专利名称：在第三代移动通信网络中实现一键通业务的系统及方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种在第三代移动通信网络中实现一键通业务的系统及方法。
背景技术：
Push to Talk(Push To Talk，一键通)业务是一种半双工的通信方式，在支持PTT的用户终端上，用户可以进行一对一或群组间在更大的范围内进行类似对讲机功能的通话。主叫用户按下PTT按键即可讲话，被叫无需摘机即可接听，主叫用户讲话完毕后松开PTT按键即释放讲话权，其他用户通过按PTT按键获得讲话权，获得讲话权的用户即可讲话。
目前提供PTT业务的系统主要有模拟集群系统、数字集群系统，如iDEN(integrated Digital Enhanced Network)系统和TETRA(terrestrial trunked radio)系统等，以及提供PTT增值业务的PoC(Push-to-talk over Cellular)系统。集群系统提供的PTT业务具有呼叫接续时间短(＜1s)的特点，适合应用于专业通信领域，如公共安全、企业生产等场合的调度通信。PoC系统基于3GPP(第三代合作伙伴计划)定义的IP多媒体子系统(IMS)，其PTT业务主要针对公众用户，性能指标无法满足专业用户调度通信的要求。
现有的集群系统主要是为话音和低速数据业务设计的，很难满足用户对高速数据业务的需求，PoC规范虽然可以在IMS上提供PTT业务，但是规范中规定的呼叫接续时间最快＜2s，很难满足专业用户的需求。因此，PoC规范明确规定PoC不能应用于公共安全等专业领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种在第三代移动通信网络中实现一键通业务的系统，以克服现有以提供增值业务为目的的PoC系统呼叫接续速率慢，不能满足专业用户调度通信的要求，增强3G(第三代移动通信)系统功能。
本发明的另一个目的是提供一种在第三代移动通信网络中实现一键通业务的方法，以弥补现有专业集群系统无法提供高速数据业务以及针对公众用户的PoC系统呼叫接续速率慢的不足，基于成熟的3G网络架构实现PTT业务，满足用户的不同需求。
为此，本发明提供如下的技术方案一种在第三代移动通信网络中实现一键通业务的系统，包括3G无线网络子系统RNS、核心网CN和支持一键通PTT业务的终端，所述系统还包括PTT服务器，用于实现PTT业务的鉴权和授权、PTT呼叫控制、群组信息的存储和管理、媒体复制、业务统计和计费；PTT有线终端，通过有线方式与PTT服务器进行交互，用于发起和参与包括组呼和广播在内的调度业务，并实现对群组成员的管理；PTT无线终端，通过无线方式与PTT服务器进行交互，用于发起和参与PTT业务。
所述系统还包括PTT数据库，用于为PTT服务器提供管理信息。
PTT服务器、PTT有线终端和PTT数据库位于CN中。
PTT移动终端通过Pa接口与PTT服务器相连，PTT有线终端通过Pl接口与PTT服务器相连，PTT数据库通过Pr接口与PTT服务器相连；PTT服务器之间通过Pn接口相连。
一种在第三代移动通信网络中实现一键通业务的方法，通过在第三代移动通信网络的核心网中设置PTT服务器来完成PTT业务功能，所述方法包括以下步骤A、主叫用户通过PTT服务器向被叫用户发送邀请INVITE消息，建立PTT呼叫过程；B、PTT呼叫建立成功后，主叫用户和被叫用户通过各自的无线网络控制器RNC为其配置的物理信道进行通话；C、通话完毕后由用户或PTT服务器发起呼叫释放过程。
可选地，所述步骤A包括A11、主叫侧和被叫侧的RNC分别为主叫用户和被叫用户分配空口资源并配置物理信道；A12、主叫侧物理信道重配置完成后，主叫用户通过物理信道准备完成PHReady消息通知PTT服务器；A13、被叫侧物理信道重配置完成后，被叫用户通过200OK消息通知PTT服务器；A14、PTT服务器收到被叫用户发送的200OK消息，通过200OK消息通知主叫用户可以开始讲话，完成PTT呼叫建立过程。
可选地，所述步骤A包括A21、被叫用户收到PTT服务器发送的邀请INVITE消息后，立即向PTT服务器回复200OK消息；A22、主叫侧和被叫侧的RNC分别为主叫用户和被叫用户分配空口资源并配置物理信道；A23、主叫侧物理信道重配置完成后，主叫用户通过物理信道准备完成PHReady消息通知PTT服务器；A24、PTT服务器收到主叫用户发送的物理信道准备完成PH Ready消息后，立即向主叫用户发送200OK消息，通知主叫用户可以开始讲话；A25、被叫侧物理信道重配置完成后，被叫用户通过物理信道准备完成PHReady消息通知PTT服务器；A26、PTT服务器收到被叫用户发送的物理信道准备完成PH Ready消息后，通过通报NOTIFY消息通知主叫用户被叫用户上线，完成PTT呼叫建立过程。
所述方法进一步包括步骤设置一会话定时器；当PTT服务器收到主叫用户的语音后，如果PTT服务器还未收到被叫用户的物理信道准备完成PH Ready消息，则开启所述会话定时器；在所述会话定时器时间到达前，如果PTT服务器收到被叫用户的物理信道准备完成PH Ready消息，则关闭所述会话定时器；否则，在所述会话定时器时间到达后，由PTT服务器发起PTT呼叫释放过程。
所述PTT服务器发起的PTT呼叫释放过程包括PTT服务器分别向主叫用户和被叫用户发送离开BYE消息，指示呼叫释放；用户收到离开BYE消息后，通过200OK消息响应；当PTT服务器收到所有用户的200OK响应后，释放掉为该次呼叫保存的信息；主叫侧RNC和被叫侧RNC分别对主叫用户和被叫用户进行物理信道重配置，使用户回到非连续前向接入信道FACH状态。
所述步骤A进一步包括PTT呼叫建立过程完成后，主叫用户通过PTT服务器向被叫用户发送一个实时传输协议RTP空包，用以产生用户设备UE和无线网络控制器RNC的分组数据会聚协议PDCP上下文，供PDCP压缩使用。
所述RNC为用户分配空口资源并配置物理信道的过程包括步骤
用户向RNC发送PTT服务请求消息；RNC收到所述PTT服务请求消息后为请求服务的用户分配空口资源，并通过物理信道重配置消息通知用户资源配置情况；用户收到所述物理信道重配置消息后转入专用信道DCH状态，并在DCH上通知RNC物理信道重配置完成。
所述步骤B包括B1、用户通过议席请求Floor Request消息向PTT服务器请求讲话权；所述议席请求消息中带有该用户的标识及优先级；B2、PTT服务器根据各用户请求的先后顺序和/或用户的优先级进行仲裁，确定获得讲话权的用户；B3、讲话完毕后由占用讲话权的用户发起讲话权释放过程或由网络侧发起讲话权释放过程。
所述步骤B2包括B21、PTT服务器收到请求讲话的用户发送的议席请求Floor Request消息后，向其他用户发送议席占用Floor Taken消息，通知其他用户获得讲话权用户的信息；B22、PTT服务器向获得讲话权的用户发送议席准许Floor Grant消息，指示其获得了讲话权；B23、在讲话权被占用的情况下，优先级高于当前讲话者的用户继续向PTT服务器请求讲话权；B24、PTT服务器向低先级的用户发送议席撤销Floor Revoke消息，强迫释放其讲话权；B25、PTT服务器向高优先级的用户发送议席准许Floor Grant消息，指示其获得了讲话权。
所述步骤B3包括
由占用讲话权的用户发起讲话权释放的过程包括步骤占用讲话权的用户向PTT服务器发送议席释放Floor Release请求消息；PTT服务器收到所述议席释放Floor Release请求消息后，向所有呼叫中的用户发送议席空闲Floor Idle消息，通知目前讲话权空闲；由PTT服务器发起讲话权释放的过程包括步骤设定讲话时长定时器；PTT服务器通过议席准许Floor Grant消息指示用户获得了讲话权后，启动所述讲话时长定时器；当所述讲话时长定时器时间到达后，PTT服务器向该用户发送议席撤销Floor Revoke消息，强迫用户释放讲话权；PTT服务器向所有呼叫中的用户及被强迫释放讲话权的用户发送议席空闲Floor Idle消息，通知目前讲话权空闲。
所述步骤C包括由用户发起的呼叫释放过程包括步骤主叫或被叫用户向PTT服务器发送离开BYE消息，通知PTT服务器呼叫释放；PTT服务器收到离开BYE消息后，通过200OK消息响应；当PTT服务器收到所有用户的200OK响应后，释放掉为该次呼叫保存的信息；主叫侧RNC和被叫侧RNC分别对主叫用户和被叫用户进行物理信道重配置，使用户回到非连续前向接入信道FACH状态；由PTT服务器发起的呼叫释放过程包括步骤设定讲话权空闲定时器；如果PTT服务器发现PTT呼叫各方均未请求讲话，则启动该定时器；当所述讲话权空闲定时器时间到达后，PTT服务器分别向主叫用户和被叫用户发送离开BYE消息，指示呼叫释放；用户收到离开BYE消息后，通过200OK消息响应；当PTT服务器收到所有用户的200OK响应后，释放掉为该次呼叫保存的信息；主叫侧RNC和被叫侧RNC分别对主叫用户和被叫用户进行物理信道重配置，使用户回到非连续前向接入信道FACH状态。
所述主叫侧RNC和被叫侧RNC分别对主叫用户和被叫用户进行物理信道重配置的步骤包括主叫用户和被叫用户分别通过PTT服务释放请求消息通知各自的RNC呼叫释放；RNC通过物理信道重量配置消息发起物理信道重配置过程，使用户回到非连续FACH状态；用户通过物理信道重配置完成消息响应RNC，并转到非连续FACH状态。
其特征在于，所述邀请INVITE消息由用户设备UE的应用层产生，在主叫侧空口通过随机接入信道RACH信道传送，在被叫侧空口通过前向接入信道FACH传送。
由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过在现有3G网络架构的基础上，通过增加实现PTT业务的核心实体，即PTT服务器来实现PTT业务功能，完成PTT业务的鉴权和授权、PTT呼叫控制、群组信息的存储和管理、媒体复制、业务统计和计费等功能。利用本发明实现PTT业务时具有呼叫速度快(＜1s)，可提供高速数据业务，与专业集群系统相比弥补了专业集群系统无法提供高速数据业务的不足；与PoC相比弥补了PoC呼叫建立速度慢的不足。
图1是3G移动通信网络架构示意图；图2是本发明系统组网示意图；图3是以3G系统分组域为承载实现PTT业务的协议栈模型；图4是控制平面和用户平面实现PTT业务的协议栈模型；图5是本发明方法的实现流程图；图6是PTT正常呼叫建立流程；图7是PTT快速呼叫建立流程；图8是PTT呼叫释放流程；图9是PTT业务讲话权请求流程；图10是用户发起的PTT业务讲话权释放流程；图11是网络侧发起的PTT业务讲话权释放流程；图12是用户发起的PTT业务讲话权抢占流程。
具体实施例方式
本发明的核心是在现有3G网络架构的基础上，通过增加实现PTT业务的核心实体，即PTT服务器来实现PTT业务功能，完成PTT业务的鉴权和授权、PTT呼叫控制、群组信息的存储和管理、媒体复制、业务统计和计费等功能。在进行呼叫建立时，主叫用户通过PTT服务器向被叫用户发送邀请INVITE消息，建立PTT呼叫过程；PTT呼叫建立成功后，主叫用户和被叫用户通过各自的RNC为其配置的物理信道进行通话；通话完毕后由用户或PTT服务器发起呼叫释放过程。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，首先对现有3G网络架构进行简单说明。
参照图1所示3G移动通信网络架构示意图其中，RNS(无线网络子系统)分为基站Node B和无线网络控制器RNC两部分。Node B通过标准的Iub接口和RNC互连，主要完成Uu接口物理层协议的处理；RNC主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理控制等功能。
CN负责与其他网络的连接和对UE的通信和管理主要功能，主要功能实体有MSC/VLR(移动业务交换中心/拜访位置寄存器)、GMSC(网关移动交换中心)、SGSN(服务GPRS支持节点)、GGSN(网关GPRS支持节点)、HLR(归属位置寄存器)、MGW(媒体网关)。
MSC/VLR是核心网CS域功能节点，它通过Iu_CS接口与UTRAN相连，通过PSTN/ISDN接口与外部网络(PSTN、ISDN等)相连，通过C/D接口与HLR/AuC(位置归属寄存器/鉴权中心)相连，通过E接口与其它MSC/VLR、GMSC或SMC(短消息中心)相连，通过F接口与EIR(移动设备识别寄存器)相连，通过Gs接口与SGSN相连，通过Mc接口与MGW相连，通过Nc接口与GMSC相连。MSC/VLR的主要功能是提供CS域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。
GMSC是移动网CS域与外部网络之间的网关节点，是可选功能节点，它通过PSTN/ISDN接口与外部网络(PSTN、ISDN、其它PLMN)相连，通过C接口与HLR相连，通过Mc接口与MGW相连。GMSC的主要功能是充当移动网和固定网之间的移动关口局，完成PSTN用户呼移动用户时呼入呼叫的路由功能，承担路由分析、网间接续、网间结算等重要功能。
SGSN是核心网PS域功能节点，它通过Iu_PS接口与UTRAN相连，通过Gn/Gp接口与GGSN相连，通过Gr接口与HLR/AuC相连，通过Gs接口与MSC/VLR相连，通过Gf接口与EIR目连，通过Gd接口与SMS-GMSC(短消息系统-网关移动交换中心)/SMS-IWMSC(短消息系统-互通MSC)相连，通过Gn/Gp接口与SGSN相连。SGSN的主要功能是提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能。
GGSN是核心网PS域功能节点，通过Gn/Gp接口与SGSN相连，通过Gi接口与外部数据网络Internet/Intranet相连。GGSN提供数据包在3G移动网和外部数据网之间的路由和封装。GGSN主要功能是同外部IP分组网络的接口功能，GGSN需要提供UE接入外部分组网络的关口功能。
HLR是核心网CS域和PS域共有的功能节点，它通过C接口与MSC/VLR或GMSC相连，通过Gr接口与SGSN相连，通过Gc接口与GGSN相连。HLR的主要功能是提供用户的签约信息存放、新业务支持、增强的鉴权等功能。
MGW既是GSM(全球移动通信系统)的电路交换业务与PSTN的接口，也是无线接入网与3G核心网的接口。MGW之间通过Nb接口相连。
外部网络可以分为两类电路交换网络(CSNetworks)提供电路交换的连接服务；分组交换网络(PS Networks)提供数据包的连接服务。
本发明系统基于上述3G网络架构，通过在核心网中增加PTT服务器，并对3GPP标准接口进行了功能增强和补充，使其支持PTT业务。
参照图2所示本发明系统组网示意图本发明系统在保持3GPP定义的网络结构不变的前提下，为支持PTT业务，本发明引入了新的功能实体PTT服务器(PTT server)、PTT数据库(PDB，PTT Data Base)和PTT有线终端(LS)，并对3GPP标准接口进行了功能增强和扩充，形成Uu+、Iub+等增强接口，同时新增了Pr、Pn、Pl、Pa(逻辑接口)等接口。
其中，PTT UE(PTT移动终端)通过Pa接口与PTT服务器相连，LS通过Pl接口与PTT服务器相连，PDB通过Pr接口与PTT服务器相连。PTT服务器之间通过Pn接口相连。
在本发明系统中，普通3G业务的实现方式保持不变，PTT相关的业务(如单呼、组呼等)将承载在分组域上，通过新增的功能实体来实现。其中，PTT服务器是实现PTT业务的核心，其功能包括PTT业务的鉴权和授权、PTT呼叫控制、群组信息的存储和管理、媒体复制、业务统计和计费等；PTT有线终端通过有线方式与PTT服务器相连，具有特殊权限，可以发起和参与组呼、广播等调度业务，并能够实现对群组成员的管理功能。PTT有线终端在pTT呼叫的讲话权控制上有较高的优先级，可以作为调度台使用。
PTT移动终端是在普通3G终端中增加PTT按键、扬声器及其他处理PTT业务的功能模块。
为了配合PTT服务器完成PTT业务功能，可以在原有RNC中增加PTT代理模块，负责RNC中集群业务的相关处理，包括RNC内各小区下行共享信道的建立、集群组呼媒体流的复制分发等。
MSC/VLR、GMSC与3G系统中的MSC/VLR功能相同，为用户提供传统的移动话音业务和电路数据业务，GMSC负责系统与PSTN/PLMN等公众通信网实现互通；SGSN、GGSN负责向用户提供分组数据业务，如www、数据库浏览、下载及其他访问Internet/Intranet的业务。
HLR/AuC是存储用户签约信息、位置信息的数据库，可实时地提供对用户位置信息的查询和修改及其他操作，实现移动通信网中的用户移动性管理。AuC负责用户安全数据的产生和管理。
图3、图4示出了以3G系统分组域为承载实现PTT业务的协议栈模型，其中PTT业务的信令平面和用户平面都承载在分组域的用户平面上。
实现PTT业务的协议栈的控制平面由PTT业务控制协议、UDP(用户数据报文协议)、IP以及3G分组域用户平面组成。PTT业务控制协议主要完成下列功能注册、呼叫、话权控制、补充业务及特殊控制功能、鉴权、加密。
实现PTT业务的协议栈的用户平面由RTP(实时传输协议)、UDP、IP以及3G分组域用户平面组成。用户平面用于传输用户的语音编码数据。
基于上述系统，本发明还提供了实现PTT业务的方法，下面结合附图和实施方式对本发明方法作详细说明。
参照图5，图5是本发明方法的实现流程，包括以下步骤步骤501主叫用户通过PTT服务器向被叫用户发送邀请INVITE消息，建立PTT呼叫过程。
本发明中对PTT业务的呼叫建立立过程可以分为正常PTT呼叫流程和快速PTT呼叫流程。其中，正常呼叫建立过程呼叫建立时延稍长，只有在主、被叫双方都向PTT server确认PTT呼叫相关处理成功完成后PTT server才会通知主叫用户讲话，因此可靠性强一些；快速呼叫建立过程呼叫建立时延短，只要被叫用户应答且主叫用户向PTT server确认PTT呼叫相关处理成功完成即可由PTT server通知主叫方讲话，等到被叫用户向PTT server确认PTT呼叫相关处理成功完成后，PTT Server才将PTT话音传送给被叫用户，并提示主叫用户，被叫用户连接成功(包含被叫用户标识)因此可靠性稍微差一些。
这两种呼叫流程的建立过程将在后面详细描述。
步骤502PTT呼叫建立成功后，主叫用户和被叫用户通过各自的RNC为其配置的物理信道进行通话。
本发明基于3G现有网络架构，通过RNC为请求PTT业务的用户提供空口资源并配置物理信道。
步骤503通话完毕后由用户或PTT服务器发起呼叫释放过程。
下面将分别详细说明本发明中PTT业务的呼叫建立、呼叫释放等流程。
1.PTT业务的呼叫建立过程PTT业务的呼叫建立流程分为正常PTT呼叫流程和快速PTT呼叫流程。其中，正常呼叫建立过程该过程呼叫建立时延稍长，只有在主、被叫双方都向PTT server确认PTT呼叫相关处理成功完成后PTT server才会通知主叫用户讲话，因此可靠性较强；快速呼叫建立过程该过程呼叫建立时延短，只要被叫用户应答且主叫用户向PTT server确认PTT呼叫相关处理成功完成即可由PTT server通知主叫方讲话，等到被叫用户向PTT server确认PTT呼叫相关处理成功完成后，PTT Server才将PTT话音传送给被叫用户，并提示主叫用户，被叫用户连接成功(包含被叫用户标识)因此可靠性稍微差一些。
图6示出了PTT正常呼叫建立流程1、主叫用户按下PTT按键，即发送INVITE(邀请)消息，INVITE消息中带有正常PTT呼叫建立指示的信息单元以及被叫用户标识。INVITE消息由UE的应用层产生通过用户平面UDP/IP/PDCP/RLC/MAC/L1在空口通过RACH(随机接入信道)信道传送。
2、PTT Server收到INVITE消息后，对INVITE进行判断，如果可以发起呼叫，则将INVITE消息发送给被叫用户。INVITE消息在被叫侧空口通过非连续FACH(前向接入信道)传送，通过用户平面L1/MAC/RLC/PDCP/IP/UDP传送给被叫用户的应用层处理。被叫用户收到该消息后，将触发物理信道重配置过程。见第6步。
3、主叫UE在发送出INVITE消息后，接着通过控制平面RRC/RLC/MAC/L1将RRC(无线资源控制)消息“PTT Service Request(PTT服务请求)”在空口通过RACH信道传送，请求RNC(无线网络控制器)为其进行物理信道重配置。
4、主叫侧的RNC为主叫UE分配空口资源，并通过Physical ChannelReconfiguration(物理信道重配置)消息通知主叫UE资源情况。
5、主叫UE在FACH上收到Physical Channel Reconfiguration消息后，转移到DCH(专用信道)状态，并在DCH上通知RNC Physical ChannelReconfiguration Complete(物理信道重配置完成)。
6、被叫UE收到PTT Server传送来的INVITE消息后，通过控制平面RRC/RLC/MAC/L 1将RRC消息“PTT Service Request”在空口通过RACH信道传送，请求RNC为其进行物理信道重配置。
7、被叫侧的RNC为被叫UE分配空口资源，并通过Physical ChannelReconfiguration消息通知被叫UE资源情况。
8、被叫UE在FACH上收到Physical Channel Reconfiguration消息后，转移到DCH状态，并在DCH上通知RNC Physical Channel ReconfigurationComplete。
9、当主叫UE物理信道重配置完成后，通过PH Ready(物理信道准备完毕)消息通知PTT Server主叫侧资源已经准备好。
10、当被叫UE物理信道重配置完成后，通过200 OK消息通知PTT Server被叫用户侧资源准备好。
11、当PTT Server收到被叫侧的200OK消息和主叫侧的PH Ready消息后，给主叫UE发送200OK消息，通知主叫用户被叫连接完成，可以开始讲话。至此、整个PTT业务单呼呼叫建立过程完成，主叫用户可以开始讲话，被叫用户处于收听状态。
12、主叫UE向PTT Server发送一个RTP(实时传输协议)空包，以便产生相应的UE和RNC的PDCP Context(PDCP压缩使用)。
13、PTT Server应向被叫UE发送一个RTP空包，以便产生相应的UE和RNC的PDCP Context(分组数据会聚协议上下文)，使PDCP压缩使用。
在某些有苛刻的呼叫建立时延指标的情况下，可采用PTT速呼叫建立过程。
图7示出了PTT快速呼叫建立流程1、主叫用户按下PTT按键，即发送INVITE消息，INVITE消息中带有快速PTT呼叫建立指示的信息单元以及被叫用户标识。INVITE消息由UE的应用层产生通过用户平面UDP/IP/PDCP/RLC/MAC/L1在空口通过RACH信道传送。
2、PTT Server收到INVITE消息后，对INVITE进行判断，如果可以发起呼叫，则将INVITE消息发送给被叫用户。INVITE消息在被叫侧空口通过非连续FACH传送，通过用户平面L1/MAC/RLC/PDCP/IP/UDP传送给被叫用户的应用层处理。
3、被叫用户收到该消息后，将发送200 OK消息，200 OK消息由UE的应用层产生通过用户平面UDP/IP/PDCP/RLC/MAC/L1在空口通过RACH信道传送，同时被叫用户触发物理信道重配置过程。见第7步。
4、主叫UE在发送出INVITE消息后，接着通过控制平面RRC/RLC/MAC/L1将RRC消息“PTT Service Request”在空口通过RACH信道传送，请求RNC给其进行物理信道重配置。
5、主叫侧的RNC为主叫UE分配空口资源，并通过Physical ChannelReconfiguration消息通知主叫UE资源情况。
6、主叫UE在FACH上收到Physical Channel Reconfiguration消息后，转移到DCH状态，并在DCH上通知RNC Physical Channel ReconfigurationComplete。
7、被叫UE发送完200 OK消息后，通过控制平面RRC/RLC/MAC/L1将RRC消息“PTT Service Request”在空口通过RACH信道传送，请求RNC给其进行物理信道重配置。
8、被叫侧的RNC为被叫UE分配空口资源，并通过Physical ChannelReconfiguration消息通知被叫UE资源情况。
9、被叫UE在FACH上收到Physical Channel Reconfiguration消息后，转移到DCH状态，并在DCH上通知RNC Physical Channel ReconfigurationComplete。
10、当主叫UE物理信道重配置完成后，通过PH Ready消息通知PTTServer主叫侧资源已经准备好。
11、当PTT Server收到被叫侧的200OK消息和主叫侧的PH Ready消息后，给主叫UE发送200OK消息，通知主叫用户可以开始讲话。
12、当被叫UE物理信道重配置完成后，通过PH Ready消息通知PTTServer被叫用户侧资源准备好。
13、当PTT Server收到被叫侧的PH Ready消息后，通过NOTIFY(通报)消息通知主叫用户被叫用户上线。
14、主叫UE向PTT Server发送一个RTP空包，以便产生相应的UE和RNC的PDCP Context(PDCP压缩使用)。
15、PTT Server应向被叫UE发送一个RTP空包，以便产生相应的UE和RNC的PDCP Context(分组数据会聚协议)，供PDCP压缩使用。
主叫用户收到200OK指示，到用户反应说话的时延在120ms左右，当语音传送到PTT Server的时候，如果PTT Server已经收到被叫用户的PH Ready消息，则将语音转发给被叫用户；当PTT服务器收到主叫用户的语音后，如果PTT服务器还未收到被叫用户的PH Ready消息，则开启一个会话定时器，在会话定时器溢出之前，如果PTT Server收到被叫用户的PH Ready消息，则将语音转发给被叫用户。这段时间的语音的处理可以选择丢弃或存储。如果会话定时器溢出，PTT Server将发起会话释放过程。该过程如下1)当讲话权空闲定时器溢出(即长时间没有用户请求讲话权)，PTT Server将向主被叫用户发送BYE消息，指示呼叫释放。
2)用户收到BYE消息后，通过200OK消息响应。当PTT Server收到所有用户的200OK响应后，释放掉为这次呼叫所保存的信息。
3)用户通过PTT Service Release Request消息通知RNC呼叫释放。
4)RNC通过Physical Channel Reconfiguration消息发起物理信道重配置过程，使得用户回到非连续FACH状态。
5)用户通过Physical Channel Reconfiguration Complete消息响应RNC，并转到非连续FACH状态。
PTT呼叫释放可以由UE触发，也可以由PTT Server触发(例如，讲话权空闲定时器溢出)。
PTT呼叫释放过程如图8所示用户发起的呼叫释放过程为1、主被叫用户任意一方按下释放键，UE将向PTT Server发送BYE消息，通知PTT Server呼叫释放。
2、PTT Server收到BYE消息后，通过200OK消息响应。
B1、PTT Server通过BYE消息通知另一用户呼叫释放。
B2、另一用户通过200OK消息响应。当PTT Server收到所有用户的200OK响应后，释放掉为这次呼叫所保存的信息。
PTT Server发起的呼叫释放过程为当PTT server收到主叫用户的BYE消息以后，启动讲话权空闲定时器。
1、当讲话权空闲定时器溢出(即长时间没有用户请求讲话权)，PTT Server将向主被叫用户发送BYE消息，指示呼叫释放。
2、用户收到BYE消息后，通过200OK消息响应。当PTT Server收到所有用户的200OK响应后，释放掉为这次呼叫所保存的信息。
3、用户通过PTT Service Release Request(PTT服务释放请求)消息通知RNC呼叫释放。
4、RNC通过Physical Channel Reconfiguration消息发起物理信道重配置过程，使得用户回到非连续FACH状态。
5、用户通过Physical Channel Reconfiguration Complete消息响应RNC，并转到非连续FACH状态。
在本发明方法中，PTT业务讲话权由PTT服务器根据用户请求的先后顺序和用户的优先级进行仲裁处理。分为讲话权请求、讲话权释放、讲话权抢占三部分，下面将分别进行描述。
当讲话权空闲的时候，所有参与呼叫的用户都可以通过按下PTT按键请求讲话权。如图9所示1、用户1想要讲话，因此按下PTT按键，UE1给PTT Server发送FloorRequest(议席请求)消息请求讲话权，Floor Request消息中带有用户1的标识。用户标识可以对应到优先级，在PTT终端签约PTT业务的时候，网络运营商会根据用户的需求特点设定其PTT业务优先级，并将此优先级与用户标识关联在一起，保存在PTT数据库中。
2、PTT Server给其它用户发送Floor Taken(议席占用)消息，通知其它用户，用户1获得了讲话权，同时将用户1的优先级发送给其它用户，这样低于该优先级的用户在用户1拥有讲话权的时候不得发送Floor Request消息。
3、PTT Server确定用户1可以得到讲话权，将给UE1发送Floor Grant(议席准许)消息，UE1收到Floor Grant消息后将给用户1以相应的声光提示，指示用户获得了讲话权，可以开始讲话。
讲话权释放过程分为用户发起的讲话权释放过程和由于讲话时长定时器溢出由网络发起的讲话权释放过程。
图10示出了用户发起的讲话权释放过程1、用户1停止说话，释放PTT按键。UE1给PTT Server发送Floor Release(议席释放)请求，通知PTT Server用户1释放了讲话权。
2、PTT Server将给所有呼叫中的UE发送Floor Idle(议席空闲)消息，通知目前讲话权空闲。
3、UE收到Floor Idle消息后，将通过声光指示用户目前讲话权空闲。用户收到空闲指示后可以通过按下PTT按键发起讲话权请求。
当用户1占用讲话权，且PTT Server中的用户1占用讲话权时长定时器溢出，PTT业务讲话权释放过程。
图11示出了PTT Server发起的讲话权释放过程PTT服务器通过Floor Grant(议席准许)消息指示用户获得了讲话权后，启动讲话时长定时器。用户1占用讲话权时间过长，以至于PTT Server中的用户占用讲话权时长定时器溢出，PTT Server将强迫释放用户1的讲话权。
1、PTT Server给UE1发送Floor Revoke(议席撤销)消息。UE1收到FloorRevoke消息后，通过声光指示通知用户1，其讲话权已经被强迫释放了，用户1可以松开PTT按键了。用户1是否松开PTT按键与后续的讲话权过程无关。
2、PTT Server将给所有呼叫中的UE发送Floor Idle消息，通知目前讲话权空闲。
3、UE收到Floor Idle消息后，将通过声光指示用户目前讲话权空闲。用户收到空闲指示后可以通过按下PTT按键发起讲话权请求。
在通话过程中，当一个用户占用讲话权，而另一个高优先级的用户想说话，该用户可以通过讲话权抢占过程获得讲话权。
如图12所示，当用户1占用讲话权的时候，高优先级的用户(用户2)想抢占讲话权，PTT业务讲话权抢占过程为1、在讲话权占用的情况下，只有优先级高于当前讲话者的用户才可发起讲话权请求。当用户2按下PTT按键，由于其优先级高于用户1的优先级，所以UE2给PTT Server发送Floor Request消息，请求获得讲话权。
2、PTT Server对用户的优先级进行判断，当用户2的优先级高于用户1的优先级，则PTT Server将强迫释放用户1的讲话权。PTT Server给UE1发送Floor Revoke消息。UE1收到Floor Revoke消息后，通过声光指示通知用户1，其讲话权已经被强迫释放了，用户1可以松开PTT按键了。用户1是否松开PTT按键与后续的讲话权过程无关。
3、PTT Server确定用户2可以得到讲话权，将给UE2发送Floor Grant消息，UE2收到Floor Grant消息后将给用户2以相应的声光提示，指示用户获得了讲话权，可以开始讲话。
4、PTT Server给其它用户发送Floor Taken(议席占用)消息，通知其它用户，用户2获得了讲话权，同时将用户2的优先级发送给其它用户，这样低于该优先级的用户在用户2拥有讲话权的时候不得发送Floor Request消息。
利用本发明，在3G系统上通过增加的功能实体PTT服务器实现PTT业务，具有呼叫接续速度快(＜1s)，可提供高速数据业务等特点，与专业集群系统相比弥补了专业集群系统无法提供高速数据业务的不足；与PoC相比弥补了PoC呼叫建立速度慢的不足，因此具有很好的应用推广前景。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。
权利要求
1.一种在第三代移动通信网络中实现一键通业务的系统，包括3G无线网络子系统RNS、核心网CN和支持一键通PTT业务的终端，其特征在于，所述系统还包括PTT服务器，用于实现PTT业务的鉴权和授权、PTT呼叫控制、群组信息的存储和管理、媒体复制、业务统计和计费；PTT有线终端，通过有线方式与PTT服务器进行交互，用于发起和参与包括组呼和广播在内的调度业务，并实现对群组成员的管理；PTT无线终端，通过无线方式与PTT服务器进行交互，用于发起和参与PTT业务。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括PTT数据库，用于为PTT服务器提供管理信息。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，PTT服务器、PTT有线终端和PTT数据库位于CN中。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，PTT移动终端通过Pa接口与PTT服务器相连，PTT有线终端通过Pl接口与PTT服务器相连，PTT数据库通过Pr接口与PTT服务器相连；PTT服务器之间通过Pn接口相连。
5.一种在第三代移动通信网络中实现一键通业务的方法，通过在第三代移动通信网络的核心网中设置PTT服务器来完成PTT业务功能，其特征在于，所述方法包括以下步骤A、主叫用户通过PTT服务器向被叫用户发送邀请INVITE消息，建立PTT呼叫过程；B、PTT呼叫建立成功后，主叫用户和被叫用户通过各自的无线网络控制器RNC为其配置的物理信道进行通话；C、通话完毕后由用户或PTT服务器发起呼叫释放过程。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括A11、主叫侧和被叫侧的RNC分别为主叫用户和被叫用户分配空口资源并配置物理信道；A12、主叫侧物理信道重配置完成后，主叫用户通过物理信道准备完成PHReady消息通知PTT服务器；A13、被叫侧物理信道重配置完成后，被叫用户通过200OK消息通知PTT服务器；A14、PTT服务器收到被叫用户发送的200OK消息，通过200OK消息通知主叫用户可以开始讲话，完成PTT呼叫建立过程。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括A21、被叫用户收到PTT服务器发送的邀请INVITE消息后，立即向PTT服务器回复200OK消息；A22、主叫侧和被叫侧的RNC分别为主叫用户和被叫用户分配空口资源并配置物理信道；A23、主叫侧物理信道重配置完成后，主叫用户通过物理信道准备完成PHReady消息通知PTT服务器；A24、PTT服务器收到主叫用户发送的物理信道准备完成PH Ready消息后，立即向主叫用户发送200OK消息，通知主叫用户可以开始讲话；A25、被叫侧物理信道重配置完成后，被叫用户通过物理信道准备完成PHReady消息通知PTT服务器；A26、PTT服务器收到被叫用户发送的物理信道准备完成PH Ready消息后，通过通报NOTIFY消息通知主叫用户被叫用户上线，完成PTT呼叫建立过程。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括步骤设置一会话定时器；当PTT服务器收到主叫用户的语音后，如果PTT服务器还未收到被叫用户的物理信道准备完成PH Ready消息，则开启所述会话定时器；在所述会话定时器时间到达前，如果PTT服务器收到被叫用户的物理信道准备完成PH Ready消息，则关闭所述会话定时器；否则，在所述会话定时器时间到达后，由PTT服务器发起PTT呼叫释放过程。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述PTT服务器发起的PTT呼叫释放过程包括PTT服务器分别向主叫用户和被叫用户发送离开BYE消息，指示呼叫释放；用户收到离开BYE消息后，通过200OK消息响应；当PTT服务器收到所有用户的200OK响应后，释放掉为该次呼叫保存的信息；主叫侧RNC和被叫侧RNC分别对主叫用户和被叫用户进行物理信道重配置，使用户回到非连续前向接入信道FACH状态。
10.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括PTT呼叫建立过程完成后，主叫用户通过PTT服务器向被叫用户发送一个实时传输协议RTP空包，用以产生用户设备UE和无线网络控制器RNC的分组数据会聚协议PDCP上下文，供PDCP压缩使用。
11.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述RNC为用户分配空口资源并配置物理信道的过程包括步骤用户向RNC发送PTT服务请求消息；RNC收到所述PTT服务请求消息后为请求服务的用户分配空口资源，并通过物理信道重配置消息通知用户资源配置情况；用户收到所述物理信道重配置消息后转入专用信道DCH状态，并在DCH上通知RNC物理信道重配置完成。
12.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括B1、用户通过议席请求Floor Request消息向PTT服务器请求讲话权；所述议席请求消息中带有该用户的标识及优先级；B2、PTT服务器根据各用户请求的先后顺序和/或用户的优先级进行仲裁，确定获得讲话权的用户；B3、讲话完毕后由占用讲话权的用户发起讲话权释放过程或由网络侧发起讲话权释放过程。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤B2包括B21、PTT服务器收到请求讲话的用户发送的议席请求Floor Request消息后，向其他用户发送议席占用Floor Taken消息，通知其他用户获得讲话权用户的信息；B22、PTT服务器向获得讲话权的用户发送议席准许Floor Grant消息，指示其获得了讲话权；B23、在讲话权被占用的情况下，优先级高于当前讲话者的用户继续向PTT服务器请求讲话权；B24、PTT服务器向低先级的用户发送议席撤销Floor Revoke消息，强迫释放其讲话权；B25、PTT服务器向高优先级的用户发送议席准许Floor Grant消息，指示其获得了讲话权。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述步骤B3包括由占用讲话权的用户发起讲话权释放的过程包括步骤占用讲话权的用户向PTT服务器发送议席释放Floor Release请求消息；PTT服务器收到所述议席释放Floor Release请求消息后，向所有呼叫中的用户发送议席空闲Floor Idle消息，通知目前讲话权空闲；由PTT服务器发起讲话权释放的过程包括步骤设定讲话时长定时器；PTT服务器通过议席准许Floor Grant消息指示用户获得了讲话权后，启动所述讲话时长定时器；当所述讲话时长定时器时间到达后，PTT服务器向该用户发送议席撤销Floor Revoke消息，强迫用户释放讲话权；PTT服务器向所有呼叫中的用户及被强迫释放讲话权的用户发送议席空闲Floor Idle消息，通知目前讲话权空闲。
15.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括由用户发起的呼叫释放过程包括步骤主叫或被叫用户向PTT服务器发送离开BYE消息，通知PTT服务器呼叫释放；PTT服务器收到离开BYE消息后，通过200OK消息响应；当PTT服务器收到所有用户的200OK响应后，释放掉为该次呼叫保存的信息；主叫侧RNC和被叫侧RNC分别对主叫用户和被叫用户进行物理信道重配置，使用户回到非连续前向接入信道FACH状态；由PTT服务器发起的呼叫释放过程包括步骤设定讲话权空闲定时器；如果PTT服务器发现PTT呼叫各方均未请求讲话，则启动该定时器；当所述讲话权空闲定时器时间到达后，PTT服务器分别向主叫用户和被叫用户发送离开BYE消息，指示呼叫释放；用户收到离开BYE消息后，通过200OK消息响应；当PTT服务器收到所有用户的200OK响应后，释放掉为该次呼叫保存的信息；主叫侧RNC和被叫侧RNC分别对主叫用户和被叫用户进行物理信道重配置，使用户回到非连续前向接入信道FACH状态。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述主叫侧RNC和被叫侧RNC分别对主叫用户和被叫用户进行物理信道重配置的步骤包括主叫用户和被叫用户分别通过PTT服务释放请求消息通知各自的RNC呼叫释放；RNC通过物理信道重量配置消息发起物理信道重配置过程，使用户回到非连续FACH状态；用户通过物理信道重配置完成消息响应RNC，并转到非连续FACH状态。
17.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述邀请INVITE消息由用户设备UE的应用层产生，在主叫侧空口通过随机接入信道RACH信道传送，在被叫侧空口通过前向接入信道FACH传送。
全文摘要
本发明公开了一种在第三代移动通信网络中实现一键通业务的系统，包括3G无线网络子系统RNS、核心网CN和支持一键通PTT业务的终端，还包括PTT服务器，用于实现PTT业务的鉴权和授权、PTT呼叫控制、群组信息的存储和管理、媒体复制、业务统计和计费；PTT有线终端，通过有线方式与PTT服务器进行交互，用于发起和参与包括组呼和广播在内的调度业务，并实现对群组成员的管理；PTT无线终端，通过无线方式与PTT服务器进行交互，用于发起和参与PTT业务。本发明还公开了一种在第三代移动通信网络中实现一键通业务的方法。利用本发明，可以在成熟的3G网络架构上通过PTT服务器实现PTT业务，满足不同用户的需求。
文档编号H04Q7/28GK1992929SQ200510097450
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者苏东升, 马继鹏, 徐莉, 熊春山, 王文清, 郭轶, 赵榕, 翁靖, 尉宁, 李振江, 屈军红, 魏红, 张晓蓉, 杨君云 申请人:大唐移动通信设备有限公司