CN111193637A - 一种核心网切换方法、装置、通信系统、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核心网切换方法、装置、通信系统、设备和存储介质，其应用于核心网的方法包括：作为备核心网监听主核心网发出的心跳信息；根据作为备核心网时对心跳信息的监听结果判断主核心网是否异常，若是则切换作为新主核心网；作为新主核心网通过基站寻呼因原主核心网异常被基站释放的用户设备，以使被释放的用户设备通过基站重新接入新主核心网；其中基站释放用户设备的时机为根据基站监听原主核心网发出的心跳信息的监听结果判断原主核心网异常时进行的；作为新主核心网继续发出心跳信息。本发明可以实现低复杂度、低成本、短耗时、高可靠性的核心网切换。

Description

一种核心网切换方法、装置、通信系统、设备和存储介质

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，更具体地，涉及一种核心网切换方法、装置、通信系统、设备和存储介质。

背景技术

在传统的通信网络中，一般由PDN(Packet Data Network，分组数据网)服务器、核心网(Evolved Packet Core，EPC)、基站(Evolved NodeB，eNodeB)、用户设备(UserEquipment，UE)组成，其网络架构如图1所示。在该通信网络中，基站通过无线空口与用户设备进行信令和用户面数据的交互，核心网通过S1接口与基站进行信令交互、通过SGI接口与PDN服务器进行信令交互，由此转发用户设备与PDN服务器之间的数据。

但在专网产品应用中，一般为了提高网络的可靠性，都使用冗余备份机制，即在通信网络中设置互为主备的双核心网。传统的双核心网备份切换方法使用双机热备份，即两个核心网的配置完全一致，对外只呈现为一个核心网，两个核心网通过媒体接入控制层(MAC)自定义信息的广播，确定其主备机状态。虽然该切换方法可以使得核心网切换恢复时间较快，用户不感知，但是网络架构复杂、开发技术难度大、开发成本高。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种核心网切换方法、装置、通信系统、设备和存储介质，用于实现低复杂度、低成本、短耗时、高可靠性的核心网切换。

本发明采取的技术方案是：

一种核心网切换方法，应用于核心网，包括：

作为备核心网监听主核心网发出的心跳信息；

根据作为备核心网时对心跳信息的监听结果判断主核心网是否异常，若是则切换作为新主核心网；

作为新主核心网通过基站寻呼因原主核心网异常被基站释放的用户设备，以使被释放的用户设备通过基站重新接入新主核心网；其中基站释放用户设备的时机为根据基站监听原主核心网发出的心跳信息的监听结果判断原主核心网异常时进行的；

作为新主核心网继续发出心跳信息。

通过主核心网发送心跳消息、基站和备核心网对心跳信息的同步监听，可以使得备核心网在主核心网出现异常时及时地与主核心网进行主备切换，并且通过寻呼的方式，可以使得主核心网与备核心网之间无需对用户设备的上下文信息进行热备份，就可以实现用户设备在主备核心网切换后的重新接入，恢复与PDN服务器之间的数据交互。

进一步地，所述核心网切换方法还包括：

当所述核心网从作为备核心网切换为作为主核心网时，所述核心网继续发送心跳信息，以使所述基站和主备互换后当前的备核心网继续监听所述心跳信息。

当原备核心网切换为当前的主核心网后，当前的主核心网继续向外发送心跳信息，基站和当前的备核心网也继续监听心跳信息，在基站和备核心网对心跳信息的监听结果满足核心网切换条件时，继续按照本发明所提供的核心网切换方法进行核心网切换。

进一步地，所述作为新主核心网通过基站寻呼因原主核心网异常被基站释放的用户设备，包括：

作为新主核心网获取因原主核心网异常被基站释放的身份信息，根据所述身份信息通过基站寻呼所述被基站释放的用户设备。

进一步地，所述核心网切换方法还包括：

初始上电时监听主核心网发出的心跳信息；

根据初始上电时对心跳信息的监听结果判断是否已有主核心网在正常运行，若是则切换作为备核心网，若否则切换作为主核心网。

在核心网初始上电时先监听心跳信息，根据监听结果判断当前是否已有主核心网在正常运行。如果监听到已有一个主核心网在正常运行，该核心网可以将自身作为备核心网；如果监听到当前没有一个主核心网在正常运行，该核心网可以将自身作为主核心网。该核心网将自身切换作为主核心网后可以向外发送心跳信息，以使备核心网和基站进行监听。

进一步地，所述根据初始上电时对心跳信息的监听结果判断是否已有主核心网在正常运行，包括：

根据初始上电时无法监听到所述心跳信息和/或监听到所述心跳信息异常的连续次数是否在预设次数以上，判断是否已有主核心网在正常运行。

运维人员可以根据实际需求对预设次数进行取值，具备一定的灵活性。当预设次数取值为大于或等于2的整数时，可以根据连续多次对心跳信息的监听结果，判定当前的主核心网是否在正常运行，从而提高判定的准确性，保证通信网络系统在核心网初始上电时的可靠性和稳定性。

一种核心网切换方法，应用于基站，包括：

监听主核心网发出的心跳信息；

根据对心跳信息的监听结果判断主核心网是否异常，若是则分别与用户设备和异常主核心网断开连接，与新主核心网重新连接；

接收新主核心网对用户设备的寻呼信息；

根据寻呼信息与被释放的用户设备重新建立连接；

继续监听新主核心网发出的心跳信息。

通过主核心网发送心跳信息、基站对心跳信息监听，可以使得基站在主核心网出现异常时及时断开与异常主核心网的连接以及与用户设备的连接，并且通过寻呼的方式，可以使得主核心网与备核心网之间无需对用户设备的上下文信息进行热备份，就可以实现用户设备在主备核心网切换后的重新接入，恢复与PDN服务器之间的数据交互。

一种核心网切换装置，应用于核心网，包括：

监听模块，用于在作为备核心网时监听主核心网发出的心跳信息；

切换模块，用于根据作为备核心网时对心跳信息的监听结果判断主核心网是否异常，若是则切换作为新主核心网；

寻呼模块，用于在作为新主核心网时通过基站寻呼因原主核心网异常被基站释放的用户设备，以使被释放的用户设备通过基站重新接入新主核心网；其中基站释放用户设备的时机为根据基站监听原主核心网发出的心跳信息的监听结果判断原主核心网异常时进行的；

发送模块，用于作为新主核心网继续发出心跳信息。

通过主核心网发送心跳消息、基站和备核心网对心跳信息的同步监听，可以使得备核心网在主核心网出现异常时及时地与主核心网进行主备切换，并且通过寻呼的方式，可以使得主核心网与备核心网之间无需对用户设备的上下文信息进行热备份，就可以实现用户设备在主备核心网切换后的重新接入，恢复与PDN服务器之间的数据交互。

进一步地，所述寻呼模块用于在作为新主核心网时通过基站寻呼因原主核心网异常被基站释放的用户设备，包括：

所述寻呼模块用于在作为新主核心网时获取因原主核心网异常被基站释放的身份信息，根据所述身份信息通过基站寻呼所述被基站释放的用户设备。

进一步地，所述监听模块还用于在初始上电时监听主核心网发出的心跳信息；

所述切换模块还用于根据初始上电时对心跳信息的监听结果判断是否已有主核心网在正常运行，若是则切换作为备核心网，若否则切换作为主核心网。

在核心网初始上电时监听模块先监听心跳信息，根据监听结果判断当前是否已有主核心网在正常运行。如果监听结果为已有一个主核心网在正常运行，切换模块使该核心网作为备核心网；如果监听结果为当前没有一个主核心网在正常运行，切换模块使该核心网作为主核心网。切换模块使核心网作为主核心网后，发送模块可以向外发送心跳信息，以使备核心网和基站继续进行监听。

进一步地，所述切换模块用于根据初始上电时对心跳信息的监听结果判断是否已有主核心网在正常运行，包括：

所述切换模块用于根据初始上电时无法监听到所述心跳信息和/或监听到所述心跳信息异常的连续次数是否在预设次数以上，判断是否已有主核心网在正常运行。

运维人员可以根据实际需求对预设次数进行取值，具备一定的灵活性，其取值可以是大于1的正整数。其优选取值范围为2～6次，切换模块根据监听模块连续多次对心跳信息的监听结果，判定是否已有主核心网在正常运行，可以提高判定的准确性，保证通信网络系统在核心网初始上电时的可靠性和稳定性。

一种核心网切换装置，应用于基站，包括：

监听模块，用于监听主核心网发出的心跳信息；

连接模块，用于根据对心跳信息的监听结果判断主核心网异常时，分别与用户设备和异常主核心网断开连接，与新主核心网重新连接；

接收模块，用于接收新主核心网对用户设备的寻呼信息；

寻呼模块，用于根据寻呼信息与被释放的用户设备重新建立连接；

所述监听模块，还用于继续监听新主核心网发出的心跳信息。

通过主核心网发送心跳信息、基站对心跳信息监听，可以使得基站在主核心网出现异常时及时断开与异常主核心网的连接以及与用户设备的连接，并且通过寻呼的方式，可以使得主核心网与备核心网之间无需对用户设备的上下文信息进行热备份，就可以实现用户设备在主备核心网切换后的重新接入，恢复与PDN服务器之间的数据交互。

一种通信系统，包括核心网和基站，所述核心网设有如上所述应用于核心网的核心网切换装置，所述基站设有如上所述应用于基站的核心网切换装置。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述核心网切换方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述核心网切换方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过主核心网向外发送心跳信息，备核心网和基站根据对心跳信息的监听结果判断主核心网是否异常，在主核心网异常的时候可以及时地让备核心网与主核心网进行主备交换；而且在主备交换后通过寻呼的方式寻呼之前接入原主核心网的用户设备，使得这些用户设备可以重新接入主备交换后的当前主核心网，无需主核心网与备核心网对用户设备的上下文信息进行备份。本发明使得核心网切换简单、高效，开发相对容易而且投入成本低，具有实用性并可以达到通信网络应用要求，由此实现了低复杂度、低成本、耗时短、高可靠性的核心网切换。

附图说明

图1为传统的通信网络系统架构示意图。

图2为设置了双核心网的通信网络系统架构示意图。

图3为本发明一个实施例的核心网切换流程示意图。

图4为本发明一个实施例的核心网初始上电时心跳信息监听流程示意图。

图5为本发明一个实施例的应用于核心网的核心网切换装置组成示意图。

图6为本发明一个实施例的应用于基站的核心网切换装置组成示意图。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

在设有多个核心网的通信网络中，当一个核心网作为主核心网时，其它核心网则作为备核心网。图2为设置了双核心网的通信网络系统架构示意图。该双核心网的通信网络系统包括两个核心网和基站，一个核心网作为主核心网，另一个核心网作为备核心网，主核心网和备核心网分别通过SGI接口与PDN服务器通信连接、通过S1接口与基站连接，用户设备可以通过无线空口与基站通信连接。备核心网可以在主核心网发生异常时与主核心网进行主备互换，原备核心网成为当前的主核心网，原主核心网成为当前的备核心网，由此使得该通信网络系统在主核心网发生异常时可以继续正常运行。

在该通信网络系统中，用户设备依次通过基站和核心网接入PDN服务器后，用户设备发往PDN服务器的上行数据通过无线空口发送至基站，基站通过S1接口将上行数据转发至主核心网，主核心网从上行数据解析目标地址后从SGI接口转发给指定的PDN服务器；PDN服务器发往用户设备的下行数据通过SGI接口发送至主核心网，主核心网解析后，匹配在线的用户设备及对应承载，将下行数据通过S1接口转发至基站，再由基站通过无线空口下发到指定用户设备。

具体地，PDN服务器可以通过交换机SW1分别与主核心网的SGI接口和备核心网的SGI接口连接，主核心网的S1接口和备核心网的S1接口通过交换机SW2与基站连接。

SGI接口、S1接口分别为LTE网络架构中主核心网和备核心网与通信网络系统其它部分连接的不同接口。可以理解的是，在实际应用中，可以突破LTE网络架构中所定义的接口而采用其它接口，其应用具备一定的兼容性。

在一个实施例中，提供一种核心网切换方法，应用于核心网。以本实施例所提供的核心网切换方法应用于如图2所示的通信网络系统中的核心网为例，所述核心网切换方法包括：

作为备核心网监听主核心网发出的心跳信息；

根据作为备核心网时对心跳信息的监听结果判断主核心网是否异常，若是则切换作为新主核心网；

作为新主核心网通过基站寻呼因原主核心网异常被基站释放的用户设备，以使被释放的用户设备通过基站重新接入新主核心网；其中基站释放用户设备的时机为根据基站监听原主核心网发出的心跳信息的监听结果判断原主核心网异常时进行的；

作为新主核心网继续发出心跳信息。

主核心网向外发送心跳信息，该心跳信息可以被备核心网和基站监听，备核心网和基站可以根据监听结果判断主核心网是否异常。

当核心网作为备核心网时监听到主核心网在正常运行，则不需要进行核心网切换，继续保持作为备核心网；当核心网作为备核心网时监听到主核心网出现了异常，则与主核心网进行主备互换，切换为当前的主核心网。

基站监听到主核心网在正常运行，则继续保持当前与用户设备的连接；基站监听到主核心网出现了异常，则先断开基站与这些用户设备的通信连接(断开如图2所示的S1链路)，释放当前通过其而接入主核心网的用户设备，等到主备核心网完成了切换，新主核心网会通过基站寻呼用户设备，使得基站与这些用户设备的通信连接重新建立(重建如图2所示的S1链路)，用户设备恢复与PDN服务器之间正常数据交互。

核心网作为新主核心网继续向外发送心跳消息，基站和当前的备核心网也继续监听心跳信息，继续按照本实施例所提供的核心网切换方法进行核心网切换。

通过主核心网发送心跳消息、基站和备核心网对心跳信息的同步监听，可以使得备核心网在主核心网出现异常时及时地与主核心网进行主备切换，并且通过寻呼的方式，可以使得主核心网与备核心网之间无需对用户设备的上下文信息进行热备份(主核心网和备核心网无需交换或者同时保存之前接入的用户设备的上下文信息)，就可以实现用户设备在主备核心网切换后的重新接入，恢复与PDN服务器之间的数据交互。本实施例所提供的核心网切换方法简单、高效，开发相对容易而且投入成本低，具有实用性并可以达到通信网络应用要求，尤其适用于可靠性要求高的专用通信网络中，如轨道交通专用网络、电力专用网络、大型自动化工厂专用LTE网络等。

具体实施过程中，根据对心跳消息的监听结果判断主核心网是否异常：可以是根据是否能监听到心跳消息，判断主核心网是否异常；可以是对监听到的心跳信息进行校核验证，根据验证结果判定主核心网是否异常；也可以是解析监听到的心跳信息得到指示主核心网是否正常的信息，根据所解析到的信息判定主核心网是否异常。

在一个实施例中，作为新主核心网通过基站寻呼因原主核心网异常被基站释放的用户设备，包括：

作为新主核心网获取因原主核心网异常被基站释放的身份信息，根据所述身份信息通过基站寻呼所述被基站释放的用户设备。

身份信息可以是在主备互换前获取，也可以是在主备互换后获取。具体地，可以是在主备互换前每次有新的用户设备接入主核心网时，即时获取该用户设备的身份信息；也可以是在主核心网发生异常时或主备互换后获取被基站释放的用户设备的身份信息。

在一个实施方式中，作为新主核心网可以从原主核心网获取因原主核心网异常被基站释放的身份信息，由此，主备核心网只需对用户设备的身份信息进行热备份，也无需对用户设备的上下文信息进行热备份。

在另一个实施方式中，基站记录其所释放的用户设备的身份信息，作为新主核心网可以从基站获取因原主核心网异常被基站释放的身份信息。

在另一个实施方式中，因原主核心网异常被基站释放的身份信息可被原主核心网上传到PDN服务器，新主核心网可以从PDN服务器获取被基站释放的用户设备的身份信息。

如图3所示，核心网切换的具体实施过程可以是：

S1.用户设备通过基站向主核心网发送请求连接信息；

S2.接收到请求连接信息的主核心网通过基站向该用户设备发送接受连接信息；

S3.接收到接受连接信息的用户设备向主核心网发送响应连接信息，由此完成了用户设备接入主核心网；

S3a.备核心网根据对主核心网所发送的心跳信息的监听结果判断主核心网是否异常，若是则进行核心网主备交换；

S3b.原主核心网切换为新备核心网(由active状态切换为standby状态)；

S3c.原备核心网切换为新主核心网(由standby状态切换为active状态)；

S4.基站根据对主核心网所发送的心跳信息的监听结果判断主核心网是否异常，若是则进入overload状态；

S5.原主核心网向基站发送重置信息；

S6.接收到重置信息的基站断开与原主核心网的连接并释放当前与其连接的用户设备后，向原主核心网发送重置完成信息；

S7.原备核心网切换为新主核心网后与基站重新握手，使得基站退出overload状态；

S8.新主核心网获取被基站释放的用户设备的身份信息，根据身份信息向基站发送寻呼信息，基站根据寻呼信息寻呼之前被其释放的用户设备；

S9.之前被基站释放的用户设备接收到基站的寻呼时，重新通过基站向新主核心网发送请求连接信息；

S10.接收到请求连接信息的新主核心网通过基站向用户设备发送接受连接信息；

S11.接收到接受连接信息的用户设备向新主核心网发送响应连接信息，由此恢复了用户设备与新主核心网的重新接入。

在步骤S2和步骤S10中，接收到请求连接信息的主核心网还可以对发送该请求连接信息的用户设备进行以下过程的一个或多个：鉴权、安全模式控制、EMS信息获取等。

步骤S8具体可以是，新主核心网向基站发送寻呼信息，寻呼信息携带之前被基站释放的用户设备的身份信息(可以是用户设备ID，如IMSI码等)，基站解读寻呼信息得到这些用户设备的跟踪区域标识(Tracking Area Identity，TAI)列表，并在其下属于列表中跟踪区域的小区进行空口的寻呼。

新主核心网向基站发送的寻呼信息还可以携带非连续接收参数(DiscontinuousReception，DRX)的配置信息，用于将被寻呼用户设备的DRX参数通知基站。寻呼信息还可以携带用于闭合用户组(Closed Subscriber Group，CSG)寻呼优化参数，包含被寻呼用户设备签约的CSG ID信息，基站从寻呼信息中解读到CSG ID信息，可以仅在CSG ID信息能够匹配的签约小区中进行空口的寻呼，避免基站过多的空口负荷。

在一个实施例中，所述核心网切换方法还包括：

初始上电时监听主核心网发出的心跳信息；

根据初始上电时对心跳信息的监听结果判断是否已有主核心网在正常运行，若是则切换作为备核心网，若否则切换作为主核心网。

在核心网初始上电时先监听心跳信息，根据监听结果判断当前是否已有主核心网在正常运行。如果监听到已有一个主核心网在正常运行，该核心网可以将自身作为备核心网；如果监听到当前没有一个主核心网在正常运行，该核心网可以将自身作为主核心网。该核心网将自身切换作为主核心网后可以向外发送心跳信息，以使备核心网和基站进行监听。

在一个实施例中，根据初始上电时对心跳信息的监听结果判断是否已有主核心网在正常运行，包括：

根据初始上电时无法监听到所述心跳信息和/或监听到所述心跳信息异常的连续次数是否在预设次数以上，判断是否已有主核心网在正常运行。

运维人员可以根据实际需求对预设次数进行取值，具备一定的灵活性，其取值可以是大于1的正整数。其优选取值范围为2～6次，根据连续多次对心跳信息的监听结果，判定是否已有主核心网在正常运行，可以提高判定的准确性，保证通信网络系统在核心网初始上电时的可靠性和稳定性。

如图4所示为核心网初始上电时的心跳信息监听流程示意图，以预设次数取值为3次为例。核心网在初始上电后，预先设定其为备核心网，先监听心跳信息，第一次(i＝1)判断是否能监听到心跳信息或所监听到的心跳信息是否正常，若是则继续保持该核心网作为备核心网并继续监听心跳信息(继续令i＝1)，若否则判断是否已经3次了(判断是否i＝3)，若已经3次则设定该核心网作为主核心网，若还未3次则再次监听心跳信息(令i＝i+1)，直到未能监听到心跳信息和/或所监听到的心跳信息异常的连续次数达到3次(i＝3)时则设定该核心网作为主核心网。

根据实测结果，主核心网发送心跳信息的时间间隔设为300ms，预设次数取值为2次，也即连续2次监听不到心跳信息或者所监听到的心跳信息异常，则认为主核心网出现异常，备核心网切换为新主核心网，这个切换过程的耗费时间为600ms；新主核心网通过基站寻呼被释放的用户设备，使得用户设备重新接入新主核心网，这个重新接入过程的耗费时间为600ms。由此，整个核心网切换过程的总时间为600ms+600ms＝1.2s，即通信网络系统中的通信业务中断1.2s，可以达到一般网络应用时延的要求。

基于与上述核心网切换方法同一个发明构思，在一个实施例中，还提供一种核心网切换方法，应用于基站。以本实施例所提供的核心网切换方法应用于如图2所示的通信网络系统中的基站为例，所述核心网切换方法包括：

监听主核心网发出的心跳信息；

根据对心跳信息的监听结果判断主核心网是否异常，若是则分别与用户设备和异常主核心网断开连接，与新主核心网重新连接；

接收新主核心网对用户设备的寻呼信息；

根据寻呼信息与被释放的用户设备重新建立连接；

继续监听新主核心网发出的心跳信息。

主核心网向外发送心跳信息，该心跳信息可以被备核心网和基站监听，备核心网和基站可以根据监听结果判断主核心网是否异常。

基站监听到主核心网在正常运行，则继续保持当前与用户设备的连接；基站监听到主核心网出现了异常，则先断开基站与这些用户设备的通信连接(断开如图2所示的S1链路)，释放当前通过其而接入主核心网的用户设备，等到主备核心网完成了切换，新主核心网会通过基站寻呼用户设备，使得基站与这些用户设备的通信连接重新建立(重建如图2所示的S1链路)，用户设备恢复与PDN服务器之间正常数据交互。

主备核心网完成了切换后，新主核心网继续向外发送心跳消息，基站继续监听心跳信息，继续按照本实施例所提供的核心网切换方法进行核心网切换。

通过主核心网发送心跳信息、基站对心跳信息监听，可以使得基站在主核心网出现异常时及时断开与异常主核心网的连接以及与用户设备的连接，并且通过寻呼的方式，可以使得主核心网与备核心网之间无需对用户设备的上下文信息进行热备份(主核心网和备核心网无需交换或者同时保存之前接入的用户设备的上下文信息)，就可以实现用户设备在主备核心网切换后的重新接入，恢复与PDN服务器之间的数据交互。本实施例所提供的核心网切换方法简单、高效、开发相对容易，而且投入成本低，具有实用性并可以达到通信网络应用要求，尤其适用于可靠性要求高的专用通信网络中，如轨道交通专用网络、电力专用网络、大型自动化工厂专用LTE网络等。

具体实施过程中，根据对心跳消息的监听结果判断主核心网是否异常：可以是根据是否能监听到心跳消息，判断主核心网是否异常；可以是对监听到的心跳信息进行校核验证，根据验证结果判定主核心网是否异常；也可以是解析监听到的心跳信息得到指示主核心网是否正常的信息，根据所解析到的信息判定主核心网是否异常。

基于与上述核心网切换方法同一个发明构思，如图5所示，在一个实施例中，还提供了一种核心网切换装置，应用于核心网。以本实施例所提供的核心网切换方法应用于如图2所示的通信网络系统中的基站为例，所述核心网切换装置包括：

监听模块11，用于在作为备核心网时监听主核心网发出的心跳信息；

切换模块12，用于根据作为备核心网时对心跳信息的监听结果判断主核心网是否异常，若是则切换作为新主核心网；

寻呼模块13，用于在作为新主核心网时通过基站寻呼因原主核心网异常被基站释放的用户设备，以使被释放的用户设备通过基站重新接入新主核心网；其中基站释放用户设备的时机为根据基站监听原主核心网发出的心跳信息的监听结果判断原主核心网异常时进行的；

发送模块14，用于作为新主核心网继续发出心跳信息。

主核心网向外发送心跳信息，该心跳信息可被监听模块11监听，切换模块12可以根据监听模块11的监听结果判断主核心网是否异常。

当切换模块12根据监听结果判断主核心网在正常运行时，则不需要进行核心网切换，使备核心网继续保持作为备核心网；当切换模块12根据监听结果判断主核心网出现了异常，则使备核心网与主核心网进行主备互换，切换为新主核心网。

基站也会监听主核心网向外发送的心跳消息。当基站根据监听结果判断主核心网在正常运行，则继续保持当前与用户设备的连接；当基站根据监听结果判断主核心网出现了异常，则先断开基站与这些用户设备的通信连接(断开如图2所示的S1链路)，释放当前通过其而接入主核心网的用户设备，等到主备核心网完成了切换，新主核心网的寻呼模块13会通过基站寻呼用户设备，使得基站与这些用户设备的通信连接重新建立(重建如图2所示的S1链路)，用户设备恢复与PDN服务器之间正常数据交互。

当核心网切换为新主核心网后，发送模块14继续向外发送心跳消息，新备核心网的监听模块11和基站也继续监听心跳信息，继续通过本实施例所提供的核心网切换装置进行核心网切换。

通过主核心网发送心跳消息、基站和备核心网对心跳信息的同步监听，可以使得备核心网在主核心网出现异常时及时地与主核心网进行主备切换，并且通过寻呼的方式，可以使得主核心网与备核心网之间无需对用户设备的上下文信息进行热备份(主核心网和备核心网无需交换或者同时保存之前接入的用户设备的上下文信息)，就可以实现用户设备在主备核心网切换后的重新接入，恢复与PDN服务器之间的数据交互。本实施例所提供的核心网切换装置使得核心网切换简单、高效，开发相对容易而且投入成本低，具有实用性并可以达到通信网络应用要求，尤其适用于可靠性要求高的专用通信网络中，如轨道交通专用网络、电力专用网络、大型自动化工厂专用LTE网络等。

具体实施过程中，根据对心跳消息的监听结果判断主核心网是否异常：可以是根据是否能监听到心跳消息，判断主核心网是否异常；可以是对监听到的心跳信息进行校核验证，根据验证结果判定主核心网是否异常；也可以是解析监听到的心跳信息得到指示主核心网是否正常的信息，根据所解析到的信息判定主核心网是否异常。

在一个实施例中，寻呼模块13用于在作为新主核心网时通过基站寻呼因原主核心网异常被基站释放的用户设备，包括：

寻呼模块13用于在作为新主核心网时获取因原主核心网异常被基站释放的身份信息，根据所述身份信息通过基站寻呼所述被基站释放的用户设备。

身份信息可以是在主备互换前获取，也可以是在主备互换后获取。具体地，可以是在主备互换前每次有新的用户设备接入主核心网时，即时获取该用户设备的身份信息；也可以是在主核心网发生异常时或主备互换后获取被基站释放的用户设备的身份信息。

在一个实施方式中，寻呼模块13可以从原主核心网获取因原主核心网异常被基站释放的身份信息，由此，主备核心网只需对用户设备的身份信息进行热备份，也无需对用户设备的上下文信息进行热备份。

在另一个实施方式中，基站记录其所释放的用户设备的身份信息，寻呼模块13可以从基站获取因原主核心网异常被基站释放的身份信息。

在另一个实施方式中，因原主核心网异常被基站释放的身份信息可被原主核心网上传到PDN服务器，寻呼模块13可以从PDN服务器获取被基站释放的用户设备的身份信息。

在一个实施例中，监听模块11还用于在初始上电时监听主核心网发出的心跳信息；切换模块12还用于根据初始上电时对心跳信息的监听结果判断是否已有主核心网在正常运行，若是则切换作为备核心网，若否则切换作为主核心网。

在核心网初始上电时监听模块11先监听心跳信息，根据监听结果判断当前是否已有主核心网在正常运行。如果监听结果为已有一个主核心网在正常运行，切换模块12使该核心网作为备核心网；如果监听结果为当前没有一个主核心网在正常运行，切换模块12使该核心网作为主核心网。切换模块12使核心网作为主核心网后，发送模块14可以向外发送心跳信息，以使备核心网和基站继续进行监听。

在一个实施例中，切换模块12用于根据初始上电时对心跳信息的监听结果判断是否已有主核心网在正常运行，包括：

切换模块12用于根据初始上电时无法监听到所述心跳信息和/或监听到所述心跳信息异常的连续次数是否在预设次数以上，判断是否已有主核心网在正常运行。

运维人员可以根据实际需求对预设次数进行取值，具备一定的灵活性，其取值可以是大于1的正整数。其优选取值范围为2～6次，切换模块12根据监听模块11连续多次对心跳信息的监听结果，判定是否已有主核心网在正常运行，可以提高判定的准确性，保证通信网络系统在核心网初始上电时的可靠性和稳定性。

基于与上述核心网切换方法同一个发明构思，如图6所示，在一个实施例中，还提供一种核心网切换装置，应用于基站。以本实施例所提供的核心网切换方法应用于如图2所示的通信网络系统中的基站为例，所述核心网切换装置包括：

监听模块21，用于监听主核心网发出的心跳信息；

连接模块22，用于根据对心跳信息的监听结果判断主核心网异常时，分别与用户设备和异常主核心网断开连接，与新主核心网重新连接；

接收模块23，用于接收新主核心网对用户设备的寻呼信息；

寻呼模块24，用于根据寻呼信息与被释放的用户设备重新建立连接；

监听模块21，还用于继续监听新主核心网发出的心跳信息。

主核心网向外发送心跳信息，该心跳信息可以被监听模块21监听，连接模块22可以根据监听模块21的监听结果判断主核心网是否异常。

当切换模块根据监听结果判断主核心网在正常运行时，则使基站继续保持当前与用户设备和主核心网的连接；当切换模块根据监听结果判断主核心网出现了异常时，则使基站先断开与这些用户设备的通信连接(断开如图2所示的S1链路)，释放当前通过其而接入主核心网的用户设备，等到主备核心网完成了切换，寻呼模块24接收新主核心网发送的寻呼信息，根据寻呼消息寻呼这些用户设备，使基站与这些用户设备的通信连接重新建立(重建如图2所示的S1链路)，用户设备恢复与PDN服务器之间正常数据交互。

主备核心网完成了切换后，新主核心网继续向外发送心跳消息，基站继续通过监听模块21监听心跳信息，继续通过本实施例所提供的核心网切换装置进行核心网切换。

通过主核心网发送心跳信息、基站对心跳信息监听，可以使得基站在主核心网出现异常时及时断开与异常主核心网的连接以及与用户设备的连接，并且通过寻呼的方式，可以使得主核心网与备核心网之间无需对用户设备的上下文信息进行热备份(主核心网和备核心网无需交换或者同时保存之前接入的用户设备的上下文信息)，就可以实现用户设备在主备核心网切换后的重新接入，恢复与PDN服务器之间的数据交互。本实施例所提供的核心网切换方法简单、高效、开发相对容易，而且投入成本低，具有实用性并可以达到通信网络应用要求，尤其适用于可靠性要求高的专用通信网络中，如轨道交通专用网络、电力专用网络、大型自动化工厂专用LTE网络等。

具体实施过程中，根据对心跳消息的监听结果判断主核心网是否异常：可以是根据是否能监听到心跳消息，判断主核心网是否异常；可以是对监听到的心跳信息进行校核验证，根据验证结果判定主核心网是否异常；也可以是解析监听到的心跳信息得到指示主核心网是否正常的信息，根据所解析到的信息判定主核心网是否异常。

基于与上述核心网切换方法同一个发明构思，在一个实施例中，还提供一种通信系统，包括核心网和基站，所述核心网设有如上所述应用于核心网的核心网切换装置，所述基站设有如上所述应用于基站的核心网切换装置。

在一个实施例中，还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述核心网切换方法。

在一个实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述核心网切换方法。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种核心网切换方法，应用于核心网，其特征在于，包括：

作为备核心网监听主核心网发出的心跳信息；

根据作为备核心网时对心跳信息的监听结果判断主核心网是否异常，若是则切换作为新主核心网；

作为新主核心网通过基站寻呼因原主核心网异常被基站释放的用户设备，以使被释放的用户设备通过基站重新接入新主核心网；其中基站释放用户设备的时机为根据基站监听原主核心网发出的心跳信息的监听结果判断原主核心网异常时进行的；

作为新主核心网继续发出心跳信息。

2.根据权利要求1所述的核心网切换方法，其特征在于，所述作为新主核心网通过基站寻呼因原主核心网异常被基站释放的用户设备，包括：

作为新主核心网获取因原主核心网异常被基站释放的身份信息，根据所述身份信息通过基站寻呼所述被基站释放的用户设备。

3.根据权利要求1所述的核心网切换方法，其特征在于，还包括：

初始上电时监听主核心网发出的心跳信息；

根据初始上电时对心跳信息的监听结果判断是否已有主核心网在正常运行，若是则切换作为备核心网，若否则切换作为主核心网。

4.根据权利要求2所述的核心网切换方法，其特征在于，所述根据初始上电时对心跳信息的监听结果判断是否已有主核心网在正常运行，包括：

根据初始上电时无法监听到所述心跳信息和/或监听到所述心跳信息异常的连续次数是否在预设次数以上，判断是否已有主核心网在正常运行。

5.一种核心网切换方法，应用于基站，其特征在于，包括：

监听主核心网发出的心跳信息；

根据对心跳信息的监听结果判断主核心网是否异常，若是则分别与用户设备和异常主核心网断开连接，与新主核心网重新连接；

接收新主核心网对用户设备的寻呼信息；

根据寻呼信息与被释放的用户设备重新建立连接；

继续监听新主核心网发出的心跳信息。

6.一种核心网切换装置，应用于核心网，其特征在于，包括：

监听模块，用于在作为备核心网时监听主核心网发出的心跳信息；

切换模块，用于根据作为备核心网时对心跳信息的监听结果判断主核心网是否异常，若是则切换作为新主核心网；

寻呼模块，用于在作为新主核心网时通过基站寻呼因原主核心网异常被基站释放的用户设备，以使被释放的用户设备通过基站重新接入新主核心网；其中基站释放用户设备的时机为根据基站监听原主核心网发出的心跳信息的监听结果判断原主核心网异常时进行的；

发送模块，用于作为新主核心网继续发出心跳信息。

7.根据权利要求6所述的核心网切换装置，其特征在于，所述寻呼模块用于在作为新主核心网时通过基站寻呼因原主核心网异常被基站释放的用户设备，包括：

所述寻呼模块用于在作为新主核心网时获取因原主核心网异常被基站释放的身份信息，根据所述身份信息通过基站寻呼所述被基站释放的用户设备。

8.根据权利要求5所述的核心网切换装置，其特征在于，所述监听模块还用于在初始上电时监听主核心网发出的心跳信息；

所述切换模块还用于根据初始上电时对心跳信息的监听结果判断是否已有主核心网在正常运行，若是则切换作为备核心网，若否则切换作为主核心网。

9.根据权利要求6所述的核心网切换装置，其特征在于，所述切换模块用于根据初始上电时对心跳信息的监听结果判断是否已有主核心网在正常运行，包括：

所述切换模块用于根据初始上电时无法监听到所述心跳信息和/或监听到所述心跳信息异常的连续次数是否在预设次数以上，判断是否已有主核心网在正常运行。

10.一种核心网切换装置，应用于基站，其特征在于，包括：

监听模块，用于监听主核心网发出的心跳信息；

连接模块，用于根据对心跳信息的监听结果判断主核心网异常时，分别与用户设备和异常主核心网断开连接，与新主核心网重新连接；

接收模块，用于接收新主核心网对用户设备的寻呼信息；

寻呼模块，用于根据寻呼信息与被释放的用户设备重新建立连接；

所述监听模块，还用于继续监听新主核心网发出的心跳信息。

11.一种通信系统，包括核心网和基站，其特征在于，所述核心网设有如权利要求6至9任一项所述的核心网切换装置，所述基站设有如权利要求10所述的核心网切换装置。

12.一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的核心网切换方法。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的核心网切换方法。

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