分布式无线集团电话的组网结构和实现方法

摘要

一种分布式无线集团电话实现方法，该方法采用S－PHS协议和PHS技术实现，S－PHS注册及重定向服务器通过S－PHS网关接入PHS基站和手机通信，其中注册流程包括：(a)当PHS终端开机或者移动到不同寻呼区时，基站通过S－PHS网关向S－PHS注册及重定向服务器发送注册消息，且S－PHS网关保存注册消息中的用户信息；(b)S－PHS注册及重定向服务器生成鉴权随机数并计算出鉴权结果后，向S－PHS网关发送应答消息；(c)S－PHS网关进行鉴权，如鉴权通过则S－PHS网关再次向S－PHS注册及重定向服务器发送注册消息；(d)S－PHS注册及重定向服务器收到第二次注册消息后，更新用户信息，并返回注册成功应答消息。本发明可在同一企业地理位置相差很远的分支机构间实现低廉的移动通信。

说明书

技术领域

本发明涉及一种分布式无线集团电话的组网结构和实现方法。

背景技术

现有的SIP(Session Initiation Protocol，会话初始协议)协议的功能是建立、修改、释放一个或多个参与者的会话，因为它简单、灵活、便于扩展、支持移动性，已经成为业界公认的未来构建全IP移动通信核心网的重要信令协议。但目前离全IP核心网的出现还很远，因为涉及到现有运营商设备投资保护问题、统一计费问题等。目前SIP协议主要用于VoIP(Voice overIP，IP语音技术)运营商为VoIP终端用户提供固定电话服务。第三代移动通信的最新标准中也采用SIP协议实现基于IP的移动通信子系统，但还没有得到大规模商用。

成熟的PHS(Personal Handyphone System，个人便携电话系统)基站实现无线基站电话，每个接入点的覆盖范围比WLAN(Wireless Local AreaNetwork，无线本地网接入)、DECT(Digital Enhanced CordlessTelecommunications，数字增强无绳电话)接入设备大，移动性能比WLAN技术好，语音终端也比WLAN终端成熟、实用。

目前，各种企业级应用是通信行业中一个快速增长的市场，包括各种制式的无线集团电话。很多需要使用无线集团电话的企业用户具有多个分支机构，这些分支机构有的位于同一城市的不同区域，有的位于不同城市，甚至不同国家。若采用现有的SIP协议利用固定电话实现一个企业各分支机构间的通信，一方面固定电话会带来很多不方便，另外高昂的电话费用也将成为企业的负担。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种分布式无线集团电话的组网结构和实现方法，以在同一企业地理位置相差很远的分支机构间实现低廉的移动通信。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种分布式无线集团电话组网结构，其包括扩展会话初始协议S-PHS注册及重定向服务器、若干个S-PHS网关及个人便携电话系统PHS基站和PHS手机，其中：

S-PHS注册及重定向服务器接入IP骨干网，通过S-PHS协议和若干个S-PHS网关通信，用于保存所有PHS用户的位置信息、鉴权信息，支持PHS用户信息的更新；

S-PHS网关接入IP骨干网，通过S-PHS协议和S-PHS注册及重定向服务器通信，通过PHS基站接口协议和PHS基站通信；

PHS基站通过PHS基站接口协议和S-PHS网关通信，通过PHS空中接口协议和PHS手机通信。

进一步地，上述分布式无线集团电话组网结构还可具有以下特点：该组网结构还包括若干个接入IP骨干网的S-PHS代理服务器，支持PHS用户的位置更新和主被叫流程，且S-PHS注册及重定向服务器、S-PHS网关之间通过采用S-PHS协议通过S-PHS代理服务器实现通信。

进一步地，上述分布式无线集团电话组网结构还可具有以下特点：S-PHS注册及重定向服务器、S-PHS网关及S-PHS代理服务器通过TCP/IP协议接入IP骨干网。

为解决上述技术问题，本发明提供一种分布式无线集团电话的实现方法，该方法采用扩展的会议初始S-PHS协议和个人便携电话系统PHS技术实现，S-PHS注册及重定向服务器通过S-PHS网关接入PHS基站和手机通信，该实现方法包括PHS用户的注册流程，该流程包括以下步骤：

(a)当PHS手机开机或者移动到不同寻呼区时，基站通过S-PHS网关向S-PHS注册及重定向服务器发送注册消息，且S-PHS网关保存注册消息中的用户信息；

(b)S-PHS注册及重定向服务器生成鉴权随机数，并计算出鉴权结果，向S-PHS网关发送携带鉴权随机数和鉴权计算结果的应答消息；

(c)S-PHS网关向PHS手机转发鉴权随机数，并将终端计算的鉴权结果与S-PHS注册及重定向服务器计算的鉴权结果进行比较，如果相同则S-PHS网关再次向S-PHS注册及重定向服务器发送注册消息；

(d)S-PHS注册及重定向服务器收到第二次注册消息后，更新用户信息，并返回注册成功应答消息。

进一步地，上述实现方法还可具有以下特点：S-PHS网关通过S-PHS代理服务器与S-PHS注册及重定向服务器进行通信。

进一步地，上述实现方法还可具有以下特点：步骤(a)中向S-PHS注册及重定向服务器发送的注册消息中，携带用户PHS手机标识、Request_URI、From头域及To头域，其中Request_URI定义为S-PHS注册及重定向服务器的IP地址，From头域定义为PHS终端标识所属的S-PHS注册及重定向服务器的IP地址，To头域定义为PHS终端标识所属的S-PHS注册及重定向服务器的IP地址。

进一步地，上述实现方法还可具有以下特点：步骤(c)中再次向S-PHS注册及重定向服务器发送的注册消息中增加网关标识及手机当前所在的寻呼区号。

进一步地，上述实现方法还可具有以下特点：PHS用户注册成功后，该方法还包括语音主被叫信令流程，该流程包括以下步骤：

(A)PHS手机发起主叫，通过主叫所在基站及S-PHS网关向S-PHS注册及重定向服务器发送请求消息；

(B)S-PHS注册及重定向服务第一次收到某次呼叫的请求消息，向主叫S-PHS网关返回鉴权请求，要求对主叫进行鉴权；

(C)鉴权通过后，主叫S-PHS网关再次向S-PHS注册及重定向服务器发送请求消息；

(D)S-PHS注册及重定向服务器收到某次呼叫的第二次请求消息，先要判断被叫是否是合法的集团用户成员，如果是，再根据请求消息中的被叫用户电话号码查询到被叫用户的手机标识PSID、所在的S-PHS网关的IP地址、寻呼区号；

(E)S-PHS注册及重定向服务器根据被叫路由信息通过被叫S-PHS网关向被叫所在PHS基站发送被叫请求消息；

(F)基站寻呼到被叫手机后，向被叫S-PHS网关返回呼叫进行消息；

(G)被叫S-PHS网关对被叫进行鉴权，鉴权通过后被叫手机振铃；

(H)被叫S-PHS网关向主叫S-PHS网关发送主叫回铃消息；

(I)主叫等待被叫摘机，并通过主被叫网关进入通话状态。

进一步地，主被叫挂机后，通过其所在基站、网关向对方网关、基站发送拆线、挂机请求。

进一步地，主被叫网关之间通过主被叫所述的S-PHS代理服务器进行通信，且主被叫网关与S-PHS注册及重定向服务器间通过S-PHS代理服务器进行通信。

进一步地，步骤(A)中，主叫S-PHS网关收到主叫请求后，根据被叫号码的位数来判断被叫号码是公网用户还是另一个集团内部成员，如被叫是公网用户发送呼叫请求到电信运营商的交换机，如被叫是另一个集团内部成员则向S-PHS注册及重定向服务器发送请求消息。

进一步地，语音主叫和被叫流程中的消息元素有Request_URI、From头域、To头域、Contact头域，在语音主叫流程中Request_URI定义为被叫用户电话号码所属的S-PHS注册及重定向服务器的IP地址，From头域定义为主叫用户PHS终端标识所属的S-PHS注册及重定向服务器的IP地址，To头域定义为被叫用户PHS终端标识所属的S-PHS注册及重定向服务器的IP地址，Contact头域定义为PHS终端标识所属的S-PHS网关的IP地址及寻呼区；在语音被叫流程中Request_URI定义为PHS终端标识所属的S-PHS网关的IP地址，From头域定义为主叫用户电话号码所属的S-PHS注册及重定向服务器的IP地址，To头域定义为被叫用户PHS终端标识所属的S-PHS注册及重定向服务器的IP地址，Contact头域定义为主叫用户电话号码所属的S-PHS网关的IP地址及寻呼区。

本发明采用一种扩展SIP协议使一个企业的地理上相距很远的各个分支机构可以使用统一的内部移动电话，方便而廉价地使用长途IP电话，而且内部移动电话终端可以在各个分支机构漫游使用。

附图说明

图1为本发明的组网结构图。

图2是本发明实施例PHS用户位置注册信令流程。

图3是本发明实施例PHS用户的语音主被叫信令流程。

具体实施方式

本发明采用一种扩展SIP协议(简称S-PHS协议)和PHS技术结合，提供了一种低成本、快速实现广域分布的无线集团电话的方法。该方法采用图1所示组网结构，以下对各种组网设备及其功能说明如下：

一个S-PHS注册及重定向服务器：该服务器位于互联网协议IP骨干网，保存所有PHS无线集团电话用户的位置信息、鉴权信息。该服务器软件是在SIP注册及重定向服务器软件上进行修改，支持PHS用户信息的保存、更新。它通过TCP/IP协议接入IP骨干网，通过S-PHS协议和若干个S-PHS代理服务器通信。

若干个S-PHS代理服务器：根据无线接入网的个数和物理位置设置若干个位于骨干网的S-PHS代理服务器。该服务器软件是在SIP代理服务器软件上进行修改，支持PHS用户的位置更新和主被叫流程。它通过TCP/IP协议接入IP骨干网，通过S-PHS协议和S-PHS注册及重定向服务器、其它S-PHS代理服务器、S-PHS网关通信。

对于小区域的应用，也可以不设置代理服务器，而由S-PHS网关直接与S-PHS注册及重定向服务器进行消息交互，即S-PHS网关通过TCP/IP协议接入IP骨干网，通过S-PHS协议和S-PHS注册及重定向服务器通信，通过PHS基站接口协议和PHS基站通信。

若干个S-PHS网关：该网关位于PHS无线接入网和IP骨干网的边界，具有用户代理的功能，以及VoIP媒体流转换功能。它通过S-PHS协议和S-PHS代理服务器通信，通过PHS基站接口协议和PHS基站通信。

PHS基站和手机：若干个PHS基站和手机组成一个PHS无线接入网，根据物理位置不同可能有多个PHS无线接入网。它们是现有的PHS基站和手机，不需要任何修改。PHS基站通过PHS基站接口协议和S-PHS网关通信，通过PHS空中接口协议和PHS手机通信。

本发明采用一种扩展SIP协议使一个企业的地理上相距很远的各个分支机构可以使用统一的内部移动电话，方便而廉价地使用长途IP电话，而且内部移动电话终端可以在各个分支机构漫游使用。

需要说明的是：图2和图3中PHS基站和S-PHS网关通过双绞线连接，它们之间的信令是PHS基站接口I接口的标准消息，不是本发明的内容，此处不再介绍。

图2和图3中S-PHS网关和S-PHS代理服务器之间的消息是对标准SIP协议进行少量扩展得到的。SIP协议消息中，用于注册、主叫路由、被叫路由的消息元素有Request_URI、From头域、To头域、Contact头域，为了实现图2所示的PHS用户注册流程和图3所示的语音主被叫流程，本发明对它们进行了如下扩展定义：

表1扩展SIP协议头域定义

 头域名称  在注册流程中的取值 在语音主叫流程中的取值 在语音被叫流程中的取值 Request_URI  S-PHS注册及重定向  服务器的IP地址 Callee-DialNumber@S-PHS注 册及重定向服务器的IP地 址； PSID@S-PHS网关的IP地 址；PA＝xx From头域  PSID@S-PHS注册及  重定向服务器的IP地  址 Caller-PSID@S-PHS注册及 重定向服务器的IP地址 Caller-DialNumber@S-PHS注 册及重定向服务器的IP地址 To头域  PSID@S-PHS注册及  重定向服务器的IP地 Callee-DialNumber@S-PHS 注册及重定向服务器的IP地 Callee-PSID@S-PHS注册及 重定向服务器的IP地址  址  址 Contact头域  PSID@S-PHS网关的  IP地址；PA＝xx  PSID@S-PHS网关的IP地  址；PA＝xx  Caller-DialNumber@S-PHS  网关的IP地址；PA＝xx

表中各英文缩写代表含义如下：

  缩写  含义  Caller-PSID  主叫用户PHS手机标识  Caller-DialNumber：  主叫用户电话号码  Callee-PSID  被叫用户PHS手机标识  Callee-DialNumber  被叫用户电话号码  PA  寻呼区

在SIP协议中，用户注册有有效期限制，用户必须在有效期结束之前重新发起注册。而PHS用户注册流程是由PHS手机发起的，不应当由注册服务器决定其发起注册的时间。为了解决这个矛盾S-PHS协议中PHS用户注册流程中M1：REGISTER消息的Expires头域值取315360000表示注册有效期为10年，即希望永不过期。

PHS用户注册流程中M3：REGISTER消息的Contact头域和PHS用户呼叫信令流程中M9：INVITE消息的Request_URI一致，用户所在寻呼区编号(PA编号)作为Request_URI的一个参数，S-PHS注册及重定向服务器不处理PA参数值，只是原样返回给S-PHS代理服务器。

图2是本发明中PHS用户的位置更新信令流程，即注册信令流程包括以下步骤：

步骤201：当PHS手机开机或者移动到不同寻呼区的基站时，基站向S-PHS网关发送注册请求消息；

上述REGISTER消息作用是鉴权，其中携带用户PHS手机标识(PSID)，Request_URI、From头域及To头域。

步骤202：S-PHS网关保存REGISTER消息中的用户信息(即From，To头域里的PSID所属的S-PHS注册及重定向服务器的IP地址)，并向自己所属的S-PHS代理服务器发送S-PHS用户注册消息，即图中的M1：REGISTER消息；

步骤203：S-PHS代理服务器向S-PHS注册及重定向服务器发送REGISTER消息；

步骤204：S-PHS注册及重定向服务器根据REGISTER消息中的PSID判断注册用户是否在配置的集团用户的列表中，如果不在，则流程结束，否则先生成鉴权随机数，然后根据PSID、鉴权码、鉴权随机数计算出鉴权结果，再向S-PHS代理服务器发送401 Unauthorized应答，携带了鉴权随机数和鉴权计算结果；

S-PHS注册及重定向服务器记录PHS用户的PSID(手机标识)、所在的S-PHS网关的IP地址、PA(寻呼区号)，S-PHS注册及重定向服务器里还记录了由集团电话管理员配置的PHS用户的PHS手机PSID和用户电话号码、鉴权码之间的对应关系。

步骤205：S-PHS代理服务器向S-PHS网关转发401 Unauthorized应答；

步骤206：S-PHS网关向PHS基站发送鉴权随机数；

步骤207：手机接收鉴权随机数，使用同一算法计算出鉴权结果后，PHS基站向S-PHS网关发送鉴权结果；

步骤208：S-PHS网关比较手机计算的鉴权结果和S-PHS注册及重定向服务器计算的鉴权结果，如果一致则手机鉴权通过，S-PHS网关再次向S-PHS代理服务器发送REGISTER消息，即图中的M3：REGISTER消息；

为了登记位置信息，该次发送的REGISTER消息由网关在原来注册消息的基础上增加了网关标识及手机当前所在的寻呼区号，即携带PHS手机标识(PSID)、Request_URI、From头域、To头域、Contact头域。

步骤209：S-PHS代理服务器向S-PHS注册及重定向服务器转发REGISTER消息；

步骤210：S-PHS注册及重定向服务器收到第二条REGISTER消息后，保存PHS用户的PSID(手机标识)、所在的S-PHS网关的IP地址、PA(寻呼区号)，并向S-PHS代理服务器返回200OK应答表示注册成功；

步骤211：S-PHS代理服务器向S-PHS网关转发200OK应答；

步骤212：S-PHS网关向PHS基站发送释放消息，携带原因为注册成功。

图3是本发明中PHS用户的语音主被叫信令流程，其包括以下步骤：

步骤301：当PHS手机发起主叫时，基站向S-PHS网关1发主叫请求消息，S-PHS网关1向主叫所在基站发送呼叫进行消息；

这个系统所带的PHS手机用户都是集团的内部员工。PHS手机发起呼叫后，由S-PHS网关根据被叫号码的位数来判断被叫号码是公网用户(市话号码、手机号码等)还是另一个内部分机。如果被叫是公网用户就把呼叫请求发送到电信运营商的交换机，如果被叫是另一个内部分机就通过代理服务器、重定位服务器找到被叫在哪个分支机构，然后通过IP网络把呼叫话路接续过去。

步骤302：S-PHS网关1向自己所属的S-PHS代理服务器1发送S-PHS用户会话建立消息，即图中的M1：INVITE消息，S-PHS网关1同时向PHS基站返回呼叫进行中消息；

步骤303：S-PHS代理服务器1向S-PHS注册及重定向服务发送INVTIE消息；

步骤304：S-PHS注册及重定向服务第一次收到某次呼叫的INVITE消息，向S-PHS代理服务器1返回401 Unauthorized应答，携带了鉴权随机数和鉴权计算结果；

步骤305：S-PHS代理服务器1向S-PHS网关1转发401 Unauthorized应答；

步骤306：S-PHS网关1向主叫PHS基站发送鉴权随机数；

步骤307：主叫手机接收鉴权随机数，使用同一算法计算出鉴权结果后，主叫PHS基站向S-PHS网关1发送鉴权结果；

步骤308：S-PHS网关1比较主叫手机计算的鉴权结果和S-PHS注册及重定向服务器计算的鉴权结果，如果一致则手机鉴权通过，S-PHS网关再次向S-PHS代理服务器1发送INVITE消息，即图中的M5：INVITE消息；

步骤309：S-PHS代理服务器1再次向S-PHS注册及重定向服务器发送INVTIE消息，S-PHS注册及重定向服务器收到某次呼叫的第二次INVITE消息，先要判断被叫号码是否是合法的集团用户号码，如果是，再根据被叫用户电话号码查询到被叫用户的PSID(手机标识)、所在的S-PHS网关的IP地址、PA(寻呼区号)；

步骤310及步骤311：S-PHS注册及重定向服务器向S-PHS代理服务器1返回携带被叫路由的信息，即图中的M7：302Moved，S-PHS代理服务器1返回应答消息M8：ACK；

步骤312：S-PHS代理服务器1根据被叫路由消息向被叫S-PHS网关所属的S-PHS代理服务器2发送被叫请求M9：INVITE消息；

步骤313及步骤314：S-PHS代理服务器通过S-PHS网关2向被叫所在PHS基站发送被叫请求消息；

步骤315：基站寻呼到被叫手机后，向S-PHS网关2返回呼叫进行消息；

步骤316：S-PHS网关2使用S-PHS协议的INFO请求进行鉴权流程；

步骤317至步骤322：被叫手机与S-PHS注册及重定向服务器间进行与主叫相同的鉴权流程，鉴权通过后被叫手机振铃；

步骤323：被叫所属S-PHS网关2向主叫用户所在的S-PHS网关1发送180 Ring消息；

步骤324：S-PHS网关1向主叫用户所在基站发送主叫回铃消息，主叫用户开始听回铃音，等待被叫摘机；

步骤325及步骤326：被叫用户摘机后，S-PHS网关2向主叫用户所在的S-PHS网关1发送200OK消息；

步骤327及步骤328：S-PHS网关1向主叫用户所在基站发送开始通话消息，并向S-PHS网关2发送应答消息，主被叫用户进入通话状态；

步骤329：主叫挂机后，主叫用户所在基站向S-PHS网关发送拆线请求；

步骤330：S-PHS网关1向S-PHS网关2发送用户挂机请求；

步骤331：S-PHS网关2向被叫所在基站发送拆线请求；

步骤332至步骤335：主叫和被叫所在的基站分别向S-PHS网关1及S-PHS网关2发送释放资源请求消息，由网关返回释放完成消息；

以上步骤329至步骤336是主叫先挂机的流程，若是被叫先挂机的流程相似，都是当一端用户挂机时，两个S-PHS网关之间通过S-PHS协议的BYE消息和100OK消息完成释放流程，而S-PHS网关和PHS基站之间遵循PHS基站接口释放流程，使用拆线、释放、释放完成消息完成。

本发明公开了一种分布式无线集团电话的实现方法。该方法实现简单、快速、成本低，可以广泛运用于需要内部移动电话的学校、医院、油田、矿山、工厂等企事业单位。而且本系统可以为同一企业的地理上相距很远的各个分支机构提供统一的内部移动电话，包括方便而廉价地使用长途IP电话以及在各个分支机构漫游使用。