一種疊加于TD-SCDMA 3G網絡的PTT手機方案

　　本文提出了一種疊加于TD-SCDMA公眾移動通信網的PTT (Push-To-Talk)手機方案。它的基本設計思想是利用現有的TD-SCDMA網絡提供手機的PTT服務，業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權技術TD-SCDMA在經歷了多年研發測試后，走向產業化規模應用的關鍵時期。中國移動、中國電信、中國網通已經在10個城市和地區開展了TD-SCDMA網絡建設。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數字集群系統網絡示例圖

　　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，它的中文譯名“即按即說” 很形象地描述了其業務特點。對指揮調度功能要求較高的企事業、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的手機產品：諾基亞的3230、6270、6681;摩托羅拉支持GSM雙頻的Motorola V400p、支持CDMA網絡的T300p和V65p，另外三星、LG也有不少支持此技術的產品。但是中國未來的移動通信系統，特別是軍用系統，必須立足于自主研發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。基于TD-SCDMA的PTT的手機擁有自主知識產權，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的軍民協同發展。如上所述，TD-SCDMA在中國有良好的發展勢頭和PTT的各種其他通信設備所不能代替的優越條件，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展潛力。

　　迭加式網絡結構

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

　　1 網絡結構

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

　　2 新增功能實體和子系統

　　①集群終端(PTT UE)

　　圖2 集群終端協議棧

　　PTT終端除具備TD-SCDMA終端的一般功能外(語音、短信、數據業務等)，還應具備以下PTT特有的功能：直通、組呼和群呼等。通過改造現有TD-SCDMA終端實現集群終端，其協議棧如圖2所示。圖中灰色部分為TD-SCDMA終端原有協議。

　　圖3 調度控制臺協議棧

　　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、權限和業務能力進行鑒權和認證，同時提供調度臺與集群系統之間的語音和數據通道。主要功能如下：PTT終端用戶和調度臺用戶的基本簽約信息、業務簽約信息管理; PTT終端用戶群組信息管理;PTT終端用戶業務統計和計費信息管理;提供對PTT終端用戶和調度臺用戶的鑒權和認證;數據轉發;提供與TD-SCDMA核心網分組域的接口功能;提供與集群數據庫以及有線調度臺的接口功能。

　　③集群數據庫(PTT DATA)

　　集群數據庫用于存儲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據。

　　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務管理，具備如下功能：單呼、組呼、廣播呼叫、強插/強拆、動態重組、執行對用戶的調度控制，同時具備群組和用戶的業務管理功能。調度控制臺的協議棧如圖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)協議對集群終端進行會話管理，數據的傳輸和接收基于RTP/UDP/IP協議，如圖5所示。

　　圖5 端到端的協議框架

　　呼叫流程

　　TD-SCDMA數字集群系統的典型業務包括：單呼、組呼和組播。現以組呼為例，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送到RNS，RNS隨即向被叫用戶發起尋呼，然后將承載信道指配和話權授權的空中信令發往主叫用戶，將承載信道指配和話權占用提示的空中信令發往被叫用戶，組呼呼叫隨即建立起來，如圖6所示。

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

　　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。本文提出的基于現有TD-SCDMA網的集群體系結構，讓手機實現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，不用對現有移動網絡做改動，只需要增加新的功能節點即可實現手機的PTT功能。隨著中國3G牌照的發放，將會給TD-SCDMA帶來更加深刻的影響，也將給基于TD-SCDMA網的PTT手機帶來無限發展機會。