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一种叠加于TD-SCDMA 3G网络的PTT手机方案

IT圈 admin 43浏览 0评论

2024年4月2日发(作者:毋唱月)

一 应用设计:通信 

维普资讯

种叠加于TD_S C D MA 3G网络的 

PTT手机方案 

重庆邮电大学移动通信技术重点实验室孙冬梅韩令军邢培基 

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 

本文提出7一种叠加于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, ̄务.业务逻辑采用半双I模 

式.支持一对一.一对多通话 

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 

TD-SCDMA(Time Division- 

SynchrOnizatiOn Code Division 

“即按即说”很形象地描述了其业务特 

信系统的军民协同发展。如上所述, 

点。对指挥调度功能要求较高的企事 TD—SCDMA在中国有良好的发展势头 

Multiple Access)的中文含义为时分同 业、铁道、民航、水利、电力、工矿、油 

和PTT的各种其他通信设备所不能代 

步码分多址接入,中国提出的T D— 田、港口、轻轨和地铁、公、检、法、安 替的优越条件,所以本文讨论的基于 

SCDMA已正式成为全球3G标准之一。 

全、海关以及军队、武警等部门,特别 TD-SCDMA技术的PTT手机非常有意 

最近几年是中国自主知识产权技术TD— 是中国举办的2008奥运都非常适用。 

SCDMA在经历了多年研发测试后,走 其实我们身边不乏支持PTT的手 

迭加式网络结构 

义并且有很大的发展潜力。 

向产业化规模应用的关键时期。中国移 

机产品:诺基亚的3230、6270、6681; 

动、中国电信、中国网通已经在10个城 

摩托罗拉支持GSM双频的Motorola 个完整的基于TD—SCDMA技术 

市和地区开展了TD—SCDMA网络建 V400p、支持CDMA网络的T300p和 

的集群系统应包括移动终端、基站、网 

设。在这10个城市中,除了包括承办奥 

V65p,另外三星、LG也有不少支持此 

络设备、服务器、调度台等设备,需要 

运会比赛项目的北京、天津、上海、青 

技术的产品。但是中国未来的移动通信 较长的研发周期和较大的人力财力投 

 

岛、秦皇岛、沈阳之外,还包括厦门、保 

系统,特别是军用系统,必须立足于自 入。目前,中国已有移动终端(手机),

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。 

PTT(Push-To—Talk)就是“即按 

集 

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 

集群终端 

则进入被动接听状态,它的中文译名 

图1采用迭加方式的TD-SCDMA数字集群系统网络示例图 

墨……D08 

维普资讯

应用设计:通信 

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 

一 

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 

图4采用叠加方式的TD—SCDMA数字集群系统接口示意图 

圈 

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l所示。 

2新增功能实体和子系统 

①集群终端(PTT UE) 

PTT终端除具备TD—SCDMA终端 

・ 应}{{程序 

SM RTCP.StP.Hm.FTP 

t UDP、TCP 

aM睢 

Ip 

噩1日c |一一l _ 嚼 ~ 

簟 

。薹 l 0 

|_ -0。。3 

0 llljlll _l 

图2集群终端协议栈 

……一 ……… 

RTCP,SIP.HTTP,FTP 

UDP.TCP 

lP 

LL 

Pl1Y 

图3调度控制台协议栈 

的一般功能外(语音、短信、数据业务 ④集群调度台 

等),还应具备以下PTT特有的功能:直 

采用有线调度控制台,对集群用户 

通、组呼和群呼等。通过改造现有TD- 进行调度控制和业务管理,具备如下功 

SCDMA终端实现集群终端,其协议栈 

能:单呼、组呼、广播呼叫、强插/强 

如图2所示。图中灰色部分为T D— 拆、动态重组、执行对用户的调度控制, 

SCDMA终端原有协议。 

同时具备群组和用户的业务管理功能。 

②集群服务器(PTT Server) 调度控制台的协议栈如图3所示。 

集群调度服务器提供调度台的接入 

3协议栈结构 

功能,负责对PTT终端用户和调度台用 

采用叠加方式的TD-SCDMA数字 

户的身份、权限和业务能力进行鉴权和 集群系统接口示意图如图4所示。 

认证,同时提供调度台与集群系统之间 集群子系统采用SIP(Se ssion 

的语音和数据通道。主要功能如下: Initiation Protoco1)协议对集群终端进 

PTT终端用户和调度台用户的基本签约 行会话管理,数据的传输和接收基于 

信息、业务签约信息管理;PTT终端用 

RTP/UDP/IP协议,如图5所示。 

户群组信息管理;PTT终端用户业务统 

[ ]臣亘困 

计和计费信息管理;提供对PTT终端用 

— 

LIDP l{UDP

L_曼 .

 

 

UDP}l

! }{坠! 

 LIDP 

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 

NETw0rk DAT^ 

LINK 

的接口功能;提供与集群数据库以及有 

MAC(C ̄SillHS1 

IMS-CN l_^YER 

PHY 

线调度台的接口功能。 

UE 

③集群数据库(PTT DATA) 

图5端到端的协议框架 

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: 呼BLl流程 

PTT终端用户和调度台用户的基本签约 

TD—SCDMA数字集群系统的典型 

信息l PTT终端用户和调度台用户的业 业务包括:单呼、组呼和组播。现以组 

务签约信息;PTT终端用户的群组信 

呼为例,简单介绍呼叫流程。用户拨打 

息;PTT终端用户计费信息;PTT终 

群/组号码,按下PTT键后,承载集群 

端用户和调度台用户的鉴权数据。 

呼叫请求的空中信令发送到RNS,RNS 

今日电子・2008年1月 

一 应用设计:通信 

示的空中信令发往被叫用户,组呼呼叫 连接请求;④RNS系统对组内用户进行 

随即建立起来,如图6所示。 

寻呼;⑤RNS系统对主叫用户进行信道 

结语 

维普资讯

随即向被叫用户发起寻呼,然后将承载 PSS系统转发集群呼叫建立请求;③PSS 

集群呼叫建立完成;⑨PSS系统对主叫 

信道指配和话权授权的空中信令发往主 系统鉴权通过后,根据组内用户的位置 

用户发送话权授权提示;⑩PSS系统对 

叫用户,将承载信道指配和话权占用提 信息.,向相应的RNS系统发送集群呼叫 组内其他用户发送话权占用提示。 

业务流程步骤描述①用户拨打群/ 

分配;⑥RNS系统收到组内用户的寻呼 

由于手机功能不断丰富,菜单的内 

组号码按下PTT键发起组呼,终端发起 

响应;⑦RNS系统对寻呼响应的组内用 

容和层次越来越多,菜单变得越来越臃 

集群组呼请求②RNS系统分配资源,向 户进行信道分配;⑧RNS系统PSS系统 肿,给用户带来操作上的不便。本文提 

UE1 RNS SGSN GGSN PTr SeYer UE2 

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 

集群呼叫 青求 

集群呼叫请求 

群呼叫连接请 

寻呼组内用户 

空中信道指配 

寻呼响应 

空中信道指配 

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 

群呼叫建立完 L‘ 

话权授权提示 

话权占用提示 

匕 ] [== ==] [== ] 匕 ==] [== ==] [ ] 

中国3 G牌照的发放,将会给T D— 

SCDMA带来更加深刻的影响,也将给 

基于TD—SCDMA网的PTT手机带来 

图6组呼呼叫建立流程 

无限发展机会。 囹 

(1 拨象99 ) 

ByteNum<8;ByteNum++) 

RXD at a 

收的数据,两个指针的前后 

次序通过标志位 

【ByteNum]=ReadFrom2401(); 

} 

②串行口程序设计 

(bFlag一0rder) 0另0,当它 

们的位置重合时则表示没有 

有效数据。读写指针相对位 

采用中断方式进行串口管理。串行 置与存储的数据之间的关系 图4读写指针相对位置与存储数据之间的关系示意图 

通信中对数据流的处理采用突发处理方 如图4所示。阴影部分表示有效数据。 

式。针对RAM空间有限的情况,利用 

软件模拟FIFO寄存器结构。 

串口的接收和发送工作是相对独立 

结论 

nRF2401是一款性价比很高的单片 

无线收发芯片,利用A T 8 9 S 5 2和 

nRF2401芯片设计的无线数据传输系 

随着Internet的飞速发展,从WAN 

统,成本低,体积小,应用灵活,具有 

的,构建两个环形缓冲区来实现具有 到MAN,再到LAN、PAN,这些技术 

良好的通用性和可靠性。\通过调试结 

FIFO功能的缓冲区队列。每一个环形 

已逐渐成熟。无线网络在各类网络中最 果表明,nRF2401芯片可以与微控制器 

缓冲区都对应有写入(Ptr—Wr)*u读出 

具增长潜力。由于各种无线标准自身的 

连接实现无线数据通信,进而实现TPC 

(Ptr—Rd)两个指针,从写指针到读指针 

技术也有待于不断完善和提高,无线技 

之间的无线通信,并且通信质量可靠稳 

 

之间的相对区域存储的是待发送或已接 

术的应用还有很大的市场空间。

定。 囹 

叠 今日电子・208年1月 

2024年4月2日发(作者:毋唱月)

一 应用设计:通信 

维普资讯

种叠加于TD_S C D MA 3G网络的 

PTT手机方案 

重庆邮电大学移动通信技术重点实验室孙冬梅韩令军邢培基 

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 

本文提出7一种叠加于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, ̄务.业务逻辑采用半双I模 

式.支持一对一.一对多通话 

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 

TD-SCDMA(Time Division- 

SynchrOnizatiOn Code Division 

“即按即说”很形象地描述了其业务特 

信系统的军民协同发展。如上所述, 

点。对指挥调度功能要求较高的企事 TD—SCDMA在中国有良好的发展势头 

Multiple Access)的中文含义为时分同 业、铁道、民航、水利、电力、工矿、油 

和PTT的各种其他通信设备所不能代 

步码分多址接入,中国提出的T D— 田、港口、轻轨和地铁、公、检、法、安 替的优越条件,所以本文讨论的基于 

SCDMA已正式成为全球3G标准之一。 

全、海关以及军队、武警等部门,特别 TD-SCDMA技术的PTT手机非常有意 

最近几年是中国自主知识产权技术TD— 是中国举办的2008奥运都非常适用。 

SCDMA在经历了多年研发测试后,走 其实我们身边不乏支持PTT的手 

迭加式网络结构 

义并且有很大的发展潜力。 

向产业化规模应用的关键时期。中国移 

机产品:诺基亚的3230、6270、6681; 

动、中国电信、中国网通已经在10个城 

摩托罗拉支持GSM双频的Motorola 个完整的基于TD—SCDMA技术 

市和地区开展了TD—SCDMA网络建 V400p、支持CDMA网络的T300p和 

的集群系统应包括移动终端、基站、网 

设。在这10个城市中,除了包括承办奥 

V65p,另外三星、LG也有不少支持此 

络设备、服务器、调度台等设备,需要 

运会比赛项目的北京、天津、上海、青 

技术的产品。但是中国未来的移动通信 较长的研发周期和较大的人力财力投 

 

岛、秦皇岛、沈阳之外,还包括厦门、保 

系统,特别是军用系统,必须立足于自 入。目前,中国已有移动终端(手机),

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。 

PTT(Push-To—Talk)就是“即按 

集 

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 

集群终端 

则进入被动接听状态,它的中文译名 

图1采用迭加方式的TD-SCDMA数字集群系统网络示例图 

墨……D08 

维普资讯

应用设计:通信 

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 

一 

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 

图4采用叠加方式的TD—SCDMA数字集群系统接口示意图 

圈 

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l所示。 

2新增功能实体和子系统 

①集群终端(PTT UE) 

PTT终端除具备TD—SCDMA终端 

・ 应}{{程序 

SM RTCP.StP.Hm.FTP 

t UDP、TCP 

aM睢 

Ip 

噩1日c |一一l _ 嚼 ~ 

簟 

。薹 l 0 

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图2集群终端协议栈 

……一 ……… 

RTCP,SIP.HTTP,FTP 

UDP.TCP 

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图3调度控制台协议栈 

的一般功能外(语音、短信、数据业务 ④集群调度台 

等),还应具备以下PTT特有的功能:直 

采用有线调度控制台,对集群用户 

通、组呼和群呼等。通过改造现有TD- 进行调度控制和业务管理,具备如下功 

SCDMA终端实现集群终端,其协议栈 

能:单呼、组呼、广播呼叫、强插/强 

如图2所示。图中灰色部分为T D— 拆、动态重组、执行对用户的调度控制, 

SCDMA终端原有协议。 

同时具备群组和用户的业务管理功能。 

②集群服务器(PTT Server) 调度控制台的协议栈如图3所示。 

集群调度服务器提供调度台的接入 

3协议栈结构 

功能,负责对PTT终端用户和调度台用 

采用叠加方式的TD-SCDMA数字 

户的身份、权限和业务能力进行鉴权和 集群系统接口示意图如图4所示。 

认证,同时提供调度台与集群系统之间 集群子系统采用SIP(Se ssion 

的语音和数据通道。主要功能如下: Initiation Protoco1)协议对集群终端进 

PTT终端用户和调度台用户的基本签约 行会话管理,数据的传输和接收基于 

信息、业务签约信息管理;PTT终端用 

RTP/UDP/IP协议,如图5所示。 

户群组信息管理;PTT终端用户业务统 

[ ]臣亘困 

计和计费信息管理;提供对PTT终端用 

— 

LIDP l{UDP

L_曼 .

 

 

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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 

NETw0rk DAT^ 

LINK 

的接口功能;提供与集群数据库以及有 

MAC(C ̄SillHS1 

IMS-CN l_^YER 

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线调度台的接口功能。 

UE 

③集群数据库(PTT DATA) 

图5端到端的协议框架 

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: 呼BLl流程 

PTT终端用户和调度台用户的基本签约 

TD—SCDMA数字集群系统的典型 

信息l PTT终端用户和调度台用户的业 业务包括:单呼、组呼和组播。现以组 

务签约信息;PTT终端用户的群组信 

呼为例,简单介绍呼叫流程。用户拨打 

息;PTT终端用户计费信息;PTT终 

群/组号码,按下PTT键后,承载集群 

端用户和调度台用户的鉴权数据。 

呼叫请求的空中信令发送到RNS,RNS 

今日电子・2008年1月 

一 应用设计:通信 

示的空中信令发往被叫用户,组呼呼叫 连接请求;④RNS系统对组内用户进行 

随即建立起来,如图6所示。 

寻呼;⑤RNS系统对主叫用户进行信道 

结语 

维普资讯

随即向被叫用户发起寻呼,然后将承载 PSS系统转发集群呼叫建立请求;③PSS 

集群呼叫建立完成;⑨PSS系统对主叫 

信道指配和话权授权的空中信令发往主 系统鉴权通过后,根据组内用户的位置 

用户发送话权授权提示;⑩PSS系统对 

叫用户,将承载信道指配和话权占用提 信息.,向相应的RNS系统发送集群呼叫 组内其他用户发送话权占用提示。 

业务流程步骤描述①用户拨打群/ 

分配;⑥RNS系统收到组内用户的寻呼 

由于手机功能不断丰富,菜单的内 

组号码按下PTT键发起组呼,终端发起 

响应;⑦RNS系统对寻呼响应的组内用 

容和层次越来越多,菜单变得越来越臃 

集群组呼请求②RNS系统分配资源,向 户进行信道分配;⑧RNS系统PSS系统 肿,给用户带来操作上的不便。本文提 

UE1 RNS SGSN GGSN PTr SeYer UE2 

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 

集群呼叫 青求 

集群呼叫请求 

群呼叫连接请 

寻呼组内用户 

空中信道指配 

寻呼响应 

空中信道指配 

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 

群呼叫建立完 L‘ 

话权授权提示 

话权占用提示 

匕 ] [== ==] [== ] 匕 ==] [== ==] [ ] 

中国3 G牌照的发放,将会给T D— 

SCDMA带来更加深刻的影响,也将给 

基于TD—SCDMA网的PTT手机带来 

图6组呼呼叫建立流程 

无限发展机会。 囹 

(1 拨象99 ) 

ByteNum<8;ByteNum++) 

RXD at a 

收的数据,两个指针的前后 

次序通过标志位 

【ByteNum]=ReadFrom2401(); 

} 

②串行口程序设计 

(bFlag一0rder) 0另0,当它 

们的位置重合时则表示没有 

有效数据。读写指针相对位 

采用中断方式进行串口管理。串行 置与存储的数据之间的关系 图4读写指针相对位置与存储数据之间的关系示意图 

通信中对数据流的处理采用突发处理方 如图4所示。阴影部分表示有效数据。 

式。针对RAM空间有限的情况,利用 

软件模拟FIFO寄存器结构。 

串口的接收和发送工作是相对独立 

结论 

nRF2401是一款性价比很高的单片 

无线收发芯片,利用A T 8 9 S 5 2和 

nRF2401芯片设计的无线数据传输系 

随着Internet的飞速发展,从WAN 

统,成本低,体积小,应用灵活,具有 

的,构建两个环形缓冲区来实现具有 到MAN,再到LAN、PAN,这些技术 

良好的通用性和可靠性。\通过调试结 

FIFO功能的缓冲区队列。每一个环形 

已逐渐成熟。无线网络在各类网络中最 果表明,nRF2401芯片可以与微控制器 

缓冲区都对应有写入(Ptr—Wr)*u读出 

具增长潜力。由于各种无线标准自身的 

连接实现无线数据通信,进而实现TPC 

(Ptr—Rd)两个指针,从写指针到读指针 

技术也有待于不断完善和提高,无线技 

之间的无线通信,并且通信质量可靠稳 

 

之间的相对区域存储的是待发送或已接 

术的应用还有很大的市场空间。

定。 囹 

叠 今日电子・208年1月 

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