一种集群网络系统及基于该网络系统的故障弱化工作方法

摘要

本发明提供一种集群网络系统，包括集群无线节点、与所有集群无线节点相连接的集群位置寄存器、以及归属于对应集群无线节点的移动台；该集群无线节点包括业务处理单元和无线处理单元；该无线处理单元包括业务处理子单元，该业务处理子单元同所述业务处理单元一样能够处理集群呼叫业务。基于该系统的故障弱化工作方法，包括监测集群无线节点，无线节点的业务处理单元出现故障时系统启动故障弱化模式并通知集群终端；判断移动台是否处于集群无线节点间无线覆盖的覆盖交叠区；若否，则所述无线节点的无线处理单元的业务处理子单元处理集群终端在故障弱化模式下发起的集群呼叫业务。本发明易于实现基站的故障弱化工作方式，能够保证全部无线用户间的正常通话。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种集群网络系统及基于该网络系统的 故障弱化工作方法。

背景技术

重要集群用户对数字集群系统的基本要求之一是能够高度可靠地提供业 务。故障弱化工作方式是针对重要行业集群用户而设计的一种特殊的工作方 式，可以抵抗自然灾害或人为因素造成的控制设备失效、传输失效等，在网 络侧无法控制、管理基站的情况下，仍能为用户提供基本的集群服务。

正常情况下，以集群方式工作时，基站的运行由网络侧控制。当基站监 测到网络侧不能正常控制基站工作时，则自动转入故障弱化工作方式。故障 弱化是指当集群系统的基站子系统与交换子系统之间的传输链路中断、或基 站收发信机与基站控制器之间的传输链路中断后，基站仍然可以处理本基站 覆盖范围内用户的业务请求。在故障弱化状态下，该基站覆盖范围内的用户 之间可以进行电话互连呼叫、单呼、组呼和广播呼叫。通过广播系统消息， 通知小区内移动台当前小区基站进入故障弱化工作方式。该基站覆盖范围内 的移动台收到系统消息后，同时转入故障弱化工作模式，并通过特殊的注册 流程向当前基站登记，从而使基站获得在该区域内工作的用户信息。当基站 监测到网络侧能够重新正常控制基站运行时，基站将自动转入集群工作方式， 同时广播系统消息通知该范围内的移动台转换工作方式。

对集群用户，在故障弱化工作方式下的操作与集群工作方式下相同，可 以使用组呼/广播呼叫、点对点呼叫、私密呼叫等基本集群业务，迟后进入、 讲话方识别显示、即按即说(PTT，Push To Talk)优先级等补充业务。

为实现上述需求，基站子系统需要内置呼叫处理功能，在基站与交换子 系统失去联系后，接管该区域内用户发起的呼叫业务处理，在空中接口上的 信令过程应该与系统正常情况下的信令过程相同。在基站进入故障弱化状态 后，采用特殊的系统消息通知本基站覆盖范围内的移动终端，移动终端根据 该系统消息发起特殊的位置更新，以便基站能够收集该基站覆盖范围的用户 信息。当基站退出故障弱化状态，同样需要通过系统消息通知移动终端。该 功能为提高系统可靠性，减少系统中断时间，不考虑处于本基站覆盖范围以 外的呼叫相关用户。

下面结合附图说明现有的集群工作方式和故障弱化工作方式：

一、集群工作方式：

如图1所示，在集群工作方式下，用户间的呼叫是在交换网络的集中控 制下进行，其呼叫业务流如图所示，呼叫业务所涉及的两个移动台分别处于 不同的基站控制下。

二、故障弱化工作方式：

如图2所示，由于某种原因，基站和交换网络间的链路中断，系统启动 故障弱化功能，基站内置呼叫处理功能，业务流中止于基站内部。

由上可知，上述现有技术中的故障弱化工作方式还存在以下缺点：

1、由于基站内置呼叫处理功能，故呼叫处理能力受到限制；

2、无法处理该基站覆盖范围之外终端间的呼叫。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种集群网络系统，易于实现基站的 故障弱化工作方式。

本发明要解决的另一技术问题在于提供一种基于集群网络系统的故障弱 化工作方法，能够保证全部无线用户间的正常通话。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种集群网络系统，包括若干个相互连接的集群无线节点、与所有集群 无线节点相连接的集群位置寄存器、以及归属于对应集群无线节点的移动台； 所述集群无线节点包括用于处理集群呼叫业务的业务处理单元和无线处理单 元；所述无线处理单元进一步包括业务处理子单元，该业务处理子单元同所 述业务处理单元一样能够处理集群呼叫业务。

优选的，还包括判断单元，当集群无线节点发生故障时，用于判别移动 台是处于集群无线节点间的无线覆盖交叠区还是非覆盖交叠区。

优选的，当一个集群无线节点的业务处理单元出现故障时，如果移动台 处于覆盖交叠区，则所述移动台向覆盖该交叠区的其他集群无线节点发起注 册，然后由新注册的集群无线节点的业务处理单元处理集群终端在正常模式 下发起的集群呼叫业务，如果移动台处于非覆盖交叠区，则系统启动故障弱 化功能，由所述集群无线节点的无线处理单元内的业务处理子单元处理集群 终端在故障弱化模式下发起的集群呼叫业务。

优选的，所述业务处理单元用于实现开机注册、位置更新和切换、呼叫 和信令处理、调度和媒体控制、安全保密、虚拟专网、以及计费和网络管理。

优选的，所述无线处理单元用于实现无线接入、无线资源分配和管理。

优选的，所述集群位置寄存器存储集群用户的信息，用以配合集群无线 节点实现集群用户的移动性管理和呼叫处理。

优选的，所述集群位置寄存器存储的集群用户信息包括：用户基本的签 约信息、位置和状态信息、群组信息、虚拟专网信息，以及鉴权数据。

同时，本发明也提供一种基于前述网络系统的故障弱化工作方法，包括：

A、监测集群无线节点，无线节点的业务处理单元出现故障时系统启动故 障弱化模式并通知集群终端；

B、判断移动台是否处于集群无线节点间无线覆盖的覆盖交叠区；

C、若否，则所述无线节点的无线处理单元的业务处理子单元处理集群终 端在故障弱化模式下发起的集群呼叫业务。

优选的，若步骤B的判断结果为移动台处于集群无线节点间无线覆盖的 覆盖交叠区，则所述移动台向覆盖该交叠区的其他集群无线节点发起注册， 然后由新注册的集群无线节点的业务处理单元处理集群终端在正常模式下发 起的集群呼叫业务。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的全分散网络架构为单站控制模式，相比较集中控制型的集 群网络而言，其集群无线节点在网络中的地位是平等的，故该网络架构更易 于故障弱化功能的实现。其原因如下：

1、在无线节点间存在无线覆盖的交叠区情况下，当移动台处于覆盖交叠 区时，一个无线节点发生故障，移动台可以发起向另一个相邻的无线节点注 册，成功注册后依然可以进行相关的集群业务。

2、在无线节点间不存在无线覆盖的交叠区情况下，当移动台所属的集群 无线节点出现故障时，可以由集群无线节点内的无线处理单元内置的业务处 理子单元处理集群终端在故障弱化模式下发起的集群呼叫业务。

这样，通过本发明所提供的分散式网络架构，更易于实现单站的故障弱 化工作方式。此外，在网络出现故障的情况下，能够保证全部无线终端间的 正常通话。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是现有技术集群工作方式示意图；

图2是现有技术故障弱化工作方式示意图；

图3是本发明全分散集群网络系统架构示意图；

图4是本发明处于两个无线节点交叠区的用户重注册示意图；

图5是本发明故障弱化工作启动流程图；

图6是本发明同一无线节点下的故障弱化示意图；

图7是本发明处理图6所示无线节点内部的集群呼叫过程示意图；

图8是本发明跨无线节点下的故障弱化工作示意图；

图9是本发明处理图8所示跨无线节点间的集群呼叫过程示意图。

具体实施方式

如图3所示，为本发明全分散集群网络系统架构图。该网络包括若干个 相互连接的集群无线节点、与所有集群无线节点相连接的集群位置寄存器、 以及若干个与对应集群无线节点相连接的移动台。

图中集群无线节点是数字集群系统的核心网元，从逻辑处理功能上看， 该网元节点具有以下功能单元：

1、业务处理单元：负责开机注册、位置更新和切换、语音和数据呼叫、 话权管理、话务排队和分配、调度控制、信令处理、资源管理、媒体控制、 安全保密、虚拟专网(VPN，Virtual Private Network)、计费和网络管理等。

2、无线处理单元：负责无线接入、无线资源分配和管理、无线测量、射 频等。该无线处理单元内置有业务处理子单元，用于处理集群终端在故障弱 化模式下发起的集群呼叫业务，其功能与业务处理单元相同。

此外还包括判断单元，当集群无线节点发生故障时，用于判别该移动台 是处于集群无线节点间无线覆盖交叠区还是处于非覆盖交叠区。当一个集群 无线节点的业务处理单元出现故障时，如果移动台处于覆盖交叠区，则所述 移动台向相邻的集群无线节点发起注册，然后由该相邻的集群无线节点处理 集群终端在正常模式下发起的集群呼叫业务；如果移动台处于非覆盖交叠区， 则由该集群无线节点的无线处理单元内的业务处理子单元处理集群终端在故 障弱化模式下发起的集群呼叫业务。

该网络可以对比公网网络架构进行描述，其中：业务处理单元实现类似 核心网功能，无线处理单元实现类似基站控制器和基站功能。

此外，集群位置寄存器是为实现集群功能新增了相应的数据库。其具有 以下功能：存储集群用户的基本签约信息、PTT业务签约信息、位置信息、 状态信息、群组信息、VPN信息，提供鉴权数据，配合集群无线节点实现集 群用户的移动性管理和呼叫处理功能。

如图5所示，为本发明基于图3所示的全分散集群网络系统的故障弱化 工作方法流程图。具体包括以下步骤：

步骤501、监测集群无线节点，无线节点的业务处理单元出现故障时系统 启动故障弱化模式并通知集群终端；

步骤502、判断移动台是否处于集群无线节点间无线覆盖的覆盖交叠区；

步骤503、若移动台没有处于集群无线节点间无线覆盖的覆盖交叠区，则 所述无线节点的无线处理单元的业务处理子单元处理集群终端在故障弱化模 式下发起的集群呼叫业务；

步骤504、若移动台处于集群无线节点间无线覆盖的覆盖交叠区，则所述 移动台向相邻的集群无线节点发起注册，然后由该相邻的集群无线节点的业 务处理单元处理集群终端在正常模式下发起的集群呼叫业务。

全分散网络架构为单站控制模式，相比较集中控制型的集群网络而言， 其集群无线节点在网络中的地位是平等的，故该网络架构更易于故障弱化功 能的实现。这是因为无线节点间存在无线覆盖的交叠区，当移动台处于覆盖 交叠区时，一个无线节点发生故障，移动台可以发起向覆盖该交叠区的另一 个无线节点注册，成功注册后依然可以进行相关的集群业务。如图4所示， 为处于两个无线节点交叠区的用户重注册过程示意图。

下面，对移动台位于没有覆盖交叠情况下的故障弱化进行详细阐述。

一、同一集群无线节点下故障弱化功能的实现过程

如图6所示，为同一集群无线节点下的故障弱化示意图。移动台所处的 集群无线节点的业务处理单元出现故障，系统启动故障弱化功能，系统的无 线处理单元内置了业务处理子单元，该业务处理子单元同业务处理单元一样 可以处理集群呼叫业务，完成主叫处理过程，呼叫路由过程，和被叫处理过 程。下图描述处理该无线节点内部的集群呼叫。

如图7所示，为处理图6所示无线节点内部的集群呼叫过程示意图。具 体过程如下：

1、由于某种原因，集群无线节点1中的业务处理单元发生故障，集群无 线节点1进入故障弱化状态，无线处理单元通过广播消息通知UE1、UE2进 入故障弱化状态；

2、主叫用户UE1发起呼叫请求，发送至主叫用户所属的集群无线节点1。 由该无线节点的无线处理单元部分的业务处理子单元进行主叫处理；

3、集群无线节点1对UE1进行出呼叫检查，呼叫路由查询后发现被叫用 户也位于集群无线节点1，呼叫检查通过后集群无线节点1向被叫用户发送呼 叫建立指示；

4、集群无线节点1收到被叫的振铃消息，申请音资源，并向主叫发送振 铃指示；

5、集群无线节点1检测到被叫用户的摘机，通知主叫用户；

6、主叫发送连接应答给集群无线节点1，集群无线节点1对主被叫用户 进行接续；

7、集群无线节点收到消息后，解析被叫号码，发现被叫UE2位于本无线 节点的控制范围内，向UE2发送呼叫建立请求；

8、被叫UE开始振铃，向集群无线节点1发送振铃指示；

9、被叫用户摘机，UE向集群无线节点1发送连接指示。

二、跨集群无线节点间故障弱化功能的实现过程

如图8所示，为跨集群无线节点下的故障弱化工作示意图。移动台所处 的集群无线节点的业务处理单元出现故障，系统启动故障弱化功能，系统的 无线处理单元内置了业务处理子单元，该业务处理子单元同业务处理单元一 样可以处理集群呼叫业务，完成主叫处理过程，呼叫路由过程，和被叫处理 过程。在故障弱化工作模式下，无线处理单元负责维护跨集群节点间的信令 处理(包括移动性管理和呼叫处理信令)，并且由于无线处理单元内置的业务 处理子单元具有呼叫的路由处理功能，因此可以处理跨集群无线节点间的呼 叫。

如图9所示，为处理图8所示跨无线节点间的集群呼叫过程示意图。具 体过程如下：

1、由于某种原因，集群无线节点1中的业务处理单元发生故障，集群无 线节点1进入故障弱化状态，无线处理单元通过广播消息通知UE1进入故障 弱化状态；

2、主叫用户UE1发起呼叫请求，发送至主叫用户所属的集群无线节点1， 由该无线节点的无线处理单元部分的业务处理子单元进行主叫处理；

3、集群无线节点1对UE1进行出呼叫检查，检查通过后开始被叫用户路 由过程，查询被叫用户UE2所处的集群无线节点2；

4、集群无线节点1发起向被叫用户所在集群无线节点2的呼叫请求；

5、集群无线节点2向被叫UE2发送呼叫建立请求；

6、UE2对呼叫建立请求进行确认；

7、被叫向集群无线节点2发送振铃指示，集群无线节点2以地址应答消 息通知集群无线节点1；

8、集群无线节点1将振铃指示通知UE1；

9、被叫UE2摘机，以连接指示通知无线节点2。无线节点2以地址完成 消息通知集群无线节点1；

10、集群无线节点1收到消息后，向主叫UE发送连接指示，主叫确认。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何 在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的权利要求保护范围之内。