（通信与信息系统专业论文）gsmr语音组呼无线资源管理策略研究.pdf

j b 塞变道太堂亟堂焦论塞 生室撞墓 中文摘要 摘要：语音组呼是g s m r 网络的特色业务功能之一，芷是它的存在使得g s m r 网络在铁路调度应用方面具有巨大的优势。语音组呼功能能否正常运用直接关系 到g s m - r 优势的发挥，因此对于语音组呼的研究在当前中国铁路快速发展时期具 有重大的现实意义。 本文从g s m - r 网络语音组呼业务的基本信令流程入手，分析了当前语音组呼 应用在无线资源管理接入控制和信道分配方面存在的问题，提出了一种新的基于 “参与组呼成员的动态列表”的无线资源管理方案。新方案在安全性以及资源利 用的有效性方面较原来方案都有所改进。文章特别从信道占用数方面对新方案与 原方案进行了仿真比较，发现当组呼区域中小区用户密度较小时，新方案比原方 案更节省信道：并通过分析网络设置的特点，指出新方案更适合g s m r 语音组呼 应用。 关键词：g s m r ；。语音组呼；无线资源管理 分类号：u 2 8 5 2 1 a b s t r a c t ：v o i c eg r o u pc a l ls e r v i c e ( v g c s ) i so n eo ft h ec h a r a c t e r i s t i cs e r v i c e si n g s m rn e t w o r k i ti sv g c st h a tm a k e st h eg s m - rn e t w o r kp o s s e s su n s u r p a s s a b l e a d v a n t a g e si nt h ef i e l do ft r a i nd i s p a t c h i n g t h ea d v a n t a g eo fg s m - rd e p e n d so n w h e t h e rv g c sc a l lw o r kw e l l ，s ot h es t u d yo fv g c si si m p o r t a n tc u r r e n t l yw h e nt h e r a i l w a y i nc h i n ai sd e v e l o p i n gf a s t i n t h i sp a p e r , t h ep r o b l e m si nc u r r e n tr a d i or e s o u r c em a n a g e m e n tf o rv g c si s a n a l y z e db yi n v e s t i g a t i n gi t ss i g n a l i n gp r o c e d u r e s ，a n dt h e nan e wm e t h o df o rr a d i o r e s o u r c em a n a g e m e n tb a s e do na d y n a m i cl i s tf o rs u b s c r i b e r si nt h ev g c s ”i s p r o p o s e d t h i sn e wm e t h o di m p r o v e sb o t hs e c u r i t ya n d r a d i or e s o u r c ee f f i c i e n c y t h e t w om e t h o d sa r ec o m p a r e df u r t h e ri nt h er a t i oo fr a d i oc h a n n e lo c c u p a t i o n t h e p r o p o s e do n eo c c u p i e df e w e rc h a n n e l sw h e nt h es u b s c r i b e rd e n s i t yp e rc e l li ss m a l l e r b ya n a l y z i n gt h en e t w o r kc o n f i g u r a t i o n sf o rv g c sa p p l i c a t i o ni ng s m - r ，w ef i n a l l y c o n c l u d et h a tt h en e wm e t h o di sm o r es u i t a b l ef o rg s m rn e t w o r k k e y w o r d s ：g s m - r ；v g c s ；r a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t c i 。a s s n o ：u 2 8 5 2 1 致谢 本论文的工作是在我的导师谈振辉教授的悉心指导下完成的，谈振辉教授严 谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来 谈振辉老师以及金晓军老师，陈霞老师对我的关心和指导。 谈振辉教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给 予了我很大的关心和帮助，在此向谈振辉老师表示衷心的谢意。 谈振辉教授，陈霞老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见， 在此表示衷心的感谢。 在实验室工作及撰写论文期间，刘宁、袁锴、黄祖真等同学对我论文中仿真 平台的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 绪论 1 1 g s m - r 概述 1 绪论 g s m - r ( g s m - r a i l ) 系统是以g s m 公众移动通信技术为基础、与g s m 共同发 展、可以单一平台代替现有多种铁路通信与控制系统的铁路综合数字移动通信系 统。首先，它是用于列车调度员与列车司机通信的通用列车无线电系统。其次， 所有其他独立和并行的无线电系统( 如平面调车通信、隧道无线电系统、维护与 修理工使用的无线电系统等) 都可集成予g s m r 中，从而形成一个功能完备的系 统。另外，采取适当的措施还能够通过g s m r 传输实现自动化列车控制( a t c ) 。 g s m r 系统通过增加增强的多优先级和预清空功能，语音组呼及广播功能等 调度通信功能来满足铁路专用调度通信的要求，构成了一个综合专用移动通信系 统。未来的g s m r 还将引入更多新的特性和服务，如旅客信息服务、货物跟踪等， 这将确保铁路运营方能够尽可能以低廉的价格为铁路乘客提供持续的高水平服 务。 在为期1 0 年的标准化、测试和审批之后，g s m - r 目前已成功应用到铁路运营 中。在欧洲，铁路无线通信 网( m o r a n e ) 项目已经实现，通过对欧洲综合铁路无 线增强型通信网络计划( e i r e n e ) 规范进行的全面审查，结果令人满意。在法国、 意大利和德国，3 个著名m o r a n e 项目的成功实施证明g s m r 能够满足铁路通 信系统的需要。在瑞士还有一个基于g s m - r 的欧洲铁路控制系统( e t c s ) 实验项 目，证实g s m r 能够满足列车控制的要求。瑞典、德国、英国、荷兰、意大利和 西班牙都已签署了商业项目的合同。此外，3 2 个e i r e n e 谅解备忘录的签约国都 对g s m r 表现出浓厚兴趣。 1 1 1 2g s m r 的特征及其优势 1 2 1g s m r 系统的特征 特殊要求 速度高达5 0 0 k r n h 时的无缝隙通信； 有限频点数( 2 0 个) 的有效利用； 北京交通大学硕士学位论文 载干比( c ，d 大于等于1 2 d b ： 在规定区域内，9 5 时段以及9 5 覆盖率，信号强度大于- - 9 0d b m ； ( 即使在g s m r 网之间) 切换成功率必须高于9 9 5 ； 根据所使用的业务，传输信道和网络设备必须有很高的可用性； 要求隧道内覆盖； 在车站和编组站场内覆盖也要好。 技术特征 具有全部g s m 业务和功能； 单一平台能够满足所有语音( 电路交换) 和数据通信( 分组交换) 的需要； 满足铁路员工在车上和沿铁路线语音通信的需要； 灵活的数据传输方式( g v r s ) ，可按需分配带宽； 具有智能网络功能，可提供新的业务和操作员特殊功能； 具有列车自动控制及信号和安全系统； 可以向第三代移动通信平稳过渡； 频率管理与g s m 兼容。 特殊业务 功能寻址，允许在呼叫终端的功能基础之上建立呼叫； 基于位置的寻址，为移动台发起的呼叫提供路由，选择与地理区域有关的 调度中心或无线闭塞中心； 高优先级呼叫确认，记录高优先级呼叫事件； 调车模式，为正在进行调车( 平面调车) 的通信组提供有效通信； 多个司机间的通信，利用g s mp h a s e 2 + 的多方通话业务，可以实现多个 司机之间的通信； 直通模式( 可选功能) ，在发生事故或特殊情况时，直通模式可以为铁路 工作人员提供短距离通信，同时也可以与现有联机移动通信系统兼容确保 平滑过渡。 1 2 2g s m r 系统的优势 g s m r 的综合性 g s m - r 能将铁路现有的各类通信融合到统一的网络平台上来，并且使各类通 信系统( 电务、工务、车务、电力、施工等) 之间可以相互通信，相互协调。g s m - r 是无线列调的更新换代产品，能够满足区间公务移动、紧急救援、调车编组作业、 站场无线等移动语音通信的需求：满足d m i s 无线车号、列车尾部风压、机车状 2 ， ， r ， r ， ， r r ， ，r r r r r r 绪论 态信息、红外轴温监测、线路桥隧监护、铁路供电状态监视、道口防护等移动和 固定无线数据传输的需求；满足铁路的安全信息发布和预告警系统的需求，确保 铁路的畅通、沿线施工养护人员、车辆、机械的安全。 铁路综合数字移动通信系统g s m - r 将通信和信号有机的融合为一体，实现移 动闭塞，提高了线路的利用率。移动闭塞中，列控中心根据列车的编组情况、运 行速度自动调整移动信号机的虚拟位置到最佳位置，并将信号通过g s m r 网络传 输到机车上的信号机，为司乘人员的操作提供依据。这样，当列车的编组短时， 闭塞区问就短，使线路的利用率提高，大大提高线路的运输能力。在g s m r 系统 中，对于列控信息都能进行实时的监控，保证了铁路的安全运输。g s m r 除了满 足铁路运输主业和路内各种语音、数据、多媒体图像通信的需求外，同时也可为 旅客和铁路职工提供丰富的新业务，如移动办公、文件传输、收发e m a i l 等。【2 1 g s m - r 的经济性 g s m r 能将现有的铁路通信应用融合到单一网络平台中，可以减少集成和运 行费用。而且，由于g s m r 是由已标准化的g s m 设备改进而成，g s m 平台上已 经提供了大量的业务应用，引入铁路专用功能时只做最低限度地改动，从而保证 了技术引入成本低、性能易实现、运行可靠性高，是一种经济高效的综合无线通 信系统。【2 】 适合高速铁路 g s m r 在软件方面，开发了用于优化呼叫建立时间的业务信道分配算法、越 区算法，用于增强高速移动体通信服务质量的高速抗失真算法等，能满足列车运 行速度0 5 0 0 k m h 的无线通信要求，安全性好。目前世界上只有g s m r 系统经 过了5 0 0 k m h 运行速度下的通信模拟试验。在法国的现场测试中，当列车时速 3 5 0 k n f f h 时g s m r 各项指标都得到了验证，满足e i r e n e 制定的标准。因此g s m - r 系统适合高速铁路。 2 1 1 3g s m - r 在中国的发展与应用 1 3 1g s m r 在中国的发展历程 g s m r 进入中国已有十余年的历程，其间共经过了理论研究、技术决策、工 程试验等阶段，正进入网络建设、网络运营阶段。 1 9 9 4 年，国家京沪高速铁路可行性研究，启动新一代铁路数字移动通信的研 究； 3 北京交通大学硕士学位论文 1 9 9 6 9 7 年，铁道部提项高速铁路无线列控技术探索的研究( 9 6 x 0 7 ) 、基于 无线传输的安全信息通道技术研究( 9 6 x 0 7 - b ) ： 1 9 9 7 - 2 0 0 0 年，西门子公司、北电公司、国际铁路联盟( u i c ) 多次来中国交流 g s m r 技术及发展，中国铁路多次组团考察欧洲g s m r 的进展； 2 0 0 1 年2 0 0 2 年，铁道部对铁路数字移动通信技术体制开展广泛论证，考虑到 欧洲铁路和中国铁路的情况在很多方面具有相似之处，同样存在着多种不同的通 信体制，采用不同的技术和频带，造成了不同系统之问互不兼容、资源浪费、应 用受限和运营维护费用高等问题因素，最终确定采用欧洲的g s m r 作为中国新一 代铁路无线移动通信基本制式，并写入铁路技术装备政策； 2 0 0 3 年2 月，铁道部建立g s m r 应用与模拟系统实验室； 2 0 0 3 年9 月2 2 日，信息产业部无线电管理局批准g s m r 使用频段； 2 0 0 3 年6 月至现在，青藏、大秦、胶济三条线的建设，技术规范和标准的制 定，工程建设可行性论证、建设规划等，标志g s m r 工作全面启动。 1 3 2g s m r 在中国的应用 2 0 0 4 年，铁道部在消化吸收欧洲铁路标准的基础上，组织编制了g s m r 系统 网络规划，制定了g s m r 各项技术标准，并组织有关单位完成了g s m - r 机车综 合通信设备的研制和功能测试工作，在设备功能、接口条件、物理结构、人机界 面上实现了“四统一”的技术要求，完成了青藏线格尔木至不冻泉的g s m r 试验 段工程，大秦、胶济线g s m r 工程也进入建设试营阶段。 青藏线g s m r 的建设 青藏铁路位于格尔木与拉萨之间，全长1 1 4 2 公里。由于此条铁路线要穿越海 拔四、五千米的高原，一台机车动力不足，需要两台机车同时牵引，而两台机车 的同步控制在无线列调的情况下是难以实现的。采用g s m r 无线通信情况下，可 以实现两台机车的同步操作和控制，更为重要的是，还可以实现列车的自动控制， 保证列车的安全、稳定运行。 在青藏铁路线上投入使用的g s m r 系统，有一个非常独特的地方，它的信号 采取了双网覆盖。通俗地说，就是类似于双备份，两套信号控制系统的无线覆盖 交错、重叠。一旦一套系统出现问题和故障，另一套系统仍然可以保持正常的通 讯。这在地形、气候非常复杂的青藏铁路上尤为重要。与公网上的g s m 技术相比， g s m - r 在呼叫区域、呼叫功能号码也有很大的优势。 青藏铁路成为了亚洲第一条采用g s m r 铁路无线通信系统的铁路，同时也是 亚洲第一条采用g s m r 来传输用于列车控制安全数据的试验铁路。 4 绪论 大秦线g s m - r 的建设 大秦铁路是我国采用重载单元列车组织西煤东运的第一条现代化铁路。大秦 铁路全长6 3 5 公里，西起大同，东至秦皇岛，为双线电气化铁路，是我国首次按 路、矿、港、电综合规划，装、卸同步建设的一项宏大的系统工程。 大秦铁路采用了g e 提供的l o c o t r o l 系统。这一系统在北美、澳大利亚等 国家的重载列车中已经得到成功运用，能够适应大秦铁路多隧道、大坡道和高密 度等特点。 g s m r 和l o c o t r o l 的通信平台实现机车操纵双路确保，经试验表明可以 成功化解大秦铁路桥涵多、隧道多的通信信号“盲点罐题。它是继青藏铁路西格段 运用g s m r 技术后，在我国大能力煤运输通道隧道累计1 1 2 余公里的大秦铁 路首次应用。 1 4论文内容与结构安排 本文通过对g s m - r 语音组呼各种信令流程的详细描述，深入地分析了目前语 音组呼在无线资源管理方面存在的问题，大胆地提出了一种新的基于“参与组呼 用户动态列表”的无线资源管理方案。新的方案在用户接入控制，信道指配等方 面作了相应的改进，与原方案相比，无论在网络的安全性方面还是在无线资源使 用的有效性方面都有了很大的提高，实现了网络性能的提升。最后使用m a t l a b 对新方案进行了建模仿真，验证了其性能的优越性。 论文主要内容如下： 第二章介绍了铁路数字移动通信( g s m r ) 的原理、网络结构和业务功能， 并重点对语音组呼业务功能及其具体实现进行了详细描述。 第三章详细地介绍了g s m r 系统中与语音组呼业务相关的信令流程，包含语 音组呼的建立，语音组呼中抢占上行信道，释放组呼，业务用户切换等。 第四章在对信令流程分析的基础上，总结了当前语音组呼无线资源管理方案 在安全性以及无线资源利用的有效性方面存在的问题，提出了一种新的基于“参 与组呼成员动态列表”的无线资源管理方案，并通过建模仿真的方式在性能上与 原方案进行了比较分析，最终得出新的方案更加适合于g s m r 网络。 5 北京交通大学硕士学位论文 2g s m r 网络及其业务功能 2 1g s m - r 网络结构【4 1 g s m r 是基于g s mp h a s e2 + 的标准，其网络结构与g s m 系统非常相似。为 了完成调度通信功能，g s m r 在g s m 网络的基础上主要增加了用于调度通信建 立呼叫的组呼寄存器( g c r ) 和用于高优先级呼叫确认的确认中心( a c ) 。 g s m r 网络包括网络子系统( n s s ) 、基站子系统( b s s ) 和操作子系统( o s s ) 。网 络结构如图2 - 1 所示。 图2 - 1g s m - r 网络结构 f i g u r e2 - 1g s m - r n e t w o r k a r c h i t e c t u r e 其中移动台( m s ) 是接入g s m r 网络的用户设备，包括移动终端( m e ) 和终端 设备f i e ) ，或通过终端适配器与m e 连接的t e 。移动台除了具有通过无线接n ( u r n ) 接入到g s m r 系统的通常的无线处理功能外，还为移动用户提供了人机接口。 6 g s m r 网络及其业务功能 基站子系统( b s s ) 由一个基站控制器( b s c ) 和若干个基站收发器( b t s ) 组成， b t s 主要负责与一定覆盖区域内的移动台0 讧s ) 进行通信，并对空中接口进行管理。 b s c 用来管理b t s 与m s c 之间的信息流。b t s 与b s c 之间通过a b i s 接口通信。 b s s 中还可能存在编码速率适配单元( t r a u ) ，它实现了g s m - r 编码速率向标准 的p s t n 或i s d n 速率的转换。n 乙a u 与b s c 通过a t e r 接口连接。 网络子系统0 q s s ) 建立在移动交换中心( m s c ) 上，由移动交换中心( m s c ) 、访 问位置寄存器( v l r ) 、归属位置寄存器( h l r ) 、鉴权中心( a u c ) 、移动设备识别器 ( e i r ) 、组呼寄存器( g c r ) 共同组成，主要负责端到端的呼叫，用户数据管理，移 动性管理和与固定网络的连接。n s s 通过| a 接口连接b s s ，与固定网络的接口取 决于互联网络的类型。 一 操作和维护子系统( o s s ) 是相对独立的子系统，为g s m r 网络提供管理和维 护功能。它的具体功能由操作维护中心( o m c ) 来完成，其中o m c r 负责管理b s s ， o m c - s 负责管理n s s 。o s s 主要提供移动用户管理，移动设备管理，网络操作和 控制三类功能。 任何g s m r 陆地移动通信网络都必须与固定网络连接，共同完成移动用户与 移动用户之间、移动用户与固定用户之间的通信。 组成g s m r 网络的各个子系统之问，b s s 与移动台之间，与固定网络之问的 互连都提供了标准的接口。网络中的不同设备可以通过标准的接口来实现移动业 务的本地和国际互连。g s m r 网络的信令系统采用n o 7 信令网传送呼叫控制信 息和其他信令信息。 2 2g s m r 业务介绍 2 2 1g s m - r 业务模型 g s m r 的业务模型( 如图2 2 ) 建立是在g s m 基础设施之上的。首先，增加 了a s c i 电信补充业务，包括e m l p p ( 增强的多优先级和预清空) 、v g c s ( 语音 组呼业务) 、v b s ( 语音广播业务) 。e m l p p 通过预清空功能可使正在进行的低优 先级通话马上释放信道，让位于紧急呼叫以及对各种通信类型确定优先级；v b s 允许在某个确定的区域内建立一个语音呼叫，其中只有一个移动用户可以讲话； v g c s 类似于v b s ，但是每个组成员都有权讲话。 由于铁路公司的很多职员的位置或其职责总在变化。这些人员或应用系统与 其电话号码、功能号码、名称之间的对应表也总发生变化。根据铁路网的这些特 7 北京交通大学硕士学位论文 殊需求，g s m r 系统又增加了功能寻址、功能号的表示、接入矩阵和基于位置寻 址等功能。基于功能的寻址可以实现当用户的职责发生变化时，将用户的移动主 叫自动路由到新的职责承担体被叫方。根据不同的需要，功能寻址可基于h l r 定 义的功能号，也可基于i n 定义的功能号。基于位置的寻址功能可以实现当用户漫 游到某一地方时，将用户的移动主叫自动路由到与该地理位置相关的被叫方。 应用 铁路应用 铁路运荣方式 电信冀k 务- a s c i 图2 - 2g s m r 业务模型 f i g u r e2 - 2g s m - r s e r v i c em o d e l 根据铁路信号的需求，e i r e n e 定义的g s m r 的应用有自动列车控制和远程 控制；根据与列车有关的话音通信需求，e i r e n e 定义的g s m r 的应用有调度员 与司机的操作通信、铁路紧急呼叫、编组调车通信、区段养护维修通信和列车辅 助通信：根据非运营性的局域和广域语音数据通信的要求，e i r e n e 定义的g s m - r 的应用有车站内的局域通信和广域通信；根据面向旅客的通信要求，e i r e n e 定义 的g s m r 的应用为旅客服务。 2 2 2g s m r 主要业务类n t 3 】 2 1 2 1 语音业务 点对点呼叫 g s m r 网络及其业务功能 调度员利用一个调度台按车次功能号或m s i s d n 号码呼叫辖区内的机车司 机，按i s d n 号呼州车站值班员、相邻调度区段调度员或分界站车站值班员并通话； 车站值班员( 助理值班员) 利用一个车站值班台按车次功能号或m s i s d n 号 码呼叫车站基站区及相邻区问范围内的机车司机，按i s d n 号呼叫列车调度员、相 邻车站值班员并通话； 机车司机；f 用操作显示终端一键直通呼叫当前所在调度辖区的列车调度员、 前方调度员、本站，前方站后方车站值班员、运转车长并通话； 助理值班员按车次功能号或m s i s d n 号码呼叫运转车长并通话。 语音组呼 调度员呼叫辖区内所有或部分车站值班员； 调度员呼叫辖区内的所有机车司机： 调度员呼叫辖区内某个车站的车站值班员、助理值班员，以及该车站基站区 内的所有机车司机： 调度员呼叫辖区内的机务段( 折返段) 运转、列车段( 车务段、客运段) 、电 力牵引变电所等值班员； 调度员、车站值班员，助理值班员、救援列车主任之间按组呼方式通话； 调度员按组呼叫辖区范围内的车站值班员、机车司机、助理值班员、运转车 长、工务人员、道口人员： 车站值班员按组呼叫车站基站区及其相邻区间范围内的机车司机、助理值班 员、运转车长、工务人员、道口人员。 语音广播 调度员向辖区内所有机车司机发布语音广播。 紧急呼叫 机车司机向所属调度辖区的调度员及相邻的车站值班员、机车司机、助理值 班员、运转车长、工务人员、道口人员发起紧急组呼叫。 2 1 2 2 数据业务 数据业务主要包括短消息、电路交换数据传输和分组交换数据传输。 电路型数据 用于铁路安全型数据传输，如列车控制信息、调车监控信息、机车同步操作 控制信息等。在列车控制中的作用是连续传输信号信息，列车通过g s m r 接收运 行指令、所有的轨道特性、静态速度曲线和距离数据，并将列车完整性等列车信 息送到地面无线闭塞中心。 9 北京交通大学硕士学位论文 分组型数据 用于通用型数据传输，如调度命令、车次号、列车尾部风压信息、进站停稳 信息及接车进路信息的传送。根据需要用于旅客列车服务信息、车站调车场综合 移动信息、机车工况信息传输、牵引工况信息传输、线路监测状态传输和g s m o r 场强监视等数据通信业务。 2 3语音组呼业务 2 3 1语音组呼的特征 语音组呼业务( v c c s ) ，简称组呼，它是g s m r 系统与g s m 系统的主要区别 之一，是g s m - r 网络系统中一项特色电信业务。组呼在呼叫模式、信道模式和用 户种类等方面与普通的点对点呼叫都有区别。 呼叫模式 语音组呼其定义的是一种由多方参与，其中一部分用户可以讲话、多方聆听 的点对多点语音通信方式。v g c s 业务不像点对点呼叫那样需要使用用户的 m i s d n 号对组呼成员用户进行逐个寻呼，而只需使用一个组功能码( 组i d ) 就能 呼到所有该组的成员，并且这些用户可以分布在多个蜂窝小区内。v g c s 业务突破 了点对点通信的局限性，能够以简捷的方式建立组呼叫，实现调度指挥、紧急通 知等特定功能，特别适用于铁路的行车指挥调度部门。 信道模式 在信道的使用方面，网络并不像点对点呼叫那样，为每个用户分配一条专用 信道，而是采用的公共下行链路广播功能，同一个小区的很多用户在一条业务信 道上聆听组呼，用户数量没有限制。各个小区之问的组呼信道采用会议桥的方式 进行连接。这种方法可以节省网元间的空中接口和信令链路上的可用资源，因此 频谱利用率很高。 用户种类 语音组呼的用户种类要比点对点呼叫的多，可分为调度员、移动调度员、发起 用户和目标用户。用户种类不同，权限也就不同，用户管理也就显得更加复杂。 2 3 2语音组呼业务 一个特定的v g c s 通信由组功能码( 组i d ) 和组呼区域唯一确定。组i d 与 i o g s m - r 网络及其业务功能 组呼区域的合称为组呼参考，即组呼参考唯一确定一次v g c s 通信。组i d 标识该 组的功能，即由哪些身份的成员参加；组呼区域是指v g c s 通信所覆盖的地理范 围，以无线蜂窝小区为基本单位，一个组呼区最多可有2 5 个小区。 一次组呼的发起用户可能是属于某个组i d 的用户，或者是在该网络注册的、 有其i d 的某个调度员。目标用户是当前位于组呼区内并且预先在调度员那里注册 过的所有业务用户或一组业务用户，通过组i d 进行识别。当业务用户在第一次收 到与语音组呼相关的通知信息后5 0 0 m s 内进入组呼区，他就可能成为最新的目标 用户。在进行组呼期间离开相应组呼区域的业务用户将不再是目标用户。 一个由业务用户发起的组呼，组呼区域由组呼发起时业务用户所在的小区和 组l d 唯一确定：一个由调度员发起的组呼，会连到相关的预先定义的组呼区域。 调度员的权限由负责语音组呼管理的网元通过核查其组i d 来确定。由于一个调度 员可以注册多个组呼区和组i d ，调度员所要呼叫的组呼区和组i d 以一种专用地址 的形式表示，调度员通过呼叫这个专用地址来发起呼叫。 在同一个时刻，只允许一个用户讲话；允许最多5 个调度员同时讲话。调度 员可以听到除了自己以外所有人的讲话；收听用户可以听到所有人的谈话。如果 有调度员同时在讲话，讲话用户应得到某种指示。调度员允许随时讲话无需发送 想要讲话的信号，而想要说话的业务用户必须发送想要讲话的信号，网络按照先 来先得的原则分配讲话用户的权利，无需排队。当一个业务用户成为讲话用户后， 他最后也应发送想要成为收听用户的指示，释放相应的组呼上行链路。 语音组呼成功建立后，网络向发起用户发送一个指示，这样发起用户开始讲 话。成功建立呼叫意味着无论用户是否在收听，所有语音组呼的下行链路都已经 分配好，并且相关的调度员已收到示警。对一个已经建立的组呼来说，在系统正 常条件下，网络在收到想要讲话的请求3 0 0 m s 后，给想要讲话的业务用户分配上 行链路。讲话用户的移动台需要将他们的i m s i 传送给f 5 l _ 络以便i m s i 存储在事件 记录里。允许在同一个组呼区内存在若干个话音组呼即存在不同组的目标用户。 允许在不同的、可能相互重叠的组呼区内存在同组目标用户的并行语音组呼。 一个语音组呼应在发起用户、调度员或网络的要求下解除。由发起用户解除 的呼叫只能在上行链路被分配给发起用户时才能实现。当一段时间没有语音后， 语音组呼将被网络自动解除。如果分配有上行链路的移动台离开组呼区域，它将 离开语音组呼，但是该组的语音组呼仍然由网络保持。此原则对发起用户同样适 用。 ， 移动台漫游时，网络仍能提供v g c s 业务。这种情况下，某些组d 应该定义 为跨p l m n 组i d 号，并且在各网络运营商之间协调，各网络都应知道这个组d 号并在s i m 卡中有所记录。漫游时经过注册有权建立语音组呼的业务用户只能使 北京交通大学硕士学位论文 用跨p n 小组i d 号。 v g c s 中也可以应用优先级和预清空优先级。对于某些优先级，可以要求所有 或指定的目标用户发送一个确认接收到语音组呼的消息( 例如铁路的紧急呼叫) 。 确认过程应在组呼最后执行，并指示出起始和终止时间。确认消息应发送给预先 定义的接收者( 如a c 确认中心) 。用户可以选择激活或关闭接收某个语音组呼。 选择列表存储在s i m 卡中。禁止关闭高优先级呼叫的组l d 。为了避免寻呼调度员 和通知组i d 之间发生冲突， 已经注册了某个组呼并且注册了与这个组呼相同组 i d 的调度员，当位于该组呼区内时，应关闭这个组i d 。 2 4语音组呼业务的实现【4 1 2 4 1语音组呼业务对网元的要求 2 4 l1 组呼寄存器g c r 外菌* 嘲掰 j | 二篓je 驾 丑一囱圈 ! ：蔓! ：- - - - - - 纛 二! | ! 二j 图2 - 3g c r 的功能结构图 f i g u r e2 - 3 f u n c t i o n a la r c h i t e c t u r ew i t ha g r o u pc a l lr e g i s t e r g s m - r 网络保留了g s m 的大体结构，增加了一个储存组呼属性的寄存器， 即g c r ( 如图2 3 ) 。 g c r 应储存与每个组i d 相关的m s c 区、可以由用户建立语音组呼的小区、 用于建立一个语音组呼的组呼参考和指示主叫m s c 是否是组呼主控m s c 的标识 g s m - r 网络及其业务功能 符。g c r 储存的消息有： 1 ) 组呼属性 组呼主控m s c 向g c r 请求的内容： 呼叫将被发送到的组呼主控m s c 区内的小区列表； 呼叫将被发送到的组呼中继m s c 的列表； 该语音组呼的加密算法和组密钥： 该语音组呼允许使用的编解码； 建立专用链接的调度员i d 列表； 允许发起语音组呼的调度员i d 列表； 允许终止语音组呼的调度员i d 列表； 语音组呼自动终止前，非活动的持续时间： 如果使用e m l p p ，与语音组呼相关的优先级默认值； v 一个状态标识符，指示是否存在正在进行的具有相关组呼参考的语音组 呼。 组呼中继m s c 向g c r 请求的内容： 呼叫将被发送到的组呼中继m s c 区内的小区列表； 组呼主控m s c 的i d ： 一个状态标识符，指示是否存在正在进行的具有相关组呼参考的语音组 呼。 2 ) 调度员i d 调度员m 可以是i s d n 号或m s i s d n 号，结构组成符合c c i t t 建议书e 1 6 4 。 g c r 中存储了三个列表： 调度员i d 列表，主控m s c 利用该列表建立到所有调度员的专用链路并将 他们连接到会议桥； 允许发起语音呼叫的调度员i d 列表，主控m s c 利用该列表核查由调度员 建立的语音组呼； 允许终止语音呼叫的调度员i d 列表，主控m s c 利用该列表核查由调度员 释放的语音组呼。 3 ) 组呼区域 组呼区由若干个小区组成。小区通过它们的小区i d 定义并可以在网络中唯一 的识别，小区i d 包含位置区码和小区i d 。如果组呼区跨越多个m s c ，只有属于 请求m s c 的小区才会被包含在组呼属性中。 4 ) 标识符 g c r 中应储存指示主叫m s c 是否是组呼主控m s c 的标识符。 北京交通大学硕士学位论文 如果主叫m s c 是组呼主控m s c ，g c r 将提供该m s c 区的组呼属性和所有该 组的中继m s c 信息；如果发起m s c 不是组呼主控m s c ，g c r 将提供组呼属性和 发起m s 到主控m s c 的路径，发起m s c 语音组呼的请求将路由到组呼主控m s c 。 5 ) 非活动时间 由于没有活动而释放语音组呼，可以通过将主控m s c 内的计时器设置为一个 固定的值或设置为一个为每个语音组呼定义的值。m s c 收到上行链路释放指示并 且没有调度员在讲话，主控m s c 内的计时器开始计时；当m s c 收到上行链路接 入或有调度员在讲话，计时器停止计时。如果使用的是一个可变的计时器，必须 有足够多的计时器以便每个正在进行的组呼都有一个计时器与其相连。 6 ) 优先级 如果语音组呼中使用了e m l p p 补充业务，g c r 中应储存组呼的优先级。 2 4 1 2 归属位置寄存器h l r 1 ) 语音组呼的注册选项，指示该语音组呼只能在h p l m n 内进行还是既可以 在h p l m n 内也可以在漫游的时候进行。 2 ) 业务用户有权使用的所有组i d 列表。 2 4 1 3 访问位置寄存器v l r 业务用户有权使用的所有组列表也应存储在v l r 里，v l r 里的信息随着 相应的h l r 内容的改变而改变。 2 4 1 4s i m 卡 语音组呼的注册选项，指示该语音组呼只能在h p l m n 内进行还是既可以在 h p l m n 内也可以在漫游的时候进行。 漫游时，组i d 为跨p l m n 组i d ，s i m 卡中应存储这个漫游时的跨p l m n 组 i d 。 业务用户有权使用的所有组i d 列表，业务用户可以通过m m i 操作激活或关 闭一个组d 。 如果网络提供了数据保密性，对于每个组i d ，在s i m 卡内都储存了若干个组 密钥和加密算法。业务提供商在设计s i m 卡时应分配组密钥。 1 4 g s m r 网络及其业务功能 2 4 1 5 组呼主控m s c 如果有多个用户使用上行链路，网络在组呼主控m s c 内执行竞争解决方案。 会议桥位于组呼主控m s c 内。主控m s c 负责建立到主控m s c 和相关中继 m s c 内指定小区的连接以及到调度员的连接。 在主控m s c 内设置计时器，收到v g c ss e t u p 消息开始计时，收到寻呼消 息停止计时。如果在m s c 收到所有来自b s c 的c h a n 、来自外部网r e q a c k 络的c o n n e c t 和来自中继m s c 的c a l le n ds i g n a l 前，计时器超时，m s c 将在所有组呼区的可用部分建立v g c s 。 2 4 1 6 组呼中继m s c 当组呼区超出一个m s c 区时，中继m s c 控制那些超出主控m s c 控制范围的 小区。 如果发起组呼的用户在中继m s c 服务区内，g c r 向中继m s c 提供组呼参考 和发起m s c 到主控m s c 的路由，该中继m s c 应将该语音组呼路由到主控m s c 。 2 4 2语音组呼业务对移动终端的要求 用户信息存储在h l r 中，由于通知消息中只包含了组i d 而没有i m s i 或t m s i ， 移动台应能通过s i m 卡上的存储信息来确定用户的组成员身份。t 用户的m s 应能识别包含注册过的组i d 的通知消息，然后通过m m i 操作激 活这个组i d 。 如果在一个小区内没有定义过的n c h ，m s 应认为在这个小区无法建立 v g c s 。 发起用户通过m m i 的操作指定选择的业务和拨叫组i d ，可以发起一个语音组 呼。 如果用户发起呼叫，移动台应给用户一个指示，指示用户如果想要讲话的话 需要作出想要讲话的指示。 上行链路的释放由用户触发，并由m s 发送一个指示给网络。然后网络指示 收听用户的m s 上行链路已经空闲。 如果在通知消息中包含了组呼信道的描述并且在下行链路上收到该消息，语 音组呼成员的m s 应在收到通知后立刻调整到指定的信道上接收语音组呼；如果 在通知信息中没有信道的描述，m s 为了响应通知应建立专用链接，然后网络应提 供有关语音组呼的信道描述。 北京交通大学硕士学位论文 处于组接收、组传输或专用模式的移动台可以选择读取当前小区n c h ，以便 可以接收其他的语音组呼的通知。为了确保接收所有当前语音组呼的通知而不减 弱降低语音的质量，移动台需要一个额外的接收机来读取n c h 。 如果p c h 改变，b s s 通过f a c c h 通知移动台发生p c h 改变。移动台接收到 这个消息，会对b c c h 进行解码以获得新的寻呼配置。为了确保接收所有当前语 音组呼的通知而不减弱降低语音的质量，移动台需要一个额外的接收机来读取 p c h 。 发起用户第一次成为聆听用户后，业务用户任何时候都可以接入语音组呼信 道的上行链路，然后他的讲话将在所有语音组呼信道的下行链路上广播。讲话用 户的m s 为了避免回声应屏蔽下行链路的话音。利用d t m f ( 双音多频) 来屏蔽 和解除讲话用户下行链路屏蔽。 如果当前没有讲话的用户，网络通过在语音组呼信道下行链路上的上行链路 空闲消息中发送一个上行链路接入请求，确认m s 是否正在收听组呼。收到这个 请求的m s 应执行上行链路回复程序，在组呼信道上行链路上发送上行链路接入 突。 用户可以在m m i 上“取消选定”某个语音组呼，而后离开这个语音组呼， m s 不再收听该组呼的下行链路，忽略与该组呼相关的通知消息并返回空闲模式。 如果用户一段时间内不想参与某个组的呼叫，用户可以将该组i d 切换到关闭 状态，m s 忽略与该组呼相关的通知消息。用户应有能力重新选择这个语音组呼。 重选后，m s 将不再忽略该组呼的通知消息。 所有情况下的小区切换都是由业务用户的移动台发起并执行的。为了业务用 户可以从组呼区的一个小区切换到另一个小区，属于该组呼区的邻近小区列表会 在下行s a c c h 上周期性的广播。进入一个新小区的移动台会按照c 2 算法执行小 区切换。如果移动台想要进入一个小区必须收听b c c h 和n c h ，确定接入哪个信 道继续收听语音组呼。为了确保接收相关消息而不减弱语音质量，移动台需要一 个附加的接收机来读取邻近小区b c c h 和n c h 上的消息。 对于那些需要通过确认符来识别的语音组呼来说，拥有确认设备的m s 必须 返回一个包含预先定义的内容和格式的确认信息。 2 4 3语音组呼业务对会议桥的要求 会议桥位于组呼主控m s c 和中继m s c 内，用来连接所有指定小区的传输路 径。在网络判定m s 应加入语音组呼前，专用链接还未释放时，发起用户的m s 应使用连接到会议桥的一对上行和下行专用链路；若通知消息中没有语音组呼信 1 6 g s m r 网络及其业务功能 道的描述，聆听用户的m s 需响应通知，并分配一对连接到会议桥的上行和下行 专用链路给收听用户；g c r 中列出的所有调度员应分配一对连接到会议桥的专用 链路。 组呼区内所有收听用户共用一条链路。讲话用户分配一对专用链路。调度员 与主控m s c 内的会议桥总有一对专用链路。每个组呼至多有5 个调度员。 m 6 端口氲浙 - 图2 4 组呼会议桥示意图( a ) f i g u r e2 - 4c o n f e r e n c eb r i d g ec h a r tf o rg r o u pc a l l ( a ) 如图2 - 4 ，如果组呼区未超过一个m s c 区，当发起用户在主控m s c 服务区内 时，该用户与会议桥有一对专用链路，直到该用户不再讲话，释放其上行链路为 止。发起用户释放掉上行链路后，网络会给该用户与会议桥的连接点一个提示音。 o s 端口蝴 图2 - 5 组呼会议桥示意图( b ) f i g u r e2 - 5c o n f e r e n c eb r i d g ec h a r tf o rg r o u pc a l l c o ) 如图2 - 5 ，如果组呼区未超过一个m s c 区，当发起组呼的是调度员时，与用 户发起呼叫的唯一不同是，如果调度员不再讲话，网络会在会议桥的空闲端1 2 发 送提示音，而不是调度员与会议桥的连接点。 1 7 衷一 北京交通大学硕士学位论文 图2 - 6 组呼会议桥示意图( c ) f i g u r e2 - 6c o n f e r e n c eb r i d g ec h a r tf o rg r o u pc a l l ( c ) 如图2 - 6 ，如果组呼区超过一个m s c 区，当发起用户在主控m s c 服务区内时， 该用户与会议桥有一对专用链路，直到该用户不再讲话，释放其上行链路为止。 发起用户释放掉上行链路后，网络会给该用户与会议桥的连接点一个提示音。 图2 - 7 组呼会议桥示意图( d ) f i g u