專利名稱：一種數字集群通信系統(tǒng)的基站注冊入網的實現方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數字集群通信技術領域。
背景技術：
移動通信系統(tǒng)按其使用性質可以分為公用移動通信系統(tǒng)和專用移動通信系統(tǒng)。集群通信系統(tǒng)屬于專用移動通信系統(tǒng)，它是一種共享資源、分擔費用、共用信道設備及服務的 多用途、高效能的無線調度通信系統(tǒng)。在網絡拓撲結構上，集群通信系統(tǒng)有著和公用移動通 信系統(tǒng)相似的構成終端通過空中接口與基站子系統(tǒng)通信；各個基站子系統(tǒng)都連接到一個 由交換功能、管理功能、調度功能等不同子系統(tǒng)組成的控制中心；事先的網絡規(guī)劃決定了每 個基站子系統(tǒng)的地理選址和工作參數，從而構建成蜂窩小區(qū)制的區(qū)域覆蓋。隨著數字話音編碼、數字調制技術、多址技術、抗衰落技術以及數字信令控制和數 字語音終端等數字技術在集群通信系統(tǒng)中的廣泛應用，目前，數字集群通信系統(tǒng)已經成為 集群通信技術的主流。作為專用移動通信技術的集群通信系統(tǒng)，與公用移動通信網相比，最主要的區(qū)別 在于1、用戶終端有等級設置，業(yè)務繁忙時依然可以一直保障自上而下的高等級通信， 有利于作為指揮調度網絡的政令通暢；2、單個小區(qū)覆蓋面積大，全網絡結構簡練得多，防災害能力強。由此可以看出，集群通信系統(tǒng)所承擔的任務和公用移動通信網不同，主要側重于 指揮、聯絡、調度，其應用需求可遍及鐵道運輸、公路交通、民航航運、公安消防以及重大事 件與突發(fā)事件應對等各行各業(yè)的方方面面。相對應地，集群系統(tǒng)的功能特點也有很多與公 用移動通信系統(tǒng)不同之處，比如組呼和群呼功能、用戶優(yōu)先級設置、大區(qū)制組網方式、單站 通信模式、終端脫網直呼模式等等。集群系統(tǒng)的上述特點要求它必須具備有快速設立基站、基站在單站模式和聯網模 式間快速切換等靈活應用的能力。然而，蜂窩移動通信技術同時又要求集群系統(tǒng)進行完善 的、事先的網絡規(guī)劃，來實現良好的覆蓋。這樣，由控制中心來按部就班地對基站進行配置 管理和參數設置的方式，與突發(fā)事件下能快速靈活設置基站的需求之間，存在著不相適應 的情況?，F有技術下，開設集群基站所必然進行的注冊、參數設置等過程，都是由專業(yè)技術 人員按照網絡規(guī)劃來人工操作進行的。未見有集群基站不需專業(yè)人員值守，開機后自動進 入工作狀態(tài)的公開報道。可見現有技術無法應對未能預知的突發(fā)性事件或其他的極端緊急 狀況。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種數字集群通信系統(tǒng)的基站注冊入網的實 現方法，通過基站自動注冊、鑒權的方式，將新開機的基站子系統(tǒng)、或者原本工作于單站模式的基站子系統(tǒng)快速接入整個網絡并自動完成基站參數配置，以滿足集群系統(tǒng)的應急性、 靈活性要求。即使在突發(fā)情況下，基站未能預先進行符合網絡規(guī)劃的參數設置，仍能自動選 擇合理的工作參數，投入使用。為此，本發(fā)明采用以下技術方案它包括以下步驟1)、基站開機后自動啟動注冊流程，向數字集群通信系統(tǒng)的控制 中心發(fā)出注冊請 求，2)、控制中心確認基站身份，基站與控制中心之間建立信令通道，3)、基站自動完成向控制中心上報基站所預設置的無線參數，當基站預設置的無線參數符合所接入系統(tǒng)的網絡規(guī)劃時，經控制中心確認后，控 制中心接受此無線參數并據此編制網絡參數，將網絡參數、國家號和網絡號發(fā)送給基站，基 站完成參數配置，進入聯網工作模式，當基站預設置的無線參數不符合所接入系統(tǒng)的網絡規(guī)劃或者基站未有完整的預 設置無線參數或者基站未設置無線參數時，基站還掃描其無線電環(huán)境并上報控制中心，由 控制中心根據基站上報的掃描結果編制無線參數和網絡參數，并將無線參數、網絡參數、國 家號和網絡號下傳基站，基站完成參數配置，進入聯網工作模式；所述無線參數包括用戶級別(Subscriber Class)、主載波號(Main CarrierNumber)、位置區(qū)(Location Area)、移動臺最大發(fā)射功率(Max MS Tx Power)、最小 收信接入級別(Min Rx Acc Level)；所述網絡參數包括相鄰小區(qū)的小區(qū)號(Cell ID)、用戶級另Ij (SubscriberClass)、主載波號(Main Carrier Number)、位置區(qū)(Location Area)、移動臺 最大發(fā)射功率(Max MS Tx Power)和最小收信接入級別(Min Rx Acc Level)；所述掃描基站的無線電環(huán)境，是基站將收信機頻率調到基站發(fā)信機工作頻段， 捕捉這個頻段上其他基站的發(fā)信信號，并獲取信號中的信息，包括鄰近基站的主載波號 (Main Carrier Number)、位置區(qū)(Location Area)以及接收信號強度指示(RSSI)。由于采用本發(fā)明的技術方案，本發(fā)明的基站自動注冊入網方法，通過基站自動掃 描無線環(huán)境、控制中心根據無線環(huán)境掃描報告判定基站地理位置、選擇合適的基站無線參 數和網絡參數這一系列安排，可將未能正確進行參數預設置的基站，自動接入無線集群網 絡；同時支持基站在單站工作模式和聯網工作模式之間的靈活切換，滿足無線集群系統(tǒng)在 應急狀態(tài)下的基站架設需求。采用本發(fā)明的方法，即使在一個經歷突發(fā)性災害襲擊，既設集群基站大量遭受破 壞的地區(qū)，臨時運入一些基站設備，在不能保證網絡規(guī)劃、不能保證預設置參數正確性的情 況下，依然可以實現應急的基站架設，使其能在聯網或者單站工作模式下提供集群服務。


圖1為數字集群通信系統(tǒng)的網絡構成示意圖。圖2為基站開機后，啟動注冊過程、設置參數、進入聯網工作模式，以及在單站模 式和聯網模式間轉換的概要流程圖。圖3為基站開機啟動注冊過程的階段流程圖。圖4為基站注冊、鑒權的階段流程圖。
圖5為基站參數設置的階段流程圖。圖6為處于聯網工作狀態(tài)下的基站，監(jiān)測心跳信號的階段流程圖。圖7為基站進入單站工作模式的階段流程圖。圖8為處于單站工作狀態(tài)下的基站，啟動注冊過程的階段流程圖。
具體實施例方式完整的聯網工作的數字集群通信系統(tǒng)包括終端和系統(tǒng)設施兩部分，終端主要是手臺、車臺等移動臺；系統(tǒng)設施由基站子系統(tǒng)、交換子系統(tǒng)、網管子系統(tǒng)、調度子系統(tǒng)等構成， 其中交換、網管、調度子系統(tǒng)集中于控制中心，而基站則按照規(guī)劃分區(qū)覆蓋的方式位于覆蓋 區(qū)的不同地域。如圖1所示，移動臺(101)通過空中接口(121)與基站子系統(tǒng)(102)通信， 交換子系統(tǒng)(103)、網管子系統(tǒng)(104)、調度子系統(tǒng)(105)構成了控制中心(110)，基站子系 統(tǒng)通過Bl接口(122)與控制中心相連。本發(fā)明規(guī)定了 Bl接口(122)上的一個操作方法，使得新開機的基站或者工作于單 站模式的基站能自動注冊接入集群通信網絡，工作于聯網模式。未能進入或未能保持聯網 工作模式的基站，則在單站模式下工作。圖2為整個流程的概要介紹。一個新設立的基站開機(201)后，基站會啟動注冊流程(202)，嘗試進入聯網工作 模式。為描述方便起見，此過程為定義為步驟一。基站注冊開始(202)后，首先嘗試與控制中心之間進行通信(203)。如果通信失 敗，則基站轉入單站工作模式(209)；如果通信成功，控制中心會對基站進行鑒權(204)，以 確認基站身份。若鑒權失敗，基站轉入單站工作模式(209)；若鑒權成功，則基站注冊成功， 基站與控制中心之間建立穩(wěn)定的信令通道(205)。為描述方便起見，此過程為定義為步驟
--ο基站注冊成功(205)后，通過和控制中心之間的信息交互，來決定相應的無線參 數、網絡參數、國家號和網絡號，完成參數設置(206)，進入聯網工作狀態(tài)(207)。為描述方 便起見，此過程為定義為步驟三?；咎幱诼摼W工作狀態(tài)(207)下，要采用一個心跳監(jiān)測機制(208)，來確認基站與 控制中心之間信令通道的有效性。若心跳監(jiān)測保持成功，基站維持聯網工作模式(207)；如 果心跳監(jiān)測失敗，基站轉入單站工作模式(209)。為描述方便起見，此過程為定義為步驟四。啟動單站工作模式(209)的基站，也要經歷一個參數設置的過程，才能進入單站 工作狀態(tài)(210)。為描述方便起見，此過程為定義為步驟五。單站工作狀態(tài)(210)下的基站，會定期啟動注冊流程(202)，嘗試重新進入聯網工 作模式。為描述方便起見，此過程為定義為步驟六。以下逐個介紹上述各步驟的流程。步驟一如圖3所示。當一個新設立的基站加電開機(301)后，基站會啟動注冊流程(302)，嘗試進入聯 網工作模式。步驟二如圖4所示?；締幼粤鞒?401)后，首先會采用IP廣播技術向控制中心發(fā)送一個注冊請求的消息(402)，然后等待控制中心的反饋(403)。在規(guī)定條件下得不到控制中心的反饋， 視為通信失敗，基站轉入單站工作模式(408)。上述規(guī)定條件，包括基站的等待時限、重發(fā)注冊請求的次數和間隔等規(guī)定。如果基站和控制中心之間的通信是成功的，控制中心依據系統(tǒng)的規(guī)定來決定是否 對此基站進行鑒權(404)。
鑒權由控制中心發(fā)起，控制中心向基站發(fā)送一個鑒權要求的消息(405)，基站收到 此消息后，提取消息中的鑒權運算因數，通過軟件中的鑒權算法來進行運算，并把鑒權運算 結果作為響應消息發(fā)回給控制中心(406)?？刂浦行膶⒒镜蔫b權運算結果和控制中心自 身的運算結果進行比對驗證(407)。若鑒權驗證失敗，控制中心拒絕基站接入網絡，基站轉 入單站工作模式(408)；若鑒權驗證成功，控制中心為此基站分配一個IP組播地址，并把這 個組播地址發(fā)回給基站(409)；隨后基站反饋注冊完成消息，基站與控制中心之間建立起 一個穩(wěn)定的信令通道(410)。若系統(tǒng)不要求對基站進行鑒權，則上述鑒權過程可以跳過，直接由控制中心為基 站分配IP組播地址(409)，得到組播地址的基站反饋注冊完成消息(410)。隨后進入基站參數設置階段(411)。步驟三如圖5所示。通常情況下，新架設的基站需要在使用之前進行參數預設置，其無線參數必須符 合所接入系統(tǒng)的網絡規(guī)劃。這樣做的好處是所有參數都為最優(yōu)化選擇，系統(tǒng)工作于最佳狀 態(tài)。然而，某些特定情景，或者發(fā)生未能預料的突發(fā)性事件，可能會導致未進行預設置的、或 者預設置不正確的基站需要被投入使用的情況。有鑒于此，基站完成注冊，進入參數設置階段(501)后，首先會檢查預設置標志， 判斷自身是否進行過預設置(502)。對于進行過預設置的基站，基站向控制中心上報自己的預設置無線參數(503)。控 制中心會驗證基站上報的無線參數是否符合所接入系統(tǒng)的網絡規(guī)劃(504)。通常情況下，預設置無線參數是符合接入系統(tǒng)的網絡規(guī)劃的，控制中心確認后， 無需基站重新設置；控制中心接受此無線參數并據此編制網絡參數，將網絡參數、國家號 (MCC)和網絡號(MNC)發(fā)送給基站，同時通知鄰近小區(qū)的其他基站(505)。上述無線參數，包括用戶級別(Subscriber Class)、主載波號(Main CarrierNumber)、位置區(qū)(Location Area)、移動臺最大發(fā)射功率(Max MS Tx Power)、最小 收信接入級別(Min Rx Acc Level)。上述網絡參數是指基站在網絡拓撲中的位置及與其他基站的相鄰關系，也稱作相 鄰小區(qū)信息，包括相鄰小區(qū)的小區(qū)號(Cell ID)、用戶級別(SubscriberClass)、主載波 號(Main Carrier Number)、位置區(qū)(Location Area)、移動臺最大發(fā)射功率(Max MS Tx Power)和最小收信接入級別(Min Rx Acc Level)。上述通知鄰近小區(qū)基站，是指新基站作為鄰近小區(qū)各基站的相鄰小區(qū)基站，也應 更新鄰近基站的相鄰小區(qū)信息。假如出現與網絡規(guī)劃不相符的預設置無線參數，控制中心通知基站去除預設置標 志，控制中心通知基站按照無預設置的基站來進行操作。對于未進行過預設置或未進行完整預設置的基站，基站自動掃描其工作頻段的無線電環(huán)境(506)。上述基站工作頻段的無線電環(huán)境，是指附近區(qū)域的其他集群基站的發(fā)射信號。因 此，執(zhí)行掃描的基站應將收信機頻率調到基站發(fā)信機工作頻段，捕捉這個頻段上其他基站 的發(fā)信信號，并獲取信號中的信息，包括鄰近基站的主載波號(Main Carrier Number)、位置區(qū)(Location Area)以及接收 信號強度指示(RSSI)?；緦h(huán)境掃描結果上報給控制中心(507)，由控制中心的軟件來判定基站的地 理位置、選擇合適的無線參數。隨后控制中心編制網絡參數，并將無線參數、網絡參數、國家 號(MCC)和網絡號(MNC)發(fā)送給基站，同時通知鄰近小區(qū)的其他基站(508)。基站將所有參數完成設置后，向控制中心發(fā)送參數設置確認消息(509)。至此，基站進入聯網工作狀態(tài)(510)。步驟四如圖6所示。聯網工作狀態(tài)下的基站(601)，在和控制中心之間的信令通道上始終檢測心跳信 號(602)。當這個心跳檢測成功時，基站保持聯網工作狀態(tài)(601)；心跳檢測失敗時則進入 單站工作模式(603)。上述心跳檢測，應規(guī)定心跳信號的發(fā)送間隔周期，并以規(guī)定連續(xù)未能檢測到心跳 信號的次數作為判斷檢測失敗的標志。步驟五如圖7所示?；締訂握竟ぷ髂Ｊ?701)時，同樣也要檢查預設置狀態(tài)(702)。如果未進行過預設置，基站會掃描無線電環(huán)境，并根據掃描結果由軟件來選擇合 適的無線參數(703)，不會和同頻段的鄰近基站發(fā)生沖突。由聯網工作模式脫網而來的基站，應將原來工作狀態(tài)下的無線參數作為預設置無 線參數?；驹O置了正確的無線參數后，進入單站工作狀態(tài)(704)。步驟六如圖8所示?！獋€原本在單站工作狀態(tài)(801)下使用的基站，會定期啟動注冊流程(802)，發(fā)起注冊請求，嘗試進入聯網工作模式，如控制中心對注冊請求有應答，則按步驟二、三進行相 應注冊聯網過程。上述定期啟動注冊流程，指基站軟件設定的，每隔一個規(guī)定的時間周期后的自動 啟動。基站單站工作時的無線參數，在啟動注冊流程時應作為預設置無線參數。上述具體實施方式
并非對本發(fā)明技術方案的進一步限定，凡在本發(fā)明的精神和原 則之內，對本發(fā)明技術特征的等同替換或相應改進，仍處于本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
一種數字集群通信系統(tǒng)的基站注冊入網的實現方法，其特征在于它包括以下步驟1)、基站開機后自動啟動注冊流程，向數字集群通信系統(tǒng)的控制中心發(fā)出注冊請求，2)、控制中心確認基站身份，基站與控制中心之間建立信令通道，3)、基站自動完成向控制中心上報基站所預設置的無線參數，當基站預設置的無線參數符合所接入系統(tǒng)的網絡規(guī)劃時，經控制中心確認后，控制中心接受此無線參數并據此編制網絡參數，將網絡參數、國家號和網絡號發(fā)送給基站，基站完成參數配置，進入聯網工作模式，當基站預設置的無線參數不符合所接入系統(tǒng)的網絡規(guī)劃或者基站未有完整的預設置無線參數或者基站未設置無線參數時，基站還掃描其無線電環(huán)境并上報控制中心，由控制中心根據基站上報的掃描結果編制無線參數和網絡參數，并將無線參數、網絡參數、國家號和網絡號下傳基站，基站完成參數配置，進入聯網工作模式；所述無線參數包括用戶級別(Subscriber Class)、主載波號(Main CarrierNumber)、位置區(qū)(Location Area)、移動臺最大發(fā)射功率(Max MS Tx Power)、最小收信接入級別(Min Rx Acc Level)；所述網絡參數包括相鄰小區(qū)的小區(qū)號(Cell ID)、用戶級別(SubscriberClass)、主載波號(Main Carrier Number)、位置區(qū)(Location Area)、移動臺最大發(fā)射功率(Max MS Tx Power)和最小收信接入級別(Min RxAcc Level)；所述掃描基站的無線電環(huán)境，是基站將收信機頻率調到基站發(fā)信機工作頻段，捕捉這個頻段上其他基站的發(fā)信信號，并獲取信號中的信息，包括鄰近基站的主載波號(Main Carrier Number)、位置區(qū)(Location Area)以及接收信號強度指示(RSSI)。
2.如權利要求1所述的一種數字集群通信系統(tǒng)的基站注冊入網的實現方法，其特征在于在步驟1)中，如果向控制中心發(fā)出的注冊請求通信失敗，則基站自動轉入單站工作模式；在步驟2)中，如果控制中心確認基站身份失敗，則基站自動轉入單站工作模式。
3.根據權利要求1所述的一種數字集群通信系統(tǒng)的基站注冊入網的實現方法，其特征 在于對于注冊成功處于聯網工作模式下的基站，用監(jiān)測心跳信號的方法來確認基站和控制 中心之間的有效連接，如果心跳信號監(jiān)測失敗，基站啟動單站工作模式。
4.根據權利要求2或3所述的一種數字集群通信系統(tǒng)的基站注冊入網的實現方法，其 特征在于對于單站工作模式下的基站，定期重復權利要求1的步驟1)、步驟2)、步驟3)。
5.根據權利要求1所述的一種數字集群通信系統(tǒng)的基站注冊入網的實現方法，其特征 在于在基站在開機注冊前，對其無線參數進行預設置，使其符合所接入系統(tǒng)的網絡規(guī)劃。
6.根據權利要求1所述的一種數字集群通信系統(tǒng)的基站注冊入網的實現方法，其特征 在于所述確認基站身份是一項由控制中心發(fā)起的鑒權過程。
7.根據權利要求1所述的一種數字集群通信系統(tǒng)的基站注冊入網的實現方法，其特征 在于所述步驟2)中，基站與控制中心之間建立信令通道，基于IP組播技術，由控制中心向 基站分配IP組播地址后實現。
8.根據權利要求2或3所述的一種數字集群通信系統(tǒng)的基站注冊入網的實現方法，其 特征在于所述基站在啟動單站工作模式時，會自動檢查預設置狀態(tài)；如未預設置無線參數，則掃描基站的無線電環(huán)境，并根據掃描結果自動選擇合適的無線參數，以不和同頻段的鄰 近基站發(fā)生沖突。
9.根據權利要求3所述的一種數字集群通信系統(tǒng)的基站注冊入網的實現方法，其特 征在于由聯網工作模式脫網而來的基站，將原來工作狀態(tài)下的無線參數作為預設置無線參 數。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種數字集群通信系統(tǒng)的基站注冊入網的實現方法，它包括以下步驟1)、基站開機后自動啟動注冊流程，向數字集群通信系統(tǒng)的控制中心發(fā)出注冊請求，2)、控制中心確認基站身份，基站與控制中心之間建立信令通道，3)、基站自動完成向控制中心上報基站所預設置的無線參數，基站完成參數配置，進入聯網工作模式。本發(fā)明通過基站自動注冊、鑒權的方式，將新開機的基站子系統(tǒng)、或者原本工作于單站模式的基站子系統(tǒng)快速接入整個網絡并自動完成基站參數配置，以滿足集群系統(tǒng)的應急性、靈活性要求。即使在突發(fā)情況下，基站未能預先進行符合網絡規(guī)劃的參數設置，仍能自動選擇合理的工作參數，投入使用。
文檔編號H04W84/08GK101808322SQ20091015536
公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權日2009年12月21日
發(fā)明者張宗軍, 涂書忠, 王強, 陳池 申請人:東方通信股份有限公司