一种PDT系统的越区切换技术

主页（http://www.pttcn.net）：一种PDT系统的越区切换技术

1、前言

我国警用集群通信系统即将从模拟的MPT1327升级到数字化的PDT 体制。PDT是一种大区制组网的专业无线通信系统，由公安部牵头、国内厂商参与制订的基于中国国情的警用无线数字集群系统新体制。PDT采用数字及TDMA技术，相对模拟的MPT1327来讲，从技术上到性能上都有很大的提升，其中就包括有完善的越区切换功能。集群通信虽然是一个大区制系统，但也存在通信覆盖区的临界点，特别是在多基站的重叠区域来回移动以及不同的地理环境造成的各覆盖区域信号质量的不平衡；另外，集群系统和公网移动通信有一个明显的不同点就是集群系统中大部分业务是有多方参与的组呼，这些参与方分布在各个不同的交换机和不同的基站下，需要一种有效的技术来解决多交换机、多基站同时参与的越区切换问题。

2 、PDT越区切换技术

  PDT系统采用2时隙的TDMA技术，既考虑到大区制的特性而使用低速率传输数据，又要满足服务的多样性和复杂性而采用TDMA技术。其中越区切换就充分依赖这种时分机制来解决模拟系统无法有效完成的功能。
  2.1 PDT越区切换的设计原则
  PDT越区切换的设计原则主要是解决以下问题：
  1) 在会话过程中，移动用户希望随时，且尽可能获取上行和下行的无线通道情况；
  2) 申请切换的用户主体，应能够被系统判知他的切换去向，以帮助系统能够把随后的相关数据发送给他；
  3) 为保持切换过程中媒体的连续性，切换主体的原接入点应保持不变，这样即使会话的双方任意越区，也能够和原会话的对端保持媒体特性的不变；
  4) 当移动用户能够和基站保持联系，在切换前应告知基站，基站在完成相关会话的转移后再通知移动用户进行切换，以实现媒体的不间断特性；
  5) 当移动用户无法和基站保持联系，移动用户应自行选择最佳小区，并在新小区向基站告知自己的迁移，这样可能造成媒体的短暂中断；
  6) 系统应支持加密媒体的节点变更，加密媒体自身携带密钥序列，不依赖基站的私有特性；
  7) 组呼业务中，考虑尽量减少多成员切换的带来的空中接口开销。
  PDT鉴借了3G R5标准版本提出的IMS核心网系统，PDT交换机可以设计成相当于IMS(IP Multimedia Subsystem，即IP多媒体子系统)体系的S-CSCF，HSS等实体的集合；其他各类接入系统，包括无线和有线则类似于P-CSCF实体。实体间的通信协议主要使用pSIP(PDT Session Initiation Protocol，一种用于PDT系统的协议标准)。由于公网的IMS体系架构是建立在电路域和分组域的接入系统的基础之上，IMS系统本身不关心各类终端的接入方法和手段，且IMS体系是以归属方为基础的路由机制，所以IMS体系不会涉及到移动用户的位置迁移，即不管移动用户漫游到何处，会话总是汇聚到归属交换机。
  2.2 越区切换模型
  PDT系统从设计初衷来讲，是希望尽量参考IMS标准中IP通信的特点，实现用户需求的多样性和复杂性，同时方便和标准系统互联，另一方面又不希望把PDT系统设计得太复杂，影响系统的运行效率，同时考虑空中接口承载能力为窄带特性，所以PDT核心网采用拜访方和归属方相结合为基础的路由机制。为提高系统设计的完整性和效率，核心网会参与移动用户的越区切换的活动控制。由于SIP协议本身并不支持越区切换功能，所以pSIP在SIP标准基础上增加此项功能。为满足前述所提的越区设计原则所要解决的问题，我们参考了3G CS域和PS域切换的标准流程，同时结合集群系统所特有的组呼业务以及大区制引起的上下无线通道的不平衡特性而导致移动用户可能无法告知基站自己的位置变更，最终建立了越区切换的四个最基本逻辑模型，即单呼通告型切换、组呼通告型切换、单呼不通告型切换、组呼不通告型切换模型，以及一个补充模型，即组呼成员广播通知越区切换。

2.3 各个模型的切换方法
2.3.1 单呼通告型越区切换模型
 （1）PREPARE：B向A通告期望切换到B'；
 （2）PREPARE：期望B'分配越区切换号；
 （3）OK：B'分配越区切换号；
 （4）INVITE：A向B'建立新的越区会话；
 （5）BYE：A删除和B的越区会话，并告知移动用户进行切换；
2.3.2 组呼通告型越区切换模型
 （1）PREPARE：PB向C通告期望切换到PB'；
 （2）PREPARE：期望PB'分配越区切换号；
 （3）OK：PB'分配越区切换号；
 （4）INVITE：C向PB'建立新的越区会话；
2.3.3 单呼无通告型越区切换模型
 （1）RESTORE：B'向B通告用户已在B'等候切换，且已分配越区切换号；
 （2）RESTORE：B请求A向B'建立新的越区会话；
 （3）INVITE：A向B'建立新的越区会话；
 （4）BYE：A删除和B的原越区会话；
2.3.4 组呼无通告型越区切换模型
 （1）RESTORE：PB'向PB通告用户已在PB'等候切换，且已分配越区切换号；
 （2）RESTORE：PB请求C向B'建立新的越区会话；
 （3）INVITE：C向B'建立新的越区会话；
  注意：组呼业务中主叫用户为会话的明确参与方，交换机必须明确获知他在会话中的存在以及位置变更。所以处理他的越区切换流程应参见单呼越区切换机制；而作为被叫成员，由于他是作为组的代表呈现业务的角色，所以不存在他的个体身份，即交换机无需获知作为组成员用户所体现的个人身份所在的位置。
2.3.5 组呼主叫通告型越区切换模型
 （1）PREPARE：OB向OA通告期望切换到OB'；
 （2）PREPARE：期望OB'分配越区切换号；
 （3）OK：OB'分配越区切换号；
 （4）INVITE：OA向OB'建立新的越区会话；
 （5）BYE：OA删除和OB的越区会话，并告知移动用户进行切换；
2.3.6 组呼主叫无通告型越区切换模型
 （1）RESTORE：OB'向OB通告用户已在OB'等候切换，且已分配越区切换号；
 （2）RESTORE：OB请求OA向OB'建立新的越区会话；
 （3）INVITE：OA向OB'建立新的越区会话；
 （4）BYE：OA删除和OB的原越区会话由于前述的组呼成员的某个个体不具备明确会话参与方，所以系统无须关心个体的移动，为减少成员个体和系统的交互，系统将广播可能的邻近基站的信道信息，这样成员个体获知后，将自行前往邻近基站。
  在空中接口标准方面，系统通过反向的嵌入信令以及约定的反向嵌入信令接收图案机制，能够帮助用户即使是在讲话的过程中，也能随时进行背景检测邻近基站的相关无线信息，并通过和基站的交互，最终实现在基站的引导下实现无缝的越区切换。

3、结束语

  目前PDT系统联网已将越区切换技术纳入到整个协议族内，并按照上述流程增加了相关pSIP标准的扩充规定。承联通信自主研制的ADT-6000数字集群（PDT）通信系统及AP-330、AP-550 PDT数字集群移动终端已经实现了上述越区切换功能，并实际应用到北京、天津、杭州、舟山、四川、重庆等公安350兆PDT数字集群系统项目中。