一种分级组网下的群组呼叫的实现方法与流程

本申请涉及移动通信技术领域，特别涉及集群通信技术，尤其涉及一种分级组网下的群组呼叫的实现方法。

背景技术：

集群通信系统是为了满足行业用户指挥调度的需求而开发、面向特定行业应用的专用无线通信系统。系统中大量无线用户共享少量无线信道，以指挥调度业务为主体应用，是一种多用途、高效能利用频率资源的无线通信系统。集群通信系统在政府部门、公共安全、应急通信、电力、民航、石油化工和军队等领域有着广泛的应用市场。

基于TD-LTE的宽带多媒体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多媒体集群系统。

在公共安全网络的实际建设过程中，往往要求能按照上下级关系组建网络系统。网络按照层级关系组网，一方面可以保证不同层级网络的核心网都通过上级核心网进行呼叫交换和控制，整个系统的安全性高，可控性好；另一方面，不同地区可以逐渐地、分层级的建设整个集群网络。比如建设覆盖某一省的集群通信网络，可划分为省级，市级，县级三个层级网络。先建设市级网络，之后逐渐建立、完善县级网络，最后实现全省多地区的市县网络联网互通的统一指挥调度系统。集群调度业务不仅可在本级内进行，也可以跨级和其他层级的集群系统进行互通。某一地区可以先期建设本级的公安宽带无线多媒体集群网络，内部的集群呼叫交换控制可以独立进行。相比将多地区的呼叫控制集中部署在某一地区，可靠性更高。综上所述，分级组网在实际建网中有迫切的需要。

集群组呼业务是集群通信系统指挥调度业务中最常用的呼叫业务。即多个终端组成一个群组，当组呼建立后所有组成员共享一个下行信道。上行信道由一个获得话权的组成员占用，其他组成员可以接收到话权方终端的语音和/或视频。同时其他组成员也可申请话权。在多地区集群系统网络互联时，作为组成员的终端用户可以分布在不同地区，归属不同地区集群系统管理。组呼发起时，整个组呼业务由一个专门的、指定的集群系统充当该组的呼叫业务控制中心点(即组主控服务器)进行统一协调组呼 建立、组呼中话权分派、组呼释放等组呼控制过程。每个组都会指定唯一的一个集群核心网充当组主控服务器。

现有的宽带或者窄带集群系统尚没有定义分级组网的网络架构。目前我国窄带数字集群主要是欧洲通信标准协会制订的陆上集群无线电(Terrestrial Trunked Radio，TETRA)和中国公安部推动的专业数字集群((Professional Digital Trunking，PDT)标准，均没有定义分级组网的网络架构。中国工业和信息化部2013年发布的《基于LTE技术的宽带集群通信(B-TrunC)系统总体技术要求(第一阶段)》尚未定义多地区组网的网络互联架构。在2014年中国公安部发布《公安宽带无线多媒体集群系统总体技术规范》虽然定义了漫游架构，但是也没有定义分级组网的网络架构。在该规范中提出了公安宽带无线多媒体集群系统的网络系统架构，其系统架构图1所示，该网络系统由终端、基站、集群核心网和集群调度应用平台组成，其中，终端包括但不限于多模终端、单模终端、数据终端和车载终端。基站包括警用数字集群基站(PDT Station)和T-eNB，T-eNB即为基于TD-LTE的集群系统基站。集群核心网(TC)中的网元包括：互联互通网关(IGW)、集群控制功能模块(TCF)、集群媒体功能模块(TMF)、演进的归属用户服务器(eHSS)、演进的核心网网关(eXGW)、演进的移动管理实体(eMME)。集群调度应用平台包括：调度台(DC)、录音录像服务器(ReS)、安全加密服务器(SeS)、应用服务器(ApS)。

图1中各个接口含义如下：

PU——终端和基站之间的接口，此接口是开放接口；

PS——基站和集群核心网之间的接口，此接口是开放接口；

PD——集群核心网和集群调度应用平台之间的接口，此接口是开放接口；

PI——集群核心网和集群核心网之间的接口，此接口是开放接口；

SGi——集群核心网和数据业务网之间的接口，此接口应符合3GPP TS 23401的要求。

PG——集群核心网和互联网关之间的接口，此接口暂未定义。

集群核心网逻辑网元之间的接口如图2所示，其中，

Th——TCF与eHSS之间的接口；

Mh——eMME与eHSS之间的接口；

Tm——TCF与eMME之间的接口；

Tt——TCF与TMF之间的接口；

Tx——TMF与eXGW之间的接口；

Mx——eMME与eXGW之间的接口。

注：集群调度应用平台中所含网元功能和接口协议栈定义详见《公安宽带无线多媒体集群系统总体技术规范》。

此外，组成员归属在不同地区核心网管理，组主控服务器需通过某种方式获知组 成员归属哪个核心网管理，以便当组呼发起时可以寻呼组成员。但这种方式在已有系统中多是通过在系统中静态配置方式实现。一旦网络结构变化，就需要修改相关静态的配置。

而且，分级组网下不同地区的集群核心网相互连接为上下层级关系的网络。不同层级核心网业务互通都必须经过上级核心网进行交换、控制。此时如何进行组呼还没有可行的实现方法。另外，当组主控服务器向不同组成员所在的集群核心网发送组呼建立请求后，将建立到多个目标集群核心网的通信链路以传输用户面媒体数据。这导致组主控服务器成为组呼性能的瓶颈。

技术实现要素：

本申请提供了一种分级组网下的群组呼叫的实现方法，可以实现分级组网下的群组呼叫。

本申请实施例提供的一种分级组网下的群组呼叫的实现方法，所述分级组网中，每个地区的集群核心网既负责本地区集群呼叫调度业务，也负责和上级核心网系统进行互通。上级集群核心网既负责本地区集群呼叫调度业务，也负责与下级核心网以及下级核心网之间的集群呼叫业务控制；该方法包括：

A、组呼主叫终端发送组呼建立请求到其所属第n级集群核心网；

B、第n级集群核心网接收到组呼建立请求后，判断自身是否为组主控服务器，若是，执行步骤D；否则，执行步骤C；

C、第n级集群核心网发送组呼建立请求至第n+1级集群核心网；令n＝n+1，返回步骤B；其中，第n+1级集群核心网位于第n级集群核心网的上一级；

D、组主控服务器根据预先生成的组成员信息以及信令路由的信息，向除了组呼上行中间节点之外的各个组成员直接或间接归属的第n-1级集群核心网发送组呼下行建立请求；接收到组呼下行建立请求的各个集群核心网作为中转节点，将组呼下行建立请求发送至其直接管理的组成员，或者发送至直接或间接管理组成员的下一级集群核心网；

E、收到组呼下行建立请求的组成员向其直接归属的集群核心网返回组呼下行建立成功响应；收到组呼下行建立成功响应的集群核心网作为中转节点，将组呼下行建立成功响应上行发送至组主控服务器；

F、组主控服务器向组呼上行中间节点发送组呼上行建立成功响应，组呼上行中间节点向本级或下级集群核心网发送组呼下行建立请求；接收到组呼下行建立请求的各个组呼上行中间节点作为中转节点，将组呼下行建立请求发送至其直接管理的组成员，或者发送至直接或间接管理组成员的下一级集群核心网；

G、收到组呼下行建立请求的组成员向其直接归属的集群核心网返回组呼下行建立成功响应；收到组呼下行建立成功响应的集群核心网作为中转节点，将组呼下行建立成功响应上行发送至组呼上行中间节点；

H、组呼上行中间节点向组呼主叫终端发送组呼建立成功响应。

较佳地，该方法进一步包括：从组呼主叫方核心网到组主控服务器的用户面媒体数据上行传输链路中，沿途的各层级服务器负责将用户面媒体数据直接转发到其他组呼被叫成员所在集群核心网，无需组主控服务器转发。

较佳地，其特征在于，在同一时刻，组主控服务器和沿途各层级服务器只维护一个组呼对话。

较佳地，该方法进一步包括：用户面媒体数据在层级之间逐级转发；组呼上行中间节点负责将组呼用户面媒体数据发送到归属其管理的组成员、下级集群核心网管理的组成员以及上级集群核心网；组呼下行中间节点将用户面媒体数据转发到归属其管理的组成员、下级集群核心网管理的组成员。

从以上技术方案可以看出，分级组网下终端发起组呼，组呼上行中间节点TCF只有收到组主控服务器返回的组呼上行建立成功响应后，才向本级或下级核心网发送组呼下行建立请求，保证了组主控服务器是组呼业务控制的唯一控制点；和组呼相关的所有层级核心网在收到组呼建立成功响应后，根据组成员向组主控服务器进行登记过程时生成的组成员信令路由信息，向其他组呼被叫成员发起组呼建立请求。避免了组主控服务器再次将组呼建立请求再次发给各层级见核心网节点，减少了组呼建立时延。

根据本申请的较佳实施例，组主控TCF和其他级TCF只维护一个组呼对话。实现简单，处理容易；

根据本申请的较佳实施例，用户面媒体数据在层级之间逐级转发。组呼上行中间节点TCF负责将用户面媒体数据转发送到归属其管理的组成员、下级TCF管理的组成员用以及上级TCF。组呼下行中间节点TCF将用户面媒体数据转发送到归属其管理的组成员、下级TCF管理的组成员。上述方式避免了由组主控服务器单独向所有层级核心网单独下发而引起的性能瓶颈问题；从组呼主叫方核心网到组主控服务器的用户面媒体数据上行传输链路中，沿途的各层级服务器负责将用户面媒体数据直接转发到其他组成员所在核心网，降低了对组主控服务器用户面媒体数据转发的性能要求。

附图说明

图1为公安宽带无线多媒体集群系统架构图；

图2为集群核心网逻辑网元接口示意图；

图3为分级组网下非漫游的市县两级组网架构图；

图4为一个由多个集群核心网组成的3级的网络模型示意图；

图5为本申请实施例提供的分级组网下组呼处理流程示意图。

具体实施方式

本申请提供的一种分级组网下的群组呼叫的实现方法，基本设计思想包括：终端发起组呼建立请求，其归属的核心网向组主控服务器发送组呼建立请求。组呼建立是否成功的决定权在组主控服务器(组主控TCF)。组呼上行中间节点(从组呼主叫方核心网到组主控服务器的用户面媒体数据上行传输链路中，沿途的各个TCF，例如图4中的TCF1和TCF2)只有收到组主控服务器返回的组呼上行建立成功响应后，才向本级或下级核心网发送组呼下行建立请求。组主控服务器也可以有直接管理的组成员。

和组呼相关的所有层级核心网在收到组呼建立成功响应后，根据之前组登记过程生成的组成员信令路由信息向其他组呼被叫成员发起组呼建立请求。组主控TCF和其直接下一层级TCF之间只维护一个组呼对话。用户面数据在层级之间逐级转发，中间节点TCF负责将组呼下行用户面媒体数据发送到归属其管理的组成员、下级TCF管理的组成员用以及上级TCF。从组呼主叫方核心网到组主控服务器的用户面媒体数据上行传输链路中，沿途的各层级服务器负责将用户面媒体数据直接转发到其他组呼被叫成员所在核心网，无需组主控服务器转发。

为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。

分级组网的核心是不同地区的集群核心网相互连接为上下层级关系的网络，主要体现为：

每个地区的集群核心网既负责本地区集群呼叫调度业务，也负责和上级核心网系统进行互通。

上级集群核心网既负责本地区集群呼叫调度业务，也负责与下级核心网以及下级核心网之间的集群呼叫业务控制。

分级组网时，多地区集群核心网通过《公安宽带无线多媒体集群系统总体技术规范》中的PI3接口互联互通。PI3接口是不同TCF之间和不同TMF之间的接口。图3所示为基本的市县两级组网的网络架构。图3中C市包含A，B两个县。整个集群通信系统在C市、A县和B县分别有3套TD-LTE宽带多媒体集群系统。每个网络包括独立的集群核心网和应用平台。图3中每个地区的网络省略了基站和终端部分。每个网络系统独立管理自己所直属用户和组的签约数据，跨核心网的基本集群调度业务通过核心网之间PI3接口完成。C市核心网逻辑上充当父节点，A县和B县的核心网充当子节点。父子节点的关系通过在各自核心网内静态配置方式设置。即子节点核心网配置唯一父节点核心网提供服务的IP和端口号。父节点核心网配置所有的子节点核心 网服务的IP和端口号。A县、B县是平级的集群调度系统，相互之间不能直接进行集群调度业务。C市的集群调度系统通过PI3接口分别连接A县和B县的核心网，不仅负责市直辖的集群终端间的调度业务，还负责A与B县之间或C市与A、B县之间的集群终端调度业务。

组成员向组主控服务器登记所要达到的技术目的包括：

组主控服务器动态获知组成员在哪个层级的核心网管理；

组主控服务器动态获知呼叫信令发送到组成员所在核心网路径的路由信息；

从管理组成员的集群核心网到组主控服务器沿途经过的所有集群核心网在此过程中动态生成相应的组成员信息以及信令路由的信息。

图4示出了一个由多个集群核心网(TCF)组成的3级的网络模型。集群终端分别归属于TCF1～TCF4管理。TCF1～TCF4以及组主控TCF5为分级组网部署。TCF1、TCF6是TCF2的子节点，TCF4是TCF3的子节点，TCF2、TCF3是TCF5的子节点。组号为GDN1的组的组成员包括UE1-UE5，其中，UE1、UE5归属TCF1管理,UE2归属TCF2管理,UE3、UE4归属TCF4管理，UE5归属TCF6管理。TCF5充当组的组主控服务器。

UE1注册到TCF1后，TCF1向上级的组主控服务器发送SIP(MESSAGE)登记请求消息。其他终端UE2～UE5的登记过程省略描述。组成员登记及去登记的具体实现过程参见本申请人的另一件申请《一种分级组网时组成员向组主控服务器进行登记的方法》，此处不再赘述。

TCF1是组呼发起方UE1的归属TCF1。组主控服务器将组呼建立请求发送到其他组成员。发到组主控服务器的组呼建立请求(组呼上行建立请求)用粗线标识，发往其他组成员的呼叫建立请求(组呼下行建立请求)用细线标识。

图5示出了本申请实施例提供的分级组网下组呼处理流程，包括如下步骤：

步骤501：组呼主叫终端UE1发组呼上行建立请求到TCF1。

步骤502：TCF1判断自身是否是组主控服务器，判断结果为不是，将组呼上行建立请求向上级TCF2发送。TCF2返回SIP(100 Trying)响应。

步骤503：TCF2收到组呼上行建立请求后，向上级TCF5发送INVITE请求。TCF5返回SIP(100Trying)响应。

步骤504：组主控TCF5收到组呼上行建立请求后，向TCF3发SIP(INVITE)组呼下行建立请求。TCF3返回SIP(100Trying)响应。

步骤505：TCF3向TCF4发送INVITE，进行组呼下行建立请求。TCF4返回SIP(100Trying)响应。

步骤506：TCF4将组呼下行建立请求发往其归属管理的终端，由于此过程是网元内部实现已定义，此处省略描述。之后TCF4向TCF3返回SIP(200OK)响应。TCF3向TCF4发送SIP(ACK)。

步骤507：由于TCF3下没有组成员，直接将SIP(200 OK)返回组主控TCF5；

步骤508：组主控TCF5收到组呼下行建立成功响应后，向组呼主叫方信令路由节点TCF2返回组呼上行建立成功响应SIP(200OK)。TCF5向TCF3发送SIP(ACK)。

步骤509：TCF2收到组呼上行建立成功响应后，向TCF5发送SIP(ACK)消息。同时向组成员发起组呼建立请求。由于此过程是网元内部实现已定义，此处省略描述。

步骤510：由于UE6在TCF6下管理，TCF2根据之前组主控服务器登记过程生成的呼叫信令路由信息，向TCF6发起组呼下行建立请求SIP(INVITE)。TCF6将组呼建立请求发往其归属管理的终端，TCF6向TCF2返回SIP(200OK)后，TCF2向TCF6发送SIP(ACK)消息。

步骤511：TCF2即向TCF1返回组呼上行建立成功响应SIP(200OK)。TCF1向TCF2发送SIP(ACK)。

步骤512：TCF1向UE1发送组呼建立成功响应，UE1向TCF1返回组呼建立成功确认。

本申请实施例提供分级组网下组呼用户面媒体数据处理过程如下：

用户面数据在层级之间逐级转发，组呼上行中间节点TCF负责将组呼下行用户面媒体数据发送到归属其管理的组成员、下级TCF管理的组成员用以及上级TCF；从组呼主叫方核心网到组主控服务器的用户面媒体数据上行传输链路中，沿途的各层级服务器负责将用户面媒体数据直接转发到其他组呼被叫成员所在核心网，无需组主控服务器转发。组呼下行中间节点(从组主控服务器发出消息的路径为下行路径，该下行路径上途经的各个TCF为组呼下行中间节点)将用户面媒体数据转发送到归属其管理的组成员、下级TCF管理的组成员。

本申请提供了分级组网下的组呼实现方法，可以达到如下技术效果：

分级组网下终端发起组呼，组呼上行中间节点TCF只有收到组主控服务器返回的组呼上行建立成功响应后，才向本级或下级核心网发送组呼下行建立请求，保证了组主控服务器是组呼业务控制的唯一控制点；

和组呼相关的所有层级核心网在收到组呼建立成功响应后，根据组成员向组主控服务器进行登记过程时生成的组成员信令路由信息，向其他组呼被叫成员发起组呼建立请求。避免了组主控服务器再次将组呼建立请求再次发给各层级见核心网节点，减少了组呼建立时延；

组主控TCF和其他级TCF只维护一个组呼对话。实现简单，处理容易；

用户面媒体数据在层级之间逐级转发。组呼上行中间节点TCF负责将用户面媒体数据转发送到归属其管理的组成员、下级TCF管理的组成员用以及上级TCF。组呼下行中间节点TCF将用户面媒体数据转发送到归属其管理的组成员、下级TCF管理的组成员。上述方式避免了由组主控服务器单独向所有层级核心网单独下发而引起的性能瓶颈问题；

从组呼主叫方核心网到组主控服务器的用户面媒体数据上行传输链路中，沿途的各层级服务器负责将用户面媒体数据直接转发到其他组成员所在核心网，降低了对组主控服务器用户面媒体数据转发的性能要求。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。