CN1429034A - 一种无线市话系统中信令系统的实现方法 - Google Patents

Abstract

一种无线市话系统中信令系统的实现方法，在GSM与PHS中的RPCU之间采用点对点直联方式形成接口A’，修改其间的主叫、被叫、位置更新、切换规程，以保持PS与CS之间的标准STD28协议不变，其中，主叫规程包括手机发起呼叫、鉴权、听回铃音以及被叫摘机，被叫规程包括寻呼被叫、鉴权、被叫振铃、被叫摘机，位置更新包括手机发起位置更新、鉴权、位置更新，切换规程包括发起切换、拆除老的RCPU话路、接续新RCPU话路。本发明引入GSM以提供移动性管理功能，通过接口PHS系统来吸收已大规模应用的PS、CS等系统，利用本发明提供的信令系统，可以保证RPCU与GSM之间接口流程的高效运作，并最大限度地兼容已有系统和设备。

Description

一种无线市话系统中信令系统的实现方法

技术领域

本发明涉及无线市话系统，更具体地说，涉及一种在无线市话系统中实现业务提供侧与无线接入侧之间的信令接口的方法。

背景技术

GSM(全球移动通信系统)已在世界各地得到广泛应用，GSM系统中的蜂窝网的基站一般大型且昂贵，高度可达几十米，服务区半径可达几十公里，而传统的蜂窝网通讯话音质量一般很低，传输速率在8千比特/秒至13千比特/秒之间，同时，传统的蜂窝网通讯还受到能载送的话务量的限制，当用户增多时，系统变得很拥挤。为此，一种新的无线通讯标准近几年快速发展，例如在1990MHz附近频段进行无线通信的微蜂窝标准，包括：美国的PACS(个人接入通讯系统)、欧洲的DETECT(数字增强无绳通讯系统)、日本的PHS(个人手持机系统)等。

中国发明专利96180209公开了“用GSM移动通信交换中心支持PACS的方法和系统”，该专利基于PACS标准，将PACS与GSM进行综合，使PACS系统可通过与公用电话交换网互连来实现微蜂窝系统。PACS比起GSM系统有如下优点：基站小且廉价，安装非常方便，发射功率小，发射半径一般不超过几公里；其窄带传输格式在10MHz子带中形成较多频点，用户容量相对较大；话音质量(32千比特/秒)更好、各种数据业务带宽更高(64千比特/秒)；但也有以下缺点：只能支持较低速度移动的用户；由于服务区小，切换较频繁。

上述专利还通过修改PACS系统的协议使其与GSM相兼容。从当今实际发展的情况来看，日本的个人手持机系统(PHS)发展较成熟，且在日本及中国等地得到大规模应用，PHS系统与GSM系统相兼容已经是市场的客观需求。PHS与PACS属于同一协议体系，上述专利系统适用PACS换为PHS的情况，但PHS系统中PS(个人终端，对应PACS中的用户单元，以下用户单元简称SU)及基站(以下简称CS)，对应PACS中无线端口(以下简称RP))已被三洋、日立、京瓷、中兴等多家公司大规模生产，因此通过修改PHS中PS、CS、RPCU之间协议来兼容GSM的方法已不可行。但是现有技术并没有能够很好的解决这个问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何在保留PS与CS之间的接口协议STD28基础上来实现PHS系统与GSM系统的兼容。解决该问题的核心思想是通过修改无线端口控制单元(“无线端口控制单元”以下简称RPCU)与GSM之间的接口实现PHS与GSM的兼容。更具体地说，本发明是要在无线市话系统中RPCU与业务提供侧GSM之间提出一种高效的、功能强的信令流程，这种信令流程复杂性低且功能满足要求，效率高，能有效提高系统稳定性和系统容量。

本发明方法所基于的通信系统是PHS与GSM兼容的通信系统，其中PHS系统包括PS、CS、RPCU，RPCU与GSM之间采用点对点直联方式，原GSM的A接口中的7号MTP部分可以简化掉路由选择部分；原A接口中的加密等信令流程可以简化掉；针对GSM系统中切换从旧的基站控制器发出、PHS系统中从新的基站控制器发出的情况，需要修改PHS及RPCU之间接口流程。经过上述处理，形成完善、高效的A’接口规程即修改PHS以及RPCU与GSM系统之间的主叫、被叫、位置更新、切换规程，以保持PS(个人终端)与CS(基站)之间的标准STD28(日本PHS无线工业协会标准)协议不变，其中所述主叫规程包括手机发起呼叫、鉴权、听回铃音以及被叫摘机，所述被叫规程包括寻呼被叫、鉴权、被叫振铃、被叫摘机，所述位置更新包括手机发起位置更新、鉴权、位置更新，所述切换规程包括发起切换、拆除老的RCPU话路、接续新RCPU话路。

在上述方法中的所述位置更新规程中，所述手机发起位置更新是指，当手机开机时发现手机中的PA与空中接口中发来的PA不一致或PS从一个PA到另一个PA时，通过CS向上发起位置更新过程，体现在A’接口为向GSM网络侧发起位置更新请求消息；所述鉴权为保证PS为合法用户，在后续流程之前先要判别用户，判别结果的地点可以在RPCU或归属位置寄存器HLR，分别向PS、HLR发出要求进行基于同样的随机数、密钥的鉴权的消息，并将同样算法的计算结果分别通过消息发送给RPCU，当RPCU比较结果一致时鉴权完成；所述位置更新是指鉴权完成后，RPCU通知HLR，HLR修改数据库，登记对应用户新的PA。

在上述方法中的所述主叫规程中，所述手机发起起呼是指手机用户输入被叫号码，按动发送键时，起动主叫过程，所述A’接口中的RPCU向GSM发送摘机消息包含被叫号码；所述鉴权是基于同样的随机数、密钥等分别向PS、HLR发出要求鉴权的消息，将同样的算法的计算结果分别通过消息发送给RPCU，RPCU比较结果一致时完成鉴权；判别所述计算结果的地点可以在RPCU或归属位置寄存器HLR；所述听回铃音是指在GSM网络侧分析被叫号码，如为出局用户，转发寻呼消息，如为本系统用户，起动被叫流程，当被叫用户振铃后，通过所述A’接口向PS回发被叫已振铃消息，被叫用户听回铃音；所述被叫摘机是指被叫用户听到振铃后，摘机后，接续话路即进入通话状态。

在上述方法中的所述被叫规程中，所述寻呼被叫是从局外打入时或经过手机发起呼叫和鉴权后，网络侧通过所述接口A’中的空中接口向PS发起寻呼，手机收到后，发起回应；所述被叫振铃是在鉴权完成后，被叫手机振铃，并通过所述A’接口提示主叫；所述被叫摘机是被叫用户听到振铃后摘机，RPCU接续相应话路，并告诉网络侧被叫已摘机，主叫收到后接续话路，双方通话。在上述方法中的所述切换规程中，所述发起切换是指，当正在通话的用户从一个PA下的RPCU移动到另一个PA下的RPCU时，通过A’接口向网络侧发起切换请求；所述拆除老RCPU话路是由网络侧向手机所在老的RPCU上对应进程发起释放消息，释放老的话路及老的呼叫进程；所述接续新RCPU话路是释放完成后，通过A’通知切入的新的RPCU，接续新的话路，完成切换过程。

实施本发明提出的一种无线市话系统中信令系统的实现方法，通过引入GSM以提供移动性管理功能，通过引入PHS系统来引入已得到大规模使用的PS、CS等系统，利用本发明提供的信令系统，可以在保持PS与CS之间现有的接口协议不变的基础上保证RPCU与GSM之间接口流程的高效运作，并最大限度地兼容已有系统和设备。

附图说明

图1为基于本发明方法的位置更新过程的逻辑流程图；

图2为基于本发明方法的主叫建立流程图；

图3为被叫建立过程的逻辑流程图；

图4为基于本发明方法的切换过程的逻辑流程图。

具体实施方式

本发明所提出的方法基于的通信系统与现有技术不同的是用PHS代替PACS，所涉及到的部分包括PS、CS、RPCU、GSM网络等，考虑到PHS系统大规模推广的情况，保持PS与CS之间的标准STD28协议不作更改。为此，本发明选择通过修改RPCU及GSM网络的原A接口协议，使其成为A’接口协议，来实现PHS与GSM之间的融合。A接口协议中的消息传输部分(以下简称MTP)，在本发明实现中，因为RPCU与GSM网络侧为直达路由，可简化掉路由选择部分。对通讯中的几个相对独立的呼叫过程：位置更新、主叫、被叫、切换等所作的修改，体现在上述A’接口上相应的规程及其实现中。逐一说明如下：*位置更新过程

步骤一：手机发起位置更新

步骤二：鉴权

步骤三：位置更新

其中步骤一，当手机开机时发现手机中的寻呼区(以下简称PA)与空中接口中发来的PA不一致或PS从一个PA到另一个PA时(包括不在通话状态下的移动引起或正在通话中的移动引起)，通过CS向上发起位置更新过程。体现在A’接口为向GSM网络侧发起位置更新请求消息。

其中步骤二，为保证PS为合法用户，在后续流程之前先要判别用户，判别结果的地点可以在RPCU(或归属位置寄存器，简称HLR)，它分别向PS、HLR发出要求鉴权的消息，它们基于同样的随机数，密钥等，通过同样的算法计算结果并分别通过消息发送给RPCU，RPCU比较结果一致时鉴权完成。以下几个过程的鉴权类似。

对步骤三，鉴权完成后，RPCU通知HLR，HLR修改数据库，登记对应用户新的PA。*主叫过程

步骤一：手机发起起呼

步骤二：鉴权

步骤三：听回铃音

步骤四：被叫摘机

对步骤一，手机用户输入被叫号码，按动发送键时，起动主叫过程，A’接口RPCU向GSM发送摘机消息，包含被叫号码。

对步骤二，同位置更新过程鉴权。

对步骤三，GSM网络侧分析被叫号码，如为出局用户，转发寻呼消息，如为本系统用户，起动被叫流程，当被叫用户振铃后，通过A’接口向PS回发被叫已振铃消息。被叫用户听回铃音。

对步骤四，被叫用户听到振铃后，摘机后，接续话路即进入通话状态。*被叫过程

步骤一：寻呼被叫

步骤二：鉴权

步骤三：被叫振铃

步骤四：被叫摘机

对步骤一，从局外打入时或经过上面主叫过程的步骤一、二后，网络侧通过A’，空中接口向PS发起寻呼，手机收到后，发起回应，即进入步骤二。

对步骤二，同位置更新过程鉴权。

对步骤三，鉴权完成后，被叫手机振铃，并通过A’提示主叫。

对步骤四，被叫用户听到振铃后，摘机，RPCU接续相应话路，并告诉网络侧被叫已摘机。主叫收到后，接续话路，双方通话。*切换过程

步骤一：发起切换

步骤二：拆除老RCPU话路

步骤三：接续新RCPU话路

对步骤一，当正在通话的用户从一个PA下的RPCU移动到另一个PA下的RPCU时，发生切换，通过A’接口向网络侧发起切换请求。

对步骤二，网络侧向手机所在老的RPCU上对应进程发起释放消息，释放老的话路及老的呼叫进程。

对步骤三，步骤二释放完成后，通过A’通知切入的新的RPCU，它接续新的话路，切换过程完成。下面，进一步结合附图说明本发明接口流程的实现，其中PS与CS之间标准STD28协议部分，GSM的标准A接口部分，请查阅相关标准协议。其中涉及RPCU与GSM网络侧之间接口，原GSM的A接口部分的加密流程已在A’中精简掉。参考图1示出的位置更新过程的实现流程图。在手机开机时，发现PA改变或从一个位置区到另一个位置区时会发起位置更新过程。首先由CS向RPCU要求进行位置登记(Rigster)，RPCU通过A’接口向GSM发送鉴权(GetKey)消息，消息头中带有手机用户的标识psid(唯一代表一个手机的个人手持终端标识)。GSM侧完成鉴权流程后，向RPCU发送鉴权证实(GetKeyAck)消息，返回鉴权随机数、鉴权计算结果和密钥，供RPCU进行鉴权判断用。RPCU通过发Facility消息向PS侧要鉴权计算结果，PS通过鉴权随机数、密钥等计算后用Facility返回另一个计算结果，RPCU比较两侧结果如果相符则鉴权通过。鉴权成功后，RPCU向GSM发送位置更新请求(LocUpReq)消息，消息体中带有用户当前所在的位置区PA、所在RPCU上的具体位置等信息。GSM侧数据库完成位置更新操作后，向RPCU发送位置更新证实(LocUpReq Ack)消息。RPCU向PS侧回Release Complete消息，通知位置更新成功完成。参考图2，进一步说明主叫建立规程的执行过程流程图。首先，RPCU向GSM转发呼叫建立(Setup)消息，向GSM传送主叫用户所在的PA，拨打的被叫号码，以及用于承载业务和补充业务的承载能力和补充业务信息；GSM返回鉴权结果和分配的电路。RPCU通过类似图1的鉴权过程后，向GSM发送接入完成(AccessComp)消息，消息中带有用户所在的设备的详细信息。GSM向被叫用户发送振铃指示后，向主叫RPCU发送被叫振铃(Alerting)消息。GSM收到被叫摘机消息后，向主叫RPCU发送连接(StartConv)消息。其中连接消息中可以带有补充服务的有关信息。PS侧收到接续消息(Connect)后接通话路开始通话。参考图3，说明被叫建立规程的执行过程。首先由GSM向RPCU发送呼叫建立(Setup)消息，向RPCU传送被叫用户所在的PA、主叫号码、被叫号码以及承载能力和补充业务信息；RPCU寻呼到被叫用户后向GSM发送鉴权请求(GetKey)消息，GSM返回鉴权证实(GetKeyAck)消息；经过类似图1的鉴权过程。RPCU完成鉴权通过后，向GSM发送接入完成(RingAck)消息，消息中带有用户所在设备位置的详细信息；被叫手机振铃后，RPCU向GSM发送被叫已振铃(Alerting)消息；被叫用户摘机后RPCU向GSM发送连接(Connect)消息，RPCU完成用户话路接续。参考图4，进一步说明实现切换规程。切换发生时，切入的RPCU2向GSM发送切换请求(HandOverReq)消息，上报用户所在新的位置区PA等信息；GSM完成切换后向切入RPCU2发送切换证实(HandOverAck)消息，传送新的电路分配给切入切换进行接续；并修改数据库记录新的PA。同时，GSM向切出RPCU1发送释放(Disconnect)消息，填写释放原因；切出RPCU1返回释放完成(ReleaseComp)消息。

以上描述了本发明方法涉及到的呼叫流程。实际应用中无线市话系统中容量、话务量都很大，本信令系统以简洁有效的方式完成了各种呼叫的时序关系，对整个系统的稳定运行、扩大容量有较大意义。

Claims (5)

1、一种无线市话系统中信令系统的实现方法，所述无线市话系统包括GSM系统、与所述GSM系统兼容的PHS系统，其中所述PHS系统包括PS、CS、RPCU，其特征在于，包括以下步骤：在所述GSM与所述RPCU之间采用点对点直联方式形成接口A’，修改PHS以及RPCU与GSM系统之间的主叫、被叫、位置更新、切换规程，以保持PS与CS之间的标准STD28协议不变，其中所述主叫规程包括手机发起呼叫、鉴权、听回铃音以及被叫摘机，所述被叫规程包括寻呼被叫、鉴权、被叫振铃、被叫摘机，所述位置更新包括手机发起位置更新、鉴权、位置更新，所述切换规程包括发起切换、拆除老的RCPU话路、接续新RCPU话路。

2、根据权利要求1所述无线市话系统中信令系统的实现方法，其特征在于，在所述位置更新规程中，所述手机发起位置更新是指，当手机开机时发现手机中的PA与空中接口中发来的PA不一致或PS从一个PA到另一个PA时，通过CS向上发起位置更新过程，体现在A’接口为向GSM网络侧发起位置更新请求消息；所述鉴权为保证PS为合法用户，在后续流程之前先要判别用户，判别结果的地点可以在RPCU或归属位置寄存器HLR，分别向PS、HLR发出要求进行基于同样的随机数、密钥的鉴权的消息，并将同样算法的计算结果分别通过消息发送给RPCU，当RPCU比较结果一致时鉴权完成；所述位置更新是指鉴权完成后，RPCU通知HLR，HLR修改数据库，登记对应用户新的PA。

3、根据权利要求1所述无线市话系统中信令系统的实现方法，其特征在于，在所述主叫规程中，所述手机发起起呼是指手机用户输入被叫号码，按动发送键时，起动主叫过程，所述A’接口中的RPCU向GSM发送摘机消息包含被叫号码；所述鉴权是基于同样的随机数、密钥等分别向PS、HLR发出要求鉴权的消息，将同样的算法的计算结果分别通过消息发送给RPCU，RPCU比较结果一致时完成鉴权；判别所述计算结果的地点可以在RPCU或归属位置寄存器HLR；所述听回铃音是指在GSM网络侧分析被叫号码，如为出局用户，转发寻呼消息，如为本系统用户，起动被叫流程，当被叫用户振铃后，通过所述A’接口向PS回发被叫已振铃消息，被叫用户听回铃音；所述被叫摘机是指被叫用户听到振铃后，摘机后，接续话路即进入通话状态。

4、根据权利要求1所述无线市话系统中信令系统的实现方法，其特征在于，在所述被叫规程中，所述寻呼被叫是从局外打入时或经过手机发起呼叫和鉴权后，网络侧通过所述接口A’中的空中接口向PS发起寻呼，手机收到后，发起回应；所述被叫振铃是在鉴权完成后，被叫手机振铃，并通过所述A’接口提示主叫；所述被叫摘机是被叫用户听到振铃后摘机，RPCU接续相应话路，并告诉网络侧被叫已摘机，主叫收到后接续话路，双方通话。

5、根据权利要求1所述无线市话系统中信令系统的实现方法，其特征在于，在所述切换规程中，所述发起切换是指，当正在通话的用户从一个PA下的RPCU移动到另一个PA下的RPCU时，通过A’接口向网络侧发起切换请求；所述拆除老RCPU话路是由网络侧向手机所在老的RPCU上对应进程发起释放消息，释放老的话路及老的呼叫进程；所述接续新RCPU话路是释放完成后，通过A’通知切入的新的RPCU，接续新的话路，完成切换过程。