在歐美等發(fā)達(dá)國家，隨著手機(jī)普及率的日漸提高和市場的日益成熟，移動(dòng)運(yùn)營商都面臨著價(jià)格下滑、客戶轉(zhuǎn)網(wǎng)、ARPU值下降等難題。即使在中國，移動(dòng)新用戶的增幅也開始放緩，隨著小靈通的介入，聯(lián)通CDMA網(wǎng)的大規(guī)模放號，移動(dòng)通信市場的競爭也越來越激烈。
在這種情況下，技術(shù)和業(yè)務(wù)創(chuàng)新越來越受到運(yùn)營商的重視。移動(dòng)短信業(yè)務(wù)的崛起可以說是中國網(wǎng)絡(luò)股盈利的決定性因素，同時(shí)也給運(yùn)營商帶來了豐厚的利潤，由此可見業(yè)務(wù)創(chuàng)新對于運(yùn)營商的重要性。2003年，在法國舉行的3GSM世界大會(huì)和在美國舉行的CTIA無線大會(huì)上，一種類似對講機(jī)的“Push-To-Talk”的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)開始浮出水面，引起了移動(dòng)通信界極大關(guān)注。
提到Push-To-Talk技術(shù)，就不能不提到美國的第五大無線運(yùn)營商N(yùn)extel公司，他們早在1996年就在摩托羅拉的iDEN集群網(wǎng)上就推出了稱之為DirectConnect的PTT服務(wù)。業(yè)界普遍認(rèn)為正是由于擁有該項(xiàng)服務(wù)，Nextel的擁有最高的ARPU值和最低的客戶流失率。Nextel的客戶70%都在使用這項(xiàng)業(yè)務(wù)。
我們所說的PTT技術(shù)是指在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)類似對講機(jī)的功能，更準(zhǔn)確的說法應(yīng)該是PoC(Pushtotalk on Cellular)技術(shù)。手機(jī)用戶只要按下一個(gè)專用鍵就可以和預(yù)先設(shè)定的一個(gè)組內(nèi)的人進(jìn)行一對多的通話。PTT功能在專用的無線集群網(wǎng)上是一種基本的功能，但是在公用網(wǎng)上的實(shí)現(xiàn)還是一個(gè)嶄新的技術(shù)。由于分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，才使該服務(wù)成為一種可能。
一、POC技術(shù)簡介
PTT原本是一種類似對講機(jī)功能的業(yè)務(wù)，只能提供單向的通話能力。它允許用戶可以通過按下一個(gè)按鍵就可以立刻和一個(gè)或者多個(gè)用戶進(jìn)行通信。其基本的業(yè)務(wù)特點(diǎn)是：
·半雙工的通信方式
·不需要進(jìn)行撥號呼叫，單鍵按下就能通話
·通信資費(fèi)比較便宜
這種通信方式是集群移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基本業(yè)務(wù)。但是1G或者2G的公眾網(wǎng)中，就不能有效的提供這種應(yīng)用。這是因?yàn)檫@類的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是面向電路交換的網(wǎng)絡(luò)，在用戶通話之前之必須通過撥號進(jìn)行呼叫建立過程，相對集群通信來說，呼叫建立的時(shí)延大；此外，在用戶通話過程中，本次呼叫始終占據(jù)上行和下行兩個(gè)方向的資源，這樣通話的費(fèi)用無法降低。
而在2.5G和3G的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，這種應(yīng)用變得可實(shí)現(xiàn)了。這主要因?yàn)檫@些網(wǎng)絡(luò)能夠有效的提供分組業(yè)務(wù)，而分組業(yè)務(wù)的永遠(yuǎn)在線和對上下行鏈路的不對稱處理特點(diǎn)使得很容易實(shí)現(xiàn)PTT的業(yè)務(wù)需求。目前，北美的Verizon公司已經(jīng)開始在自己的CDMA2000網(wǎng)絡(luò)中商用化該業(yè)務(wù)。而且，國內(nèi)的運(yùn)營商也在積極的進(jìn)行這方面的試驗(yàn)。目前，業(yè)界普遍看好PTT這項(xiàng)業(yè)務(wù)，并且認(rèn)為這是未來3G系統(tǒng)提供多媒體業(yè)務(wù)的一個(gè)開始。
為了解決多種移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò)使用PTT業(yè)務(wù)的互操作性，同時(shí)也為了避免市場的過度分散，OMA統(tǒng)一進(jìn)行了PoC的標(biāo)準(zhǔn)化工作。這項(xiàng)工作的目標(biāo)就是利用已經(jīng)存在的3GPPIPMultimediaSubsystem (IMS)的通信能力，或者3GPP2 Multimedia Domain (MMD)的通信能力來實(shí)現(xiàn)在公網(wǎng)上開展PTT業(yè)務(wù)，并且保證各個(gè)PoC系統(tǒng)的互通性。此外，OMA制定的PoC標(biāo)準(zhǔn)的另外一個(gè)目的是提供開展多媒體應(yīng)用的一個(gè)業(yè)務(wù)平臺。在OMA制定的PoC結(jié)構(gòu)中，既可以實(shí)現(xiàn)諸如一對一、一對多和在線列表等簡單業(yè)務(wù)，也可實(shí)現(xiàn)語音短信、家庭會(huì)議等復(fù)雜業(yè)務(wù)，而且未來還可以提供諸如即時(shí)語音短信、即時(shí)視頻短信、即時(shí)多媒體流等更具誘惑的應(yīng)用。OMA的標(biāo)準(zhǔn)化工作得到了眾多運(yùn)營商、設(shè)備商的支持，諾基亞，愛立信，摩托羅拉，西門子等是主要的成員。
二、OMA標(biāo)準(zhǔn)的PoC架構(gòu)介紹
OMA對于PoC架構(gòu)的建議如下圖所示：
在該架構(gòu)中，包含了這幾個(gè)功能實(shí)體：
1.PoC客戶
PoC客戶是位于手機(jī)終端上的軟件。用戶使用帶PoC客戶功能的手機(jī)享受PTT業(yè)務(wù)
2.PoC服務(wù)器：
PTT業(yè)務(wù)的主要后臺處理器，功能包括：PoC會(huì)話處理功能，媒體分發(fā)功能，floorcontrol信令處理功能，提供SIP會(huì)話處理功能(比如SIP會(huì)話發(fā)起和結(jié)束等)，提供加入組會(huì)話的策略管理，提供戶入PoC會(huì)話的策略處理，提供會(huì)話參與者信息，收集、提供媒體質(zhì)量信息，提供計(jì)費(fèi)報(bào)告。
3.在線服務(wù)器
在線服務(wù)器主要提供目前用戶的狀態(tài)和可用信息。
4.GLMS
PoC用戶使用GLMS來管理PoC服務(wù)所需要的組和列表信息。具體來說就是提供列表管理操作來創(chuàng)建、修改、獲取或者刪除組和列表；提過組和列表的存儲(chǔ)。
5.SIPCORE：
SIPcore包括一些SIPProxy和SIPregistrar。主要的功能包括：在PoC客戶和PoC服務(wù)器之間路由SIP信令；提供地址發(fā)現(xiàn)和地址解析服務(wù)；提供SIP壓縮功能；提供PoC客戶的認(rèn)證和鑒權(quán)；維護(hù)用戶的SIP注冊信息；提供計(jì)費(fèi)信息。
該架構(gòu)中的一個(gè)典型PTT業(yè)務(wù)流程為：
用戶A首先注冊到SIPcore上，同時(shí)獲得事先實(shí)現(xiàn)定義了的其他組成員信息(是否在線)。然后，選擇一個(gè)在線用戶B進(jìn)行PTT呼叫(按下PTT按鍵)。這時(shí)的呼叫流程是采用SIP協(xié)議(經(jīng)過SIPcore中轉(zhuǎn))，建立到PoC服務(wù)器的呼叫鏈路(該鏈路只能是從A到PoC服務(wù)器的單向通道)。PoC接收到該連接后，從GLMS中查出被叫用戶的地址信息，應(yīng)用SIP協(xié)議建立到被叫用戶的呼叫鏈路(從PoC服務(wù)器到B的單向通道)。建立成功后，A就可以進(jìn)行說話，其中語音數(shù)據(jù)采用RTP/IP方式傳送到PoC服務(wù)器處，再由PoC服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到B處，此時(shí)B只能聽。當(dāng)A釋放PTT按鍵，則表示釋放說話權(quán)。這時(shí)，雙方可以搶說話權(quán)，如果這時(shí)B想說話，按下PTT按鍵，而且搶到說話權(quán)，則變成主叫用戶，而A變成聽眾。如此循環(huán)。其中，說話權(quán)的處理流程是通過floorcontrol信令來完成的。
三、TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)PTT業(yè)務(wù)
TD-SCDMA是我國第一個(gè)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國際通信標(biāo)準(zhǔn)，也是為國際接納和完整標(biāo)準(zhǔn)化的一個(gè)技術(shù)，是世界唯一主流的TDD模式的國際3G標(biāo)準(zhǔn)。TD-SCDMA技術(shù)采用了同步CDMA、智能天線、軟件無線電、聯(lián)合檢測、接力切換、低碼片速率、多時(shí)隙TD-SCDMA、直接擴(kuò)頻CDMA、自適應(yīng)功率調(diào)整等一系列技術(shù)，具有頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大，系統(tǒng)成本的特點(diǎn)，能夠提供高速的分組數(shù)據(jù)傳送能力。正是由于TD-SCDMA采了多種的先進(jìn)技術(shù)，相對于其他技術(shù)來說，TD-SCDMA更加適合PTT業(yè)務(wù)的開展。
1)在TD-SCDMA中實(shí)現(xiàn)PTT業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)部署結(jié)構(gòu)
根據(jù)OMA的標(biāo)準(zhǔn)，本文提出了一種在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中的PTT業(yè)務(wù)具體實(shí)現(xiàn)方案，基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：
在該實(shí)現(xiàn)中，PoC服務(wù)器放在運(yùn)營商IP網(wǎng)絡(luò)中。SIPCORE在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)IMS域的CSCF中實(shí)現(xiàn)。PoC業(yè)務(wù)(包括語音，文字等)數(shù)據(jù)由TD-SCDMA的分組業(yè)務(wù)傳送方式提供：語音采用RTP/IP支持的VOIP方式提供，呼叫連接信令部分采用SIP協(xié)議(需要經(jīng)過CSCF)，而floorcontrol信令采用VOIP帶內(nèi)的DTMF方式。其中，各個(gè)功能實(shí)體完全遵守OMA的標(biāo)準(zhǔn)。
2)POC服務(wù)器和終端之間的接口描述
1.用戶平面
PoC服務(wù)器和終端之間的用戶平面走TD-SCDMA的分組域(經(jīng)過核心網(wǎng)絡(luò)的GGSN互相連接)。其中，在終端和GGSN之間，分組數(shù)據(jù)(語音的IP數(shù)據(jù)包)作為用戶的凈荷封裝在相關(guān)的協(xié)議中傳送。
floorcontrol信令采用DTMF，作為分組數(shù)據(jù)一起傳送(一般稱為帶內(nèi)信令)。在PoC服務(wù)器或者終端的地方，才開始區(qū)分和處理。
2.控制平面
控制平面主要處理的是PTT業(yè)務(wù)的首次呼叫信令處理過程，一般采用SIP協(xié)議。主要包括兩方面的過程：
·終端到CSCF的SIP注冊過程
·終端到PoC服務(wù)器的SIP呼叫：終端到PoC服務(wù)器的SIP呼叫信令首先在CSCF處被終結(jié)；然后CSCF發(fā)起到PoC服務(wù)器的SIP呼叫。
其中，終端到PoC服務(wù)器的SIP呼叫在CSCF處被終結(jié)的主要原因是在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的SIP信令采用SIP頭壓縮的處理，而且需要獨(dú)立的鑒權(quán)驗(yàn)證。而從CSCF到PoC服務(wù)器的SIP采用的是IETF的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
3)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)PTT業(yè)務(wù)的優(yōu)勢
TD-SCDMA的技術(shù)特點(diǎn)尤其適合PTT的應(yīng)用。在TDD的工作模式中，上下行數(shù)據(jù)的傳輸通過控制上、下行的發(fā)送時(shí)間長短來決定，可以靈活控制和改變發(fā)送和接收的時(shí)段長短比例，這尤其適合單工及半雙工通信等非對稱業(yè)務(wù)的高效傳輸。智能天線技術(shù)提供終端定位和跟蹤能力、頻率分配的靈活性、上下行數(shù)據(jù)不對稱性等等，帶來PTT技術(shù)實(shí)現(xiàn)的低成本和業(yè)務(wù)靈活能力。具體來說有以下幾點(diǎn)：
1.頻率選擇容易，易于開展PTT業(yè)務(wù)
由于TD-SCDMA采用TDD方式，在開展PTT業(yè)務(wù)方面，相對于其他3G技術(shù)，很容易選擇合適的頻段。TD-SCDMA只需要一個(gè)獨(dú)立的1.6M頻段就可以開展業(yè)務(wù)，而不需要象FDD必須滿足上下行對稱的頻段使用。在目前頻率資源緊缺的情況下。TD-SCDMA更適合運(yùn)營商針對一些特殊需求的行業(yè)用戶(軍隊(duì)、公安等)提供多頻段手機(jī)的PTT業(yè)務(wù)的快速開展和規(guī)劃。
2.傳輸速率高，提高PTT業(yè)務(wù)質(zhì)量
TD-SCDMA的分組數(shù)據(jù)傳送能夠達(dá)到384kbps。而在PoC業(yè)務(wù)中，語音業(yè)務(wù)的能力是重要的指標(biāo)。在分組域上，提高通話能力有兩種途徑：一是提高語音的編碼(壓縮比)，二是提供更高的傳輸速率。目前，在語音的壓縮技術(shù)比較成熟的基礎(chǔ)上，TD-SCDMA的高速率傳輸能力意味著可以提供更好的通話質(zhì)量。
3.傳輸速率可變，支持PTT業(yè)務(wù)中多種QoS要求
因?yàn)镻oC業(yè)務(wù)提供的業(yè)務(wù)包括語音，文字，甚至包括視頻(未來)等等。而這些業(yè)務(wù)要求的QoS是完全不一樣的：比如語音業(yè)務(wù)需要的帶寬高于文字，低于視頻；而要求的時(shí)延上，語音業(yè)務(wù)要高于文字；在可靠性上，文字要求的可靠性更高，而語音允許一定的傳輸錯(cuò)誤率。
TD-SCDMA在不同的環(huán)境中，可以提供不同的傳輸速率。這種傳輸速率可變的特點(diǎn)更加適合PoC業(yè)務(wù)媒體流的傳輸。
4.支持半雙工通信的能力強(qiáng)，提高PTT業(yè)務(wù)的頻率使用效率
PoC業(yè)務(wù)的語音服務(wù)是半雙工的，也就是說，一個(gè)用戶同時(shí)只能說或者聽。TD-SCDMA采用TDD雙工方式，可以通過靈活的調(diào)整上下行的轉(zhuǎn)換點(diǎn)來提供單向業(yè)務(wù)，而且這種應(yīng)用方式的頻譜利用率更高。
5.智能天線準(zhǔn)確定位，拓展PTT業(yè)務(wù)的行業(yè)應(yīng)用范圍
TD-SCDMA采用了智能天線技術(shù)，可以方便，簡單，快速的提供較為精確的定位能力，完全可以結(jié)合presence服務(wù)提供更多基于位置的準(zhǔn)確信息。而這些位置可以集成進(jìn)PoC的業(yè)務(wù)平臺中，使得用戶在移動(dòng)環(huán)境下，在通話的同時(shí)準(zhǔn)確定位對方的地理位置，這種功能在一些PoC業(yè)務(wù)的行業(yè)應(yīng)用中非常重要。
6.系統(tǒng)容量大，支持更多的PTT業(yè)務(wù)用戶
TD-SCDMA的容量要大于其他的3G系統(tǒng)，遠(yuǎn)高于目前的2G/2.5G的系統(tǒng)。容量大意味著，可以提供的PoC的用戶數(shù)目多。同時(shí)從另外一方面講，大容量的特點(diǎn)可以使得系統(tǒng)在提供PoC業(yè)務(wù)的同時(shí)，仍然可以保證提供一定的其他業(yè)務(wù)的能力，也就是說，PoC對其他業(yè)務(wù)的影響小。
7.自主知識產(chǎn)權(quán)，提供PTT業(yè)務(wù)更好的信息安全能力
采用TD-SCDMA承載PTT業(yè)務(wù)，不僅適合于以公眾運(yùn)營為目的的公共網(wǎng)絡(luò)，而且也適用于軍隊(duì)、電力、油田、水利等專用通信網(wǎng)絡(luò)，使得這些專用領(lǐng)域的通信和信息化能力有大的飛躍。在這方面，中國自主知識產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，包括核心芯片在內(nèi)，國內(nèi)廠商基本掌握其核心技術(shù)，又擁有相關(guān)的自主知識產(chǎn)權(quán)，因此，針對專用網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用特點(diǎn)，可以為其業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行量身定制，例如提供加密功能、提供各種調(diào)度應(yīng)用功能等。
四、結(jié)論
集群通信在未來幾年中的應(yīng)用前景廣大，而應(yīng)用公眾移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提供PTT業(yè)務(wù)是利用公網(wǎng)提供集群業(yè)務(wù)的一個(gè)很好的技術(shù)。更為重要的是，PTT業(yè)務(wù)對于移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展是一個(gè)試金石，很有可能成為未來3G網(wǎng)絡(luò)的殺手級應(yīng)用，獲得了運(yùn)營商、設(shè)備商和廣大SP,CP的大力支持。
而TD-SCDMA所采用的一系列技術(shù)對于PTT業(yè)務(wù)的應(yīng)用開展，與其他技術(shù)相比具有一定的優(yōu)勢和特色，在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)上部署PTT業(yè)務(wù)將為運(yùn)營商、設(shè)備制造商和用戶帶來多方共贏的局面。我們也看到，TD-SCDMA作為我國第一個(gè)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國際通信標(biāo)準(zhǔn)，起步較晚，尤其在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用研究和實(shí)踐方面，還需要運(yùn)營商，設(shè)備制造商及業(yè)務(wù)開發(fā)商共同攜手，長期合作，不斷推出新的特色業(yè)務(wù)。
