WO2011160469A1

WO2011160469A1 - 一种实现集群通信的方法及系统

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Publication number: WO2011160469A1
Application number: PCT/CN2011/071494
Authority: WO
Inventors: 郄小丹; 张现周
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2011-12-29
Anticipated expiration: 2012-12-22
Also published as: CN102300168A; CN102300168B

Abstract

本发明提供了一种实现集群通信的方法及系统，当终端发起集群呼叫时，基站根据通信方式选择策略，选择单播或组播方式进行通信。特别地，当基站负荷较轻（当前负荷结果低于预设阈值）时，选择采用单播通信方式；而当基站负荷较重（当前负荷结果超过预设阈值）时，选择采用组播通信方式。本发明将单播和组播两种通信方式良好的结合起来，使得两者各自的优势在集群系统中得到了充分体现。通过本发明方法，既在最大程度上保障了通信质量，又在系统高负荷的情况下节约了系统资源，提高了系统容量，从而提高了服务质量，保证了用户体验。

Description

一种实现集群通信的方法及系统技术领域

本发明涉及集群通信技术，尤指一种实现集群通信的方法及系统。背景技术

集群通信系统是为了满足行业用户指挥需求而开发的、面向特定行业应用的专用无线通信系统。在集群通信系统中，大量无线用户共享少量无线信道，以指挥调度为主体应用，是一种多用途、高效能的无线通信系统。集群通信系统在政府部门、公共安全、应急通信、电力、民航、石油化和军队等领域有着广泛的应用市场。

单播是点对点的通信，组播是点对多点的通信。单播通信对于服务质量，及时响应方面具有良好的用户体验。

目前，集群通信中釆用组播方式，通过釆用专用的共享信道，节约了系统资源。但是，由于所有集群终端共用同一信道，数据传输上难免会受到干扰，当网络侧负荷大时，这种干扰会变得比较严重，从而影响了通话质量，降低了服务质量。发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现集群通信的方法及系统。能够在保证节约资源的前提下，保证通话质量，从而提高服务质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种实现集群通信的方法，包括：

基站预先设置通信方式选择策略；

当终端发起集群呼叫时，集群基站根据通信方式选择策略，选择单播或组播方式进行通信。所述通信方式选择策略根据基站情况设置。

所述通信方式选择策略为：当基站负荷超过预设阔值时，通信方式为组播方式，当基站负荷低于预设阔值时，通信方式为单播方式。

所述根据通信方式选择策略，选择单播或组播方式进行通信包括：所述基站查询负荷情况，如果当前负荷结果低于预设阔值时，则所述集群呼叫中的终端在此次呼叫业务选择釆用单播通信方式进行通信；如果当前负荷结果超过预设阔值，则所述集群呼叫中的终端在此次呼叫业务选择釆用组播的通信方式进行通信；

所述集群基站周期性在小区中发送集群寻呼，寻呼消息中携带用于表示是单播方式还是多播方式的通信方式标志；

所述基站根据选出的通信方式，为集群呼叫中的终端的呼叫业务分配资源后进行通信。

所述选择出的通信方式为单播通信方式；所述根据选出的通信方式，为终端的呼叫业务分配资源包括：

所述收到集群寻呼的终端分别与基站和核心网建立连接，基站分别为各自的终端建立实例；核心网将收到的上行集群数据分别转发给所建的各实例，再由各实例分别发送给对应的被叫终端，以进行通信。

所述选择出的通信方式为组播通信方式；所述根据选出的通信方式，为终端的呼叫业务分配资源包括：

集群基站为集群终端建立集群实例，核心网将收到的上行集群数据发给建立的集群实例，再由集群实例将数据发送给集群终端，以进行通信。

所述预设阔值为负荷值，或负荷百分比值，或网络侧能容纳的用户数。一种实现集群通信的系统，至少包括基站，以及参与集群通信的多个终端，其中，

基站，其中设置有通信方式选择策略；用于接收到终端侧发起集群呼叫，根据通信方式选择策略，选择单播或组播方式进行通信；终端，包括主叫终端和有至少一个终端组成的被叫终端组，用于发起集群呼叫，主叫终端与被叫终端组之间按照基站选择出的单播或组播方式进行通信。

所述通信方式选择策略为：当基站负荷超过预设阔值时，通信方式为组播方式通信，当基站负荷低于预设阔值时，通信方式为单播方式通信。

所述基站，具体用于：

所述基站接收到终端侧发起集群呼叫，查询负荷情况，在当前负荷结果低于预设阔值时，则确定为所述集群呼叫中的终端在此次呼叫业务选择釆用单播通信方式进行通信；在当前负荷结果超过预设阈值，确定为所述集群呼叫中的终端在此次呼叫业务选择釆用组播的通信方式进行通信；所述集群基站周期性在小区中发送集群寻呼，寻呼消息中携带用于表示是单播方式还是多播方式的通信方式标志；

所述系统还包括核心网；

所述选择出的通信方式为单播通信方式；

所述收到集群寻呼的终端，具体用于分别与其所属基站和核心网建立连接，

所述基站，还用于分别为各自的终端建立实例；

核心网，用于接收上行集群数据后，将收到的上行集群数据分别转发给所建的各实例，再由各实例分别发送给对应的被叫终端。

所述选择出的通信方式为组播通信方式；

所述集群基站，还用于为集群终端建立集群实例；

所述核心网，用于接收上行集群数据，将收到的上行集群数据转发给建立的集群实例，再由集群实例将数据发送给集群终端。

从上述本发明提供的技术方案可以看出，当终端发起集群呼叫时，基站根据通信方式选择策略，选择单播或组播方式进行通信。特别地，当基站负荷较轻（当前负荷结果低于预设阔值）时，选择釆用单播通信方式；而当基站负荷较重（当前负荷结果超过预设阔值）时，选择釆用组播通信方式。本发明将单播和组播两种通信方式良好的结合起来，使得两者各自的优势在集群系统中得到了充分体现。通过本发明方法，既在最大程度上保障了通信质量，又在系统高负荷的情况下节约了系统资源，提高了系统容量，从而提高了服务质量，保证了用户体验。附图说明

图 1为本发明实现集群通信的方法的流程图；

图 2为本发明实现集群通信的系统的组成结构示意图；

图 3为本发明实现集群通信的方法的第一实施例的流程图；

图 4为本发明实现集群通信的方法的第二实施例的流程图。具体实施方式

图 1为本发明实现集群通信的方法的流程图，如图 1所示，包括：步骤 100: 基站预先设置通信方式选择策略。

本步骤中，通信方式选择策略，根据基站情况设置，比如按照基站负荷情况设置时，通信方式选择策略为：当基站负荷程度超过某一预设阔值时，通信方式为组播方式，当负荷程度低于某一预设阔值时，通信方式为单播方式。

其中，预设阔值可以是一个负荷值，或负荷百分比值，或网络侧能容纳的用户数等等。

步骤 101 : 当终端发起集群呼叫时，集群基站根据通信方式选择策略，选择单播或组播方式进行通信。这里，集群组呼中的各集群终端所属的基站也称为集群基站。本步骤具体实现大致包括：

首先，当终端发起集群呼叫时，会与基站和核心网建立连接，核心网在收到初始 UE上下文消息时，发现当前呼叫为集群呼叫时，会触发集群寻呼，并向集群基站发起集群寻呼。具体实现属于现有技术，且其实现方法不用于限定本发明保护范围。

接着，集群基站收到集群寻呼后，假设集群基站按照负荷情况设置的通信方式选择策略，那么，集群基站查询负荷情况，如果当前负荷结果低于预设阔值时，则集群呼叫中的终端在此次呼叫业务选择釆用单播通信方式进行通信；如果当前负荷结果超过预设阈值，则集群呼叫中的终端在此次呼叫业务选择釆用组播的通信方式进行通信；集群基站收到集群寻呼后立即建立集群实例，并周期性在小区中发送集群寻呼，寻呼消息中携带用于表示是单播方式还是多播方式的通信方式标志。

最后，所述基站根据选出的通信方式，为集群呼叫中的终端的呼叫业务分配资源后进行通信：如果通信方式标志显示为组播方式，则核心网收到上行集群数据后，将上行集群数据转发给所有集群基站的集群实例（即集群基站收到集群寻呼后立即建立的集群实例 ), 再由集群实例将数据发送给集群终端（参与集群通信的各被叫终端）；如果通信方式编制显示为单播方式，收到集群寻呼的终端分别与基站和核心网建立连接，基站分别为各自的终端建立实例，核心网收到上行集群数据后，将上行集群数据转发给各基站为其所辖的被叫终端所建的实例，再由这些实例分别发送给其对应的各被叫终端。

从本发明方法可见，当基站负荷较轻（当前负荷结果低于预设阔值）时，釆用单播通信方式；而当基站负荷较重（当前负荷结果超过预设阔值）时，釆用组播通信方式。通过本发明方法，既在最大程度上保障了通信质量，又在系统高负荷的情况下节约了系统资源，提高了系统容量，从而提高了服务质量，保证了用户体验。针对本发明方法，还提供一种实现集群通信的系统，如图 2所示，至少包括基站，以及多个终端，其中，

基站，其中设置有通信方式选择策略；用于接收到终端发起的集群呼叫，根据通信方式选择策略，选择单播或组播方式进行通信。这里，集群组中的各集群终端所属的基站也称为集群基站。

终端，包括主叫终端和有至少一个终端组成的被叫终端组，用于发起集群呼叫，主叫终端与被叫终端组之间按照基站选择出的单播或组播方式进行通信。

下面结合实施例对本发明方法进行详细描述。以下实施例中， 4叚设通信方式选择策略为：当负荷程度超过预设阔值时，通信方式为组播方式通信，当基站负荷程度低于预设阔值时，通信方式为单播方式通信。

图 3 为本发明实现集群通信的方法的第一实施例的流程图，第一实施例中，假设终端 1发起集群呼叫，终端 2为集群组内的一个被叫终端；各基站设定负荷阔值，当基站负荷低于负荷阔值时，称为负荷较轻，当基站负荷超过负荷阔值时，称为负荷较重。这里，集群组中的各集群终端所属的基站也称为集群基站。如图 3所示，包括以下步骤：

步骤 300:终端 1发起集群呼叫 ,终端 1向基站发送随机接入请求消息。步骤 301 : 基站回复随机接入响应，在随机接入响应中携带分配给终端 1的上行资源。

步骤 302: 终端 1在为其分配的上行资源上发送无线链路控制（RRC ) 建立请求消息。

步骤 303: 基站向终端 1返回 RRC建立消息。

步骤 304: 终端 1收到 RRC建立消息后，向基站发送 RRC建立完成消息，在 RRC建立完成该消息中携带有非接入层消息，非接入层消息中包含有集群编号信息。

步骤 305:基站收到 RRC建立完成消息，向核心网发送初始终端（UE ) 上下文消息。

步骤 306: 核心网收到初始 UE上下文消息，发现当前呼叫是一个集群呼叫，建立集群呼叫实例，触发集群寻呼，并向集群基站发射集群承载建立请求消息，同时向发起初始 UE上下文消息的基站发回 UE上下文建立请求消息。

步骤 307: 基站收到 UE上下文建立请求消息，向终端 1发送 RRC重配消息。

步骤 308: 终端 1收到 RRC重配消息，发送 RRC重配响应消息。

步骤 309：基站收到 RRC重配响应消息 , 向核心网发送初始 UE上下文建立请求响应消息。

步骤 310〜步骤 312: 集群基站收到集群寻呼，查询自身负荷情况，假设此时负荷为较重，则选择釆用多播方式通信；同时，周期性在小区中发送集群寻呼，并在集群寻呼消息中携带表示釆用多播方式的通信方式标志。

步骤 313〜步骤 314: 集群基站收到核心网的集群承载建立请求消息，建立集群实例，并向核心网发送集群承载建立响应消息。

步骤 315〜步骤 317: 核心网收到上行集群数据，将上行集群数据转发给集群基站建立的集群实例，再由集群实例将数据发送给终端 2。终端 1与终端 2间釆用组播通信方式进行通信。

其中，步骤 307〜步骤 309, 与步骤 310〜步骤 312, 以及步骤 313〜步骤 314的执行没有严格的先后顺序。

图 4为本发明实现集群通信的方法的第二实施例的流程图，第二实施例中，假设终端 1发起集群呼叫，终端 2为集群组内的一个被叫终端；各基站设定负荷阔值，当基站负荷低于负荷阔值时，称为负荷较轻，当基站负荷超过负荷阔值时，称为负荷较重。这里，集群组中的各集群终端所属的基站也称为集群基站。如图 4所示，包括以下步骤：

步骤 400: 终端发起集群呼叫，终端 1向基站发送随机接入请求消息。步骤 401：基站回复随机接入响应，在随机接入响应中携带有分配给终端 1的上行资源。

步骤 402: 终端 1在分配的上行资源上发送 RRC建立请求消息。

步骤 403：基站向终端 1返回 RRC建立消息。

步骤 404: 终端 1收到 RRC建立消息后，向基站发送 RRC建立完成消息，在 RRC建立完成消息中携带有非接入层消息，非接入层消息中包含有集群编号信息。

步骤 405: 基站收到 RRC建立完成消息，向核心网发送初始 UE上下文消息。

步骤 406: 核心网收到初始 UE上下文消息，发现当前呼叫是一个集群呼叫，建立集群呼叫实例，触发集群寻呼，向集群基站发射集群承载建立请求消息，同时，向发起初始 UE上下文消息的基站发送初始 UE上下文建立请求消息。

步骤 407:基站收到初始 UE上下文建立请求消息，向终端 1发送 RRC 重配消息。

步骤 408:终端 1收到 RRC重配消息，向基站返回 RRC重配响应消息。步骤 409：基站收到 RRC重配响应消息 , 向核心网发送初始 UE上下文建立请求响应消息。

步骤 410〜步骤 412: 集群基站收到集群寻呼，查询自身负荷情况，假设此时负荷为较轻，选择釆用单播方式通信，同时周期性在小区中发送集群寻呼，寻呼消息中携带表示釆用单播方式的通信方式标志。

步骤 413〜步骤 414: 集群基站收到核心网的集群承载建立请求消息，建立集群实例，并向核心网返回集群承载建立响应消息。

步骤 415〜步骤 425: 终端 2收到携带有表示釆用单播方式的通信方式标志的寻呼后，向基站发送随机接入请求消息；接着，

基站回复随机接入响应，在随机接入响应中携带有分配给终端 2 的上行资源，终端 2在分配的上行资源上发送 RRC建立请求消息；基站向终端 2返回 RRC建立消息；终端 2收到 RRC建立消息后 , 向基站发送 RRC建立完成消息，基站收到 RRC建立完成消息，向核心网发送初始 UE上下文消息；核心网收到初始 UE上下文消息后，向基站发送初始 UE上下文建立请求消息，为终端 2建立实例；基站收到初始 UE上下文建立请求消息后，向终端 2发送 RRC重配消息；终端 2收到 RRC重配消息，返回 RRC重配响应消息；基站收到 RRC重配响应消息，向核心网返回 UE上下文建立请求响应消息。

步骤 426〜步骤 428: 核心网收到上行集群数据，将上行集群数据转发给终端 2所属基站为终端 2所建的实例，再由该实例发送给被叫终端 2。

其中，步骤 407〜步骤 409、与步骤 410〜步骤 412、以及步骤 413〜步骤 414的执行没有严格的先后顺序。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1、一种实现集群通信的方法，其特征在于，包括：

基站预先设置通信方式选择策略；

当终端发起集群呼叫时，集群基站根据通信方式选择策略，选择单播或组播方式进行通信。

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述通信方式选择策略根据基站情况设置。

3、根据权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述通信方式选择策略为：当基站负荷超过预设阔值时，通信方式为组播方式，当基站负荷低于预设阔值时，通信方式为单播方式。

4、根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述根据通信方式选择策略，选择单播或组播方式进行通信包括：

所述基站查询负荷情况，如果当前负荷结果低于预设阔值时，则所述集群呼叫中的终端在此次呼叫业务选择釆用单播通信方式进行通信；如果当前负荷结果超过预设阔值，则所述集群呼叫中的终端在此次呼叫业务选择釆用组播的通信方式进行通信；

5、根据权利要求 4所述的方法，其特征在于，所述选择出的通信方式为单播通信方式；所述根据选出的通信方式，为终端的呼叫业务分配资源包括：

所述收到集群寻呼的终端分别与基站和核心网建立连接，基站分别为各自的终端建立实例；核心网将收到的上行集群数据分别转发给所建的各实例，再由各实例分别发送给对应的被叫终端。

6、根据权利要求 4所述的方法，其特征在于，所述选择出的通信方式为组播通信方式；所述根据选出的通信方式，为终端的呼叫业务分配资源包括：

集群基站为集群终端建立集群实例，核心网将收到的上行集群数据发给建立的集群实例，再由集群实例将数据发送给集群终端。

7、根据权利要求 3~6任一项所述的方法，其特征在于，所述预设阔值为负荷值，或负荷百分比值，或网络侧能容纳的用户数。

8、一种实现集群通信的系统，其特征在于，至少包括基站，以及参与集群通信的多个终端，其中，

基站，其中设置有通信方式选择策略；用于接收到终端侧发起集群呼叫，根据通信方式选择策略，选择单播或组播方式进行通信；

9、根据权利要求 8所述的系统，其特征在于，所述通信方式选择策略为：当基站负荷超过预设阔值时，通信方式为组播方式通信，当基站负荷低于预设阔值时，通信方式为单播方式通信。

10、根据权利要求 8或 9所述的系统，其特征在于，所述基站，具体用于：

所述基站接收到终端侧发起集群呼叫，查询负荷情况，在当前负荷结果低于预设阔值时，则确定为所述集群呼叫中的终端在此次呼叫业务选择釆用单播通信方式进行通信；在当前负荷结果超过预设阈值，确定为所述集群呼叫中的终端在此次呼叫业务选择釆用组播的通信方式进行通信；所述集群基站周期性在小区中发送集群寻呼，寻呼消息中携带用于表示是单播方式还是多播方式的通信方式标志；所述基站根据选出的通信方式，为集群呼叫中的终端的呼叫业务分配资源后进行通信。

11、根据权利要求 10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括核心网；

所述选择出的通信方式为单播通信方式；

所述基站，还用于分别为各自的终端建立实例；

12、根据权利要求 10所述的系统，其特征在于，所述选择出的通信方式为组播通信方式；

所述集群基站，还用于为集群终端建立集群实例；