一種疊加于TD-SCDMA 3G網(wǎng)絡(luò )的PTT手機方案

　　本文提出了一種疊加于TD-SCDMA公眾移動(dòng)通信網(wǎng)的PTT (Push-To-Talk)手機方案。它的基本設計思想是利用現有的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò )提供手機的PTT服務(wù)，業(yè)務(wù)邏輯采用半雙工模式，支持一對一、一對多通話(huà)。

　　TD-SCDMA (Time Division-Synchronization Code Division Multiple Access)的中文含義為時(shí)分同步碼分多址接入，中國提出的TD-SCDMA已正式成為全球3G標準之一。最近幾年是中國自主知識產(chǎn)權技術(shù)TD-SCDMA在經(jīng)歷了多年研發(fā)測試后，走向產(chǎn)業(yè)化規模應用的關(guān)鍵時(shí)期。中國移動(dòng)、中國電信、中國網(wǎng)通已經(jīng)在10個(gè)城市和地區開(kāi)展了TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò )建設。在這10個(gè)城市中，除了包括承辦奧運會(huì )比賽項目的北京、天津、上海、青島、秦皇島、沈陽(yáng)之外，還包括廈門(mén)、保定等。在將來(lái)TD-SCDMA的用戶(hù)至少可以達到上億，無(wú)疑TD-SCDMA在中國3G時(shí)代將扮演重要的角色。

　　圖1 采用迭加方式的TD-SCDMA數字集群系統網(wǎng)絡(luò )示例圖

　　PTT (Push-To-Talk)就是“即按即說(shuō)”，一按就可以通話(huà)，其功能類(lèi)似于對講機。用戶(hù)按下一個(gè)按鍵就可以立刻和一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)進(jìn)行通信，松開(kāi)按鍵則進(jìn)入被動(dòng)接聽(tīng)狀態(tài)，它的中文譯名“即按即說(shuō)” 很形象地描述了其業(yè)務(wù)特點(diǎn)。對指揮調度功能要求較高的企事業(yè)、鐵道、民航、水利、電力、工礦、油田、港口、輕軌和地鐵、公、檢、法、安全、海關(guān)以及軍隊、武警等部門(mén)，特別是中國舉辦的2008奧運都非常適用。

　　其實(shí)我們身邊不乏支持PTT的手機產(chǎn)品：諾基亞的3230、6270、6681;摩托羅拉支持GSM雙頻的Motorola V400p、支持CDMA網(wǎng)絡(luò )的T300p和V65p，另外三星、LG也有不少支持此技術(shù)的產(chǎn)品。但是中國未來(lái)的移動(dòng)通信系統，特別是軍用系統，必須立足于自主研發(fā)的新一代寬帶移動(dòng)通信技術(shù)體制，從根本上構建自己的移動(dòng)通信系統?；赥D-SCDMA的PTT的手機擁有自主知識產(chǎn)權，可以提供長(cháng)期和安全的信息保證，有利于推進(jìn)第三代移動(dòng)通信系統的軍民協(xié)同發(fā)展。如上所述，TD-SCDMA在中國有良好的發(fā)展勢頭和PTT的各種其他通信設備所不能代替的優(yōu)越條件，所以本文討論的基于TD-SCDMA技術(shù)的PTT手機非常有意義并且有很大的發(fā)展潛力。

　　迭加式網(wǎng)絡(luò )結構

　　一個(gè)完整的基于TD-SCDMA技術(shù)的集群系統應包括移動(dòng)終端、基站、網(wǎng)絡(luò )設備、服務(wù)器、調度臺等設備，需要較長(cháng)的研發(fā)周期和較大的人力財力投入。目前，中國已有移動(dòng)終端(手機)，并且中國正大規模建TD-SCDMA網(wǎng)，在這種情況下必須揚長(cháng)避短，在已有移動(dòng)終端、基站和網(wǎng)絡(luò )設備基礎上，定義專(zhuān)用的集群接口，開(kāi)發(fā)相應的服務(wù)器、數據庫和調度臺來(lái)實(shí)現集群功能，從而借助現有的TD-SCDMA 3G移動(dòng)通信系統提供PTT業(yè)務(wù)。這種移動(dòng)終端提供PTT業(yè)務(wù)的方案即稱(chēng)為疊加方案，也就是將PTT技術(shù)應用TD-SCDMA 3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )。

　　1 網(wǎng)絡(luò )結構

　　采用疊加方式實(shí)現TD-SCDMA數字集群系統，從而要求沿用現有TD-SCDMA接入網(wǎng)和核心網(wǎng);改造現有終端，新增集群子系統(集群服務(wù)器、集群數據庫、集群控制臺)。疊加方式的TD-SCDMA數字集群系統的網(wǎng)絡(luò )示例圖如圖1所示。

　　2 新增功能實(shí)體和子系統

　?、偌航K端(PTT UE)

　　圖2 集群終端協(xié)議棧

　　PTT終端除具備TD-SCDMA終端的一般功能外(語(yǔ)音、短信、數據業(yè)務(wù)等)，還應具備以下PTT特有的功能：直通、組呼和群呼等。通過(guò)改造現有TD-SCDMA終端實(shí)現集群終端，其協(xié)議棧如圖2所示。圖中灰色部分為T(mén)D-SCDMA終端原有協(xié)議。

　　圖3 調度控制臺協(xié)議棧

　?、诩悍?wù)器(PTT Server)

　　集群調度服務(wù)器提供調度臺的接入功能，負責對PTT終端用戶(hù)和調度臺用戶(hù)的身份、權限和業(yè)務(wù)能力進(jìn)行鑒權和認證，同時(shí)提供調度臺與集群系統之間的語(yǔ)音和數據通道。主要功能如下：PTT終端用戶(hù)和調度臺用戶(hù)的基本簽約信息、業(yè)務(wù)簽約信息管理; PTT終端用戶(hù)群組信息管理;PTT終端用戶(hù)業(yè)務(wù)統計和計費信息管理;提供對PTT終端用戶(hù)和調度臺用戶(hù)的鑒權和認證;數據轉發(fā);提供與TD-SCDMA核心網(wǎng)分組域的接口功能;提供與集群數據庫以及有線(xiàn)調度臺的接口功能。

　?、奂簲祿?PTT DATA)

　　集群數據庫用于存儲PTT終端用戶(hù)和調度臺用戶(hù)的相關(guān)信息，例如：PTT 終端用戶(hù)和調度臺用戶(hù)的基本簽約信息;PTT 終端用戶(hù)和調度臺用戶(hù)的業(yè)務(wù)簽約信息;PTT 終端用戶(hù)的群組信息;PTT 終端用戶(hù)計費信息;PTT 終端用戶(hù)和調度臺用戶(hù)的鑒權數據。

　?、芗赫{度臺

　　采用有線(xiàn)調度控制臺，對集群用戶(hù)進(jìn)行調度控制和業(yè)務(wù)管理，具備如下功能：?jiǎn)魏?、組呼、廣播呼叫、強插/強拆、動(dòng)態(tài)重組、執行對用戶(hù)的調度控制，同時(shí)具備群組和用戶(hù)的業(yè)務(wù)管理功能。調度控制臺的協(xié)議棧如圖3所示。

　　圖4 采用疊加方式的TD-SCDMA數字集群系統接口示意圖

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　　3 協(xié)議棧結構

　　采用疊加方式的TD-SCDMA數字集群系統接口示意圖如圖4所示。

　　集群子系統采用SIP(Session Initiation Protocol)協(xié)議對集群終端進(jìn)行會(huì )話(huà)管理，數據的傳輸和接收基于RTP/UDP/IP協(xié)議，如圖5所示。

　　圖5 端到端的協(xié)議框架

　　呼叫流程

　　TD-SCDMA數字集群系統的典型業(yè)務(wù)包括：?jiǎn)魏?、組呼和組播?，F以組呼為例，簡(jiǎn)單介紹呼叫流程。用戶(hù)撥打群/組號碼，按下PTT鍵后，承載集群呼叫請求的空中信令發(fā)送到RNS，RNS隨即向被叫用戶(hù)發(fā)起尋呼，然后將承載信道指配和話(huà)權授權的空中信令發(fā)往主叫用戶(hù)，將承載信道指配和話(huà)權占用提示的空中信令發(fā)往被叫用戶(hù)，組呼呼叫隨即建立起來(lái)，如圖6所示。

　　業(yè)務(wù)流程步驟描述：①用戶(hù)撥打群/組號碼按下PTT鍵發(fā)起組呼，終端發(fā)起集群組呼請求;②RNS系統分配資源，向PSS系統轉發(fā)集群呼叫建立請求;③PSS系統鑒權通過(guò)后，根據組內用戶(hù)的位置信息，向相應的RNS系統發(fā)送集群呼叫連接請求;④RNS系統對組內用戶(hù)進(jìn)行尋呼;⑤RNS系統對主叫用戶(hù)進(jìn)行信道分配;⑥RNS系統收到組內用戶(hù)的尋呼響應;⑦RNS系統對尋呼響應的組內用戶(hù)進(jìn)行信道分配;⑧RNS系統PSS系統集群呼叫建立完成;⑨PSS系統對主叫用戶(hù)發(fā)送話(huà)權授權提示;⑩PSS系統對組內其他用戶(hù)發(fā)送話(huà)權占用提示。

　　圖6 組呼呼叫建立流程

　　結語(yǔ)

　　由于手機功能不斷豐富，菜單的內容和層次越來(lái)越多，菜單變得越來(lái)越臃腫，給用戶(hù)帶來(lái)操作上的不便。本文提出的基于現有TD-SCDMA網(wǎng)的集群體系結構，讓手機實(shí)現PTT功能，一按某一個(gè)鍵就立即通話(huà)，剛好滿(mǎn)足了用戶(hù)快速通話(huà)的要求。對運營(yíng)商而言，該方案具有較高的安全性和可靠性，不用對現有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )做改動(dòng)，只需要增加新的功能節點(diǎn)即可實(shí)現手機的PTT功能。隨著(zhù)中國3G牌照的發(fā)放，將會(huì )給TD-SCDMA帶來(lái)更加深刻的影響，也將給基于TD-SCDMA網(wǎng)的PTT手機帶來(lái)無(wú)限發(fā)展機會(huì )。