一种实现铁路5G专网功能寻址业务的方法与流程

一种实现铁路5g专网功能寻址业务的方法
技术领域
1.本发明涉及铁道通信技术领域，尤其涉及一种实现铁路5g专网功能寻址业务的方法。


背景技术：

2.随着我国智能高铁的不断发展，高速铁路的新型通信业务需求不断涌现并日益迫切。铁路专用移动通信系统gsm-r承载能力和业务需求的矛盾日益突出，已不适应新形势下智能铁路发展对移动通信的需求。2020年7月，国铁集团确定了5g作为铁路新一代移动通信系统技术制式，启动了铁路5g专网技术、系统标准、系统装备的研究。
3.功能寻址是铁路运营和服务中的特殊业务，可以根据用户当时所担当的功能角色，而不是他们所使用的终端设备的号码来寻址，能够大大提升铁路调度指挥人员的工作效率。用户在使用功能寻址业务前，须向网络注册功能号，网络负责将该功能号与用户真实的msisdn号码（移动用户号码）对应起来；用户不需要使用该功能号时，须向网络注销该功能号；此外，用户还能够查询功能号所对应的msisdn号码或查询本机注册的功能号；具有强制注销权限的用户能够注销其他用户的功能号。
4.现用gsm-r系统中通过在原有的通信网络基础上，设置附加的移动智能网子系统（in）设备来实现功能寻址相关业务。in通过依靠no.7信令网和大型集中数据库的支持，将智能网的控制和交换功能相分离，由in中的业务控制点scp负责智能业务的统一处理。然而，5g网络为全ip化网络，不能沿用gsm-r in电路交换的实现方式。
5.目前主要有如下两种5g网络的功能寻址方案：方案一：公开号为cn112333696a的中国专利申请《5g-r功能寻址方法》，其主要侧重于位置寻址，并未公开具体的功能寻址方式。
6.方案二：公开号为cn109362060a的中国专利申请《一种适用于铁路无线宽带通信系统的功能寻址方法及系统》，其能够实现功能寻址业务，但是，存在如下技术问题：（1）功能寻址业务还涉及到用户功能号的一系列关联业务（例如，注册、注销、查询、强制注销等），但是，并未对关联业务进行说明；（2）其功能寻址业务由mcptt（关键任务一键通）服务器进行接入矩阵校验、号码的翻译，但是，mcptt服务器部署时，为每个铁路局部署2套（主备配置），如果功能寻址业务由mcptt服务器来处理，则用户每次注册/注销功能号，都需要18个铁路局的mcptt服务器进行数据同步，这样会增大信令开销和系统复杂度。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种实现铁路5g专网功能寻址业务的方法，它是一种能够适用于铁路5g专网，并能够实现包含功能寻址等业务的技术方案，系统复杂度也较低。
8.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种实现铁路5g专网功能寻址业务的方法，其特征在于，包括：设置全路共用智能网设备，称为5g-in设备，所述5g-in设备通过协议接口与各个
mc设备连接，所述mc设备为铁路宽带集群通信设备；通过mc设备接收用户发送的业务请求，并对用户进行身份检查，检查通过后向所述5g-in设备发送与业务请求相关的协议消息；其中，所述业务请求的类型包括：功能寻址业务，以及与所述功能寻址业务相关的其他业务；所述5g-in设备结合所述协议消息，判断是否满足执行相关业务请求的条件，根据判断结果进行相应处理。
9.由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过设置全路共用智能网设备（5g-in设备），能够适用于5g网络，并配合各铁路局集团公司的铁路宽带集群通信设备（mc设备），使得用户能够通过mc设备向5g-in设备实现包含功能寻址的各项业务，提升了铁路调度指挥人员的工作效率；而且，通过设置全路共用5g-in设备，可以用来储存全路用户注册的功能号和处理功能寻址业务，无需各局mcptt服务器数据频繁同步，降低了系统复杂度，简化了业务流程。
附图说明
10.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
11.图1为本发明实施例提供的一种实现铁路5g专网功能寻址业务的方法的流程图；图2为本发明实施例提供的一种5g-in设备的架构图；图3为本发明实施例提供的功能号注册业务的流程图；图4为本发明实施例提供的功能号注销业务的流程图；图5为本发明实施例提供的功能号查询业务的流程图；图6为本发明实施例提供的功能号强制注销业务的流程图；图7为本发明实施例提供的功能寻址业务的流程图；图8为本发明实施例提供的基于位置的呼叫限制业务的流程图。
具体实施方式
12.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
13.首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素（如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等），应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
14.下面对本发明所提供的一种实现铁路5g专网功能寻址业务的方法进行详细描述。
本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
15.本发明实施例提供一种实现铁路5g专网功能寻址业务的方法，如图1所示，该方法主要包括如下步骤：步骤1、设置全路共用智能网设备，称为5g-in设备，所述5g-in设备通过sip协议接口与各个mc设备连接。
16.本发明实施例中，5g-in设备可以设置两套，采用主备方式配置，正常情况下，由主用设备负责各项业务处理；当主用设备出现故障时，通过主备切换，由备用设备负责各项业务处理。
17.本发明实施例中，mc设备是指铁路宽带集群通信设备，它是各铁路局集团公司各自的设置的设备，图1中mc设备的数量n可以根据实际情况设定。
18.步骤2、通过mc设备接收用户发送的业务请求，并对用户进行身份检查，检查通过后向所述5g-in设备发送与业务请求相关的协议消息。
19.其中，所述业务的类型包括：功能寻址业务，当然，还包括其他与功能寻址业务相关的业务，例如：功能号注册业务、功能号注销业务、功能号查询业务、功能号强制注销业务、基于位置的呼叫限制业务等。
20.本发明实施例中，所述协议接口与协议消息对应的协议类型包括：会话初始协议（sip协议）。
21.步骤3、所述5g-in设备结合所述协议消息，判断是否满足执行相关业务请求的条件，根据判断结果进行相应处理。
22.本发明实施例中，不同业务下，业务请求的内容，协议消息的内容以及判断是否满足执行相关业务请求的条件的方式均存在一定的区别，具体将在后文进行介绍。
23.为了便于理解，下面针对本发明所包含的5g-in设备与mc设备，以及各类业务的主要处理流程进行介绍。
24.一、5g-in设备。
25.1、5g-in设备的组成结构。
26.图2展示了5g-in设备的主要组成结构，其包括：业务控制单元、数据库和网管系统。
27.（1）业务控制单元。
28.所述业务控制单元为5g-in设备的核心部分，用于实现各个业务请求的逻辑控制。一方面，通过协议接口与mc设备连接，实现包含功能号注册、注销、查询及强制注销，功能寻址，基于位置的呼叫限制等业务的处理。另一方面，通过内部接口与所述数据库连接，能够按要求对数据库进行添加、删除与查询操作。
29.（2）数据库。
30.所述数据库，用于存储用户数据、业务数据、及网管系统相关数据。支持业务控制单元和网管系统对其存储的数据进行添加、删除、修改、查询等操作。
31.其中，用户数据包括用户的msisdn/isdn号码（移动用户号码/综合业务数字网号码）与功能号的对应关系等；业务数据包括接入矩阵，用户调度辖区对应的ncgi（5g小区全
球标识）列表，mc设备地址列表等；网管系统相关数据包括运营维护人员账号密码、通话记录，用户日志等。
32.（3）网管系统。
33.所述网管系统，用于对5g-in设备进行管理，具备配置管理、故障管理、性能管理、安全管理、查询与统计功能。
34.2、5g-in设备的功能。
35.（1）支持接入矩阵。
36.（2）具有功能号注册、注销、查询与强制注销，功能寻址，基于位置的呼叫限制等智能业务所要求的逻辑和处理能力。
37.（3）与mc设备交互业务触发信令，通过mc设备获取终端位置信息或终端当前漫游局mc设备信息。
38.（4）具备指示mc设备播放录音通知的功能。
39.（5）具备用户数据、业务数据等管理功能。
40.（6）具备功能号注册、注销、查询、强制注销，功能寻址、基于位置的呼叫限制等业务的详细记录功能。
41.二、mc设备。
42.mc设备设置在各局集团公司的核心网内，基于3gpp mcx技术，负责检测用户发来的功能寻址相关业务请求，检查用户是否签约智能业务、具有强制注销权限等，校验通过后，mc设备向5g-in业务控制单元发送功能号相关操作请求。
43.本发明实施例中，用户与mc设备之间的通信，主要是指用户通过操控用户终端与mc设备进行通信，用户终端可以为5g-r终端，5g-r终端为专门用于铁路通信的5g终端，包括手持终端和机车综合无线通信设备（cir）等。
44.三、各类业务的处理流程。
45.本发明实施例中，业务类型主要包括：功能号注册业务、功能号注销业务、功能号查询业务、功能号强制注销业务、功能寻址业务、基于位置的呼叫限制业务。下面针对各类业务的处理流程进行介绍。
46.1、功能号注册业务。
47.用户在使用功能号前应通过mc设备向5g-in设备申请注册功能号，如图3所示，功能号注册业务的主要流程如下：（1）mc设备接收用户发送的功能号注册业务请求，检查用户是否为智能网用户。
48.（2）若用户为智能网用户，则检查通过，向所述5g-in设备发送包含请求注册的功能号的协议消息（sip message）；若用户不为智能网用户，则检查未通过，向用户返回拒绝请求的通知。
49.（3）所述5g-in设备结合所述协议消息，判断是否满足执行相关业务请求的条件（即判断能否进行功能号注册），包括：检查所述协议消息中包含的请求注册的功能号的格式是否正确，以及检查请求注册的功能号是否超过允许重复注册的次数上限；如果请求注册的功能号的格式正确，且请求注册的功能号未超过允许重复注册的次数上限，则判定满足执行相关业务请求的条件；否则，判定不满足执行相关业务请求的条件。
50.（4）若所述5g-in设备判定满足执行相关业务请求的条件，则建立请求注册的功能
号与用户的移动用户号码的对应关系，并通过所述mc设备向用户返回接受请求的消息；若所述5g-in设备判定不满足执行相关业务请求的条件，则通过所述mc设备向用户返回拒绝请求的通知。
51.在功能号注册业务处理的流程中，5g-in设备进行的各项判断与处理均通过业务控制单元执行，查找的功能号与用户的移动用户号码的对应关系均由业务控制单元通过查找数据库中存储的数据获得；后文介绍的各类业务也是如此，故不再赘述。
52.2、功能号注销业务。
53.当用户不需要使用所注册的功能号，或者相关用户终端关机时，应向5g-in设备申请注销功能号，如图4所示，功能号注销业务的主要流程如下：（1）mc设备接收用户发送的功能号注销业务请求，检查用户是否为智能网用户。
54.（2）若用户为智能网用户，则检查通过，向所述5g-in设备发送包含请求注销的功能号的协议消息；若用户不为智能网用户，则检查未通过，向用户返回拒绝请求的通知。
55.（3）所述5g-in设备结合所述协议消息，判断是否满足执行相关业务请求的条件（即判断能否进行功能号注销），包括：检查所述协议消息中包含的请求注销的功能号的格式是否正确，以及检查请求注销的功能号是否为相应用户注册的功能号；如果请求注销的功能号的格式正确，且请求注销的功能号为相应用户注册的功能号，则判定满足执行相关业务请求的条件；否则，判定不满足执行相关业务请求的条件。
56.（4）若所述5g-in设备判定满足执行相关业务请求的条件，则删除请求注销的功能号与用户的移动用户号码的对应关系，并通过所述mc设备向用户返回接受请求的消息；若所述5g-in设备判定不满足执行相关业务请求的条件，则通过所述mc设备向用户返回拒绝请求的通知。
57.此业务下，如果一个功能号对应多个移动用户号码，若其中一个用户注销自己的功能号，5g-in只能删除该功能号与相应用户的移动用户号码的对应关系，且不应影响该功能号与其他用户的移动用户号码的对应关系。
58.3、功能号查询业务。
59.用户可以根据功能号查询所对应的所有移动用户号码注册情况，也可以查询自身注册的所有功能号，如图5所示，功能号查询业务的主要流程如下：（1）mc设备接收用户发送的功能号查询业务请求，检查用户是否为智能网用户；其中，所述功能号查询业务请求包括：请求查询自身注册的功能号，或者查询功能号对应的移动用户号码。
60.（2）若用户为智能网用户，则检查通过，向所述5g-in设备发送包含请求查询信息的协议消息；若用户不为智能网用户，则检查未通过，则向用户返回拒绝请求的通知。
61.（3）所述5g-in设备结合所述协议消息，判断是否满足执行相关业务请求的条件，包括：判断功能号查询业务请求类型，若为查询自身注册的功能号，则直接认定满足执行相关业务请求的条件；若为查询功能号对应的移动用户号码，则检查所述协议消息中包含的请求查询的功能号的格式是否正确；如果请求查询的功能号的格式正确，则判定满足执行相关业务请求的条件；否则，判定不满足执行相关业务请求的条件。
62.（4）若所述5g-in设备判定满足执行相关业务请求的条件，则查询用户注册的所有功能号，或者查询功能号对应的所有移动用户号码，并通过所述mc设备向用户返回所有功
能号或功能号对应的所有移动用户号码；若所述5g-in设备判定不满足执行相关业务请求的条件，则通过所述mc设备向用户返回拒绝请求的通知。
63.4、功能号强制注销业务。
64.功能号强制注销主要包括以下三种情况：授权的用户强制注销其他用户的功能号、运营维护人员通过5g-in设备的网管系统进行强制注销功能号操作、功能号超过设置的有效期时，数据库自动强制注销该功能号。
65.授权的用户强制注销其他用户的功能号的流程如图6所示，主要流程如下：（1）mc设备接收用户a发送强制注销用户b的功能号的请求，检查用户a是否为智能网用户，且是否具有强制注销权限。
66.（2）若用户a为智能网用户，且具有强制注销权项，则检查通过，向所述5g-in设备发送包含请求强制注销的功能号的协议消息；若用户a不为智能网用户，或者不具有强制注销权项，则检查未通过，向用户a返回拒绝请求的通知。
67.（3）所述5g-in设备结合所述协议消息，判断是否满足执行相关业务请求的条件（即判断是否能够进行功能号强制注销），包括：检查所述协议消息中包含的请求强制注销的功能号的格式是否正确，以及检查请求强制注销的功能号与用户b的移动用户号码是否存在对应关系；如果请求强制注销的功能号的格式正确，且请求强制注销的功能号与用户b的移动用户号码存在对应关系，则判定满足执行相关业务请求的条件；否则，判定不满足执行相关业务请求的条件。
68.若所述5g-in设备判定满足执行相关业务请求的条件，则删除请求强制注销的功能号与用户b的移动用户号码的对应关系，并通过所述mc设备向用户a返回接受请求的消息，以及通知用户b该功能号已被强制注销；若所述5g-in设备判定不满足执行相关业务请求的条件，则通过所述mc设备向用户返回拒绝请求的通知。
69.运营维护人员通过5g-in设备的网管系统进行强制注销功能号操作时，5g-in设备删除功能号与指定用户的移动用户号码的对应关系，并通知被注销功能号用户该功能号已被强制注销。
70.用户功能号有效期期满时，5g-in设备自动将其功能号注销。注销成功后，5g-in设备通知被注销功能号用户该功能号已超时注销。
71.5、功能寻址业务。
72.在铁路上，功能寻址主要用于解决固定用户到移动用户的呼叫。调度员通过拨打5g-r用户的功能号发起呼叫。功能号的组成为呼叫类型（ct） 用户识别号（uin） 功能代码（fc），5g-in设备根据主被叫用户功能号的ct和fc进行接入矩阵检查。
73.如图7所示，功能寻址业务的主要流程如下：（1）所述mc设备接收主叫用户发起的呼叫请求，该呼叫请求为主叫用户请求拨打被叫用户的功能号；所述mc设备根据呼叫类型判断为功能号呼叫后，检查所述主叫用户是否为智能网用户。
74.（2）若主叫用户为智能网用户，则检查通过，所述mc设备向所述5g-in设备发送协议消息查询被叫用户的移动用户号码；若主叫用户不为智能网用户，则检查未通过，所述mc设备拒绝用户发起的呼叫请求，并向主叫用户播放录音通知，通知用户呼叫失败。
75.（3）所述5g-in设备结合所述协议消息，判断是否满足执行相关业务请求的条件，
包括：检查所述协议消息中携带的被叫用户的功能号是否有效，其中，功能号有效的条件包括：功能号的格式正确、功能号存在以及功能号在有效期内；检查所述主叫用户是否已注册功能号，若所述主叫用户已注册功能号，则根据主叫用户的功能号与被叫用户的功能号进行接入矩阵检查，判断是否允许主叫用户呼叫被叫用户；如果主叫用户的功能号有效，且允许主叫用户呼叫被叫用户，则判定满足执行相关业务请求的条件；否则，判定不满足执行相关业务请求的条件。
76.（4）若所述5g-in设备判定满足执行相关业务请求的条件，则根据被叫用户的功能号查找被叫用户的移动用户号码，并向所述mc设备发送相应的响应消息，由所述mc设备根据响应消息，将主叫用户发起的呼叫接续至相应的被叫用户；若所述5g-in设备判定不满足执行相关业务请求的条件，则向所述mc设备发送相应的响应消息，所述mc设备根据响应消息，拒绝主叫用户发起的呼叫，并向主叫用户播放录音通知。
77.6、基于位置的呼叫限制业务。
78.所述基于位置的呼叫限制业务在功能寻址业务的基础上，将主叫用户发起的呼叫请求的范围限制在主叫用户所在管辖区域内，管辖区域主要通过实际铁路运营规划进行划分（通常以铁路局为单位划分）。
79.如图8所示，所述基于位置的呼叫限制业务的流程包括：（1）mc设备接收用户发送的基于位置的呼叫限制业务请求，并对用户进行身份检查，检查通过后向所述5g-in设备发送与业务请求相关的协议消息，所述5g-in设备结合所述协议消息，判断是否满足执行相关业务请求的条件；此业务中，所述mc设备对用户进行身份检查的方式，以及所述5g-in设备结合所述协议消息，判断是否满足执行相关业务请求的条件的方式与前述功能寻址业务中的方式相同。
80.（2）若所述5g-in设备判定满足执行相关业务请求的条件，则根据被叫用户的功能号查找被叫用户的移动用户号码，查询到若干个移动用户号码；之后，向每一移动用户号码的归属局mc设备分别发送位置查询消息，并接收归属局mc设备返回的相应移动用户号码的位置信息或者相应移动用户号码漫游局mc设备信息，若接收到移动用户号码漫游局mc设备信息，则通过漫游局mc设备查询相应移动用户号码的位置信息。
81.本发明实施例中，所述归属局mc设备是指移动用户号码归属地的mc设备；漫游局mc设备是指移动用户号码当前位置所述的mc设备。
82.（3）所述5g-in设备，将每一移动用户号码对应的位置信息与主叫用户所在的管辖范围进行对比，并进行相应的处理：（a）在主叫用户所在的管辖范围内，若被叫用户的功能号与移动用户号码为一对一时，直接根据相应的移动用户号码向所述mc设备发送响应消息，由所述mc设备根据响应消息，将主叫用户发起的呼叫接续至相应的被叫用户；（b）在主叫用户所在的管辖范围内，若被叫用户的功能号与移动用户号码一对多时，根据对应的多个移动用户号码向所述mc设备发送响应消息，由所述mc设备根据响应消息将多个移动用户号码反馈给主叫用户并向主叫用户播放录音通知，提供相应的释放原因，例如，在主叫用户管辖区域内，两个及以上无线用户注册了相同的车次功能号。
83.（4）若所述5g-in设备判定不满足执行相关业务请求的条件，则向所述mc设备发送相应的响应消息，所述mc设备根据响应消息，拒绝主叫用户发起的呼叫，并向主叫用户播放
录音通知。
84.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。