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

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(jī)方案。它的基本設(shè)計(jì)思想是利用現(xiàn)有的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)提供手機(jī)的PTT服務(wù)，業(yè)務(wù)邏輯采用半雙工模式，支持一對(duì)一、一對(duì)多通話。

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(guó)提出的TD-SCDMA已正式成為全球3G標(biāo)準(zhǔn)之一。最近幾年是中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)TD-SCDMA在經(jīng)歷了多年研發(fā)測(cè)試后，走向產(chǎn)業(yè)化規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵時(shí)期。中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)網(wǎng)通已經(jīng)在10個(gè)城市和地區(qū)開(kāi)展了TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。在這10個(gè)城市中，除了包括承辦奧運(yùn)會(huì)比賽項(xiàng)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的用戶至少可以達(dá)到上億，無(wú)疑TD-SCDMA在中國(guó)3G時(shí)代將扮演重要的角色。

圖1 采用迭加方式的TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)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，其功能類(lèi)似于對(duì)講機(jī)。用戶按下一個(gè)按鍵就可以立刻和一個(gè)或多個(gè)用戶進(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(duì)指揮調(diào)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(duì)、武警等部門(mén)，特別是中國(guó)舉辦的2008奧運(yùn)都非常適用。

其實(shí)我們身邊不乏支持PTT的手機(jī)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(guó)未來(lái)的移動(dòng)通信系統(tǒng)，特別是軍用系統(tǒng)，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(gòu)建自己的移動(dòng)通信系統(tǒng)?；赥D-SCDMA的PTT的手機(jī)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可以提供長(zhǎng)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(tǒng)的軍民協(xié)同發(fā)展。如上所述，TD-SCDMA在中國(guó)有良好的發(fā)展勢(shì)頭和PTT的各種其他通信設(shè)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(jī)非常有意義并且有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/P>

迭加式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
一個(gè)完整的基于TD-SCDMA技術(shù)的集群系統(tǒng)應(yīng)包括移動(dòng)終端、基站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、調(diào)度臺(tái)等設(shè)備，需要較長(zhǎng)的研發(fā)周期和較大的人力財(cái)力投入。目前，中國(guó)已有移動(dòng)終端（手機(jī)），并且中國(guó)正大規(guī)模建TD-SCDMA網(wǎng)，在這種情況下必須揚(yáng)長(zhǎng)避短，在已有移動(dòng)終端、基站和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基礎(chǔ)上，定義專(zhuān)用的集群接口，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)和調(diào)度臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)集群功能，從而借助現(xiàn)有的TD-SCDMA 3G移動(dòng)通信系統(tǒng)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(yīng)用TD-SCDMA 3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
采用疊加方式實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)，從而要求沿用現(xiàn)有TD-SCDMA接入網(wǎng)和核心網(wǎng)；改造現(xiàn)有終端，新增集群子系統(tǒng)（集群服務(wù)器、集群數(shù)據(jù)庫(kù)、集群控制臺(tái)）。疊加方式的TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)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(tǒng)
①集群終端(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(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等），還應(yīng)具備以下PTT特有的功能：直通、組呼和群呼等。通過(guò)改造現(xiàn)有TD-SCDMA終端實(shí)現(xiàn)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(diào)度控制臺(tái)協(xié)議棧

②集群服務(wù)器(PTT Server)
集群調(diào)度服務(wù)器提供調(diào)度臺(tái)的接入功能，負(fù)責(zé)對(duì)PTT終端用戶和調(diào)度臺(tái)用戶的身份、權(quán)限和業(yè)務(wù)能力進(jìn)行鑒權(quán)和認(rèn)證，同時(shí)提供調(diào)度臺(tái)與集群系統(tǒng)之間的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通道。主要功能如下：PTT終端用戶和調(diào)度臺(tái)用戶的基本簽約信息、業(yè)務(wù)簽約信息管理； PTT終端用戶群組信息管理；PTT終端用戶業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)費(fèi)信息管理；提供對(duì)PTT終端用戶和調(diào)度臺(tái)用戶的鑒權(quán)和認(rèn)證；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)庫(kù)以及有線調(diào)度臺(tái)的接口功能。

③集群數(shù)據(jù)庫(kù)（PTT DATA）
集群數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)PTT終端用戶和調(diào)度臺(tái)用戶的相關(guān)信息，例如：PTT 終端用戶和調(diào)度臺(tái)用戶的基本簽約信息；PTT 終端用戶和調(diào)度臺(tái)用戶的業(yè)務(wù)簽約信息；PTT 終端用戶的群組信息；PTT 終端用戶計(jì)費(fèi)信息；PTT 終端用戶和調(diào)度臺(tái)用戶的鑒權(quán)數(shù)據(jù)。

④集群調(diào)度臺(tái)
采用有線調(diào)度控制臺(tái)，對(duì)集群用戶進(jìn)行調(diào)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(qiáng)插/強(qiáng)拆、動(dòng)態(tài)重組、執(zhí)行對(duì)用戶的調(diào)度控制，同時(shí)具備群組和用戶的業(yè)務(wù)管理功能。調(diào)度控制臺(tái)的協(xié)議棧如圖3所示。

圖4 采用疊加方式的TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)接口示意圖

3 協(xié)議棧結(jié)構(gòu)
采用疊加方式的TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)接口示意圖如圖4所示。
集群子系統(tǒng)采用SIP（Session Initiation Protocol）協(xié)議對(duì)集群終端進(jìn)行會(huì)話管理，數(shù)據(jù)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(shù)字集群系統(tǒng)的典型業(yè)務(wù)包括：?jiǎn)魏簟⒔M呼和組播?，F(xiàn)以組呼為例，簡(jiǎn)單介紹呼叫流程。用戶撥打群/組號(hào)碼，按下PTT鍵后，承載集群呼叫請(qǐng)求的空中信令發(fā)送到RNS，RNS隨即向被叫用戶發(fā)起尋呼，然后將承載信道指配和話權(quán)授權(quán)的空中信令發(fā)往主叫用戶，將承載信道指配和話權(quán)占用提示的空中信令發(fā)往被叫用戶，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用戶撥打群/組號(hào)碼按下PTT鍵發(fā)起組呼，終端發(fā)起集群組呼請(qǐng)求；②RNS系統(tǒng)分配資源，向PSS系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)集群呼叫建立請(qǐng)求；③PSS系統(tǒng)鑒權(quán)通過(guò)后，根據(jù)組內(nèi)用戶的位置信息，向相應(yīng)的RNS系統(tǒng)發(fā)送集群呼叫連接請(qǐng)求；④RNS系統(tǒng)對(duì)組內(nèi)用戶進(jìn)行尋呼；⑤RNS系統(tǒng)對(duì)主叫用戶進(jìn)行信道分配；⑥RNS系統(tǒng)收到組內(nèi)用戶的尋呼響應(yīng)；⑦RNS系統(tǒng)對(duì)尋呼響應(yīng)的組內(nèi)用戶進(jìn)行信道分配；⑧RNS系統(tǒng)PSS系統(tǒng)集群呼叫建立完成；⑨PSS系統(tǒng)對(duì)主叫用戶發(fā)送話權(quán)授權(quán)提示；⑩PSS系統(tǒng)對(duì)組內(nèi)其他用戶發(fā)送話權(quán)占用提示。

圖6 組呼呼叫建立流程

結(jié)語(yǔ)
由于手機(jī)功能不斷豐富，菜單的內(nèi)容和層次越來(lái)越多，菜單變得越來(lái)越臃腫，給用戶帶來(lái)操作上的不便。本文提出的基于現(xiàn)有TD-SCDMA網(wǎng)的集群體系結(jié)構(gòu)，讓手機(jī)實(shí)現(xiàn)PTT功能，一按某一個(gè)鍵就立即通話，剛好滿足了用戶快速通話的要求。對(duì)運(yùn)營(yíng)商而言，該方案具有較高的安全性和可靠性，不用對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)做改動(dòng)，只需要增加新的功能節(jié)點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)手機(jī)的PTT功能。隨著中國(guó)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(jī)帶來(lái)無(wú)限發(fā)展機(jī)會(huì)。