数字集群系统与普通电话系统互联互通的方法 【技术领域】
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及数字集群系统与普通电话系统互联互通的方法。
背景技术
在日益多样化的社会需求推动下，移动通信技术从模拟通信系统，发展到目前广泛应用的第二代移动通信系统和2.5代移动通信系统，一直到即将大规模应用的第三代移动通信系统，移动通信技术的发展不仅满足了人们对于话音业务的需求，更越来越有效的满足着包括影像、音频、实时多媒体业务交互等增值型业务的需求，从而使得移动通信系统在人们的生活和工作中发挥着越来越重要的作用。在所有的增值型业务中，集群通信已经日益成为一个不可或缺的业务内容，数字集群通信系统是多个用户共用一组无线信道，并动态地使用这些信道的专用移动通信系统，具有共用频率、共用设施、分担费用等优点，从而使得集团用户和具有集群需求的用户得以降低通信成本进行便捷的交流。集群通信最大的特点是，话音通信采用PTT(Push To Talk)按键，以一按即通的方式接续，被叫无须摘机即可接听，且接续速度较快，并能支持群组呼叫等功能。参与PTT集群呼叫的终端一般是特制的集群专用终端，如果电话终端(如固定电话、CDMA手机、GSM手机、PHS手机等)、SIP(会话建立协议，Session InitiationProtocol，简称SIP)终端等设备(这些终端统称为电话终端)也能加入PTT集群呼叫中，将极大扩展集群呼叫范围，从而有效解决数字集群系统无线网络覆盖不足等问题。
事实上，现有集群通信系统中已经提供了数字集群系统和普通电话系统(包括固定电话系统、CDMA网络电话系统、GSM网络电话系统、PHS电话系统、下一代网络电话系统等普通电话系统)互联互通地功能，即电话终端也能参与到集群呼叫中，但这些数字集群系统和普通电话系统实现互联互通的方法往往存在若干缺点，如数字集群系统和普通电话系统互联时通常采用No.7信令，实现的技术难度比较大；而且在有的方法中整个集群的呼叫控制点在程控交换机，而不是在集群通信系统中(如专利申请号为95116742.1的《基于程控交换机的蜂窝式数字集群系统的通信方法及系统》)，大大增加了系统控制的难度和复杂度。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的数字集群系统应用范围窄、技术实现难度大、系统控制复杂度高的缺点，以期提出一种能够扩大数字集群系统应用范围、简化技术实现难度和控制复杂度、解决电话终端参与集群呼叫中的实现数字集群系统与普通电话系统实现互联互通的方法。
为实现上述目的，本发明提出了一种实现数字集群系统与普通电话系统互联互通的方法，其特征在于，包括以下几个方面：
(一)电话终端作为主叫发起集群呼叫；当电话终端作为主叫发起集群呼叫时，软交换将其作为一次普通的语音呼叫并把请求转发给数字集群系统的集群网关，在集群网关那里实现外部标准信令和内部集群系统信令之间的转换，屏蔽电话终端和集群终端在信令上的差别，从而达到两种终端在整个集群呼叫中被同样看待的目的。另外集群网关还承担语音媒体流的格式转换的功能，实现普通电话系统和数字集群系统的语音相互转发。
(二)电话终端作为被叫加入集群呼叫；数字集群系统在发起集群呼叫时，如果发现被寻呼的用户中有电话终端存在，调度服务器将把寻呼电话终端的请求发送给集群网关，由集群网关通过普通电话系统邀请电话终端加入呼叫。在普通电话系统中本次呼叫将被看成一次普通的语音通话，在集群网关中实现两种系统间的信令格式以及媒体格式转换。
(三)电话终端申请说话权；在调度服务器中，电话终端申请说话权和集群终端申请说话权的处理方式是一样的。电话终端通过按键的方式申请说话权，该请求通过集群网关转发给调度服务器，由调度服务器根据当时所有终端申请说话权的请求情况将说话权授予优先级最高的终端。
(四)电话终端释放说话权；和申请说话权一样，电话终端释放说话权也是采用按键的方式，并且释放请求通过集群网关转发给调度服务器。
(五)电话终端主动退出集群呼叫；电话终端退出集群呼叫的操作非常简单，只需直接挂断电话，软交换把退出消息通过集群网关转发给调度服务器，然后调度服务器把电话终端从集群呼叫成员中删除。
本发明所述方法还包括数字集群系统强制电话终端退出集群呼叫过程：当数字集群系统强制电话终端退出集群呼叫时，调度服务器通知集群网关终止和电话终端的通话，集群网关按照普通电话的处理方式通知软交换结束通话，并释放为电话终端分配的网络资源。
所述电话终端作为主叫发起集群呼叫方法进一步包括以下步骤：
(1)电话终端拨集群呼叫的号码，发起集群呼叫；
(2)软交换根据呼叫的群组号码分析出呼叫的归属地后，向数字集群系统的集群网关发送邀请发起呼叫的信令，被邀请的对象是呼叫号码；
(3)集群网关向调度服务器转发发起呼叫的请求；
(4)调度服务器根据呼叫号码向集群归属寄存器鉴权，如果鉴权不通过则执行步骤(9)，否则将执行下一步；
(5)调度服务器按照正常的集群呼叫流程寻呼各个集群终端，寻呼完毕后通知集群网关接受电话终端发起的呼叫请求；
(6)集群网关为电话终端建立本次呼叫需要的媒体流上下文；
(7)集群网关通知软交换接受电话终端的呼叫申请；
(8)NGN(下一代网络，Next Generation Networking)为发起呼叫的电话终端分配网络资源并建立连接，至此电话终端发起的集群呼叫建立完毕；
(9)调度服务器将向集群网关发送拒绝呼叫建立消息；集群网关向软交换发送拒绝消息；软交换向电话终端发送建立呼叫失败消息。
所述电话终端作为被叫加入集群呼叫方法进一步包括以下步骤：
(1)集群终端或者电话终端发起建立集群呼叫；
(2)数字集群系统呼叫本次呼叫包含的所有被叫终端；
(3)如果调度服务器发现本次集群呼叫的被叫包括电话终端，调度服务器则向集群网关发送呼叫电话终端消息；
(4)集群网关根据电话终端的号码分析出其归属地的软交换并向该软交换发送呼叫邀请；
(5)软交换呼叫电话终端；
(6)电话终端摘机；
(7)软交换为该电话终端分配网络资源，并向集群网关发送接受邀请消息；
(8)集群网关通知调度服务器呼叫电话终端完毕，电话终端被加入到集群呼叫中。
所述电话终端申请说话权方法进一步包括以下步骤：
(1)启动系统约定的申请说话权按键，电话终端申请说话权；
(2)申请说话权的按键信息通过媒体网关转发给集群网关；
(3)集群网关向调度服务器发送电话终端申请说话权的请求；
(4)调度服务器根据优先级原则决定是否将说话权授予该电话终端，如果该电话终端可以获得说话权，调度服务器则向集群网关发送授予说话权消息，否则调度服务器向集群网关发送拒绝授予说话权消息；
(5)集群网关经过媒体网关的中转通过语音提示的方式告诉电话终端本次申请说话权是否成功。
所述优先级原则是指调度服务器将说话权授予当前申请说话权用户的优先级最高的用户，其中当前正在说话的终端也要参与优先级的比较，当优先级相同时，先申请说话权的终端优先获得说话权。
所述电话终端释放说话权方法进一步包括以下步骤：
(1)按下系统约定的释放说话权按键，启动电话终端释放说话权过程；
(2)释放说话权的按键信息通过媒体网关转发给集群网关；
(3)集群网关向调度服务器发送电话终端释放说话权的请求；
(4)调度服务器收回说话权，至此电话终端释放说话权完毕；
除电话终端可以主动释放说话权外，数字集群系统也可以主动释放电话终端的说话权；当说话权授予电话终端后，如果电话终端超过系统规定时间没有说话时，或者电话终端的本次说话时间长度已经超过了数字集群系统约定的每次最大说话时长，调度服务器有权直接释放电话终端的说话权。
所述电话终端退出集群呼叫方法进一步包括以下步骤：
(1)当电话终端想退出呼叫时，直接挂断电话；
(2)软交换在电话终端挂断后向集群网关发送挂断消息；
(3)集群网关通知集群调度服务器电话终端已退出呼叫；
(4)调度服务器将根据此指示把电话终端从呼叫成员中删除。
所述数字集群系统强制电话终端退出集群呼叫方法进一步包括以下步骤：
(1)调度服务器通知集群网关，让指定的电话终端退出集群呼叫；
(2)集群网关通知软交换释放指定的电话终端；
(3)软交换通知电话终端呼叫结束；
(4)软交换释放先前为该电话终端分配的网络资源；
(5)软交换应答集群网关，释放电话终端完毕；
(6)集群网关释放先前为该电话终端分配的网络资源；
(7)集群网关应答调度服务器，电话终端已经退出集群呼叫。
本发明所述上述方法适用于集群组呼和集群私密呼叫业务：如果用户发起的是集群组呼，那么用户拨的号码是集群群组号码，该群组号码对应于两个或者两个以上的集群用户，调度服务器将把多个用户加入到本次呼叫中；如果发起的是集群私密呼叫，那么用户拨的号码是被叫用户的集群号码，仅对应于一个集群用户。
本发明中，数字集群系统主要通过下一代网络实现和普通电话系统的互联互通，即数字集群系统提供和下一代网络的互联互通接口，通过下一代网络连接最终的电话系统网络。数字集群系统中集群网关主要承担着数字集群系统与下一代网络间的信令格式转换和媒体格式转换的功能。当普通电话系统把信令或者媒体发给数字集群系统时，集群网关将其转换成数字集群系统的格式，当数字集群系统把信令或者媒体发给普通电话系统时，集群网关将其转换成普通电话系统的格式，从而解决两种通信系统间的信令以及媒体格式的差异。本发明中，数字集群系统和普通电话系统互联互通的方案采用标准的IP信令协议，普通电话系统无需针对集群业务做任何改动，从而具有实现方法简单、有效扩大数字集群系统应用范围、并能解决电话终端参与集群呼叫中等优点。
【附图说明】
图1是本发明所述数字集群系统和普通电话系统互联互通网络结构图。
图2(a)是本发明所述数字集群系统和普通电话系统互联互通协议接口图。
图2(b)是本发明所述集群网关对外协议接口图。
图3是本发明所述电话终端作为集群组呼主叫的组呼建立流程图。
图4是本发明所述电话终端作为集群组呼被叫的组呼建立流程图。
图5是本发明所述电话终端申请说话权的处理流程图。
图6是本发明所述电话终端释放说话权的处理流程图。
图7是本发明所述电话终端退出集群呼叫的处理流程图。
图8是本发明所述数字集群系统强制电话终端退出集群呼叫的处理流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明所述方法作进一步描述。
传统的固定电话系统大多建立在No.7信令基础上的模拟电话系统，随着IP技术的迅猛发展，以VolP(Voice over IP，简称VolP)技术为基础的NGN将成为未来语音业务的发展方向，为了与未来的技术发展保持一致，数字集群系统与普通电话系统的互联互通将采用VolP(Voice over IP)技术与NGN进行互联互通，从而实现数字集群系统与普通电话系统的互联互通。NGN网络已经提供了与传统的电路交换电话网络的互通方法，因此通过NGN网络的转接，本方案也可以完成数字集群系统与模拟电话系统的互联互通。
本发明所述的数字集群系统与普通电话网络互联互通的方法包括电话终端作为主叫发起集群呼叫、电话终端作为被叫加入集群呼叫、电话终端申请说话权、电话终端释放说话权、电话终端主动退出集群呼叫以及数字集群系统强制电话终端退出集群呼叫等几种方法。
在以下的描述中，将着重介绍数字集群系统的处理流程，NGN中对应的处理流程不作为描述重点。
数字集群系统与普通电话系统互联互通的网络结构图如图1所示。在实现互联互通的过程中，集群网关起到了非常重要的作用，集群网关从逻辑上讲可分成集群信令网关和集群媒体网关两个设备，其中集群信令网关承担的主要功能如下：(1)和其他通信系统对接时的信令网关，例如和NGN、PoC(PTT over Cellular，一种数字集群系统)等系统；(2)不同服务区之间漫游的信令网关；(3)控制集群媒体网关；(4)维护和调度服务器之间的通信链路。集群媒体网关承担的主要功能如下：(1)分发语音媒体流；(2)维护和调度服务器之间的语音链路；(3)承担语音媒体流在数字集群系统和普通电话系统间的格式转换；(4)播放提示音。
集群网关和NGN网络连接时，通常可以采用H.323协议或者SIP协议实现信令的交互，采用RTP/RTCP(Real-time Transport Protocol/RTPControl Protocol)协议传输语音媒体流。集群网关中，集群信令网关可以采用Megaco(媒体网关控制，Media Gateway Control，简称Megaco)协议或者MGCP(媒体网关控制协议，Media Gateway Control Protocol，简称MGCP)协议控制集群媒体网关。数字集群系统和NGN网络的协议接口图如图2所示。
终端语音的单工是集群业务的基本语音特性，即在通常情况下集群终端在讲话时不能听到其他用户的讲话，在同一时刻只会有一个人可以说话，为了操作方便，数字集群系统通过集群信令网关控制集群媒体网关中各媒体流的传输方向来实现语音的单工特点，即在某终端获得说话权时，随即设定该终端对应的媒体流方向只能发送，不能接收，对于正在聆听的用户，这些终端对应的媒体流方向只能接收，不能发送，缺省情况下电话终端对应的媒体流传输方向是只能接收，不能发送，即处于聆听状态，没有获得说话权。对于某些特殊终端，他的语音可以是双工的，在这种情况下，集群信令网关设置集群媒体网关的媒体流方向为双向的，即既可以发送，也可以接收。
下面就结合附图分别描述一下电话终端作为主叫发起集群呼叫、电话终端作为被叫加入集群组呼、电话终端申请说话权、电话终端释放说话权、电话终端退出集群呼叫以及数字集群系统强制电话终端退出集群呼叫等几种方法。
如图3所示，电话终端作为集群组呼的发起者时，集群组呼的建立流程是这样的：
(301)电话终端拨集群组呼的号码，发起集群组呼；
(302)软交换根据电话拨的集群组呼号码分析出该号码的归属地后，将向数字集群系统的集群信令网关发送邀请请求；
(303)集群信令网关告诉软交换正在尝试建立呼叫；
(304)集群信令网关向调度服务器发送集群呼叫请求消息，告知有电话终端发起集群组呼；
(305)调度服务器向集群归属寄存器发送接入认证请求，对电话终端进行认证并验证集群组呼号码的正确性；
(306)如果认证通过，集群归属寄存器将向调度服务器发送接入认证应答消息，同时将本组呼的所有群组成员的信息通知给调度服务器，否则调度归属寄存器将拒绝电话终端的组呼请求；
(307)在认证通过的情况下，调度服务器根据集群归属寄存器返回的群组成员信息寻呼所有激活的集群无线终端；
(308)如果在调度服务器和集群信令网关间没有承载集群信令的传输通道，它们之间将建立承载集群信令的通道；
(309)如果在调度服务器和集群媒体网关之间没有承载集群媒体流的传输通道，它们之间将建立用于传输集群语音的通道；
(310)完成上述工作后，调度服务器通知集群信令网关呼叫建立完毕；
(311)集群信令网关通知集群媒体网关分配本次组呼的媒体流的资源，包括分配媒体流上下文、端子等等；
(312)随后集群信令网关通知软交换呼叫建立成功；
(313)软交换通知媒体网关分配本次呼叫的媒体流的资源，包括分配媒体流的上下文、端子等等；
(314)媒体网关通知电话终端呼叫建立成功；
(315)调度服务器将说话权授予呼叫的发起者，即电话终端；
(316)集群信令网关修改集群媒体网关中电话终端对应的媒体流属性改成只能接收，这样只有电话终端发出的媒体流才能通过；
(317)集群媒体网关通过媒体网关向电话终端发送语音提示，即告知电话终端获得说话权，电话终端开始讲话。
在集群呼叫中，电话终端作为被叫的情形一般有两种，一种是电话终端被包含集群呼叫的群组中，但他又不是作为集群呼叫的发起者，另外一种是集群呼叫是一对一的私密呼叫，并且电话终端就是被呼叫的对象。如图4所示，电话终端作为被叫的建立流程是这样的：
(401)终端发起集群组呼的呼叫，发起者可以是普通的集群终端，也可以是电话终端；
(402)调度服务器向集群归属寄存器发送接入认证请求，对本次组呼进行认证；
(403)如果呼叫认证通过，集群归属寄存器将向调度服务器发送接入认证应答消息，同时将本组呼的所有群组成员的信息告诉调度服务器，否则将拒绝本次集群组呼；
(404)调度服务器根据反馈的群组成员信息寻呼所有激活的集群无线终端；
(405)调度服务器发现群组需要被寻呼的用户中包括电话终端，调度服务器向集群信令网关发送呼叫连接请求，被连接对象是电话终端；
(406)集群信令网关向软交换发送邀请请求，被邀请的对象是电话终端；
(407)软交换回应集群信令网关正在尝试呼叫电话终端；
(408)接着软交换通知媒体网关分配本次呼叫的媒体流的资源，包括分配媒体流的上下文、端子等等；
(409)媒体网关向电话终端发送振铃消息；
(410)被叫用户摘机确认加入本次组呼；
(411)软交换通知集群信令网关已经呼叫电话终端完毕，确认电话终端已加入到组呼当中；
(412)集群信令网关把向调度服务器转达已经把电话终端寻呼进本次集群呼叫中；
(413)如果在调度服务器和集群信令网关间没有承载集群信令的传输通道，它们之间将建立承载集群信令的通道；
(414)如果在调度服务器和集群媒体网关之间没有承载集群媒体流的传输通道，它们之间将建立用于传输集群语音的通道；
(415)集群信令网关通知集群媒体网关分配本次组呼的媒体流的资源，包括分配媒体流上下文、端子等等；
(416)调度服务器通知集群信令网关将说话权授予集群呼叫的发起者，由于集群媒体网关中缺省的媒体流方向已经是只能发送，所以本次授予说话权集群信令网关无需修改媒体流方向；
(417)调度服务器通知组呼发起者，已将说话权授予给它，可以开始讲话。
电话终端和集群终端均可以申请说话权，它们的申请被统一地发送给调度服务器，由调度服务器进行裁决。下面结合图5、图6分别介绍电话终端申请说话权和电话终端释放说话权权的流程。
图5描述的是电话终端申请说话权的处理流程。
(501)电话终端按下系统约定的申请说话权的按键，申请获得说话权，比如“*”、“#”，等等，这些都可以作为申请说话权的按键；
(502)媒体网关将申请说话权的按键信息通过RTP流发送给集群媒体网关；
(503)集群媒体网关通过集群信令网关通知调度服务器，电话终端申请说话权；
(504)调度服务器根据系统约定的原则判断电话终端此时是否可以获得说话权，如果可以获得说话权，则执行5041，否则执行5042。调度服务器通常把说话权授予当前申请说话权用户的优先级最高的用户，当前正在说话的终端也要参与比较，当优先级相同时，先申请说话权的终端优先获得说话权；
(5041)在申请说话权的电话终端可以获得说话权的情况下，如果此时的说话权已经授予了普通集群终端，调度服务器将执行506，否则直接执行507；
(506)调度服务器释放集群终端的说话权；
(507)调度服务器通知集群信令网关本次说话权授予电话终端；
(508)集群信令网关修改集群媒体网关中该电话终端对应的媒体流传输方向，使其只能接收，即集群媒体网关只负责转发由电话终端发出的语音报文；
(509)集群媒体网关通过媒体网关提示电话终端授予说话权成功，接着执行511；
(5042)如果此时电话终端不可以获得说话权，调度服务器将通过集群信令网关拒绝本次说话权的申请；
(510)集群媒体网关通过媒体网关语音提示电话终端，本次说话权申请被拒绝，接着执行511；
(511)结束。
图6描述的是电话终端释放说话权的处理流程。
(601)电话终端按下系统约定的释放说话权的按键释放说话权，比如“*”、“#”，等等，这些都可以作为释放说话权的按键；
(602)媒体网关将释放说话权的按键信息通过RTP流发送给集群媒体网关；
(603)集群媒体网关通知集群信令网关，电话终端释放说话权；
(604)集群信令网关通知调度服务器，电话终端释放说话权；
(605)调度服务器回收说话权。
除电话终端可以主动释放说话权外，数字集群系统也可以主动释放电话终端的说话权。当说话权授予电话终端后，如果电话终端超过系统规定时间没有说话时，或者电话终端的本次说话时间长度已经超过了数字集群系统约定的每次最大说话时长，调度服务器将直接释放电话终端的说话权，无需等到电话终端主动释放本次说话权。
图7描述的是电话终端退出集群呼叫的方法。
(701)当电话终端想退出组呼时，可以直接挂断电话；
(702)软交换会在电话终端挂断后向集群信令网关发送结束呼叫消息；
(703)集群信令网关通知调度服务器电话终端已退出组呼；
(704)调度服务器将根据此指示把电话终端从集群呼叫成员中删除。
图8描述的是数字集群系统强制电话终端退出集群呼叫的方法。
(801)调度服务器通知集群信令网关，让指定的电话终端退出集群呼叫；
(802)集群信令网关通知软交换释放指定的电话终端；
(803)软交换通知电话终端呼叫结束；
(804)软交换通知媒体网关释放先前为该电话终端分配的网络资源；
(805)软交换应答集群网关，释放电话终端完毕；
(806)集群信令网关通知集群媒体网关释放先前为该电话终端分配的网络资源；
(807)集群信令网关应答调度服务器，电话终端已经退出集群呼叫。
在以上的方案描述中，主要以集群组呼为例对数字集群系统和普通电话系统互联互通进行了描述，这种方法同样可以用于数字集群系统和普通电话系统互联互通的集群私密呼叫，不同点仅在于私密呼叫发生在两个终端之间，而组呼的终端可以有多个。在呼叫建立流程上，它们的建立流程是基本一致的，申请说话权和释放说话权的方法也是一致的。
另外，一次集群组呼呼叫过程中，电话终端可以有多个，即参加集群组呼的电话终端的个数没有什么限制，以上的方案描述中以一个电话终端为例对数字集群系统和普通电话系统的互联互通进行了描述，这种方法同样也适用于多个电话终端的情形。在集群媒体网关中，一个组呼将分配一个上下文与其对应，在这个上下文中可以有多个端子，一个端子对应于一个电话终端，集群信令网关承担着上下文、媒体流端子以及电话终端与集群呼叫之间的关系。当有一个电话终端被授予说话权时，集群信令网关将把集群媒体网关中该发言者对应的媒体流传输方向被设置成只能接收，而其他电话终端对应的媒体流传输方向设置成只能发送。当说话权被授予集群终端时，集群信令网关将把集群媒体网关中所有电话终端对应的媒体流传输方向设置成只能发送。