码分多址数字集群系统中语音传输及呼叫信令交互方法.pdf

本发明涉及码分多址数字集群技术，公开了一种码分多址数字集群系统中语音传输及呼叫信令交互方法，使得CDMA数字集群系统的语音传输效率得到提高。本发明中，简化了业务面协议层次，业务面协议栈去掉了PPP层，仅在PCF和PTT服务器之间传递UDP形式的语音分组，在BSS和MS之间以数字语音信号的形式传递语音信息。在呼叫信令交互的过程中，去除了PPP链路的建立、删除等过程。

1.  一种码分多址数字集群系统中语音传输方法，其特征在于，语音上行时包含以下步骤：
移动台将上行模拟语音信号编码成数字语音信号，通过空中接口传输到基站；
所述基站将收到的数字语音信号转换成语音分组，并通过分组控制功能为该语音分组增加IP和UDP协议包头后通过分组网络发送到即按即说服务器。

2.  根据权利要求1所述的码分多址数字集群系统中语音传输方法，其特征在于，语音下行时包含以下步骤：
所述即按即说服务器通过分组网络将UDP语音分组传输到所述分组控制功能；
所述分组控制功能将收到的UDP语音分组去除UDP和IP协议包头后获得语音分组；
所述基站将所述分组控制功能输出的语音分组转换为数字语音信号，并通过空中接口传输到所述移动台；
所述移动台将数字语音信号解码成模拟语音信号。

3.  一种码分多址数字集群系统中呼叫信令交互方法，其特征在于，包含以下步骤：
作为呼叫发起方的移动台将组呼建立请求发送到即按即说服务器；
所述即按即说服务器收到所述请求后向基站控制器发出指示，该基站控制器根据该指示建立通话所需的连接和空中业务信道；
所述连接和空中业务信道建立完成后，所述移动台通知所述即按即说服务器。

4.  根据权利要求3所述的码分多址数字集群系统中呼叫信令交互方法，其特征在于，所述移动台发送的组呼建立请求由基站子系统和分组控制功能透传到所述即按即说服务器。

5.  根据权利要求3所述的码分多址数字集群系统中呼叫信令交互方法，其特征在于，所述即按即说服务器发送给基站控制器的指示为即按即说指配请求消息。

6.  根据权利要求5所述的码分多址数字集群系统中呼叫信令交互方法，其特征在于，所述即按即说服务器发送给基站控制器的即按即说指配请求消息由分组控制功能转发。

7.  根据权利要求3至6中任一项所述的码分多址数字集群系统中呼叫信令交互方法，其特征在于，所述通话所需的连接包含A1连接。

8.  根据权利要求7所述的码分多址数字集群系统中呼叫信令交互方法，其特征在于，如果是多人之间的通话，则所述通话所需的连接还包含A8连接。

码分多址数字集群系统中语音传输及呼叫信令交互方法
技术领域
本发明涉及码分多址数字集群技术，特别涉及码分多址数字集群系统中语音传输方法和呼叫信令交互方法。
背景技术
数字集群技术从20世纪90年代中期在全球范围内兴起，得到了广泛的应用并取得了良好的社会效益和经济效益。与模拟集群系统相比，数字集群系统可望实现更丰富的业务种类、更好的业务质量、更好的保密特性、更好的连接性和更高的频谱效率。从模拟集群向数字集群过渡，是历史发展的必然趋势。
目前，码分多址(Code Division Multiple Access，简称“CDMA”)数字集群系统是在CDMA系统上实现数字集群业务的方法。
一个CDMA系统由移动台(Mobile Station，简称“MS”)、基站收发信机(Base Transceiver Station，简称“BTS”)、基站控制器(Base StationController，简称“BSC”)、移动交换机、分组控制功能(Packet Control Function，简称“PCF”)及分组数据服务节点(Packet Data Serving Node，简称“PDSN”)等部分组成。
其中，BSC或PCF和PDSN间及PDSN和外部网络间都采用网间互联协议(Internet Protocol，简称“IP”)承载。
PDSN是在CDMA 1x系统分组域中负责建立和终止点到点协议(Point toPoint Protocol，简称“PPP”)连接、为简单IP用户分配动态地址等工作的节点。
而一个BSC与属下的所有BTS合称为基站子系统(Base StationSubsystem，简称“BSS”)。BSS的重要功能之一是保持频率和时间标准，完成时间和频率的协同，提供系统所必需的频率基准、精确定时、同步基准和系统时钟。
具体地说，BSC是BSS的控制和管理部分，位于移动业务交换中心(Mobile Switch Center，简称“MSC”)与BTS之间；BTS是BSS的无线部分，受控于BSC。
在CDMA系统中引入了PPP语音通信业务是基于蜂窝网的即按即说(Push-to-Talk Over Cellular，简称“PoC”)，俗称无线一键通。
即按即说(Push To Talk，简称“PTT”)，也即俗称的“一键通”，是将有相应功能的MS当成对讲机使用，是一种半双工的通信方式。这种MS有个对讲键，用户按下后，就可以和其他用户或者群组通话(无论距离远近，只需位于运营商网络覆盖范围内)。
因此，PoC通过无线移动网络的对话，其通话范围不再局限于几公里之内，只要是在移动网络覆盖的地方，就能进行双方对话，普通MS是无法使用PTT功能的。
同时Poc技术的应用是基于IP网络的，该业务支持分组语音技术(Voiceover IP，简称“VoIP”)，也即IP电话技术。因此，PTT的MS与普通MS的区别还在于，PTT的MS可在界面上设置类似于QQ或MSN的好友列表、也可设置多个群组，并能随意修改个人在线或隐身等状态。既能选择某个人单聊，也可实现与三人以上的群组共同对话，还能进行语音短信、家庭会议等复杂业务。
PoC的成本远远低于普通的语音业务，作为一种新型的移动通信业务，其潜在的营收和利润增长点，正受到包括运营商和设备提供商在内的通信界的极大关注。
由开放移动联盟(Open Mobile Alliance，简称“OMA”)定义的PoC分组域业务，是利用CDMA分组数据业务，直接在MS上将语音编码后的数据打包为IP分组，再通过CDMA提供的分组通道传输，在接收端由IP层将语音分组取出，递交给解码器解码为语音信号。OMA的PoC分组域业务面协议栈如图1所示。
图中，Vocoder是语音合成器，RTP是实时传输协议(RealTime TransferProtocol)，UDP是用户数据报协议(User Datagram Protocol)，PPP是在点到点链路上承载多种三层协议的虚拟链路层协议，RLP3是无线链路协议(Radio Link Protocol)，MAC是媒体访问控制(Medium Access Control)，PHY是物理层(Physical)，R-P是R-P层(Radio-Packet)，Link Layer是链路层。
PoC分组域业务的语音传输和呼叫信令交互过程如图2所示。
在步骤201中，MS向BSC发送接入请求。
在步骤202中，BSC响应请求消息，并允许MS接入。
在步骤203中，BSC向MSC发送压缩模式服务请求。
在步骤204中，MSC响应请求，并向BSC发送业务信道和链路的分配请求。
在步骤205中，BSC分配业务信道，使得MS通过该业务信道通信。
在步骤206中，BSC同时还向PCF请求建立A8、A9连接，其中，A8传输的是BSC与PCF间的用户业务、A9传输的是信令消息。A1-A11都是CDMA 1x系统的重要接口。
在步骤207中，PCF建立PCF和PDSN间的A10、A11连接，其中，A10和A11是PCF和PDSN之间的标准R-P接口、A10接口用来承载话务、A11接口用来承载信令。
在步骤208中，PCF建立PCF和BSC之间的A8、A9连接。
在步骤209中，BSC通知MSC链路分配完成。
在步骤210中，MS与PDSN之间建立PPP连接，进行IP注册。
在步骤211中，MS与PDSN之间进行数据包的传输。
在上述的语音传输和呼叫信令交互过程中，有专门的PPP建立流程，语音字节流被加上了PPP和IP协议包头标志。CDMA分组域通过采用PPP协议及IP协议，使得以语音分组形式传输。
在实际应用中，上述方案存在以下问题：CDMA数字集群系统的语音传输效率不高。
造成这种情况的主要原因在于，语音传输过程中，语音分组的PPP和IP协议包头占用带宽大，且链路建立过程复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种码分多址数字集群系统中语音传输及呼叫信令交互方法，使得CDMA数字集群系统的语音传输效率得到提高。
为实现上述目的，本发明提供了一种码分多址数字集群系统中语音传输方法，语音上行时包含以下步骤：
移动台将上行模拟语音信号编码成数字语音信号，通过空中接口传输到基站；
所述基站将收到的数字语音信号转换成语音分组，并通过分组控制功能为该语音分组增加IP和UDP协议包头后通过分组网络发送到即按即说服务器。
其中，语音下行时包含以下步骤：
所述即按即说服务器通过分组网络将UDP语音分组传输到所述分组控制功能；
所述分组控制功能将收到的UDP语音分组去除UDP和IP协议包头后获得语音分组；
所述基站将所述分组控制功能输出的语音分组转换为数字语音信号，并通过空中接口传输到所述移动台；
所述移动台将数字语音信号解码成模拟语音信号。
本发明还提供了一种码分多址数字集群系统中呼叫信令交互方法，包含以下步骤：
作为呼叫发起方的移动台将组呼建立请求发送到即按即说服务器；
所述即按即说服务器收到所述请求后向基站控制器发出指示，该基站控制器根据该指示建立通话所需的连接和空中业务信道；
所述连接和空中业务信道建立完成后，所述移动台通知所述即按即说服务器。
其中，所述移动台发送的组呼建立请求由基站子系统和分组控制功能透传到所述即按即说服务器。
此外在所述方法中，所述即按即说服务器发送给基站控制器的指示为即按即说指配请求消息。
此外在所述方法中，所述即按即说服务器发送给基站控制器的即按即说指配请求消息由分组控制功能转发。
此外在所述方法中，所述通话所需的连接包含A1连接。
此外在所述方法中，如果是多人之间的通话，则所述通话所需的连接还包含A8连接。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，简化了业务面协议层次，业务面协议栈去掉了PPP层，仅在PCF和PTT服务器之间传递UDP形式的语音分组，在BSS和MS之间以数字语音信号的形式传递语音信息。
在呼叫信令交互的过程中，去除了PPP链路的建立、删除等过程。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即因为去掉了PPP层，不再需要封装为PPP分组，所以净荷在分组中所占的比例得到提高。特别在空接口直接采用数字语音编码，不使用分组传输，进一步提高了实际承载的语音信息比例，改善了语音质量，减少了对带宽的需求，提高了语音传输的效率。
因为去除了PPP链路相关的信令交互过程，所以缩短了链路建立时间。
因为MS需要支持的协议栈少了，所以可以降低对MS处理能力的要求。
附图说明
图1是现有技术中PoC分组域业务面协议栈示意图；
图2是现有技术中CDMA数字集群系统中语音传输和呼叫信令交互方法流程图；
图3是本发明中PoC分组域业务面协议栈示意图；
图4是根据本发明第一实施方式的CDMA数字集群系统中语音传输方法流程图；
图5是根据本发明第二实施方式的CDMA数字集群系统中呼叫信令交互方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明是CDMA数字集群系统的VoIP业务，通过对网络设备和终端进行较小的改造，来提高分组净荷。PoC分组域业务面协议栈如图3所示，其中，Voice是语音编码。
与图1相比，图3所示的PoC分组域业务面协议栈简化了业务面协议层次，具体地说，业务面协议栈去掉了PPP层，在PCF和PTT服务器之间仅传递UDP形式的语音分组，在BSS和MS之间以数字语音信号的形式传递语音信息。因此，在呼叫信令交互的过程中，去除了PPP链路的建立、删除等过程。因为去掉了PPP层，不再需要封装为PPP分组，所以净荷在分组中所占的比例得到提高。并且MS需要支持的协议栈少了，还可以降低对MS处理能力的需求。
具体地说，MS将上行模拟语音信号编码成数字语音信号，通过空中接口传输到BS，再由BS将收到的数字语音信号转换成语音分组，并通过PCF为该语音分组增加IP和UDP协议包头后通过分组网络发送到PTT服务器。
本发明第一实施方式的CDMA数字集群系统中语音传输方法如图4所示。
在步骤401中，由MS将模拟语音信号编码成数字语音信号，通过空中接口上行传输到BS。
在步骤402中，BS将收到的数字语音信号转换成语音分组，并传送给PCF。
在步骤403中，PCF将语音分组增加IP和UDP协议包头，并发送到PTT服务器。
在步骤404中，PTT服务器进行呼叫信令交互，建立通话连接和空中业务信道，之后，PTT服务器通过分组网络将UDP语音分组传回给PCF。
在步骤405中，PCF将收到的UDP语音分组去除UDP和IP协议包头，得到语音分组，并传送给BS。
在步骤406中，由BS将语音分组转换成数字语音信号，通过空中接口下行传回到MS，最后由MS将该信号转换成模拟语音信号。
根据本发明原理，在空中接口直接采用数字语音编码，不使用分组传输，进一步提高了实际承载的语音信息比例，改善了语音质量，减少了对带宽的需求，提高了语音传输的效率。
本发明第二实施方式的CDMA数字集群系统中呼叫信令交互方法如图5所示。
在步骤501中，MS将组呼建立请求发送到PTT服务器，该请求是由BSS和PCF透传到PTT服务器。
在步骤502中，PTT服务器接到请求后，发送PTT指配请求消息到PCF。
在步骤503中，PCF将PTT指配请求消息转发给BSC，根据该消息指示BSC建立通话所需的连接和空中业务信道。
在步骤504中，BSC建立BSC与MSC之间的通话连接，如用于传输MSC和BSC之间的信令消息的A1连接等。
在步骤505中，如果要进行多人之间的通话，BSC还需要建立BSC与PCF之间的A8连接；如果是单人通话，则不需要建立A8连接，可以省去本步骤。
在步骤506中，连接和空中业务信道建立完成后，由MS通知PTT服务器PTT呼叫建立完成。
在本发明的呼叫信令交互过程中去除了PPP链路相关的信令交互过程，所以链路建立时间缩短了。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。