一种叠加于TD-SCDMA 3G网络的PTT手机方案(图)

本文提出了一种叠加于TD-SCDMA公众移动通信网的PTT (Push-To-Talk)手机方案。它的基本设计思想是利用现有的TD-SCDMA网络提供手机的PTT服务，业务逻辑采用半双工模式，支持一对一、一对多通话。

TD-SCDMA (Time Division-Synchronization Code Division Multiple Access)的中文含义为时分同步码分多址接入，中国提出的TD-SCDMA已正式成为全球3G标准之一。最近几年是中国自主知识产权技术TD-SCDMA在经历了多年研发测试后，走向产业化规模应用的关键时期。中国移动、中国电信、中国网通已经在10个城市和地区开展了TD-SCDMA网络建设。在这10个城市中，除了包括承办奥运会比赛项目的北京、天津、上海、青岛、秦皇岛、沈阳之外，还包括厦门、保定等。在将来TD-SCDMA的用户至少可以达到上亿，无疑TD-SCDMA在中国3G时代将扮演重要的角色。

图1 采用迭加方式的TD-SCDMA数字集群系统网络示例图

PTT (Push-To-Talk)就是“即按即说”，一按就可以通话，其功能类似于对讲机。用户按下一个按键就可以立刻和一个或多个用户进行通信，松开按键则进入被动接听状态，它的中文译名“即按即说” 很形象地描述了其业务特点。对指挥调度功能要求较高的企事业、铁道、民航、水利、电力、工矿、油田、港口、轻轨和地铁、公、检、法、安全、海关以及军队、武警等部门，特别是中国举办的2008奥运都非常适用。

其实我们身边不乏支持PTT的手机产品：诺基亚的3230、6270、6681；摩托罗拉支持GSM双频的Motorola V400p、支持CDMA网络的T300p和V65p，另外三星、LG也有不少支持此技术的产品。但是中国未来的移动通信系统，特别是军用系统，必须立足于自主研发的新一代宽带移动通信技术体制，从根本上构建自己的移动通信系统。基于TD-SCDMA的PTT的手机拥有自主知识产权，可以提供长期和安全的信息保证，有利于推进第三代移动通信系统的军民协同发展。如上所述，TD-SCDMA在中国有良好的发展势头和PTT的各种其他通信设备所不能代替的优越条件，所以本文讨论的基于TD-SCDMA技术的PTT手机非常有意义并且有很大的发展潜力。

迭加式网络结构
一个完整的基于TD-SCDMA技术的集群系统应包括移动终端、基站、网络设备、服务器、调度台等设备，需要较长的研发周期和较大的人力财力投入。目前，中国已有移动终端（手机），并且中国正大规模建TD-SCDMA网，在这种情况下必须扬长避短，在已有移动终端、基站和网络设备基础上，定义专用的集群接口，开发相应的服务器、数据库和调度台来实现集群功能，从而借助现有的TD-SCDMA 3G移动通信系统提供PTT业务。这种移动终端提供PTT业务的方案即称为叠加方案，也就是将PTT技术应用TD-SCDMA 3G移动网络。

1 网络结构
采用叠加方式实现TD-SCDMA数字集群系统，从而要求沿用现有TD-SCDMA接入网和核心网；改造现有终端，新增集群子系统（集群服务器、集群数据库、集群控制台）。叠加方式的TD-SCDMA数字集群系统的网络示例图如图1所示。

2 新增功能实体和子系统
①集群终端(PTT UE)

图2 集群终端协议栈

PTT终端除具备TD-SCDMA终端的一般功能外（语音、短信、数据业务等），还应具备以下PTT特有的功能：直通、组呼和群呼等。通过改造现有TD-SCDMA终端实现集群终端，其协议栈如图2所示。图中灰色部分为TD-SCDMA终端原有协议。

图3 调度控制台协议栈

②集群服务器(PTT Server)
集群调度服务器提供调度台的接入功能，负责对PTT终端用户和调度台用户的身份、权限和业务能力进行鉴权和认证，同时提供调度台与集群系统之间的语音和数据通道。主要功能如下：PTT终端用户和调度台用户的基本签约信息、业务签约信息管理； PTT终端用户群组信息管理；PTT终端用户业务统计和计费信息管理；提供对PTT终端用户和调度台用户的鉴权和认证；数据转发；提供与TD-SCDMA核心网分组域的接口功能；提供与集群数据库以及有线调度台的接口功能。

③集群数据库（PTT DATA）
集群数据库用于存储PTT终端用户和调度台用户的相关信息，例如：PTT 终端用户和调度台用户的基本签约信息；PTT 终端用户和调度台用户的业务签约信息；PTT 终端用户的群组信息；PTT 终端用户计费信息；PTT 终端用户和调度台用户的鉴权数据。

④集群调度台
采用有线调度控制台，对集群用户进行调度控制和业务管理，具备如下功能：单呼、组呼、广播呼叫、强插/强拆、动态重组、执行对用户的调度控制，同时具备群组和用户的业务管理功能。调度控制台的协议栈如图3所示。

图4 采用叠加方式的TD-SCDMA数字集群系统接口示意图

3 协议栈结构
采用叠加方式的TD-SCDMA数字集群系统接口示意图如图4所示。
集群子系统采用SIP（Session Initiation Protocol）协议对集群终端进行会话管理，数据的传输和接收基于RTP/UDP/IP协议，如图5所示。

图5 端到端的协议框架

呼叫流程
TD-SCDMA数字集群系统的典型业务包括：单呼、组呼和组播。现以组呼为例，简单介绍呼叫流程。用户拨打群/组号码，按下PTT键后，承载集群呼叫请求的空中信令发送到RNS，RNS随即向被叫用户发起寻呼，然后将承载信道指配和话权授权的空中信令发往主叫用户，将承载信道指配和话权占用提示的空中信令发往被叫用户，组呼呼叫随即建立起来，如图6所示。

业务流程步骤描述：①用户拨打群/组号码按下PTT键发起组呼，终端发起集群组呼请求；②RNS系统分配资源，向PSS系统转发集群呼叫建立请求；③PSS系统鉴权通过后，根据组内用户的位置信息，向相应的RNS系统发送集群呼叫连接请求；④RNS系统对组内用户进行寻呼；⑤RNS系统对主叫用户进行信道分配；⑥RNS系统收到组内用户的寻呼响应；⑦RNS系统对寻呼响应的组内用户进行信道分配；⑧RNS系统PSS系统集群呼叫建立完成；⑨PSS系统对主叫用户发送话权授权提示；⑩PSS系统对组内其他用户发送话权占用提示。

图6 组呼呼叫建立流程

结语
由于手机功能不断丰富，菜单的内容和层次越来越多，菜单变得越来越臃肿，给用户带来操作上的不便。本文提出的基于现有TD-SCDMA网的集群体系结构，让手机实现PTT功能，一按某一个键就立即通话，刚好满足了用户快速通话的要求。对运营商而言，该方案具有较高的安全性和可靠性，不用对现有移动网络做改动，只需要增加新的功能节点即可实现手机的PTT功能。随着中国3G牌照的发放，将会给TD-SCDMA带来更加深刻的影响，也将给基于TD-SCDMA网的PTT手机带来无限发展机会。