一种管理集群通信系统资源的方法与流程

文档序号:14966948发布日期:2018-07-20 07:22阅读:192来源:国知局

本发明涉及通信技术领域,具体涉及一种管理集群通信系统资源的方法。



背景技术:

随着通信技术的发展,出现了集群通信系统,以下简称为集群。集群是近几年来发展起来的一种较经济、较灵活的指挥调度通信系统,广泛应用在政府机关、能源交通、机场码头、工矿企业、消防警察、水利和军事等单位,以满足各单位内部通信联络的需要。

集群功能是在lte公网的基础上增加了集群组使用的集群信道,增加的集群信道都是点到多点的下行信道,集群组成员共享集群信道。集群基站通过集群信道发送集群信令或者业务数据,集群组成员监听集群信道,接收数据,但与lte公网不同的是处于无线资源控制的空闲状态(rrc_idle)下的集群终端可以通过监听集群信道来接收数据。

组呼业务为集群提供的最基本业务,每个集群组包括一个集群组标识(trunkinggroupid,tgid)和组呼区域,其中组呼区域定义为一簇小区,组呼区域也称为跟踪区(trackingarea,ta)。属于同一集群组的集群终端(集群终端即集群无线通信系统中的终端)共享一个下行信道,组呼业务将信令业务或者数据业务通过点对多的信道共享给同一ta下的所有小区下的集群终端。如果一个ta包含多个集群基站(集群基站即集群无线通信系统中的基站),并且各集群基站下都有集群终端,则各集群基站对应的各小区都需要建立集群业务信道。图1示出了集群业务场景示意图,图1中,集群终端1、集群终端2、集群终端3和集群终端4属于同一集群组;小区1、小区2和小区3属于同一ta,该ta包含两个集群基站,即集群基站a和b;tpcch(trunkingpagingcontrolchannel,集群寻呼控制信道)、ttch(trunkingtrfficchannel,集群业务信道)以及tcch(trunkingcontrolchannel,集群控制信道)属于该集群组在同一ta不同小区的下行共享信道。

其中,tpcch为集群专用的点到多点模式的下行信道,用于传输集群组呼和单呼的寻呼消息。ttch为集群组内成员共用的点到多点模式的下行业务信道,ttch映射到传输信道:下行共享信道(downlinksharedchanneldl-sch),进而映射到物理信道:物理下行链路共享信道pdsch。tcch为集群组内成员传递控制信息的点到多点模式的下行信道,tcch映射到传输信道:dl-sch,进而映射到物理信道:pdsch。

处于无线资源控制的空闲状态(rrc_idle)下的集群终端,称为非话权用户或被呼用户,有权释放组呼业务,具体流程如下步骤1至步骤12:

空闲状态下的集群终端,例如ueb,触发组呼业务释放过程,ueb需要先执行rrc连接建立过程进入连接状态(rrc_connect)。

步骤1:ueb向其所在的集群基站b发送上行非接入层(non-accessstratum,nas)直传消息,该nas直传消息中携带组呼业务释放请求;

步骤2:集群基站b将组呼业务释放请求透传给集群核心网;

步骤3:集群核心网对ueb的用户信息进行验证,确认ueb有组呼业务释放权限,并确定执行组呼业务释放;

步骤4:集群核心网向ueb发送下行nas消息,回复ueb组呼业务释放响应;

步骤5:如果uea拥有话权,即uea处于无线资源控制的连接状态(rrc_connect),uea也可称为发起组呼业务的主叫用户,可选的,集群核心网向uea发送下行nas直传消息,执行组呼业务释放过程;

步骤6:可选的,如果uea收到集群核心网发送的下行nas直传消息,则uea通过上行nas直传消息,向集群核心网发送组呼业务释放响应。

步骤7:集群核心网向uea和ueb发送下行nas直传消息,该nas直传消息中携带组呼业务释放原因;

步骤8:uea与集群核心网执行专用承载释放过程;

步骤9:集群核心网向uea所在的集群基站a和ueb所在的集群基站b发送组呼上下文释放消息;

步骤10:集群基站a和集群基站b分别向uea和ueb发送rrc层组呼业务释放消息;

步骤11:集群基站a和集群基站b进行组呼资源释放过程;

步骤12:集群基站a和集群基站b向集群核心网发送组呼上下文释放响应。

上述流程中,集群核心网发起的组呼业务释放过程从步骤7开始,包括步骤7~12;如果当前组呼业务中有用户拥有话权,例如uea,则还包括步骤5和6。

如果集群核心网以话权空闲时间为条件触发组呼业务释放,则集群核心网需要在话权用户释放话权后,置起话权空闲定时器,如果在话权空闲定时器运行期间,有非话权用户获得话权,则该定时器置零;一旦话权空闲定时器的计时时长达到门限,集群核心网则触发组呼释放过程。

集群核心网中的集群移动性会话管理实体(trunkingmobilitysessionentity,tmse)将组呼上下文释放消息(trunkinggroupcontextreleasecommand)给集群基站a和集群基站b,组呼上下文释放消息是请求基站释放集群组成员的上下文(context)。组呼上下文释放消息不能用于单用户。同一个集群组下的成员可能位于多个基站下,则tmse必须管理一个tmsetrunkinggroups1apid与多个enbtrunkinggroups1apid之间的关系。tmse必须分别释放每一个基站下的组呼用户上下文。

从图1可以看出,当有组呼业务的时候需要给所有小区建立tpcch、ttch以及tcch,完成集群信令以及业务的调度。但对于tpcch、ttch以及tcch的释放,只有在整个集群业务释放的时候,tpcch、ttch以及tcch才释放。

在图1的基础上进一步给出如图2所示的集群业务场景,在有集群业务的时候,如果集群终端1移动到集群基站a对应的小区2下,那么集群终端1的源基站(即集群基站b)对应的小区3下已没有集群终端。但是集群基站b还会通过tpcch周期性的发送集群寻呼消息,以及通过tcch周期性的发送集群数据,对资源造成了严重的浪费。

集群终端1移动到集群基站a有两种方式(1)和(2),具体如下:

(1)当集群终端1在无线资源控制的空闲状态(rrc_idle)下,集群终端1也称为非话权用户,集群终端1与集群基站a建立rrc连接之后,集群基站a通过s1接口向集群核心网的移动性管理实体(mobilitymanagemententity,mme)发送初始化消息(initialuemessage),该初始化消息中携带有集群终端1当前所在的小区(即小区2)的小区全球标识(cellglobalidentity,cgi),cgi里包含了基站id(即集群基站a的id)。

(2)当集群终端1在无线资源控制的连接状态(rrc_connect)下,集群终端1也称为话权用户,集群基站b向集群核心网发送集群终端1切换需求(handoverrequired)消息,集群核心网向集群基站a发送切换请求(handoverrequest)消息,并在集群基站a反馈切换请求确认(handoverrequestack)消息后,向集群基站b发送切换命令(handovercommand);之后集群基站b向集群终端1发送rrc连接重配置消息,集群终端1基于该rrc连接重配置消息向集群基站a发送rrc连接重配置完成消息,集群基站a向集群核心网发送切换通知(handovernotify)消息。handovernotify消息中携带有集群终端1当前所在的小区(即小区2)的cgi,cgi里包含了基站id(即集群基站a的id)。

从图2中可以看出,集群终端1移动到了小区2,但小区3仍存在该集群组的集群信道,集群基站b仍向小区3发送集群信令和集群数据,对资源造成了严重的浪费。

综上所述,当前集群网络,有集群业务的时候,集群基站为集群组成员所在的ta的所有小区配置集群信道、发送集群信令和集群数据,当集群组成员小区重选后,也可能出现源集群基站没有集群终端的情况,但集群业务是以集群终端所在的ta为范围,因此对源集群基站依然发送集群信令和集群数据,极大的浪费了无线资源。



技术实现要素:

鉴于上述问题,本发明提出了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种管理集群通信系统资源的方法。

本发明提出一种管理集群通信系统资源的方法,包括:

集群核心网在修改预先建立的集群组上下文中目标集群基站id对应的目标集群终端id后,确定所述目标集群基站id是否对应至少一个集群终端id;

所述集群核心网在确定所述目标集群基站id没有对应至少一个集群终端id后,开始计时,并在计时时长达到预设门限后,向所述目标集群基站发送集群组上下文释放消息,以使所述目标集群基站在接收到所述集群组上下文释放消息后,释放下行集群无线接入承载资源。

可选的,所述开始计时,包括:

所述集群核心网启动所述目标集群基站id对应的目标资源监视定时器,以使该目标资源监视定时器开始计时;

所述开始计时之后,还包括:

所述集群核心网在修改预先建立的集群组上下文时,若增加所述目标集群基站id对应的集群终端id,则停止所述目标资源监视定时器,以使所述目标资源监视定时器的计时时长清零。

可选的,所述向所述目标集群基站发送集群组上下文释放消息,以使所述目标集群基站在接收到所述集群组上下文释放消息后,释放下行集群无线接入承载资源,包括:

保留所述集群组上下文,并向所述目标集群基站发送集群组上下文第一释放消息,以使所述目标集群基站在接收到所述第一释放消息后,释放下行集群无线接入承载资源;

或,

向所述目标集群基站发送集群组上下文第二释放消息,所述第二释放消息中携带有专有基站释放信息,以使所述目标集群基站在接收到所述第二释放消息后,释放下行集群无线接入承载资源。

可选的,所述方法还包括集群核心网修改预先建立的集群组上下文中目标集群基站id对应的目标集群终端id的步骤,具体如下:

所述集群核心网获取目标集群终端的目标小区全球标识cgi及该目标cgi包含的目标集群基站id;

所述集群核心网从预先建立的集群组上下文中查找是否存在所述目标集群基站id;

若否,则所述集群核心网在所述集群组上下文中增加所述目标集群基站id,并增加所述目标集群基站id与所述目标集群终端id的对应关系。

可选的,所述集群核心网获取目标集群终端的目标小区全球标识cgi及该目标cgi包含的目标集群基站id,包括:

若所述目标集群终端处于无线资源控制的空闲状态rrc_idle,则所述集群核心网在接收到目标集群基站上报的目标集群终端的初始化消息后,提取所述初始化消息中携带的目标cgi及该目标cgi包含的目标集群基站id;

若所述目标集群终端处于无线资源控制的连接状态rrc_connect,则所述集群核心网在接收到目标集群基站上报的目标集群终端的切换通知handovernotify消息后,提取所述handovernotify消息中携带的目标cgi及该目标cgi包含的目标集群基站id。

可选的,若所述集群组上下文中存在所述目标集群基站id,则所述集群核心网在所述集群组上下文中增加所述目标集群基站id与所述目标集群终端id的对应关系。

可选的,所述集群核心网从预先建立的集群组上下文中查找是否存在所述目标集群基站id之前,所述方法还包括:

所述集群核心网从预先建立的集群组上下文中查找是否存在所述目标集群终端id;

若不存在所述目标集群终端id,则所述集群核心网从预先建立的集群组上下文中查找是否存在所述目标集群基站id。

可选的,若所述集群组上下文中存在所述目标集群终端id,则所述集群核心网将所述集群组上下文中所述目标集群终端id对应的集群基站id由源集群基站id修改为所述目标集群基站id,并删除所述目标集群终端id与所述源集群基站id的对应关系。

可选的,所述集群核心网将所述集群组上下文中所述目标集群终端id对应的集群基站id由源集群基站id修改为所述目标集群基站id,并删除所述目标集群终端id与所述源集群基站id的对应关系,包括:

所述集群核心网从预先建立的集群组上下文中查找是否存在所述目标集群基站id;

若所述集群组上下文中存在所述目标集群基站id,则所述集群核心网将所述集群组上下文中所述目标集群终端id对应的集群基站id为所述目标集群基站id,并删除所述目标集群终端id与所述源集群基站id的对应关系。

可选的,若所述集群组上下文中不存在所述目标集群基站id,则所述集群核心网在所述集群组上下文中增加所述目标集群基站id,并增加所述目标集群基站id与所述目标集群终端id的对应关系,以及删除所述目标集群终端id与所述源集群基站id的对应关系。

相比于现有技术,本发明提出的管理集群通信系统资源的方法,通过预先建立集群组上下文,确定目标集群基站下没有集群终端后,可对该单一目标集群基站进行集群组上下文释放,进而使该目标集群基站释放集群资源。

附图说明

图1为现有技术中集群业务场景示意图;

图2为现有技术中集群业务场景示意图;

图3为本发明实施例提供的一种管理集群通信系统资源的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。

需要说明的是,在本文中,“第一”和“第二”仅仅用来将相同的名称区分开来,而不是暗示这些名称之间的关系或者顺序。

如图1所示,本实施例公开一种管理集群通信系统资源的方法,可包括以下步骤301和302:

301、集群核心网在修改预先建立的集群组上下文中目标集群基站id对应的目标集群终端id后,确定所述目标集群基站id是否对应至少一个集群终端id。

本实施例中,可预先在集群核心网的移动性管理实体mme中建立集群组上下文。

本实施例中,集群组上下文包含如下信息:集群组标识tgid、该tgid对应的各集群基站id以及各集群基站id对应的集群终端id。

302、所述集群核心网在确定所述目标集群基站id没有对应至少一个集群终端id后,开始计时,并在计时时长达到预设门限后,向所述目标集群基站发送集群组上下文释放消息,以使所述目标集群基站在接收到所述集群组上下文释放消息后,释放下行集群无线承载资源(radiobearerresource)。

本实施例中,预设门限可根据实际情况设置。

相比于现有技术,本实施例提出的管理集群通信系统资源的方法,通过预先建立集群组上下文,确定目标集群基站下没有集群终端后,可对该单一目标集群基站进行集群组上下文释放,进而使该目标集群基站释放集群资源。

进一步,本实施例通过在集群核心网的mme上建立集群组上下文,集群组上下文内以集群基站为单位管理集群终端,在集群组内集群终端因为移动性,源集群基站下没有集群终端的时候,通知源集群基站释放集群信道,并为了防止乒乓移动,集群核心网开始计时,并在计时时长达到预设门限后,启动集群资源释放流程,集群基站接收到释放信令后,释放集群信道,有效节省无线资源。

在一个具体的例子中,步骤302所述开始计时,包括:

所述集群核心网启动所述目标集群基站id对应的目标资源监视定时器,以使该目标资源监视定时器开始计时;

所述开始计时之后,还包括:

所述集群核心网在修改预先建立的集群组上下文时,若增加所述目标集群基站id对应的集群终端id,则停止所述目标资源监视定时器,以使所述目标资源监视定时器的计时时长清零。

本实施例中,集群组上下文还包含如下信息:各集群基站id对应的资源监视定时器。资源监视定时器可通过网管配置。

本实施例中,集群核心网启动资源监视定时器,当资源监视定时器到期后,启动集群资源释放流程,集群基站接收到释放信令后,释放集群信道,有效节省无线资源。

在一个具体的例子中,步骤302所述向所述目标集群基站发送集群组上下文释放消息,以使所述目标集群基站在接收到所述集群组上下文释放消息后,释放下行集群无线接入承载资源,包括:

保留所述集群组上下文,并向所述目标集群基站发送集群组上下文第一释放消息,以使所述目标集群基站在接收到所述第一释放消息后,释放下行集群无线接入承载资源;

或,

向所述目标集群基站发送集群组上下文第二释放消息,所述第二释放消息中携带有专有基站释放信息,以使所述目标集群基站在接收到所述第二释放消息后,释放下行集群无线接入承载资源。

本实施例中,由于集群终端的移动性,集群核心网检测到某集群基站id下没有集群终端时,启动该集群基站id对应的资源监视定时器,定时器超时后,启动释放过程,释放过程存在如下两中方案:

放案一:集群核心网在某集群基站id对应的资源监视定时器超时后,仅给该集群基站发送第一释放消息,触发该集群基站释放集群组上下文过程,但集群核心网并不删除集群组上下文,该集群基站收到第一释放消息后,和现有处理方式一样,这样协议和实现兼容性比较好。

方案二:在集群上下文释放消息中增加可选信息元(informationelement,ie):专有基站释放(dedicatedenodebrelease),得到第二释放消息。集群核心网在某集群基站id对应的资源监视定时器超时后,集群核心网仅给该集群基站发送第二释放消息,该集群基站收到第二释放消息,则释放集群资源,但不通知ue释放集群资源。

可见,集群组的集群终端移动后,源集群基站无集群终端的场景下,该集群组不再占有该小区无线资源,提高了集群寻呼信道tpcch、集群公共信道tcch、集群业务信道ttch的无线资源的使用。

对某集群组的集群终端不在的集群基站不进行集群业务,降低了单板的负荷。

在一个具体的例子中,图3所述方法还包括图3中未示出的步骤300:集群核心网修改预先建立的集群组上下文中目标集群基站id对应的目标集群终端id,具体包括步骤3001~3003:

3001、所述集群核心网获取目标集群终端的目标小区全球标识cgi及该目标cgi包含的目标集群基站id;

3002、所述集群核心网从预先建立的集群组上下文中查找是否存在所述目标集群基站id;若否,则执行步骤3003;若是,则执行步骤3004;

3003、所述集群核心网在所述集群组上下文中增加所述目标集群基站id,并增加所述目标集群基站id与所述目标集群终端id的对应关系;

3004、所述集群核心网在所述集群组上下文中增加所述目标集群基站id与所述目标集群终端id的对应关系。

在一个具体的例子中,步骤3001所述集群核心网获取目标集群终端的目标小区全球标识cgi及该目标cgi包含的目标集群基站id,包括:

若所述目标集群终端处于无线资源控制的空闲状态rrc_idle,则所述集群核心网在接收到目标集群基站上报的目标集群终端的初始化消息(initialuemessage)后,提取所述初始化消息中携带的目标cgi及该目标cgi包含的目标集群基站id;

若所述目标集群终端处于无线资源控制的连接状态rrc_connect,则所述集群核心网在接收到目标集群基站上报的目标集群终端的切换通知handovernotify消息后,提取所述handovernotify消息中携带的目标cgi及该目标cgi包含的目标集群基站id。

本实施例中,在集群终端接入的时候,集群核心网根据收到的集群终端的initialuemessage里面携带的cgi,并从中提取包含的集群基站的标识(id),从预先建立的集群组上下文中查找是否有该集群基站id,如果没有,则创建,并将集群终端id存在该集群基站id下,如果有,则将该集群终端id加入到该集群基站id下。这样集群终端接入完成后,集群组上下文也就建立完毕。

在一个具体的例子中,步骤3002所述集群核心网从预先建立的集群组上下文中查找是否存在所述目标集群基站id之前,所述方法还包括图3中未示出的步骤3001’:

3001’、所述集群核心网从预先建立的集群组上下文中查找是否存在所述目标集群终端id;若不存在所述目标集群终端id,则执行步骤3002;否则,执行图3中未示出的步骤3002’:

3002’、所述集群核心网将所述集群组上下文中所述目标集群终端id对应的集群基站id由源集群基站id修改为所述目标集群基站id,并删除所述目标集群终端id与所述源集群基站id的对应关系。

在一个具体的例子中,步骤3002’,包括:所述集群核心网从预先建立的集群组上下文中查找是否存在所述目标集群基站id;若所述集群组上下文中存在所述目标集群基站id,则所述集群核心网将所述集群组上下文中所述目标集群终端id对应的集群基站id为所述目标集群基站id,并删除所述目标集群终端id与所述源集群基站id的对应关系。若所述集群组上下文中不存在所述目标集群基站id,则所述集群核心网在所述集群组上下文中增加所述目标集群基站id,并增加所述目标集群基站id与所述目标集群终端id的对应关系,以及删除所述目标集群终端id与所述源集群基站id的对应关系。

本实施例中,集群终端在rrc_idle下,如果发生了小区改变,根据现有集群设计会触发跟踪区更新(trackingareaupdate,tau)过程,这样集群基站给集群核心网发送的初始化消息里面携带cgi(包含的集群基站id),集群核心网根据该集群基站id判断,如果预先建立的集群组上下文中有该集群基站id,则将该集群终端id加入到该集群基站id下,如果没有,则创建该集群基站id,并在集群组上下文中查找该集群终端id,删除源集群基站id下对于该集群终端id的记录,如果源集群基站id下面仅有一条记录,则删除源集群基站id,并触发源集群基站id的组呼释放消息。

本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式,但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型,这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

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