集群通信系统、集群注册方法及集群组呼业务传输方法技术方案

本发明专利技术提供一种集群通信系统、集群注册方法及集群组呼业务传输方法，其中所述集群通信系统包括：统一数据管理UDM、会话管理功能SMF、用户平面功能UPF、接入和移动性管理功能AMF、鉴权服务功能AUSF和集群业务控制网络功能TCF，增加新型集群业务控制网络功能TCF负责集群业务控制，并将现有UDM、UPF、SMF等网元进行增强以支持集群功能和相关业务，具有良好的通用性和可扩展性。用性和可扩展性。用性和可扩展性。

【技术实现步骤摘要】
集群通信系统、集群注册方法及集群组呼业务传输方法


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种集群通信系统、集群注册方法及集群组呼业务传输方法。

技术介绍

[0002]集群系统是为满足行业指挥调度需求开发的、面向多种行业应用的专用无线通信系统，在公共安全、交通运输、公共事业、石油化工、工商业和军队有着广泛的应用市场。随着移动通信技术的不断发展 (如5G技术)，集群系统也随之发展和演进，以更好地满足行业用户对新型宽带多媒体集群业务的需求。
[0003]5G技术不仅在带宽、容量、用户数、时延和可靠性方面有大幅的提升，而且在网络架构方面也发生了重大变化。5G采用服务化网络架构(Service
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based architecture，SBA)，并使用网络功能虚拟化 (Network Functions Virtualization，NFV)、软件定义网络(SoftwareDefined Network，SDN)等关键技术，对4G分组核心网(EvolvedPacket Core，EPC)网元进行分解、重构和增强，将网元拆解成网络功能(Network Function，NF)，并实现控制面和用户面的彻底分离。 5G核心网架构改变了过去几代核心网以点到点的信令控制为主、各种业务综合紧密耦合封闭的设备形态，形成全微服务架构的、软件化的功能。在5G技术基础上增加集群功能，将使5G专网具有大带宽、广连接、低时延、安全性高等诸多优势，同时，5G专网具备适用部署区域化、网络需求个性化、行业应用场景化等特点，这些优势是显而易见的。那么，如何在5G基础上实现集群功能，构建基于5G的集群通信系统成为非常迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种集群通信系统、集群注册方法及集群组呼业务传输方法，用以解决现有技术中通用性和可扩展性低的缺陷，实现构建基于5G的集群通信系统。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种集群通信系统，包括：统一数据管理 UDM、会话管理功能SMF、用户平面功能UPF、接入和移动性管理功能AMF、鉴权服务功能AUSF和集群业务控制网络功能TCF，其中，
[0006]所述TCF用于实现集群业务控制，所述TCF通过Nt5接口与终端UE进行通信，所述Nt5接口用于传输集群业务信令，Nt5接口即 UE和TCF之间的应用层接口，所述TCF通过Ntcf接口与SMF、AMF 或UDM进行交互，Ntcf是TCF提供的基于服务的接口，Ntcf接口用于实现TCF向UDM通知集群UE的服务TCF，获取UE/群组的集群签约数据，检索被叫UE的状态；AMF向TCF提供集群UE的移动性和可达性信息；TCF通知SMF建立集群QoS流；当集群业务跨域时，通过TCF之间的接口传输集群信令；
[0007]所述UDM除了用于提供UE上下文管理、用户签约数据管理、 UE鉴权和事件开放服务操作之外，提供集群用户签约数据管理和群组签约数据管理；
[0008]所述AMF除了用于提供通信服务操作、移动性事件订阅服务操作、寻呼服务操作和
位置信息提供服务操作之外，还提供集群用户移动性管理；
[0009]所述SMF除了用于提供协议数据单元PDU会话管理、能力开放服务之外，提供集群业务会话管理；
[0010]所述AUSF提供集群业务鉴权服务，用于对集群UE进行集群业务鉴权；
[0011]所述UPF用于在执行用户面数据的路由和转发功能之外，作为多播用户面锚点，执行集群业务数据的复制、路由和转发功能。
[0012]第二方面，本专利技术提供一种基于集群通信系统的集群注册方法，包括：
[0013]终端UE向接入网AN或无线接入网RAN发送集群注册请求，其中，所述集群注册请求的5GMM能力信元中增加了集群能力Trunk Capability相关参数；
[0014]所述接入网AN或无线接入网RAN根据所述Trunk Capability相关参数，选择第一接入和移动性管理功能AMF，并通过N2接口将 N2参数和所述集群注册请求发送给所述第一AMF；
[0015]所述第一AMF选择鉴权服务功能AUSF，所述AUSF执行UE 与核心网之间的鉴权；
[0016]所述第一AMF选择统一数据管理UDM，所述第一AMF将所述 UE注册到UDM，并从所述UDM获取所述UE的接入和移动用户数据及集群订阅数据、会话管理功能SMF选择订阅数据以及UE在SMF 的上下文信息；
[0017]所述第一AMF根据所述UE的集群能力信息和所述集群订阅数据，确定所述UE是否被授权使用集群服务，并将所述UE的集群服务授权信息存储为UE上下文的一部分；
[0018]若所述第一AMF没有UE的有效接入和移动策略信息，则选择合适的策略控制功能PCF去获取UE的接入和移动策略信息；
[0019]所述第一AMF向UE发送注册接受消息。
[0020]第三方面，本专利技术还提供一种基于集群通信系统的集群注册方法，包括：
[0021]调度台DC向集群控制功能TCF发送第四会话初始协议SIP消息，以申请注册集群业务；
[0022]TCF向DC发送第五SIP消息，要求进行认证；
[0023]DC向TCF发送第六SIP消息，以向TCF再次申请集群业务注册，所述第六SIP消息中包含Authorization头域；
[0024]若集群业务注册成功，TCF通过UPF向DC发送集群业务注册确认消息，所述集群业务注册确认消息中携带DC的集群签约数据，并指示集群业务注册成功。
[0025]第四方面，本专利技术提供一种基于集群通信系统的集群组呼业务传输方法，包括：
[0026]在主叫终端UE为空闲态的情况下，执行服务请求过程；
[0027]主叫UE向集群控制功能TCF发送呼叫建立请求消息，其中，所述呼叫建立请求消息中携带的信息包括：呼叫类型、被叫组号码、呼叫优先级属性、呼叫的候选媒体参数；
[0028]TCF返回SIP临时响应消息；
[0029]若TCF本地没有组签约数据，则TCF从统一数据管理UDM获得组签约数据；
[0030]TCF根据所述组签约数据中的组成员列表信息，向会话管理功能 SMF发送所述呼叫建立请求消息，以通知SMF进行建立组呼会话流程请求，以及向调度台DC发送所述呼叫建立请求消息，以通知DC 进行组呼建立流程；
[0031]SMF和DC向TCF返回SIP临时响应消息，其中，所述组成员列表信息中包括UE和DC；
[0032]SMF和DC分别向TCF返回SIP呼叫确认消息，确认当前组呼建立情况；
[0033]TCF分别向SMF和DC发送SIP呼叫接受消息，确认当前组呼建立情况；
[0034]TCF向主叫UE返回SIP呼叫确认消息，所述SIP呼叫确认消息中携带组呼相关IP、端口以及话权授权指示，确认当前组呼建立成功；
[0035]主叫UE通过向TCF发送SIP呼叫接受消息，确认主叫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集群通信系统，其特征在于，包括：统一数据管理UDM、会话管理功能SMF、用户平面功能UPF、接入和移动性管理功能AMF、鉴权服务功能AUSF和集群业务控制网络功能TCF，其中，所述TCF用于实现集群业务控制，所述TCF通过Nt5接口与终端UE进行通信，所述Nt5接口用于传输集群业务信令，Nt5接口即UE和TCF之间的应用层接口，所述TCF通过Ntcf接口与SMF、AMF或UDM进行交互，Ntcf是TCF提供的基于服务的接口，Ntcf接口用于实现TCF向UDM通知集群UE的服务TCF，获取UE/群组的集群签约数据，检索被叫UE的状态；AMF向TCF提供集群UE的移动性和可达性信息；TCF通知SMF建立集群QoS流；当集群业务跨域时，通过TCF之间的接口传输集群信令；所述UDM除了用于提供UE上下文管理、用户签约数据管理、UE鉴权和事件开放服务操作之外，提供集群用户签约数据管理和群组签约数据管理；所述AMF除了用于提供通信服务操作、移动性事件订阅服务操作、寻呼服务操作和位置信息提供服务操作之外，还提供集群用户移动性管理；所述SMF除了用于提供协议数据单元PDU会话管理、能力开放服务之外，提供集群业务会话管理；所述AUSF提供集群业务鉴权服务，用于对集群UE进行集群业务鉴权；所述UPF用于在执行用户面数据的路由和转发功能之外，作为多播用户面锚点，执行集群业务数据的复制、路由和转发功能。2.一种基于权利要求1所述的集群通信系统的集群注册方法，其特征在于，包括：终端UE向接入网AN或无线接入网RAN发送集群注册请求，其中，所述集群注册请求的5GMM能力信元中增加了集群能力Trunk Capability相关参数；所述接入网AN或无线接入网RAN根据所述Trunk Capability相关参数，选择第一接入和移动性管理功能AMF，并通过N2接口将N2参数和所述集群注册请求发送给所述第一AMF；所述第一AMF选择鉴权服务功能AUSF，所述AUSF执行UE与核心网之间的鉴权；所述第一AMF选择统一数据管理UDM，所述第一AMF将所述UE注册到UDM，并从所述UDM获取所述UE的接入和移动用户数据及集群订阅数据、会话管理功能SMF选择订阅数据以及UE在SMF的上下文信息；所述第一AMF根据所述UE的集群能力信息和所述集群订阅数据，确定所述UE是否被授权使用集群服务，并将所述UE的集群服务授权信息存储为UE上下文的一部分；若所述第一AMF没有UE的有效接入和移动策略信息，则选择合适的策略控制功能PCF去获取UE的接入和移动策略信息；所述第一AMF向UE发送注册接受消息。3.一种基于权利要求2所述的集群注册方法，其特征在于，从所述UDM获取所述UE的集群订阅数据，包括：第一AMF在集群UE注册的过程中使用订阅数据管理服务从UDM获取集群订阅数据，作为用户订阅数据的一部分；其中，所述订阅数据管理服务中的订阅数据类型新增了集群订阅数据类型、相关域和集群订阅数据类型密钥。4.根据权利要求2所述的集群注册方法，其特征在于，还包括:
对于紧急请求的UE且当注册类型为移动性注册更新时，若要激活的协议数据单元PDU会话列表包含在所述集群注册请求中，则所述第一AMF向SMF请求激活所述PDU会话列表中的PDU会话的用户面连接；或者，若任一PDU会话状态指示在UE释放，则第一AMF向SMF请求释放与PDU会话相关的所有网络资源。5.根据权利要求2所述的集群注册方法，其特征在于，还包括：具有集群功能的UE通过用户平面功能UPF向集群控制功能TCF发送第一会话初始协议SIP消息，以向TCF申请注册集群业务；TCF通过UPF向UE发送第二SIP消息，要求进行认证；UE通过UPF向TCF发送第三SIP消息，以向TCF再次申请集群业务注册，所述第三SIP消息中包含Authorization头域；若集群业务注册成功，TCF通过UPF向UE发送集群业务注册确认消息，所述集群业务注册确认消息中携带UE的集群签约数据，并指示集群业务注册成功。6.根据权利要求5所述的集群注册方法，其特征在于，在TCF通过UPF向UE发送第二SIP消息之前还包括：若TCF没有UE的认证信息，则TCF向UDM发送服务鉴权请求消息，以请求UE的鉴权信息；UDM向TCF发送服务鉴权响应消息，以响应TCF的请求；在TCF通过UPF向UE发送集群业务注册确认消息之前，还包括：若TCF没有UE的集群信息，则TCF向UDM发送服务注册请求消息，以请求UE的集群签约数据，UDM向TCF发送服务注册请求响应消息，以响应TCF的请求，并告知UDM本TCF为UE的服务TCF；TCF从UDM获取UE的集群签约数据。7.一种基于权利要求1所述的集群通信系统的集群注册方法，其特征在于，包括：调度台DC向集群控制功能TCF发送第四会话初始协议SIP消息，以申请注册集群业务；TCF向DC发送第五SIP消息，要求进行认证；DC向TCF发送第六SIP消息，以向TCF再次申请集群业务注册，所述第六SIP消息中包含Authorization头域；若集群业务注册成功，TCF通过UPF向DC发送集群业务注册确认消息，所述集群业务注册确认消息中携带DC的集群签约数据，并指示集群业务注册成功。8.根据权利要求7所述的集群注册方法，其特征在于，在TCF向DC...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕征南，周欣，李晓华，
申请(专利权)人：普天信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：