一種疊加于TD-SCDMA 3G網(wǎng)絡的PTT手機方案(圖)

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

TD-SCDMA (Time Division-Synchronization Code Division Multiple Access)的中文含義為時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TD-SCDMA在經(jīng)歷了多年研發(fā)測試后，走向產(chǎn)業(yè)化規(guī)模應用的關鍵時期。中國移動、中國電信、中國網(wǎng)通已經(jīng)在10個城市和地區(qū)開展了TD-SCDMA網(wǎng)絡建設。在這10個城市中，除了包括承辦奧運會比賽項目的北京、天津、上海、青島、秦皇島、沈陽之外，還包括廈門、保定等。在將來TD-SCDMA的用戶至少可以達到上億，無疑TD-SCDMA在中國3G時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)絡示例圖

PTT (Push-To-Talk)就是“即按即說”，一按就可以通話，其功能類似于對講機。用戶按下一個按鍵就可以立刻和一個或多個用戶進行通信，松開按鍵則進入被動接聽狀態(tài)，它的中文譯名“即按即說” 很形象地描述了其業(yè)務特點。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、海關以及軍隊、武警等部門，特別是中國舉辦的2008奧運都非常適用。

其實我們身邊不乏支持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)絡的T300p和V65p，另外三星、LG也有不少支持此技術的產(chǎn)品。但是中國未來的移動通信系統(tǒng)，特別是軍用系統(tǒng)，必須立足于自主研發(fā)的新一代寬帶移動通信技術體制，從根本上構建自己的移動通信系統(tǒng)?；赥D-SCDMA的PTT的手機擁有自主知識產(chǎn)權，可以提供長期和安全的信息保證，有利于推進第三代移動通信系統(tǒng)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技術的PTT手機非常有意義并且有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/P>

迭加式網(wǎng)絡結構
一個完整的基于TD-SCDMA技術的集群系統(tǒng)應包括移動終端、基站、網(wǎng)絡設備、服務器、調度臺等設備，需要較長的研發(fā)周期和較大的人力財力投入。目前，中國已有移動終端（手機），并且中國正大規(guī)模建TD-SCDMA網(wǎng)，在這種情況下必須揚長避短，在已有移動終端、基站和網(wǎng)絡設備基礎上，定義專用的集群接口，開發(fā)相應的服務器、數(shù)據(jù)庫和調度臺來實現(xiàn)集群功能，從而借助現(xiàn)有的TD-SCDMA 3G移動通信系統(tǒng)提供PTT業(yè)務。這種移動終端提供PTT業(yè)務的方案即稱為疊加方案，也就是將PTT技術應用TD-SCDMA 3G移動網(wǎng)絡。

1 網(wǎng)絡結構
采用疊加方式實現(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)（集群服務器、集群數(shù)據(jù)庫、集群控制臺）。疊加方式的TD-SCDMA數(shù)字集群系統(tǒng)的網(wǎng)絡示例圖如圖1所示。

2 新增功能實體和子系統(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（語音、短信、數(shù)據(jù)業(yè)務等），還應具備以下PTT特有的功能：直通、組呼和群呼等。通過改造現(xiàn)有TD-SCDMA終端實現(xiàn)集群終端，其協(xié)議棧如圖2所示。圖中灰色部分為TD-SCDMA終端原有協(xié)議。

圖3 調度控制臺協(xié)議棧

②集群服務器(PTT Server)
集群調度服務器提供調度臺的接入功能，負責對PTT終端用戶和調度臺用戶的身份、權限和業(yè)務能力進行鑒權和認證，同時提供調度臺與集群系統(tǒng)之間的語音和數(shù)據(jù)通道。主要功能如下：PTT終端用戶和調度臺用戶的基本簽約信息、業(yè)務簽約信息管理； PTT終端用戶群組信息管理；PTT終端用戶業(yè)務統(tǒng)計和計費信息管理；提供對PTT終端用戶和調度臺用戶的鑒權和認證；數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫以及有線調度臺的接口功能。

③集群數(shù)據(jù)庫（PTT DATA）
集群數(shù)據(jù)庫用于存儲PTT終端用戶和調度臺用戶的相關信息，例如：PTT 終端用戶和調度臺用戶的基本簽約信息；PTT 終端用戶和調度臺用戶的業(yè)務簽約信息；PTT 終端用戶的群組信息；PTT 終端用戶計費信息；PTT 終端用戶和調度臺用戶的鑒權數(shù)據(jù)。

④集群調度臺
采用有線調度控制臺，對集群用戶進行調度控制和業(yè)務管理，具備如下功能：單呼、組呼、廣播呼叫、強插/強拆、動態(tài)重組、執(zhí)行對用戶的調度控制，同時具備群組和用戶的業(yè)務管理功能。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(shù)字集群系統(tǒng)接口示意圖

3 協(xié)議棧結構
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)議對集群終端進行會話管理，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)務包括：單呼、組呼和組播?，F(xiàn)以組呼為例，簡單介紹呼叫流程。用戶撥打群/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隨即向被叫用戶發(fā)起尋呼，然后將承載信道指配和話權授權的空中信令發(fā)往主叫用戶，將承載信道指配和話權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，如圖6所示。

業(yè)務流程步驟描述：①用戶撥打群/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(tǒng)分配資源，向PSS系統(tǒng)轉發(fā)集群呼叫建立請求；③PSS系統(tǒng)鑒權通過后，根據(jù)組內(nèi)用戶的位置信息，向相應的RNS系統(tǒng)發(fā)送集群呼叫連接請求；④RNS系統(tǒng)對組內(nèi)用戶進行尋呼；⑤RNS系統(tǒng)對主叫用戶進行信道分配；⑥RNS系統(tǒng)收到組內(nèi)用戶的尋呼響應；⑦RNS系統(tǒng)對尋呼響應的組內(nèi)用戶進行信道分配；⑧RNS系統(tǒng)PSS系統(tǒng)集群呼叫建立完成；⑨PSS系統(tǒng)對主叫用戶發(fā)送話權授權提示；⑩PSS系統(tǒng)對組內(nèi)其他用戶發(fā)送話權占用提示。

圖6 組呼呼叫建立流程

結語
由于手機功能不斷豐富，菜單的內(nèi)容和層次越來越多，菜單變得越來越臃腫，給用戶帶來操作上的不便。本文提出的基于現(xiàn)有TD-SCDMA網(wǎng)的集群體系結構，讓手機實現(xiàn)PTT功能，一按某一個鍵就立即通話，剛好滿足了用戶快速通話的要求。對運營商而言，該方案具有較高的安全性和可靠性，不用對現(xiàn)有移動網(wǎng)絡做改動，只需要增加新的功能節(jié)點即可實現(xiàn)手機的PTT功能。隨著中國3G牌照的發(fā)放，將會給TD-SCDMA帶來更加深刻的影響，也將給基于TD-SCDMA網(wǎng)的PTT手機帶來無限發(fā)展機會。