外，集群用户的通话特点为每次通话持续时间短，但通话频率较高。由于每个集群用户都会频频接入，因此呼叫接续速度对整个集群系统的工作效率有显著的影响。
在集群的发展过程中，也是从模拟集群系统过渡到数字集群系统，现有的数字集群系统是基于当前的数字移动通信网实现的。目前，主流的公众数字移动通信系统是全球移动通信(GSM)系统或者码分多址(CDMA)系统，其空中接口使用时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)的无线调制方式，并且采用蜂窝方式实现频率复用，完全满足为大量公众用户提供移动通信服务的需求。与专用的移动集群通信系统相比，由于要考虑系统容量、大地理范围组网等问题，所以，公众移动通信系统的网络设备层次比较多，寻呼、网络接入等控制信令比较复杂。
以GSM移动通信系统为例，GSM是欧洲邮政与电信大会(CEPT)在上世纪80年代初发起制定，并由欧洲电信标准协会(ETSI)负责管理与修订的欧洲移动通信标准，图1为GSM移动通信系统一个简化的组网结构示意图。如图1所示，GSM系统包括多个功能实体移动交换中心/拜访位置寄存器(MSC/VLR)、基站控制器(BSC)、基站收发信机(BTS)、归属位置寄存器(HLR)以及短消息中心(SMC)等。其中，BSC和BTS负责与移动台建立无线链路；MSC/VLR负责用户的移动性管理和业务管理；HLR负责保存和维护移动台的业务信息和位置信息。
基于图1所示的结构，当某个移动台被呼叫时，需要与网络侧进行多次信令交互才能建立呼叫。假定移动台A作为被叫被呼叫，具体的信令处理流程如图2所示，包括以下步骤步骤201～204网络侧的MSC/VLR根据自身对移动台A位置信息的记录，向网络侧的基站子系统(BSS)发送寻呼消息PAGING；BSS收到后，在寻呼信道上向被叫移动台A所在位置区转发寻呼请求PAGING REQUEST；被叫移动台A收到寻呼请求后，在随机接入信道上向BSS发起信道请求CHANNELREQUEST；BSS为被叫移动台A分配专用的信令信道，并将所分配的专用信令信道通过立即指配IMMEDIATE ASSIGNMENT消息通知被叫移动台A，至此完成无线连接的建立。其中，寻呼请求中携带有被寻呼的被叫移动台标志(Mobile identity)、寻呼模式(Page Mode)、需要的信道模式(Channel Needed)等信息。所述的BSS包括一个或一个以上的BSC和BTS。
步骤205被叫移动台A获得分配的专用信令信道后，在该专用信令信道上向MSC/VLR发送寻呼响应消息PAGING RESPONSE，该寻呼响应中携带有移动台标记(Mobile identity)、移动台类标(Mobile station classmark)、加密键序号(Ciphering key sequence number)等信息。
步骤206～209MSC/VLR收到被叫移动台A的寻呼响应后，通过信令交互完成对被叫移动台A的鉴权和加密模式设置操作。其中，步骤206和207完成鉴权，鉴权请求中携带有加密键序号(Ciphering key sequence number)、鉴权随机数(Authentication parameter RAND)等信息，鉴权响应中携带有鉴权结果参数(Authentication parameter SRES)；步骤208和209完成加密模式设置，加密模式命令中携带有加密信息(Encryption Information)、加密响应模式(CipherResponse Mode)等信息，该加密响应模式为可选参数，加密模式完成消息中携带有所选择的加密机制(Chosen Encryption Algorithm)。
在实际应用中，上述鉴权加密流程是可选的。
步骤210～215MSC/VLR向被叫移动台A发起呼叫建立请求SETUP；被叫移动台A回送呼叫确认CALL CONFIRMED给MSC/VLR；之后，MSC/VLR给被叫移动台A指配业务信道(TCH)，并通过指配命令ASSIGNMENT REQUEST通知BSS；BSS收到后，再将所分配的信道通过指配命令ASSIGNMENT COMMAND消息通知被叫移动台A，如步骤213、214所示。其中，指配命令消息中主要包括信道类型(Channel Type)、电路号(CircuitIdentity Code)等信息。
被叫移动台A获得指配的业务信道后，向BSS返回指配完成ASSIGNMENTCOMPLETION；BSS再进一步向MSC/VLR转发指配完成消息。所述的指配完成消息中主要包含有电路池(Circuit Pool)参数，该参数是可选的，如果MSC与BSS之间存在多个电路池，并且BSS分配MSC-BSC之间电路的情况下需要包括该参数。
步骤216～218如果被叫移动台A空闲，则被叫移动台A向网络侧发送振铃消息ALERTING和连接请求CONNECT；网络侧收到连接请求后下发连接响应CONNECT ACKNOWLEDGE，网络侧建立被叫移动台A与主叫之间的话路，主被叫进入通话状态。
这里，寻呼信道是按寻呼子信道方式组织的，不同的移动用户可能属于不同的寻呼子信道，考虑到移动台的功耗问题，每个移动台只侦听自己所属的寻呼子信道，因此网络下发寻呼请求时，要等到被叫移动台所属的寻呼子信道到达时才发起。
从上述步骤可以看出，为了提高无线信道利用率和保护网络安全、用户通信隐私，现有的被叫信令过程在实现上相对较为复杂，如此就导致呼叫接续时间较长。但是，对于特殊用户如集群用户而言，一方面由于要随时准备处理紧急事件，对呼叫接续时间的要求很高，一般要在1秒以下；另一方面，集群用户已习惯模拟集群系统中即按即说(PTT)的操作方式，所以也要求面向集群用户的移动通信系统，即数字集群系统也具有在短时间内建立呼叫的能力。显然，目前基于GSM或CDMA的无线通信系统是不能满足诸如集群用户等特殊用户快速呼叫建立的要求的。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现快速呼叫建立的方法，使其能缩短被叫用户接入网络时的呼叫接续时间，进而提高无线通信系统的工作效率。
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快速呼叫建立的方法，该方法包括a.移动交换中心/拜访位置寄存器MSC/VLR向基站子系统BSS发送携带有寻呼请求和指配业务信道信息的消息寻呼命令；
b.BSS收到寻呼命令后在寻呼信道上向被叫移动终端所在位置区发送寻呼请求，被叫移动终端收到寻呼请求后向BSS发送信道请求；c.BSS收到信道请求后，根据步骤b中所收到寻呼命令中的指配业务信道信息为被叫移动终端指配专用的业务信道，并将所指配的业务信道发送给被叫移动终端；被叫移动终端获得所分配的业务信道后向MSC/VLR返回寻呼应答消息；d.MSC/VLR收到寻呼应答消息后，向被叫移动终端发送呼叫建立请求；被叫移动终端向MSC/VLR返回呼叫确认消息，开始呼叫接续。
步骤a中所述MSC/VLR向BSS发送的消息寻呼命令中至少携带有被寻呼的移动台标志、寻呼模式、需要的信道模式、信道类型和电路号；则所述被叫移动终端向MSC/VLR返回的寻呼应答消息中至少携带有移动台标记和移动台类标。
步骤a中所述MSC/VLR向BSS发送的消息寻呼命令中进一步携带有加密信息、加密键序号以及鉴权随机数；则所述被叫移动终端向MSC/VLR返回的寻呼应答消息中进一步携带有选择的加密机制和鉴权结果参数。步骤a中所述MSC/VLR向BSS发送的消息寻呼命令中进一步携带有加密响应模式。那么，步骤b进一步包括被叫移动终端收到BSS发送的寻呼请求后，进行鉴权加密操作，并将鉴权加密结果通过寻呼应答消息返回MSC/VLR。
步骤a中所述MSC/VLR向BSS发送的消息寻呼命令中进一步携带有加密键序号和鉴权随机数；则所述被叫移动终端向MSC/VLR返回的寻呼应答消息中进一步携带有鉴权结果参数。则步骤b进一步包括被叫移动终端收到BSS发送的寻呼请求后，进行鉴权操作，并将鉴权结果通过寻呼应答消息返回MSC/VLR。
步骤c进一步包括MSC/VLR收到呼叫确认后，判断当前被叫移动终端所需的业务信道类型是否与自身指配的业务信道类型一致，如果不是，则MSC/VLR重新给当前被叫移动终端指配业务信道，并将新指配的业务信道通知被叫移动终端；否则不作处理。其中，所述的通知被叫移动终端进一步包括MSC/VLR向BSS发送携带有重新指配的业务信道信息的指配命令；BSS收到后向被叫移动终端发送携带有新指配业务信道的信道模式修改消息；被叫移动终端获得新的业务信道后，向BSS返回信道模式修改应答；BSS再向MSC/VLR返回指配完成消息。
该方法进一步包括被叫移动终端向MSC/VLR发送振铃消息和连接请求；MSC/VLR收到后，向被叫移动终端返回连接响应消息，建立被叫移动终端与主叫间的话路，主被叫进入通话状态。
由上述方案可以看出，本发明的关键在于MSC/VLR在开始寻呼时，将同时携带有寻呼请求和指配信道信息的消息寻呼命令发送给被叫移动终端。
本发明所提供的实现快速呼叫建立的方法，将公众移动通信系统，如GSM或CDMA系统针对特殊用户如集群用户的要求，进行合理的创新和改造，即简化被叫的呼叫控制流程。具体地说就是网络侧的MSC/VLR在发送寻呼请求的同时携带业务信道指配信息，采用完全寻呼模式，使集群系统能尽快发起对被叫移动终端的寻呼，使被叫在正常情况下能将呼叫建立时间缩短300ms，从而缩减被叫的呼叫接续时间，为诸如集群用户等特殊用户处理紧急情况提供了很好的通信支持，也使已有的专用数字集群系统能够满足集群用户快速通信的需求。并且，由于减小了等待寻呼响应的时间，进而可提高业务信道的利用率。
另外，本发明还可进一步将与鉴权加密相关的参数信息也放置在寻呼请求中，一并传输给被叫移动终端，使鉴权加密与业务信道指配并行完成，使移动台终结业务(Mobile Terminated)的建立时间进一步缩短。
图1为GSM移动通信系统一个简化的组网结构示意图；图2为现有技术GSM系统中被叫接入网络的实现流程示意图；图3为本发明GSM系统中被叫接入网络建立呼叫的一实施例实现流程图；图4为本发明GSM系统中被叫接入网络建立呼叫的另一实施例实现流程图。
具体实施例方式
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。
对于公众移动通信系统，由于要考虑容量问题，所以为提高信道利用率引入了一些相对复杂的信令流程；而对于一些特殊的系统如集群系统，由于首先要求的是呼叫接续速度，因此可以在降低一些信道利用率的情况下提供较高的呼叫接续速度，也就是通过适当牺牲信道利用率来提高系统性能。故此，本发明的基本思想就是简化公众移动通信网中的业务处理流程，对移动台终结业务建立过程中涉及到的复杂信令进行合并，以减少被叫移动终端与网络之间的交互。
以集群系统为例，考虑到目前集群用户以语音通话为主，因此，MSC/VLR可以在寻呼消息中按照语音业务预先进行信道指配，并通知BSS当前所使用的A接口电路以及无线信道类型。对于MSC/VLR可以识别为只需要信令信道的业务，如短消息业务，在寻呼消息中不考虑预先进行信道指配。如果被叫移动终端发送呼叫确认CALL CONFIRM信令后，MSC发现提前指配的信道类型与本次集群用户业务所需的信道类型不匹配，则可通过指配过程来修改信道模式，如图3中步骤312～315所示，即MSC/VLR向BSS发送携带有指配业务信道的指配命令ASSIGNMENT COMMAND；BSS收到后，向被叫移动终端发送信道模式修改CHANNEL MODE MODIFY；被叫移动终端向BSS返回信道模式修改应答CHANNEL MODE MODIFY ACKNOWLEDGE；BSS再向MSC/VLR返回指配完成ASSIGNMENT COMPLETE消息。但如果MSC/VLR提前指配的业务信道与本次业务所需的信道类型匹配，则可以节省信道指配需要的信令交互时间，从而提高整个呼叫接续速度。这里，移动终端可以是移动台。
以网络侧与集群用户对应的被叫移动台A建立呼叫为例，被叫移动台A的呼叫建立流程如图3所示，具体包括以下的步骤
步骤301网络侧的MSC/VLR根据自身对移动台A位置信息的记录，向网络侧的BSS发送消息寻呼命令PAGING COMMAND；同时，在寻呼命令消息中，MSC/VLR向BSC指示本次业务使用的无线信道类型以及BSC-MSC之间的电路号(CIC)。故此，消息寻呼命令中主要包括被寻呼的移动台标志(Mobile identity)、寻呼模式(Page Mode)、需要的信道模式(Channel Needed)、信道类型(Channel Type)、电路号(Circuit Identity Code)等信息。
步骤302～304BSS收到消息寻呼命令后，在寻呼信道上向被叫移动台A所在位置区发送寻呼请求PAGING REQUEST；被叫移动台A收到寻呼请求后，在随机接入信道上向BSS发起信道请求CHANNEL REQUEST，该消息中的内容根据收到的寻呼请求消息中的Channel Needed参数确定；当BSS收到ChannelRequest消息的参数为Full Rate only或Dual Rate only时，BSS为被叫移动台A分配专用的业务信道，并将所分配的业务信道通过立即指配IMMEDIATEASSIGNMENT消息通知被叫移动台A。
步骤305被叫移动台A获得指配的专用信令信道后，在该专用信令信道上向MSC/VLR发送寻呼应答PAGING ACKNOWLEDGE消息，该寻呼应答消息中携带有移动台标记(Mobile identity)、移动台类标(Mobile station classmark)等参数。
步骤306～309MSC/VLR收到寻呼应答消息后，与被叫移动台A之间进行信令交互，完成对被叫移动台A的鉴权、加密流程。
这里，鉴权的具体实现是这样MSC/VLR将用于鉴权的加密键序号和鉴权随机数信息发送给被叫移动台A；被叫移动台A收到后，将鉴权随机数信息与其他移动台保密信息，如加密密钥Ki，作为输入参数，经过特定的鉴权算法得到鉴权结果，将鉴权结果参数返回MSC/VLR。
加密的具体实现是这样由MSC/VLR决定被叫移动台是否需要加密，如果不需要，则网络侧不需向被叫移动台发送任何与加密相关的信息；如果需要，则网络侧向被叫移动台A发送加密信息，该信息中包含网络侧所选的加密算法，被叫移动台A收到后，选定一种加密算法返回给MSC/VLR或是向MSC/VLR返回不支持加密算法的信息。
步骤306～309的鉴权和加密流程是可选流程，可根据网络需要选择执行或不执行。在执行鉴权加密的情况下，鉴权和加密流程可以一起执行；当被叫移动台不需要加密时，也可以只执行鉴权流程。
步骤310～311MSC/VLR向被叫移动台A发送呼叫建立请求SETUP，被叫移动台A回送呼叫确认CALL CONFIRMED给MSC/VLR，该呼叫确认中携带有被叫移动台A本次呼叫业务所需的承载能力。
MSC/VLR收到呼叫确认后，根据呼叫确认CALL CONFIRMED消息中携带的承载能力，判断当前被叫移动台A所需的业务信道类型是否与已经指配的业务信道类型一致，如果是，则MSC/VLR重新给被叫移动台A指配业务信道后，执行步骤312～315；否则，直接执行步骤316～318。
步骤312～315MSC/VLR向BSS发送携带有重新指配业务信道信息的指配命令ASSIGNMENT REQUEST；BSS收到后，向被叫移动台A发送信道模式修改CHANNEL MODE MODIFY消息，将新指配的业务信道通知被叫移动台A；被叫移动台A获得新的业务信道后，向BSS返回信道模式修改应答CHANNEL MODE MODIFY ACKNOWLEDGE消息；BSS再向MSC/VLR返回指配完成ASSIGNMENT COMPLETE消息。
步骤316～318被叫移动台A向MSC/VLR发送振铃消息ALERTING和连接请求CONNECT；MSC/VLR收到连接请求后，向被叫移动台A下发连接响应CONNECT ACKNOWLEDGE消息，被叫移动台A经由网络侧与主叫建立话路，主被叫进入通话状态。
为了进一步简化移动台终结业务建立的流程，本发明还可以让MSC/VLR将鉴权、加密请求与寻呼请求一起发送给被叫移动终端，相应地，被叫移动终端将鉴权、加密响应与寻呼响应一起返回网络侧，使业务信道指配与鉴权、加密模式设置流程同时进行，以节省呼叫接续的时间。具体的处理流程如图4所示，包括以下步骤步骤401～405与步骤301～305的操作基本相同，只是MSC/VLR向网络BSS发送的消息寻呼命令中进一步包括有加密信息(Encryption Information)、加密键序号(Ciphering key sequence number)、鉴权随机数(Authenticationparameter RAND)等信息，还可以选择携带加密响应模式(Cipher ResponseMode)信息；相应地，被叫移动台A向MSC/VLR返回的寻呼应答消息中进一步包括有选择的加密机制(Chosen Encryption Algorithm)和鉴权结果参数(Authentication parameter SRES)等参数。如此，在消息寻呼命令中携带业务信道、鉴权与加密设置信息，可加快移动台终结业务建立流程的处理速度。
当然，如果只需完成对被叫移动台A的鉴权流程，则MSC/VLR向网络BSS发送的消息寻呼命令中不需携带加密信息；相应被叫移动台A向MSC/VLR返回的寻呼应答消息中不需携带选择的加密机制信息。
同样，BSS向被叫移动台A发送的寻呼请求中也携带有相应的鉴权加密信息，或鉴权信息。
步骤406～414与步骤310～318的操作流程完全相同。
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。
权利要求
1.一种实现快速呼叫建立的方法，其特征在于，该方法包括a.移动交换中心/拜访位置寄存器MSC/VLR向基站子系统BSS发送携带有寻呼请求和指配业务信道信息的消息寻呼命令；b.BSS收到寻呼命令后在寻呼信道上向被叫移动终端所在位置区发送寻呼请求，被叫移动终端收到寻呼请求后向BSS发送信道请求；c.BSS收到信道请求后，根据步骤b中所收到寻呼命令中的指配业务信道信息为被叫移动终端指配专用的业务信道，并将所指配的业务信道发送给被叫移动终端；被叫移动终端获得所分配的业务信道后向MSC/VLR返回寻呼应答消息；d.MSC/VLR收到寻呼应答消息后，向被叫移动终端发送呼叫建立请求；被叫移动终端向MSC/VLR返回呼叫确认消息，开始呼叫接续。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a中所述MSC/VLR向BSS发送的消息寻呼命令中至少携带有被寻呼的移动台标志、寻呼模式、需要的信道模式、信道类型和电路号；则所述被叫移动终端向MSC/VLR返回的寻呼应答消息中至少携带有移动台标记和移动台类标。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤a中所述MSC/VLR向BSS发送的消息寻呼命令中进一步携带有加密信息、加密键序号以及鉴权随机数；则所述被叫移动终端向MSC/VLR返回的寻呼应答消息中进一步携带有选择的加密机制和鉴权结果参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤a中所述MSC/VLR向BSS发送的消息寻呼命令中进一步携带有加密响应模式。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤b进一步包括被叫移动终端收到BSS发送的寻呼请求后，进行鉴权加密操作，并将鉴权加密结果通过寻呼应答消息返回MSC/VLR。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤a中所述MSC/VLR向BSS发送的消息寻呼命令中进一步携带有加密键序号和鉴权随机数；则所述被叫移动终端向MSC/VLR返回的寻呼应答消息中进一步携带有鉴权结果参数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤b进一步包括被叫移动终端收到BSS发送的寻呼请求后，进行鉴权操作，并将鉴权结果通过寻呼应答消息返回MSC/VLR。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c进一步包括MSC/VLR收到呼叫确认后，判断当前被叫移动终端所需的业务信道类型是否与自身指配的业务信道类型一致，如果不是，则MSC/VLR重新给当前被叫移动终端指配业务信道，并将新指配的业务信道通知被叫移动终端；否则不作处理。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的通知被叫移动终端进一步包括MSC/VLR向BSS发送携带有重新指配的业务信道信息的指配命令；BSS收到后向被叫移动终端发送携带有新指配业务信道的信道模式修改消息；被叫移动终端获得新的业务信道后，向BSS返回信道模式修改应答；BSS再向MSC/VLR返回指配完成消息。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括被叫移动终端向MSC/VLR发送振铃消息和连接请求；MSC/VLR收到后，向被叫移动终端返回连接响应消息，建立被叫移动终端与主叫间的话路，主被叫进入通话状态。
全文摘要
本发明公开了一种实现快速呼叫建立的方法，该方法包括移动交换中心/拜访位置寄存器(MSC/VLR)向基站子系统(BSS)发送携带有寻呼请求和指配业务信道信息的消息寻呼命令；BSS收到后在寻呼信道上向被叫移动终端所在位置区发送寻呼请求，被叫移动终端收到后向BSS发信道请求；BSS根据所收到寻呼命令中的指配业务信道信息为被叫移动终端指配专用的业务信道，并将所指配的业务信道发送给被叫移动终端；被叫移动终端获得业务信道后向MSC/VLR返回寻呼应答消息；MSC/VLR收到寻呼应答消息后，向被叫移动终端发送呼叫建立请求；被叫移动终端向MSC/VLR返回呼叫确认消息，开始呼叫接续。该方法能缩短被叫用户接入网络时的呼叫接续时间，进而提高无线通信系统的工作效率。
文档编号H04W76/02GK1602104SQ0315750
公开日2005年3月30日 申请日期2003年9月22日 优先权日2003年9月22日
发明者黄兴旺, 陶宗明, 周剑, 杨学志 申请人:华为技术有限公司