CN100367738C - 应用于3g移动通信系统的移动交换中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于3G移动通信系统的移动交换中心，包括分布式呼叫服务器(CS)子系统、分布式电路媒体网关(CMG)子系统和呼叫信令网关(CSG)子系统，还包括电路分配单元(CDB)子系统，用于统计各种路由和呼叫信息；在申请电路时根据路由信息以及相应的参数、时间和状态选出一个最优路由并确定相应的呼叫服务器子系统。本发明通过电路分配单元专门用于呼叫选路，可有效利用各呼叫服务器及电路媒体网关的资源，使呼叫选路效率更高；另外由于本发明的移动交换中心中电路媒体网关，既有电路接口与基于电路的基站系统连接，又有IP接口与基于IP的基站系统连接，可以有效兼容现有网络设施并能适应未来网络全IP的发展。

Description

应用于3G移动通信系统的移动交换中心

技术领域

本发明涉及一种移动交换中心(MSC)，特别是关于一种应用于3G移动通信系统中的移动交换中心(MSC)。

背景技术

现今，移动通信飞速发展，从以话音业务为主的第一、二代移动通信系统发展到以多媒体业务为主的第三代移动通信系统，对移动交换中心的要求越来越高。相比第二代移动通信系统，第三代移动通信系统容量大约是第二代移动通信系统的2-5倍，传输信息速率提高到2Mbps，传输的业务除了由单媒体向多媒体发展外，还同时从人与人之间的交互向人机互动拓展，另外，第三代移动通信系统不仅能提供话音、低速数据业务等，而且具有提供宽带数据业务的能力。

在移动通信系统中，移动交换中心是核心部分，适应这种变化，移动交换中心也要求能以经济的成本、灵活可靠、持续的支持一切已有的和将有的业务。

请参考图1所示的一种传统的移动交换中心，所述的移动交换中心支持大规模的电路交换，主要由数字交换网络(DSN)11和各种不同的功能模块12组成，这些模块通过脉冲编码调制(PCM)链路与网络相连以传送输入输出信号，在用户呼叫时，由所述的功能模块与交换网络共同实现移动交换中心包括控制与业务、接入与传输在内的全部功能。但随着新技术的发展和新业务的出现，上述的移动交换中心已经不能适应新业务的发展和数据业务的需求，因此，ITU(国际电信联盟)提出了3G的概念，最初的3G网络，以R99版本为例，网络结构如图2所示，所述交换中心包括MSC/VLR(或GMSC/VLR，移动交换中心/拜访位置寄存器)21、HLR(归属位置寄存器)22、SGSN(服务GPRS支持节点)23、GGSN(网关GPRS支持节点)24增加了对分组业务的支持，在电路域方面完全继承2G网络，用MSC/VRL 21基于电路方式连接无线网络，与PSTN(公用电话交换网)26相通，提供话音业务；用分组设备，如SGSN 23和GGSN 24，基于IP方式连接无线网络，并与Internet(互联网)25连接，提供分组数据业务。上述MSC的方案，由于MSC对外只有电路接口，并不能真正灵活方便的提供新业务，且不利于未来网络向全IP方向推进。而随着IP技术的发展，软交换等技术的出现，网络进一步演进，以3GPP提出的R5版本为例，请参考图3所示，所述交换中心包括MSC server/GMSC server31、MGW(媒体网关)32以及SGW(信令网关)33，另外仍然包括如SGSN 23和GGSN 24等分组域设备，上述分组设备与PSTN 26相连，核心网络中的MSC进一步细分为MSC server 31和MGW 32以及SGW 33等子系统，基于软交换的思想，由MSC server 31负责业务的控制，而MGW 32负责业务的传送，SGW 33则负责信令的传递，这种网络结构对未来新业务的支持能力大为提高，使网络向全IP方向发展又迈进了一步，但仍存在下面的问题：

1、移动交换中心虽然采用软交换结构，由呼叫服务器统一进行信令控制和呼叫选路，但在呼叫处理时，由于各呼叫服务器之间缺乏统一的协同处理机制，资源利用率不高；

2、虽然核心网络内部按照软交换的思想划分成呼叫服务器和网关设备，但对外连接仍只能用电路接口及相关协议，或者只能用分组接口(ATM或IP)分别处理信令和话音业务流，不支持直接对基于电路基站的连接，由于移动交换中心对外接口单一，不能方便兼容现有网络设施，并不利于通信网向全IP化方向的发展。

综上所述，现有移动交换中心还需进一步改进，以适应未来网络的发展。

发明内容

为解决现有技术在呼叫处理时资源利用率不高的问题，本发明提供一种可应用3G移动通信系统的移动交换中心，所述移动交换中心可充分利用系统资源，且有利于通信网向全IP发展。

具体的，本发明提供的应用于3G移动通信系统的移动交换中心，包括分布式呼叫服务器(CS)子系统、分布式电路媒体网关(CMG)子系统和呼叫信令网关(CSG)子系统，另外，还包括电路分配单元(CDB)子系统，用于统计各种路由和呼叫信息；在申请电路时根据路由信息以及相应的参数、时间和状态选出一个最优路由并确定相应的CS子系统。

进一步，所述电路分配单元子系统包括CS轮选计数器，所述CS轮选计数器用于选定路由后，对该路由对应的呼叫服务器进行轮选以实现各个CS之间负荷分担。

另外，所述电路分配单元子系统进一步包括路由轮选计数器和路由分担计数器，所述路由轮选计数器用于对一次呼叫的路由轮选时，记录当前选择的路由的路由号；所述路由分担计数器用于在预定的计数范围内对选定的不同负荷分担比的路由的负荷计数，当此计数器减到零时选择下一路由。

另外，所述电路分配单元子系统还包括拥塞计数器，用于对选定的到目的信令点编码(DPC)的路由进行拥塞计数，以确定该路由的拥塞状态，并根据DPC状态和拥塞级别在信令层控制选路和电路的分配。

优化的，各个子系统之间采用统一的IP协议通过IP网络连接，在所述的IP网络上传递信令和业务数据。

优化的，所述的CMG子系统包括电路业务接口和IP业务接口，分别用于连接基于电路的基站系统或其他电路交换网络和基于IP的基站系统或其他IP网络。

另外，所述CDB子系统即可以为单独的物理实体，也可作为一独立软件实体设置在CS、VLR或CSG子系统中。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明中，通过从呼叫服务器中分离出电路分配单元专门用于呼叫选路，可有效利用各呼叫服务器及电路媒体网关的资源，使呼叫选路效率更高；

2、由于本发明的移动交换中心中电路媒体网关，既有电路接口与基于电路的基站系统连接，又有IP接口与基于IP的基站系统连接，可以有效兼容现有网络设施并能适应未来网络全IP的发展。

说明书附图

图1是传统移动交换中心的结构示意图；

图2是R99版本的3G网络结构示意图；

图3是R5版本的3G网络结构示意图；

图4是本发明移动交换中心组成结构示意图；

图5是本发明各部分的物理连接示意图；

图6是图4的移动交换中心中各组成部分之间的接口示意图；

图7是通过CDB控制的成功的呼叫接续1示意图；

图8是通过CDB控制的成功的呼叫接续2示意图；

图9是通过CDB控制的失败的呼叫接续1示意图；

图10是通过CDB控制的失败呼叫接续2示意图；

图11是说明CMG作用的基于IP BSS的手机用户呼叫PSTN侧的固定用户的呼叫接续示意图；

图12是中继汇接中信令与业务流的传送示意图；

图13是本发明的移动交换中心实现中继汇接的呼叫接续示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的说明，本发明基于控制与业务、传输与接入分离的功能分布模式和话务量/信令负荷分担模式，利用统一的IP通信协议和IP网络，构造支持多种信令/承载及控制协议和对外提供多种结构的移动交换中心。

具体叙述本发明，请参照图4所示的本发明的移动交换中心的组成结构图，所述的移动交换中心包括如下的四种功能子系统：呼叫服务器(CS)401、电路媒体网关(CMG)402、呼叫信令网关(CSG)403以及电路分配单元(CDB)404。所述的各个子系统间通过网络405相连，相较现有技术，本发明的移动交换中心中加入了一个电路分配单元404，用于全局呼叫选路控制，使呼叫选路效率更高，资源利用更合理，下面具体说明各个功能子系统的功能作用：

CS 401的基本任务是作为呼叫信令控制设备，在数据库设备VLR/HLR等的配合下，完成相应的呼叫信令处理及呼叫控制过程；CMG 402主要负责系统内所有中继电路物理状态的管理及业务的收发等，它负责提供电路接口与电路交换网(SCN)(使用预定义带宽的信道来承载业务的网络，如PSTN和公共陆地移动网(PLMN)以及基于电路的基站系统连接，它也可提供基于IP的业务接口与其他VoIP网络互通或基于IP的基站系统连接；CSG 403作为系统的信令网关，主要用于处理七号信令的传输层协议，提供七号信令的信令端点(SP)或信令转接点(STP)功能；而CDB 404的任务是统计各种路由和呼叫信息，在一次呼叫中为用户申请电路时根据路由信息以及相应的参数、时间和状态选出一个最优路由并确定相应的CS 401。

上述的功能子系统采用了软交换的体系结构，将业务与控制、传输与接入分离，由CS 401、CDB 404负责控制，由CSG 403、CMG 402负责媒体接入，可以方便的对某些功能单独进行升级，也便于系统基于开放的软交换协议与其他软交换类产品进行互联互通，适应未来网络的发展方向。另外，本发明中的各个功能子系统之间是采用IP网络进行连接，在IP网络上传递信令和业务数据，请参考图5所示的网络物理连接示意图，在移动交换中心内部，CS 401子系统、CMG 402子系统、CDB 404子系统以及CSG 403子系统之间通过100M Ethernet进行通信，在CSG 403与STP 501(信令转接点)之间采用E1接口进行通信，在CMG 402和PSTN/ISDN 502以及PLMN 503之间采用E1/STM-1接口进行通信。结合统一的、开放的、标准的IP底层通信协议的支撑，系统可在不改变总体结构的基础上，根据需要快速的开发和提供新业务；另外，系统利用CMG 402提供的电路业务接口和相应的信令协议，可以支持对现有的移动通信系统基站设备和网络设备的连接；由于系统内部是按照IP网络连接的，因此，系统也可以通过CMG 402的IP业务接口和相应的协议，完成对基于IP的移动系统设备和其他IP网络设备的连接。

下面进一步详细说明本发明的移动交换中心系统结构和有关的接口，未来的网络实体按照业务、控制、媒体接入分离的模式可划分为三个平面：即业务平面、控制平面和媒体接入平面，请参考图6所示，最顶层的是属于一般移动网络系统中的业务功能实体，如HLR 601、SCP 602等，基于电路的基站系统(BSS)603和基于IP的基站系统(BSS)604则属于无线接入系统，本发明中的CS 401、CDB 404位于控制平面，CMG 402和CSG 403属于媒体接入平面，下面对图6中各模块间的接口说明如下：

接口1是系统CS 401功能单元和系统外移动网络实体HLR 501间的信令接口，如果HLR 601是基于IP网络的，则信令接口协议直接为MAP/SCCP/SCTP/IP；如果HLR 601是基于电路信令网络的，则有关的MAP信令协议需通过系统内的信令网关CSG 403转换一下发出，即MAP/SCCP/M3UA/SCTP/IP转换为MAP/SCCP/MTP3/MTP2/E1；

接口2是系统CS 401功能单元和系统外移动网络实体SCP 502间的信令接口，如果SCP 602是基于IP网络的，则信令接口协议直接为INAP/SCCP/SCTP/IP；如果SCP 602是基于电路信令网络的，则有关的INAP信令协议需通过系统内的信令网关CSG 403转换一下发出，即将INAP/SCCP/M3UA/SCTP/IP转换为INAP/SCCP/MTP3/MTP2/E1；

接口3是本系统连接基于IP的基站系统BSS 604的信令接口，其连接关系为CS 401到IP BSS 604，协议为A接口/SCCP/TCP/IP；

接口4是本系统连接基于IP的基站系统BSS 604的业务接口，其连接关系为IP BSS 604到CMG 402内IP BSS接入控制部分，协议为封装了无线声码器包的IP业务包，以EVRC为例则是IP媒体包/EVRC包/RTP/UDP/IP；

接口5、6、7、8接口5、8为CS 401和CMG 402交互开始及终止媒体转换连接信息的接口，接口6、7为CDB 404和CMG 402交互CMG 402媒体资源状况等控制信息的接口，从协议上划分，接口5、6、7、8均为MGCP/MEGACO/H.248/SCTP/UDP/IP；

接口9是CS 401和CDB 404交互媒体路由控制信息等的内部协议接口；

接口10、11是系统的CMG 402与电路交换网SCN 605交互电路承载业务(PCM型业务数据)的接口，也是CMG 402与基于电路的基站系统BSS 603交互电路承载业务(PCM型业务数据)的接口；

接口12本接口用于基于电路的基站系统BSS 603和本系统交互A接口信令，A接口信令通过本接口传到CSG 403进行转换后交CS401处理；

接口13本接口用于CSG 403与SS7信令网606交互基于电路承载的各种七号信令消息，包括传输层控制消息、各种用户消息等；

接口14是CS 401与CSG 403之间交互控制局间呼叫的七号信令电路用户部分ISUP/TUP等信令和控制漫游业务、局间切换及智能业务等的七号信令移动用户部分MAP信令等；

接口15是多个CMG 402间或一个CMG 402内，不同媒体格式流转换的连接接口，可以是由基于IP的无线声码器(如EVRC)包到电路媒体流PCM码流间的双向转换，也可以是基于IP包的不同编码格式的转换。

进一步说明本发明的移动交换中心，本发明的CS是移动交换中心的核心部分，其基本任务是作为呼叫信令控制设备，在数据库设备VLR/HLR等的配合下，完成相应的呼叫处理过程；它同时也提供与PSTN/ISDN网及PLMN网互连所需要的网关中继处理功能。其基本功能包括：

1、呼叫处理功能：电路呼叫控制功能、分组呼叫控制功能、补充业务控制功能、短消息业务功能(SMS)、并发业务控制功能等；

2、移动性管理功能：包括位置登记/删除、加密、鉴权、用户区更新等功能；

3、切换处理功能：包括同一MSC系统内不同BSC的切换控制、不同MSC系统间的切换控制等；

4、无线资源管理功能；

5、网管/统计/计费/操作维护功能等。

下面结合前面叙述的接口进一步说明CS上述功能如何实现：

CS 401处理A接口信令消息的功能，A接口是移动交换中心与基站控制器(BSC)之间的接口，本发明中CS 401可以通过接口3直接从基于IP的基站系统获取A接口消息，也可以通过接口12从CSG 403得到经由CSG 403转发的基于电路的基站系统发来的A接口消息，CS401处理这些A接口消息完成诸如无线资源管理、移动性管理、切换处理及移动台(MS)呼叫管理等功能。

CS 401与CMG 402之间包括接口5、8，本发明中CMG 402实体主要负责系统内所有中继电路、声码器资源物理状态的管理及业务的收发等。因此，通过接口5、8 CS 401主要完成中继网关电路以及声码器资源的连接、释放、转接操作等内容。

多个CS 401和掌握全局动态资源路由消息的CDB 404之间通过接口9交互媒体路由控制信息等进行资源占用协商过程，以获得明确的资源指示，避免资源冲突，同时又能合理利用媒体资源。

CS 401与CSG 403之间通过接口14交互基于IP的七号信令应用层消息，包括用于中继电路呼叫的ISUP/TUP消息和用于移动实体间互访的MAP消息及INAP消息等。通过处理ISUP/TUP消息，并借助CDB404的资源管理功能，CS 401可明确确定呼叫中所需的中继电路情况，并通过控制相应的CMG 402来完成对具体电路的物理操作过程。CS401通过处理MAP、INAP等消息，完成和移动网络实体HLR 601、SCP602等的信息交互，提供用户各种业务控制功能等。

进一步，具体叙述CS 401内部的电路管理，移动交换中心到不同DPC之间的电路以不同的路由表示，每个路由控制部分CMG 402中的电路资源，路由配置在不同的CS 401上，一般中继电路可按双向中继设置，也可按单向中继设置，双向中继的优点是可以提高中继线的利用率，在中继线群为小群时这种优点较明显，但在中继线群已经很大时，由于中继线的利用率已经饱和，此时再设置为双向中继优点并不明显，因此，可按部分单向、部分双向中继使用，另外，有可能发生两个交换局同时企图占用同一条电路，即发生同抢(双重占用)的情况，此时双方都不能接通，只能等待超时以后强迫释放。为了减少同抢情况的发生，在各个路由中可采用不同的电路选择方法，中继电路的管理应支持三种方法：均衡式、方法1和方法2。另外，当电路发生故障、本方闭塞、对方闭塞等情况时必须将相应的电路置为不可用。当某路由的忙闲级别发生变化时必须向CDB 404通告，以保证CS 401和CDB 404内数据的一致性。

下面重点叙述CDB 404功能子模块，CDB 404作为全局呼叫选路控制的设备，是实现本发明的关键设备，更清楚的进行说明，首先来看CDB 404的工作原理，呼叫选路中为了确定最优的CS 401，CDB 404必须获取每个路由的电路在各CS 401上的配置情况，一般每个路由的电路最多配置在16个CS 401上。为了减少CDB 404的负荷及其与各个模块的通信量，CDB 404并不需详细的获取这些路由在各个CS 401上具体配置了多少电路以及还有多少电路空闲，它只需获取这些CS401的忙闲级别即可，例如将CS 401的忙闲级别设为正常、告警和全忙三个级别，另外，CDB 404还支持两种路由选择方式：溢出式和负荷分担式。所谓溢出式是根据各个路由的优先级，当优先级高的路由全忙之后再选优先级低的路由，其实现方法比较简单。而对于负荷分担式，则是在各个路由中以不同的负荷分担比例分担话务，当到达本路由的负荷分担比时开始选下一路由。

在负荷分担式中应支持满负荷路由，即以溢出式优选某一个或几个路由，而按负荷分担式次选其他路由，另外还可以支持热备用路由，即按负荷分担式优选某些路由，只有在这些路由的电路全部选完才选另外的路由。具体的为了实现上述两种路由选择方式，在本发明的CDB404中设置有路由轮选计数器和CS轮选计数器，所述路由轮选计数器用于对一次呼叫的路由轮选时，记录当前选择的路由的路由号。所述CS轮选计数器用于选定路由后，对该路由对应的呼叫服务器进行轮选以实现各个CS之间负荷分担。在按照负荷分担式选路时，还包括路由分担计数器，用于在预定的计数范围内对选定的不同负荷分担比的路由的负荷计数，当此计数器减到零时选择下一路由。具体实施中，CS根据以下原则确定：

1、CDB要即时获取各个CS与CSG是否失联，如果系统发现某个CS与CSG失联，则向操作维护管理单元(OAM)告警，并向CDB发送消息报告此CS与CSG失联，CDB将禁止在此CS上选路；

2、在信令控制层面，CDB和CSG建立原语联络机制，如果CDB收到CSG发来的DPC不可达原语或者用户不可用(UPU)原语，则禁止选择对应于此DPC的路由。

3、根据电路管理方式而定：

考虑到电路管理的方法1要求按电路识别码(CIC)大小顺序选择电路，所以在配置数据时必须要求各CS内电路的CIC应进行顺序考虑。例如，路由T的电路管理方式为方法1并在CS1和CS2上配置有电路，则CS1中路由T电路的CIC或者全部小于、或者全部大于CS2中路由T电路的CIC。在CDB中需对这些CS进行排序，当OPC＜DPC时，先选配置CIC值小的CS，CIC值小的CS无电路时再选择CIC值次小的CS......，依次类推；对于方法2和均衡式，先选忙闲级别为正常的CS，全选完后再选级别为告警的CS。由于设置了CS轮选计数器，每次选路成功后更改计数器，使其从下一个CS开始选择。

下面从信令层面对话务量的动态控制进一步说明本发明的CDB，本发明中，在MSC与其他交换局之间可采用自动拥塞控制(ACC)的方式调节局间话务量，在MSC内还可以采用拥塞指示原语(CIP)的方式调节各个方向的话务量。

先来看MSC局间的自动拥塞控制，自动拥塞控制(ACC)是在一个交换局处于过负荷情况下应用的。MSC共有两个拥塞级，一个是不太严重的拥塞(第一级拥塞)，另一个是严重的拥塞(第二级拥塞)。如果达到了两个拥塞级的任一级，CDB可指示CSG向邻近局发送自动拥塞控制信息消息，并指明是第一级还是第二级。邻近局收到自动拥塞控制信息消息后应减低至受影响的过负荷局的话务。自动拥塞控制信息消息是由过负荷的局在收到对一条电路的前向拆线信号之后和送出释放保护信号之前发送的。如果过负荷局回到正常的话务负荷，则不再送出自动拥塞控制信息消息。邻近局在一个预先确定的时间后自动回复到它们的正常状态。

而对于拥塞指示原语(CIP)，主要用于在CDB和CSG之间交互选路控制的信息，包括：

DPC拥塞指示原语：该原语由CSG发给CDB，CDB收到该原语后，将调整对应DPC的拥塞状态，拥塞状态分为8档(每档12.5％)，拥塞状态越高，允许的业务量越小，呼叫选路时将拥塞状态作为路由可用指标之一，如拥塞状态为1档时，将在允许7次选路后拒绝一次选路，然后再允许7次选路，拒绝一次选路；

DPC不可达原语：该原语由CSG发给CDB，CDB收到该原语后，将禁止呼叫选路到该DPC方向，然后定期向CSG发DPC可达询问原语。CDB再向所有CS发DPC不可达通告，配置了此DPC的CS将DPC状态置为DPC不可达，CS如果在UPU状态下收到此通告则停止向CSG发UPT；

DPC可达恢复原语：该原语由CSG发给CDB，CDB收到该原语后，将恢复到该DPC方向的呼叫选路，CDB再向所有CS发DPC可达恢复通告，配置了此DPC的CS将DPC状态改为正常；

DPC可达询问原语：该原语由CDB发给CSG，DPC不可达时定期发向CSG；

DPC UPU原语：该原语由CSG发给CDB，CDB收到该原语后，将禁止呼叫选路到该DPC方向，然后向所有CS发用户部分不可用通告消息。配置了此DPC的CS将DPC状态置为UPU，并定时向该DPC发一个UPT测试消息以测试该DPC UP部分是否恢复可用。若任意CS从该DPC收到任意TUP&ISUP消息，则立即向CDB发DPC可用报告消息。CDB收到该消息后，将恢复到该DPC方向的呼叫选路，然后向所有CS发DPC可用通告消息。CS收到此消息后将DPC状态置为UP可用，停止发UPT(用户部分测试)测试消息。

上述为CSG与CDB之间联络的原语，CDB收到CSG的DPC拥塞指示原语后，将调整对应DPC的拥塞状态，拥塞状态共分为8档(每档12.5％)，拥塞状态越高，允许的业务量越小，呼叫选路时将拥塞状态作为路由可用指标之一，如拥塞状态为1档时，将在允许7次选路后拒绝一次选路，然后再允许7次选路，拒绝一次选路，在具体实施时所述拥塞状态的调整可通过一个拥塞计数器实现，所述拥塞计数器用于对选定的到目的信令点编码(DPC)的路由进行拥塞计数，以确定该路由的拥塞状态，并根据DPC状态和拥塞级别在信令层控制选路和电路的分配。

CDB收到此原语后应分几级对受影响的方向减低话务负荷(呼叫尝试)。当CDB第一次收到该DPC拥塞指示原语，至受影响方向的拥塞级别增加一级，同时启动两个时限Tue1和Tue2。在Tue1期内，对所有收到的同前方向的DPC拥塞指示原语均不加以理睬，从而使拥塞级别不会在非常短的时间内增加到最大值。Tue1满期但Tue2未满期则收到DPC拥塞指示原语将再增加一级拥塞级别，直到最高级别，同时重新启动Tue1和Tue2。如Tue1满期(即在相应期间未收到DPC拥塞指示原语)，则降低一级拥塞级别，Tue2重新开始，除非已拥塞级别已变为零。Tue1和Tue2一般为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Tuel}=300~600\\ \mathrm{Tue}2=5~10s\end{array}\right.$

可以设置0～7共8个拥塞级别，当拥塞级别为k时，每7次选路拒绝k次，而使其选择其它路由，特别当k＝7时，相当于禁止在此路由上选路。

另外，在CS内如果由于设备障碍等原因使呼叫不能接通，CS将向CDB发送呼叫重选请求信，CDB根据信件的内容及相应的参数、时间和状态重新选出一个最优路由并确定相应的CS，然后向其发送电路分配指示信。在信件中设置一个重选计数器，使其在预设的次数内重选，仍然失败时再向原CS发送选路失败信，并向用户送拥塞音。

以下对CS和CDB间用于选路的主要信件做简要说明：

中继电路申请请求信(CS——＞CDB)：主要携带号码和路由信息，用于在CDB中对CS和路由选择，CDB收到此信件之后根据路由信息选择CS和路由；

中继电路申请响应信(CDB——＞CS)：主要携带失败原因，如果在CDB中对CS和路由选择失败则发送此信件，向原CS通告选路失败；

中继电路分配指示信(CDB——＞CS)：主要携带CDB选路得到的路由号，CS收到此信件之后根据路由分配电路；

中继电路呼叫重选信(CS——＞CDB)：主要携带号码和路由信息，当在CS中分配失败且没有超过重选次数时发此信件，CDB收到此信件之后重新选择CS和路由；

选路失败信(CS——＞CS)：主要携带失败原因。当在CS中分配失败且已经超过重选次数时发此信件。

下面参考图7～图10对利用CDB进行呼叫选路的流程进行说明。

图7是成功的呼叫选路流程1，流程如下：

步骤701CS发送一个电路申请请求信给CDB，CDB根据所述电路申请请求信中的路由信息选择相应的CS’和路由；步骤702CDB向被选择的相应的CS’发送电路分配指示信；步骤703被选择的CS’向原申请电路的CS发送选路成功的消息。

图8是成功的呼叫选路流程2，流程如下：

步骤801CS向CDB发送电路中请请求信，CDB根据所述信中包含的路由信息等选择相应的CS’；步骤802所述的CDB向相应的CS’发送电路分配指示信，如电路分配失败，则进入步骤803，相应的CS’向CDB发送电路分配失败指示信，CDB重新选择CMG，进入步骤804CDB向CS’重新发送电路分配指示信；步骤805分配成功，CS’向CS发送选路成功信息。

图9是失败的呼叫选路流程1，流程如下：

步骤901CS向CDB发送电路申请请求信；步骤902CDB没有找到可用的电路，向CS发送电路申请失败的信息。

图10是失败的呼叫选路流程2，流程如下：

步骤S101CS向CDB发送电路申请请求信；步骤S102CDB根据电路申请请求信中的路由信息选择相应的CS’；步骤S103CDB向CS’发送电路分配指示信；步骤S104CS’向CDB发送电路分配失败信，指示CDB没有可用的CMG；步骤S105CDB重选其他CMG，并向CS’发送电路分配指示信；步骤S106所述重选的CMG也不可用，CS’向CS发送选路失败消息。

上面重点叙述了CDB，系统中根据使用需要也可不必配备物理CDB实体，而使CDB以软件形式(即软件实体的形式)寄生在CSG或某个指定的CS或VLR中。

下面来看CMG，CMG是基于IP分组的业务环境和基于电路交换的业务环境的互通接口，同时也在必要时执行防火墙功能。本发明中CMG主要提供与PSTN、ISDN、PLMN及其它电路域网络的互联互通接口，它通过内置的2Mbps G.703电接口或155Mbps SDH光接口与电路交换网络SCN相连，通过100Mbps以太网接口与CS、CDB相连。CMG提供承载业务流的编码和解码功能，如EVRC(增强型可变速率编码器)、AMR(声音/调制解调器插卡)等，并可完成不同媒体流格式的翻译，对相关业务提供所需的Qos质量控制措施。

具体的，CMG由子系统管理机、声码器板、会议部件板、时钟板等部件组成，主要负责系统内所有中继电路、声码器、会议端子等资源物理状态的管理及业务的收发等，还具有回声抑制、双音收发、语音辅导等功能。

CMG在CS的控制下对媒体资源(如电路、声码器等)执行占用或释放操作，并定期和CS核实有关资源的使用情况。系统可设计支持多个CS和多个CMG以负荷分担的方式工作，一个CS可以管理和控制多个CMG。它们之间的控制关系主要体现在数据配置上，而不受硬件连接关系的限制(实际上每个CS都可以和系统内任何一个CMG通信)，因此可以通过修改数据的方式在线改变其控制隶属关系。

本发明的系统中，为了方便管理多个CS和多个CMG的动态路由控制关系，设置了CDB实体用以掌握全局多个CMG的资源占用情况和动态路由配置及占用信息。因此CMG和CDB主要交互媒体资源的路由配置、故障告警等信息。

下面以一个具体实施例说明本发明CMG的主要作用，如图11所示，一个基于IP BSS的手机用户呼叫PSTN侧的固定用户，包括以下步骤：

步骤S110IP BSS接收到一个手机用户A的呼叫请求，则将呼叫信息通过基于IP的A接口信令传送到CS；

步骤S111 CS分析相关的呼叫信息，获取被叫用户是PSTN侧的固定用户B，发起和CDB的路由协商过程，以选择占用哪个CMG的电路媒体资源和PSTN连接；

步骤S112CS通知某个可用的CMG，占用它的一条电路连接PSTN用户B，同时通知某个可用的CMG占用它的一个声码器资源处理手机A发来的基于IP的无线语音包；

步骤S113 CS根据主被叫进展情况，通知CMG(可能是两个或者多个)将主被叫媒体流连接起来，或者释放某一端。

下面说明本发明的CSG。

CSG是连接七号信令网和IP网的网关设备，它为基于IP环境中的网络设备(如CS)提供与电路交换网(PSTN/ISDN/PLMN)互连的公共信令接口，使相应的信令可在网间互通。必要时它也具备防火墙功能。CSG既可以是系统中的一个组成部分，又可作一个标准的信令网关设备单独使用。

CSG在IP侧，提供符合IEEE802.3标准的100BaseT接口，为IP网中的应用实体提供七号信令网络服务；在PSTN(ISDN/PLMN)侧，提供标准E1接口与现有的七号信令网相连，可与其他设备建立标准的64Kbps或2Mbps的信令链路。

CSG可为MAP(移动应用部分)、TCAP(事务处理能力)、TUP/ISUP(电话用户部分/ISDN用户部分)、A接口等提供转换服务，其基本的信令转换原理如下表所示：

基于电路的七号信令	CSG		基于IP的七号信令(CS)
				呼叫业务处理/事务处理	信令网关		呼叫业务处理/事务处理
TUP/ISUP/SCCP	SCCP	节点互通功能	TUP/ISUP/SCCP
				MTP-3	MTP-3	M3UA	M3UA
MTP-2	MTP-2	SCTP	SCTP
				MTP-1	MTP-1	IP	IP

上述对组成本发明移动交换中心的四个功能子系统的功能及作用进行了详细的说明，下面以本发明的移动交换中心实现中继汇接为例对其工作过程进行说明。

参考图12～图13所示，其中图12是中继汇接中信令与业务流的传送示意图，图13是呼叫接续的示意图，图12中

表示信令流，

表示业务流，由CSG、CS和CDB共同负责控制信令的接续，由CMG负责业务的传输。

参考图13，外局A与外局B的中继汇接通过CS1、CS2以及CDB、CMG和CSG(CMG和CSG均未在图中示出)共同完成，流程如下：

步骤S131外局A向CS1发送初始地址信息(IAM)；步骤S132 CS1根据IAM消息对被叫号码进行分析确定所述被叫号码为外局用户号码，在字冠特征表中确定到目标局的若干条路由及相关参数，并向CDB发送电路申请请求信；步骤S133CDB根据电路申请请求信和相关状态从这些路由中选出一个最优路由T并确定相应的CS2，然后向CS2发电路分配指示信；步骤S134CS2在路由T中分配一条空闲电路，然后向外局B发送初始地址信息(IAM)，同时在步骤S135向CS1发送选路成功信；步骤S136外局A向CS2发送地址全信息(ACM)；步骤S137被叫状态空闲，CS1向外局A发送ACM消息；步骤S138被叫应答，外局B向CS2发送应答消息(ANM)；步骤S139CS1向外局A发送ANM，外局A与外局B建立通话。

当呼叫一方为移动用户，另一方为固定或者MSC上的出局呼叫时，还需基站收发信机BTS、基站控制器BSC与CS和CSG共同完成信令的接续。BTS和BSC用于无线接入，CDB进行呼叫选路，然后由CS分配某CMG上的一条电路用于出局。在业务上，需要由CS在CMG上分配一个声码器，用于处理来自BTS的语音包与CMG上电路交换之间的语音转换，工作过程与上述中继汇接相似，这里不再赘述。

另外，如果呼叫为局内呼叫，且呼叫双方的声码器相同，则由BST、BSC和CS控制信令的接续，由BST和BSC控制业务的传输。而对于局内呼叫，且呼叫双方的声码器类型不同时，由BST、BSC和CMG控制信令的接续，由BST、BSC和CMG控制业务的传输，还需在CMG上申请一个声码器用于不同声码器类型的语音包之间的转换。

以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，非因此即局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均理同包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种应用于3G移动通信系统的移动交换中心，包括分布式呼叫服务器CS子系统，用于呼叫信令控制，完成呼叫信令处理及呼叫控制过程，分布式电路媒体网关CMG子系统，包括电路业务接口和IP业务接口，用于中继电路物理状态的管理和业务的收发，负责提供承载业务的网络，呼叫信令网关CSG子系统，用于提供信令端点或信令转接点，其特征在于：

还包括电路分配单元CDB子系统，用于获取每个路由的电路在各CS上的配置情况和所述CS的忙闲级别，统计各种路由和呼叫信息；在申请电路时根据路由信息以及相应的参数、时间和状态选出一个优先级高且不处于全忙状态的路由，或根据路由信息以及相应的参数、时间和状态选出一个未达到预设的负何分担比的路由，并确定相应的CS子系统；所述各子系统之间采用统一的IP协议通过IP网络连接，在所述的IP网络上传递信令和业务数据。

2.根据权利要求1所述的移动交换中心，其特征在于：

所述电路分配单元子系统包括CS轮选计数器，所述CS轮选计数器用于选定路由后，对该路由对应的呼叫服务器进行轮选以实现各个CS之间负荷分担。

3.根据权利要求1或2所述的移动交换中心，其特征在于：

所述电路分配单元子系统进一步包括路由轮选计数器和路由分担计数器，所述路由轮选计数器用于对一次呼叫的路由轮选时，记录当前选择的路由的路由号；所述路由分担计数器用于在预定的计数范围内对选定的不同负荷分担比的路由的负荷计数，当此计数器减到零时选择下一路由。

4.根据权利要求3所述的移动交换中心，其特征在于：

所述电路分配单元子系统进一步包括拥塞计数器，用于对选定的到目的信令点编码DPC的路由进行拥塞计数，以确定该路由的拥塞状态，并根据DPC状态和拥塞级别在信令层控制选路和电路的分配。

5.根据权利要求1所述的移动交换中心，其特征在于：

所述的CMG子系统包括电路业务接口和IP业务接口，所述电路业务接口用于连接基于电路的基站系统或其他电路交换网络，所述IP业务接口用于连接基于IP的基站系统或其他IP网络。

6.根据权利要求1所述的移动交换中心，其特征在于：所述CDB子系统为物理实体。

7.根据权利要求1所述的移动交换中心，其特征在于：所述CDB子系统为软件实体。

8.根据权利要求7所述的移动交换中心，其特征在于：所述CDB软件实体设置在CS、VLR或CSG中。

Images