（通信与信息系统专业论文）gsmr网络子系统冗余环境下语音组呼业务的研究.pdf

北京交通大学硕士论文 摘要 摘要 g s m r 数字移动通信系统在我国迅速发展，并且针对不同的应用 开展了相应的试验。铁路上的各种安全应用要求g s m r 平台具有极高 的可靠性，因此提出采用双网冗余覆盖的方式。而语音组呼业务是调度 通信系统的主要功能，因此本文主要论述了不同的双网冗余方式下语音 组呼的组织方式及其各自的优缺点，并提出了相应的解决方案，为今后 的网络建设提供参考依据。 第一章引言概述了g s m - r 在国外和国内的发展历程及现状，着重 说明了双网冗余的概念和必要性，给出了语音组呼业务的基本概念； 第二章详细分析了语音组呼业务的功能原理并着重说明其中的关 键技术； 第三章在介绍e 接口信令的基础上，给出了跨多个m s c 的语音组 呼的实现流程及主控m s c 和中继m s c 内的控制过程； 第四章着重分析了双网冗余覆盖的建议方案和采用不同的冗余方 案时语音组呼的规划，对存在的问题提出了建议解决方案： 第五章以青藏线为例，说明了在核心网冗余情况下如何进行组呼规 划和交换机数据配置。 第六章对全文进行总结，提出本论文以后应继续研究的的重点内 容。 【关键词】 g s m r 双网冗余覆盖语音组呼主控m s c中继m s c 北京交通大学硕士论文 a b s t r a c t w i mt h ef a s td e v e l o p m e n to fg s m ri nc h i n a ，v a r i o u se x p e m e n t s f o rd e f b r e n tp u i p o s eh a v e b e e nc a r r i e do u t s e c u r i 妙a p p l i c a t i o n si n r a 订w a yr e q u i r e 廿1 es 研c td e p e n d a b i i i 瓴s or e d u n d a l l c yo fn e r w o r k s u b s y s t e m8 n dd o u b l ec o v e m g ei si n t m d u c e d t h ev b i c eg r o u pc a l l s e i c e ( v g c s )p l a y a 铲e a ti m p o n a n c e i n m i w a yd i s p a t c h i n g c o m m u n i c a t i o n i nm yp a p e rim a i n l ya n a l y z et h ed e f b r e n tr e d u n d a n c y s c h e m ea n dd e f e r e n to 曙a n i z i n gm o d eo f v g c sc o r i t a i n i n gm o r e 出a no n e m s c b a s e dm ea i l a l y s i so fa d v a n t a g ea i l dd i s a d v a n t a g e ，ip u tf o n v a r d m er e s 0 1 v e n tm e t h o d t h ef i r s tc h a p t e rg i v e sa no v e r v i e wo ft h eh i s t o r yf o rg s m ra 1 1 o v e rt h ew o r i d ，p o i n t i n go u tt h en e wc o n c 印t i o no fn s sr e d u n d a n c ya n d d o u b l ec o v e r a 证ea n di n t r o d u c t i o no f v g c s i nt h es e c o n dc h a p t e r ，at h o r o u g ha n a l y s i so fm ep r i n c i p l e sf o r v g c s ，i n c l u d i n gd e 6 n i t i o n ，a r c h i t e c t u r e ，f e a t u r e s a n dp r o c e d w ea r e i n 打o ( 1 u c e d ，e s p e c i a l l yt h ek e yt e c h n 0 1 0 9 扎 a sf o rt h em i r dc h a p t e r ad e s c r i p t i o no ft h ep r o c e s so fv g c s c o n t a i n i n gs e v e r a lm s ca n dc o n t r o l l i n gp r o c e d u r e si na i l c h o rm s ca n d r e l a ym s c i sp r e s e n t e di nc o n c c 丌lo f t h ep m t o c 0 1 i m p l e m e m a t i o n t h ef o u r t l lc h a p t e rp r o v i d e sa 1 1i n 仃0 d u c t i o nt h ed e f e r e n tn s s r e d u n d a n c ys c h e m ea n dt h e1 a y o u to fv g c s t h e nt h ec h a p t e rg i v e st h e s 0 1 v e ma i m e da tc u 玎e n tp r o b l e m s ， t h ef i 触c h a p t e rd e m o n s t m t e sa ne x a m p l eo ft i b e t1 i n eu s i n gn s s r e d u n d a n c ya n d 譬i v e st l l ec o n 矗g u r a t i o no f v g c sd a t ai ns m c t h e1 a s tc h a p t e rd r a w sac o n c l u s i o na n dp o i n t so u tt l l e 矗e l d sf b r 如r t h e rs t u d y 【k e yw o r d s 】 g s m rn s sr e d u n d a n c yv g c sa n c h o rm s cr e l a ym s c i i 北京交通大学硕士论文 第一章引言 1 1 综述 第一章引言 1 1 - 1g s m r 的发展历程 1 1 1 1g s m - r 在国外的发展 1 9 9 2 年，国际铁路联盟( u i c ) 认为g s m ( 全球移动通信系统) 能够 为铁路的新型数字移动通信系统提供一个理想的平台，于是，作为 e i r e n e ( 欧洲统一铁路无线增强网络) 项目的一部分，关于g s m - r 数字 无线标准规范化的工作陆续展开。1 9 9 5 年，m o r a n e ( 欧洲铁路移动无 线电通信) 项目启动，e i r e n e 制定的标准得到认可，开始生效。全球 第一个g s m r 网络于1 9 9 9 年在瑞典建成并投入使用，目前许多西方 国家如瑞士、德国、法国等都采用g s m r 网络为本国铁路系统服务， 以适应铁路系统对列车不断提速、铁路通信系统安全性不断提高、业务 不断多样化的需求。 1 1 1 2g s m r 在国内的发展 随着国民经济的迅速增长，我国铁路发展日新月异，全面信息化是 铁路发展的必然趋势。目前，铁路无线话音通信仍然采用模拟通信系统， 信号质量、保密性和功能日渐不能满足要求。数据通信方面建成了以 x 2 5 通信网、铁路互联网为基础的t m i s 、d m i s 系统，有效解决了地 面固定节点之间的通信，而列车和地面之间大量的数据传输没有一个可 靠的双向数据通道，对铁路信息化和跨越式发展形成了一个瓶颈。因此， 迫切要求建立一套符合我国铁路发展需求的数字移动通信网络。 我国从1 9 9 4 年就开始对专用移动通信技术跟踪研究，当时的重点 北京交通大学硕士论文 第一章引言 是对g s m - r 和t e t r a ( 陆上集群无线电通信) 系统进行研究比较。 g s m - r 系统具有适应铁路运输特点的功能优势和成熟的技术优势，符 合通信信号一体化技术发展的需要，能够满足列车高速运行的通信要 求，为铁路提供稳定可靠的语音和数据传输，并实现与其它铁路网络的 互操作性，更重要的是g s m r 支持铁路移动通信的可持续发展，因此 铁道部于2 0 0 0 年底确定将g s m r 作为我国铁路通信未来发展的方向。 之后基于g s m _ r 的各种铁路特色业务的开发，g s m r 系统及终端试验 等陆续展开，并取得了相当大的成果。 最近，铁道部已经完成两个阶段的青藏铁路g s m r 试验网络及终 端的测试，青藏铁路将成为亚洲第一条完全基于g s m r 铁路移动通信 系统试验铁路，此外，它还是亚洲第一条采用g s m r 来传输用于列车 控制的安全数据的试验铁路，并采用双网覆盖的解决方案来增强系统的 可靠性。 1 1 2g s m - r 系统简介 g s m - r ( g s mf o rr a i l w a y ) 是铁路数字移动通信系统的简称，是在 g s m 系统基础上增加了调度通信功能( 语音组呼、语音广播、增强多优 先级与强拆) 、铁路特有的调度业务( 功能寻址、接入矩阵和基于位置的 寻址) ，并以此为信息化平台，使用户可以在此平台上开发各种铁路应 用。因此，g s m - r 的业务模型可以概括为：g s m r 业务= g s m 业务+ 语 音调度业务+ 铁路基本业务+ 铁路应用。 1 1 2 1g s m 业务 g s m 业务包括电信终端业务、电信承载业务和补充业务。 北京交通大学硕士论文 第一章引言 1 i 2 2 语音调度业务 e m l p p ：对各种业务预先定义优先级，当网络出现无空闲业务信道 或用户正处于通话状态时，高优先级呼叫可以打断低优先级呼叫。 v g c s ：指用户呼叫属于预定义组呼区域和组i d 的被叫用户。在 v g c s 中需要预先设置调度员和业务用户。所有业务用户通话中只占用 一个业务信道，且在同一时间只能由个业务用户讲话。 v b s ：与v g c s 具有相似的功能，区别为业务用户没有讲话的权 利。 1 1 2 3 铁路基本业务 功能寻址：功能寻址是指可以通过用户的功能角色来呼叫用户， 通过功能号注册或注销，在功能号码和用户的m s i s d n 号码之间建立 一种对应关系。 接入矩阵：接入矩阵定义签约用户之间能否进行呼叫的制约关系。 基于位置的寻址：是指将移动用户发起的具有预定功能的呼叫，路 由到一个与该用户当前所处位置相关的目的地址，例如：司机呼叫调度 员或车站值班员，网络需要根据司机当前所处的位置来确定是哪一个调 度员或车站值班员。 1 1 2 4 铁路应用 区间移动通信：代替区间通话柱，满足紧急救援、应急抢险通信 指挥的需要，同时实现区间作业人员的移动通信。 尾部风压检测：尾部风压状态由车尾装置获取，通过g s m r 网络 传输数据信息，机车司机随时可以查询、反馈车尾工作状态，具有列车 之间不会相互干扰、隧道内也能传输的优点。 北京交通大学硕士论文 第一章引言 列车自动控制( a t c ) ：基于g s m r 传输平台，提供车一地之间双 向安全数据传输通道。在列车和列车控制中心之问持续进行位置信息和 运行授权信息的交互使用，保证可靠性和安全性。 旅客业务：购票服务、预定服务、时刻表信息以及与公网通信等。 g s m 网络的持续性发展显然不能仅仅依赖于基本的网络覆盖率和 语音业务，智能化、多样化、个性化的增值业务以及高速分组数据业务 也是其持续发展的要素，同时它们也是运营商增强网络竞争力、扩展客 户群及增加经营收益的必备前提。 1 1 3 语音组呼业务在铁路上的应用 调度通信在铁路专网通信中是一个举足轻重的组成部分，在保证列 车正点运行、降低机车能耗、提高通过能力、通告险情、防止事故、抢 险救援等方面具有重要的作用。调度通信包括列车调度通信、货运调度 通信、牵引变电调度通信、其它调度及专用通信、站场通信、应急通信、 施工养护通信和道口通信等。公共g s m 网络中，点对点通信业务是主 流业务，而在铁路专网通信中，很多情况需要不同角色的人参与一次通 话，而且还要包括移动人员，比如司机、运转车长、道旁维护人员等。 如果用普通的会议来实现，对会议板的容量和性能要求非常高，更重要 的是，如果会议中移动用户非常多，在可用频点数不多的情况下，无线 信道会被大量占用，甚至造成通信拥塞。基于g s m p h a s e 2 + 的语音组呼 业务很好地解决了这个问题。目前g s m r 调度通信主要技术条件 规定了在我国铁路采用组呼的方式包括调度辖区的组呼、车站基站区组 呼、相邻三小区组呼、相邻三车站及区间组呼，加上e m l p p 业务的引 入，组呼和个呼都被赋予优先级，高优先级的呼叫可以强拆低优先级呼 叫，为铁路专网通信的稳定性和可靠性提供了更好的保障。 北京交通大学硕士论文第一章引言 1 1 4 双网覆盖的概念 为了保证可靠的通信，需要对核心网络重要单元进行备份( 包括系 统备份，物理站点备份) ，重要交换部件和传输线路进行不同机柜的冗 余调整，对重要的交换机参数进行动态调整，最优化组网方式，最大限 度保证交换机安全运行，提高交换机的抗灾难能力。 铁路专网通信要求极高的可靠性，要求能够实时、不间断通信。这 就要求g s m r 网络具有高可靠性和高容错能力。众所周知，移动交换 系统、基站系统不可能达到l o o 无故障率，一旦交换系统的某个方面 发生故障，就有可能导致通信终止、数据出错或丢失，可能导致事故发 生，这对于铁路安全运行来讲是一个极大的威胁。因此，在专网通信中 都考虑采用冗余备份的方式，例如板卡冗余，系统冗余，采用主备工作 方式或热备份工作方式，一旦其中一套系统发生故障，马上切换到另一 套系统工作，达到通信不中断的目的。 铁道部对于一些安全性要求极高的线路，提出了g s m r 双网覆盖 的概念，包括交换子系统冗余、基站子系统冗余，提高通信系统的可靠 性，并提出在青藏线进行试验。双网覆盖是一个浩大的系统工程，在提 高可靠性的同时，还带来一系列的新问题，一个突出的问题就是采用何 种冗余方式，以及不同冗余方式下，组呼的组织方式。 1 2 本课题研究的意义 基于对铁路专用移动通信可靠性的考虑，铁道部提出了双网覆盖的 思想，而语音组呼和语音广播在铁路调度通信中是重要组成部分，双网 覆盖的方式采用哪种，数据如何配黄，不同的方式组呼如何实现，组呼 区域如何规划，这些都是双网覆盖所面临的急需解决的问题。 北京交通大学硕士论文第一章引言 正是在这样的背景之下，铁道部决定在青藏线进行g s m r 双网试 验，验证双网的可行性及其所带来问题的解决情况。本论文深入研究了 g s m r 语音组呼通信这个关键技术，并探讨了不同冗余情况下语音组 呼实现的原理，以及组呼应用方案的规划，为推动g s m r 的进一步发 展提供依据。 1 3 本论文的主要工作与贡献 本论文主要研究了实现g s m r 的关键技术即语音组呼业务，着重 分析了跨m s c 的组呼的功能原理、实现方式，并提出了不同冗余方式 下组呼实现的实施方案。具体工作包括： 深入分析g s m 语音组呼业务的原理及相关规范； 研究跨m s c 的组呼实现的信令流程及过程描述； 提出了不同的冗余方式及不同的组呼实现方案； 结合青藏线实例，提出不同冗余方式下组呼区域规划配置方 案： 分析了语音组呼叫技术的发展。 通过以上问题的讨论分析，本论文主要在以下几个方面对该课题的 发展做出了贡献： 详细得出g s m r 组呼业务尤其是跨多个m s c 的语音组呼的原 理及协议控制过程； 为双网覆盖的方式和组呼实现方式提供参考依据； 提出在双网覆盖模式下g s m - r 中组呼规划方案。 北京交通大学硕士论文 第二章语音组呼业务原理分析 第二章语音组呼业务原理分析 2 1 语音组呼业务概述 语音组呼业务( v g c s ) 是高级语音呼叫( a d v a n c e ds p e e c hc a l 】 i t e m s ，a s c i ) 的一个特征。g s mp h a s e 2 + 里引入该业务，使得移动用户 之间能够建立点对多点的连接。 语音组呼业务可以使组成员在预定义的组呼区域内( 图3 1 中灰色 的部分) 参与多方通话，采用公共下行链路，所有的业务用户均收听该 下行链路，讲话者的角色可以转换，通过竞争的方式占用上行链路，同 时只能有一个业务用户占用上行链路。组呼通过特定的组呼参考来标 识，组呼参考由组呼区域编号和组i d 唯一确定，组呼区域编号用来界 定组呼所覆盖的地理范围，以蜂窝小区为基本单位，组i d 标识该组的 功能，即由哪些身份的成员参加。 图2 1 组呼业务的基本结构 图中，阴影小区表示组呼区域，它们可以属于不同的b s c 管辖， 发起组呼的用户其所属的m s c 定义为主控m s c ，其它相连接的m s c 北京交通大学硕士论文 第二章语音组呼业务原理分析 叫做中继m s c ，它们都要受到主控m s c 的控制。m s c 必须支持会议 功能，以便能够组织点对多点的呼叫。为了能够覆盖所有的服务区域， b s c 分配必要的资源来支持组呼业务，在空中接口，通过公共下行链 路的方式建立一个信令信道和业务信道，一个小区内所有的业务用户共 享该信令信道和业务信道。 组呼成员包括业务用户和调度员。业务用户是预定了v g c s 业务 的移动用户，使用半双工无线信道，必须先争取到上行链路才能讲话， 业务用户可以通过组i d 来发起组呼。调度员拥有随时讲话的权利，可 以是固定用户或移动用户，移动调度员可以位于组呼区域外，调度员通 过拨叫组呼参考的方式发起组呼，是组呼通信中具有较高级别的管理 者，各自占用一对专用信道。 典型的组呼过程是：发起者以正常的呼叫流程发出呼叫请求，请求 建立某个组i d 的v g c s 通信，网络检测到其呼叫请求为组呼，验证并 确认后，则向g c r 查询该组的各种属性参数，然后在组呼区域定义的 一个或者多个蜂窝小区的通知信道上发送组呼通知消息，呼叫签约了这 个组i d 的所有成员。组成员接收到通知消息后即可加入，非本组成员 忽略此消息。在一个蜂窝小区内，所有组成员在一条共享的下行信道上 聆听话音，而不占用对应的上行链路，该上行链路分配给讲话的业务用 户。由于同一时刻只能有一个组呼的业务用户占用上行链路，因此在组 呼中，只有调度员和一个业务用户可以讲话。网络的m s c 使用会议桥 来连接所有参与方。 语音组呼成功建立后，如果业务用户想讲话，将按下p t t 向网络 发送请求，如果当前组呼的上行链路空闲，则该用户可以占用上行链路 讲话，并同时利用下行链路聆听信息，这时下行链路会对上行链路产生 回声，所以，如果只有讲话的业务用户一人在讲话时，讲话用户的移动 北京交通大学硕士论文第二耄语音组呼业务原理分析 台应屏蔽掉下行链路的语音。如果除了讲话用户讲话外，还有调度员在 讲话时，移动台会收到一个指示，然后不再屏蔽下行链路的语音。如果 调度员不再说话，讲话用户仍接入到上行链路中，移动台会收到指示再 次屏蔽下行链路的话音。此时调度员和聆听的业务用户可以听到所有人 的声音。 组呼的释放成员包括主叫用户、授权调度员。由主叫业务用释放组 呼时，主叫用户必须占用上行链路。此外，组呼还定义了一个无语音行 为时间，超过这个时间，组呼由网络自动释放。 2 2 实现语音组呼业务相关的功能实体 为了实现语音组呼业务，需要在相关功能实体包括组呼寄存器 ( g c r ) 、归属位霞寄存器、拜访位置寄存器( h l r ，r ) 、网关m s c 中 存储相应的信息并提供特定的功能以完成该业务的处理过程。这些网元 的组成结构如下图所示。 外部网络 【曼：j 圈 ! 一一一一一一一。- i j i i i 一寻菇一o 一! 篓堕一f 谳一 图2 2 鲴呼的网络功能结构 2 2 1组呼寄存器g c r 语音组呼数据存储在组呼寄存器( g c r ) 中。g c r 物理实现可以类似 9 北京交通大学硕士论文 第二章语音组呼业务原理分析 于h l r ，或者置于m s c 内，g c r 主要是数据库功能，存储组呼属性 以及路由信息。当m s c 检测到组呼请求时，需要查询g c r ，g c r 将 此v g c s 组呼参考所对应的组呼属性发送给m s c 。 g c r 储存的消息有： 1 用于路由业务用户发起的组呼所需的信息 g c r 应存储与每个组i d 相关的m s c 区域、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 的标识符。 如果主叫m s c 是组呼主控m s c ，g c r 将提供和该组呼参考相关 的的组呼属性，由主叫m s c 来组织建立组呼。 如果主叫m s c 不是组呼主控m s c ，g c r 将提供组呼参考和主控 m s c 到发起m s c 的路由信息，主叫m s c 将语音组呼的请求路由到主 控m s c 。 2 组呼属性 每个参与语音组呼的m s c 都请求相关的g c r 中获取组呼属性。 组呼属性与组呼参考相关，包含以下内容： 1 ) 组呼区域：组呼区域由若干个小区组成。小区i d 包含位置区代 码和小区识别，用来唯一识别某个小区。如果组呼区跨越多个m s c ， 组呼属性只包含参与组呼的m s c 管辖的小区。 2 ) 调度员i d ：调度员i d 可以是i s d n 号或m s i s d n 号，g c r 中存储了三个有关调度员i d 的列表： 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的合法性； 北京交通大学硕士论文 第二章语音组呼业务原理分析 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的合法性。 3 ) 非活动时间 如果一定时间内没有入讲话，网络自动释放语音组呼，这个时间可 以通过主控m s c 内的定时器来实现，该定时器设置为一个固定的值或 为为每个语音组呼定义的不同的值。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。通话时间将存储在g c r 中。 4 ) 优先级：如果语音组呼中调用了e m l p p 补充业务，g c r 中应 存储组呼的优先级。 3 标识符 g c r 中应存储指示主叫m s c 是否是组呼主控m s c 的标识符。 主控m s c 从g c r 获取的内容包括： 组呼区域中属于主控m s c 的小区列表f 小区以位置码和小区识 别码唯一标识1 ； 中继m s c 列表； 此v g c s 的加密算法和组密钥； 此v g c s 可以使用的编解码信息； 需要建立专用链路的调度员i d 列表( m s c 将其连接到会议桥) ； 允许发起此v g c s 的调度员i d 列表( m s c 验证其是否具有发 起此v g c s 的权限1 ； 允许终止此v g c s 的调度员i d 列表( m s c 验证其是否具有终 止此v g c s 的权限) ； 北京交通大学硕士论文 第二章语音组呼业务原理分析 此v g c s 结束前，处于非活动状态( 无人讲话) 的持续时间( 定时 器超时，主控m s c 结束此v g c s 通信) ； 此v g c s 的缺省e m l p p 优先级； 此v g c s 是否正在进行的状态标识符。 中继m s c 从g c r 获取的内容包括： 组呼区域中属于中继m s c 的小区列表； 主控m s c 的号码( 当移动用户在中继m s c 下发起v g c s 时， 中继m s c 需要根据此路由信息将呼叫转移到主控m s c ) ： 此v g c s 是否正在进行的状态标识符。 2 2 2归属位置寄存器h l r h l r 中需要存储每个用户的如下信息： 业务签约选项( 只在归属p l m n 有效或者支持漫游等) ； 业务用户签约的组i d 列表，每个移动用户最多可以签约5 0 个组 i d 。 2 2 3拜访位置寄存器v l r h l r 将用户签约选项和用户签约的组l d 列表发送给v l r ，同时， 相应的其它用户信息也发送到v l r 中。当通信中h l r 记录发生改变时， v l r 的信息也随之改变。 2 2 4 组呼主控m s c 当v g c s 的组呼区域跨越多个m s c 范围时，负责控制和维护组呼 的m s c 称为主控m s c ，其它m s c 称为中继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。组呼主控 北京交通大学硕士论文第二蠢语音组呼业务原理分析 m s c 内必须有会议桥，负责和相关中继m s c 内指定小区以及调度员建 立连接。 2 2 5 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 2 6网关移动业务交换机g m s c 当固定调度员发起v g c s 时，由g m s c 分析其呼叫的m s i s d 咐号 码，由于此m s i s d n 号码包含了组呼参考，因而g m s c 可以提取路由 信息，将呼叫直接路由至此v g c s 的主控m s c 。 在收到g m s c 内以i n i t i a 】a d d r e s sm e s s a g e 的形式发送的m s i s d n 号之后，启动发起语音组呼的调度员路由。因为m s i s d n 号包括了组 呼参考，g m s c 的路由功能发出路由信息。然后g m s c 直接路由组呼 请求到组呼主控m s c 而不用请求h l r 。 2 2 7 移动台 移动台的s i m 卡需要存储所签约的组i d 及组i d 的业务状态( 激活 或去激活1 。此外，对于每一个组i d ，s i m 卡需要存储其数据加密算法 及组密钥。移动台通过s i m 卡上的存储信息来确定用户的组成员身份， 响应已激活的组i d 的通知消息。用户可以通过移动台人机界面去激活 某些组i d ，此时移动台忽略对于该组i d 的通知消息。 北京交通大学硕士论文 第二章语音组呼业务原理分析 2 3 语音组呼过程 2 3 1 语音组呼建立过程 语音组呼可以由业务用户或调度员来发起。 2 3 1 1业务用户发起组呼 2 3 1 1 1 发起阶段 主叫用户通过移动台的人机界面指定选择的业务( v g c s ) 和组i d 来发起一个语音组呼。网络为了进一步处理呼叫会进行一系列核查： 核查用户是否有权建立呼叫： 核查用户是否能在该小区发起呼叫； 核查是否存在正在进行的具有相同组呼参考的呼叫。 m s c 检查v l r 内的用户数据，包括用户是否签约v g c s 业务和对 于申请的组呼是否有发起权限，以确认用户是否有权建立呼叫。如果用 户没有签约语音组呼业务或没有发起该组i d 的权限，呼叫将会被释放。 m s c 通过绘出组i d 和发起小区i d ，向g c r 请求相关信息，g c r 首先从组i d 和发起小区i d 中导出组呼区域i d ，如果没有组呼区域i d 和该组i d 和发起小区i d 相关，呼叫将被释放。如果某个组呼区域i d 和该组i d 和发起小区i d 相关，g c r 应该向m s c 提供。 如果g c r 指示m s c 不是组呼主控m s c ，g c r 将提供组呼属性和 主控m s c 到主口qm s c 的路径，主叫m s c 将语音组呼请求路由到组呼 主控m s c 。然后组呼主控m s c 建立与所有组呼中继m s c 的链接，并 与该语音组呼相关的调度员建立点到点的连接。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。 1 4 北京交通大学硕士论文第二章语音组呼业务原理分析 如果g c r 收到一个新的组呼参考查询，但在g c r 中指示该呼叫正 在进行，g c r 将正在进行的状态和组呼参考返回给m s c ，m s c 将释放 该呼叫( 用户忙) ，移动台将在通知信道上寻找与该组i d 相关的通知消 息并加入到该语音组呼中。 2 3 1 1 2 建立传输方式 v g c s 业务需要在指定组呼区域内的所有小区内都要建立语音组 呼信道，建立下行链路时移动台无需返回任何信令，下行链路建立时， m s c 应该将组呼区域内所有小区的语音组呼信道连接到会议桥。同时， 应该给主叫用户分配一条专用信道。如果由于拥塞的原因，在某些小区 内无法建立信道，应尽快在这些小区分配信道。 2 3 1 1 3 释放主叫业务用户的专用连接 直到网络要求用户加入语音组呼信道时，主叫业务用户才断开专用 连接。如果该主叫用户没有讲话，网络会要求他通过信道释放程序作为 聆听方加入语音组呼信道。如果主叫用户一直在讲话，网络会通过信道 分配过程、切换过程或信道模式修正过程使其作为讲话方加入语音组呼 信道。从语音组呼建立到主叫业务用户第一次成为听者，上行链路状态 应该标记为“u p l i n kb u s y ”。在此期间，移动台通过m m i 应该给用户一 个可以讲话的指示，提醒用户及时按下p t t ，将预先分配给他的上行链 路占用，如果主叫业务用户在一定时间内( 该时间由移动台设定) 没有按 下p t t 申请讲话，移动台向网络发送一个u p l i n kr e l 消息，释放上 行链路，此时上行链路的状态标记为“u p l i l l k 矗e e ”。 2 3 1 1 4 将讲话用户转移到专用链路 网络可以随时将讲话用户从语音组呼信道转移到专用链路，直到网 北京交通大学硕士论文 第二章语音组呼业务原理分析 络再次将移动台加入语音组呼信道，该专用链路才被释放。对于这种情 况，如果用户不再讲话，网络要求他作为听者加入语音组呼信道，如果 用户仍然在讲话，网络会通过信道分配过程、切换过程或信道模式修正 过程使其作为讲话方加入语音组呼信道。 2 3 1 2 调度员发起组呼 调度员身份的用户( 包括固定调度员和移动调度员) 通过拨打 m s i s d n 号码发起组呼请求。在这里，m s i s d n 号码的格式为：国家代 码( c c ) + 目的地网络代码( n d c ) + 组呼前缀( p r e f i x ) + 组呼参考( g r o u pc a l l r e f e r e n c e ) 。当然在实际应用中，为了简单方便，可以在交换机侧通过 设置号码分析的方式，实现用户不拨c c 和n d c 。组呼前缀在编号方 案中定义为5 0 。 g m s c 收到呼叫请求后，分析该m s i s d n 号码，根据其内部的路 由表直接将呼叫路由到组呼的主控m s c 。主控m s c 通过m s i s d n 号 码所包含的组呼参考向g c r 查询。这时，g c r 会检查主叫调度员号码 是否在允许建立语音组呼的调度员列表中，如果在，将向m s c 发送组 呼属性，否则呼叫将被拒绝( 带有原因值为c a l lr e j e c t e d ) 。 主控m s c 收到组呼属性后，会检查是否存在正在进行的具有相同 组呼参考的组呼。如果有，将把调度员加入到该组呼的会议桥中，而不 再建立新的组呼。 2 。3 。2 语音组呼通知过程 当有用户发起组呼请求，并且网络已经建立了语音组呼信道，将在 u m 接口的通知信道n c h 上广播通知消息，其中包含了组呼信道的描 述。语音组呼成员的移动台在下行链路上收到该消息后应立刻调整到指 北京交通大学硕士论文第二章语音组呼业务原理分析 定的信道上接收语音组呼。 通知消息需要周期性广播，以便于刚刚移动进入组呼区域的组成员 加入，或是离开该组的成员重新加入。 2 3 2 1 通知空闲模式下的移动台 当小区内语音组呼信道已经建立或网络等待接收建立语音组呼信 道通知的响应时，网络应在该小区的n c h 上广播通知。n c h 的位置可 以从b c c h 的系统消息中得到。通知消息包含组呼参考、语音组呼信 道的描述、组加密密钥，如果使用了e m l p p ，还需要包含呼叫优先级。 为了允许移动台“滞后进入”，组呼的整个过程都需要广播通知。处于 空闲模式的移动台进入组呼区域时，收到通知消息可以直接接入语音组 呼信道。通知消息的时序安排由b s s 管理，可以在通知消息中加入一 些信息来限制需要接收的通知消息。满足的限制条件的通知须是：前三 个初始的通知优先级应高于随后的通知，并且应尽快发送；接下来，小 区内正在进行的组呼应在n c h 上周期性的通知。 2 3 2 2通知组接收，发送或专用模式下的移动台 除了在n c h 上发送组呼通知消息，b s s 还可以在f a c c h 上向所 有正在参与语音广播、语音组呼或点对点呼叫的用户广播通知消息，通 知移动台参与到新建立的语音组呼中。f a c c h 上的初始通知消息中包 含：组呼参考、允许移动台在没有读取n c h 上消息的情况下直接连接 到新呼叫的t c h 描述、如果使用了e m l p p 还有呼叫优先级。 处于组接收、组发送或专用模式的移动台也可以选择读取当前小区 的n c h ，以便可以接收其它的语音组呼的通知。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 。 北京交通大学硕士论文 第二章语音组呼业务原理分析 2 3 3 语音组呼通话过程 语音组呼建立之后，业务用户可以申请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 的移动台为了避免回声应屏蔽下行链路的话音。 调度员的语音任何时候都应在组呼信道的下行链路上进行广播。因 此，当有一个讲话用户和一个调度员同时讲话时，讲话用户的移动台会 收到一个来自网络的指示，然后解除对下行链路的屏蔽以收听调度员的 说话。 如果当前没有用户讲话，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，确认移动台是否正在收 听组呼。收到这个请求的移动台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发。如果网络没有收到上行链路接入突 发，网络会决定释放这个小区的语音组呼信道，然后发送没有信道描述 的通知。 2 3 4 离开和再次加入语音组呼 调度员可以离开组呼而不终止该呼叫，此时，调度员发送d i s c o n n e c t 消息。如果该调度员被授权可以释放组呼，必须采用双音多频( d t m f ) 的方式， 业务用户越出组呼区域时，自动退出该组呼，当他再次进入组呼区 域，通过读取通知信道，可以再次加入组呼。 业务用户可以手动退出正在进行的语音组呼，如果他想再次加入， 需要拨组i d 发起组呼。移动台监测到该组呼正在进行，即加入该组呼。 北京交通大学硕士论文第二章语音组呼业务原理分析 2 3 5 释放语音组呼 只有主叫用户、授权的调度员或非活动计时器超时才可以终止一个 语音组呼。 当主叫业务用户要终止组呼时，必须先接入到上行链路，在发送挂 断请求。m s c 将确认该用户是主叫用户，然后组呼区的所有小区的 f a c c h 上发送呼叫释放消息，释放所有资源。 授权终止呼叫的调度员可以直接终止组呼。 如果m s c 发现下行链路非活动时间超过某个预置的时间，网络会 释放掉该呼叫。其中预置的时间长度由存储在g c r 内的组呼属性定义， 或者是一个固定的长度。 2 4 语音组呼会议桥 2 4 1 会议桥 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。在网络判定移动台应加入语音组呼前，专用链接还未释 放时，发起用户的移动台应使用连接到会议桥的一对上行和下行专用链 路；对于g c r 中列出的所有调度员，应各分配一对连接到会议桥的专 用链路。 g s m 标准中没有规定组呼会议桥的具体实现方式，在此，我们根 据实际需要和v g c s 的功能需求，提出跨多个m s c 的组呼中会议桥的 实现建议方案。 g s m 标准里规定一个组呼通话中晟多有5 个调度员，他们可以随 时讲话，并且同一时刻最多只能有一个业务用户能够申请到上行链路讲 话，因此，m s c 中的主会议桥可以采用6 端口会议桥。其中5 个端口 1 9 北京交通大学硕士论文 第二章语音组呼业务原理分析 为调度员保留，我们称之为调度端口，一个端口供讲话的业务用户使用 ( 业务端口) 。 假设一个组呼区域里有三个小区a 、b 、c ，每个小区各分配有一条 上行下行组呼信道。但由于同一时刻只能有一个业务用户申请上行链 路讲话，即三个小区的上行组呼信道中同一时间只有一条可以发送话音 ( 例如小区a 的组呼上行链路) ，将其接入会议桥业务端口的输入端。会 议桥将调度员的话音和业务用户的话音进行混音，混音输出的话音必须 在所有小区的下行组呼信道上广播，因此会议桥业务端口的输出必须分 别分配到三个小区的下行组呼信道。这样，不论组呼区域包含多少个小 区，都只占用一个会议桥的端口即上述的业务端口。该端口必须具备各 小区组呼上行链路的“动态接入”以及下行组呼信道的“分配输出”功 能。而这部分功能可以在b s s 中完成，对于m s c 中的会议桥来看，只 是提供一个双向的业务端口而已。 以下根据组呼区域的范围和发起用户的身份分别讨论会议桥的配 置情况。 2 4 2 组呼区域包含一个m s c 2 4 2 1 调度员发起组呼 假设组砰区域包含两个蜂窝小区：小区a 和小区b ，而且小区a 和 小区b 属于同一个m s c 管辖，该m s c 为组呼主控m s c 。 如果该组呼是由调度员发起的，会议桥端口的分配如图2 3 所示： 如果此时没有调度员讲话，也没有业务用户申请上行链路，那么网络会 在会议桥的空闲端口发送提示音，而不是在发起调度员和会议桥连接的 端口，该提示音用来提示上行链路空闲，表示业务用户可以申请上行链 路，如果小区a 中的某个用户申请到了讲话的权利，则该小区的组呼上 北京交通大学硕士论文第二章语音组呼业务原理分析 行链路将接入会议桥的业务端口，而小区b 只能在其组呼下行信道上聆 听该端口的输出( 用虚线箭头连接) 。 图2 3 调度员发起的v g c s 会议桥不意图 2 4 2 2 业务用户发起组呼 假设组呼区域包含两个蜂窝小区：小区a 和小区b ，而且小区a 和 小区b 属于同一个m s c 管辖，该m s c 为组呼主控m s c 。 当业务用户发起组呼时，需要使用一对专用信道( 非组呼信道) ，在 发起后的一段时间内，该用户在与会议桥有对专用链路，组呼建立后， 将分配好组呼信道，通知主叫用户调整到组呼信道上，如果主叫业务用 户一定时间内没有抢占上行链路，移动台将发送u p l i n k r e l e a s e 消息释 放上行链路，如果主叫业务用户一开始就占用上行链路，直到该用户不 再讲话，释放其上行链路后，网络会给该用户与会议桥的连接点一个提 示音。发起用户转为聆听者之后，其发起组呼时所使用的专用信道可以 用来发送提示音。 会议桥资源的使用情况如图2 4 所示。 2 l 北京交通大学硕士论文 第二章语音组呼业务原理分析 图2 - 4 业务用户发起v g c s 会议桥不意图 2 4 3组呼区域包含多个m s c 2 4 3 1 主控m s c 区域内的业务用户发起组呼 如果组呼区域超过一个m s c 管辖的范围，就要引入组呼中继m s c 。 假设组呼包含两个m s c ，如图2 5 所示，组呼区域包含主控m s c 下的 小区a 和小区b ，以及中继m s c 下的小区c 和小区d 。v g c s 呼叫由主 控m s c 下小区a 中移动用户发起，中继m s c 下的两个小区由中继 m s c 连接到会议桥端口上，中继m s c 的会议桥不需要接调度用户，因 此逻辑上可以为一个三端口会议桥，一个端口和主控m s c 的会议桥相 连，该连接需要在主控m s c 和中继m s c 之间建立一条专用连接，用 来将中继m s c 下业务用户的讲话传送给主控m s c 。另外一个端口和中 继m s c 所控制的组呼区域的公共下行链路相连接，第三个端臼可以为 讲话用户保留。业务用户发起组呼时，该用户同会议桥也有一对专用链 路，直到上行链路释放。发起业务用户释放上行链路后，网络会给该用 户与会议桥的连接点一个提示音。 北京交通大学硕士论文 第二章语音组呼业务原理分析 图2 5 主控m s c 业务用户发起v g c s 会议桥示意图 2 4 3 2 调度员发起组呼 户 调度员发起的组呼经网关m s c 发送给主控m s c ，对会议桥的占用 与只有一个主控m s c 的情况相同，如图2 6 所示，这里不再赘述。 6 端口 会议桥 3 端口 会议桥 图2 6 组呼区域包含多个m s c 时调度员发