CN1210656A - 短消息排队机制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种当前一个短消息正在从移动交换中心被发送给一个B用户时,处理在同一时间到达蜂窝无线网络的移动交换中心的一个短消息的方法。此外,本发明还涉及一种用于实施本方法的蜂窝无线系统的移动交换中心。如果指向B用户(MS)的短消息(SM n)到达移动交换中心(MSC)时,先前到达的短消息(SM n－1…)正在被发送给B用户,则交换局(MSC)将最新的短消息存储在一个队列中。当队列的总时延超过最大时间时,会产生问题,该最大时间由交换局(MSC)和业务中心(SC)之间的连接中采用的时间监控来定义。为避免超过时间监控,估计输入短消息的总时延,该总时延包括由先前短消息得出的排队时间以及所述短消息的实际传输时间。如果总时延大于最大时间,不将输入短消息存储在队列中,而是向业务中心(SC)发送一个否定确认,根据该确认业务中心(SC)在一个确定时间之后再次发送该短消息。

Description

短消息排队机制
本发明涉及一种当前一个短消息正在从移动交换中心被发送给一个B用户时，处理在同一时间到达蜂窝无线网络的移动交换中心的一个短消息的方法。本发明还涉及一种用于实施本方法的蜂窝无线系统的移动交换中心。
图1所示为本发明必需的蜂窝移动系统的部件。移动台MS与为小区Cn服务的基站收发信台BTS通信。基站收发信台经由基站控制器BSC与移动交换中心MSC相连。由基站控制器BSC控制的子系统被称为基站子系统BSS，该子系统包括由其控制的基站收发信台BTS。交换局MSC和基站子系统BSS之间的接口被称为A接口。
移动交换中心MSC连接呼入与呼出。它执行与公共交换电话网PSTN的交换局类似的功能。除此之外，它还与该网络的用户寄存器合作执行移动业务所特有的功能，诸如用户位置管理。在GSM系统中，用户寄存器包括至少一个归属置寄存器HLR和一个访问者位置寄存器VLR。
移动交换中心MSC经由信关移动业务交换中心GMSC与其他网络通信，诸如公共交换电话网PSTN和/或综合业务数字网ISDN。
结合蜂窝无线网络，它可以采用短消息业务SMS，这样该短消息经由一个独立的短消息业务中心(或简称作业务中心SC)被发送出去。
在GSM建议03.40,1992年2月，“Technical Realization of ShortMessage Services Point to Point”,ETSI/PT中描述了这样一种发射与转发短消息的系统。它描述业务中心如何与蜂窝无线网络的移动交换中心相连，以及在其从蜂窝无线网络外部以及从蜂窝无线网络的一个用户(A用户)到该网络的另一个用户(B用户)或者到一种位于网络外部但能够接收和/或发射短消息的通信装置处发射及转发短消息时，业务中心是如何操作的。GSM建议04.11,1992年2月，“MS-BSS Interface-Support ofShort Message Service(p-p)”,ETSI/PT12给出了对于在GSM终端设备、移动交换中心MSC和业务中心SC之间的无线路径上转发短消息的更详细描述。
当业务中心SC试图向B用户发送一条短消息而不能到达B用户时，在归属位置寄存器HLR中形成一个根据GSM建议03.40的消息等候数据列表。在该列表中特别为每个B用户存储了在其存储器中含有将被转发给B用户的短消息的业务中心SC的地址。当B用户在网络中注册时，即，可以将短消息发送给该用户的移动电话时，该B用户所注册的区域中的访问者位置寄存器VLR向归属位置寄存器发送B用户信息，该信息表示在该网络中可以到达B用户。然后B用户的归属位置寄存器HLR开始向有关用户的消息等候数据列表中提及的业务中心SC发送通知，即，告警消息，该告警消息通知业务中心，在该蜂窝无线网络的区域内B用户已经处于工作状态，并且可以向B用户的移动电话发送短消息。例如，当用户在夜间关闭其移动电话并在早晨再次打开时，或者当用户在工作期间使用移动电话并在工作时段开始时打开移动电话时，这种状态发生。告警消息引起B用户的短消息从业务中心SC经由蜂窝无线系统传输到B用户。根据B用户的移动台国际PSTN/ISDN号MSISDN，该短消息被存储在业务中心中。然而业务中心SC并不识别属于同一用户的MSISDN号，但是它可以同时起动指向同一B用户的几个短消息的发射。同样地，如果几个业务中心SC几乎同时试图向同一个B用户发送短消息，则与访问者位置寄存器VLR相连的移动交换中心MSC不能发射在前一短消息的发射期间到达的短消息，但是它必须向业务中心SC发送一个否定确认。这样在移动交换中心MSC处的短消息的冲突将导致向业务中心SC发射一个否定信令消息。然后业务中心SC等候一段预定时间，然后再次试图发送短消息。可能发生下述情况，即，当B用户尚未在该蜂窝无线网络中注册时就已经向该B用户发送了几条短消息，并且由此指向B用户的短消息被存储在几个业务中心的存储器中用以随后向B用户发射。当B用户在蜂窝无线网络的区域内开始工作时，该B用户的归属位置寄存器HLR向所有的其存储器中含有指向该B用户的短消息的业务中心SC发送告警消息。然后所有的业务中心SC几乎同时试图向B用户发送其短消息。由于移动交换中心MSC在某一时刻只能发送一条短消息，因此在该B用户的位置区域的移动交换中心MSC中这些短消息发生冲突。
如果在其不在网络中的时期内向其发送了短消息的几个移动台MS几乎同时在该网络中注册，问题会更糟糕。当移动台MS在蜂窝无线网络中注册时，几个业务中心SC试图向B用户发送短消息，则只有某些发射会成功。用以表示不成功发射以及短消息重新发射的确认将导致蜂窝无线网络的附加信令大量增加。
在本申请人的芬兰专利申请号923,597中公开了上述问题的部分解决方案。现在参照图2，在FI’597的解决方案中，移动交换中心MSC的排队控制管理QCM在一个队列中或者在消息存储器MM中存储迟到的并由此拥塞的短消息，直到可以尝试发射新的短消息为止。用一个标识符来对应于每个存储在队列MM中的短消息，根据该标识符来随后从队列MM中检索短消息。当用户操作控制器OC检测到前一短消息的发射已经终止，并通知排队控制管理QCM时，这一点可实现，其中QCM从存储器MM中读取一个拥塞的短消息，并将其发送给短消息输出装置SMOM，用于进一步经由基站控制器BSC和基站收发信台BTS传输给B用户的移动台MS。
由此FI’597传授了该问题的一种解决方案，用以确保短消息被传递给B用户。在图3中，SC代表业务中心，MSC代表B用户所处的区域内的交换局，而消息SM代表在不同时刻到达B用户的短消息。可以应用在FI’597内公开的技术，从而将短消息传递(SM_Delivery)的确认(SM_Delivery_Ack)直接从交换局MSC处传送到业务中心SC。当交换局MSC与B用户MS之间的连接中断时(例如，由于网络差错或者仅仅由于B用户的移动台MS被关闭)，会出现一个问题。在此情况下，即使还没有短消息被传递给B用户MS，业务中心也已接收到一条确认(SM_Delivery_Ack)。
另一方面，如果根据图3采用FI’597中描述的技术，即在B用户已经接收到短消息SM n之后才发送确认(SM_Delivery_Ack)，这样将出现下述问题。在业务中心SC和移动交换中心MSC之间的信令协议(诸如MAP协议)包含不同的定时器，用以监控在确定的时间监控周期内为一条消息接收一个确认。这种时间监控周期可以是例如1分钟。从业务中心SC处接收到短消息(SM_Delivery)之后，交换局MSC在其存储器内可以含有几条指向同一B用户MS的短消息SM n-1,SM n-2等等。在图3中，对应于短消息SM n-1,SM n-2等的箭头的宽度说明了下述事实，即短消息可以具有不同的长度，并且其传输所需的时间(即，传输时间)在长度上可以改变。
在图3中，虚箭头说明下述事实，即，在先前存储在队列中的短消息SM n-1、SM n-2等等被发射之前，到达交换局的短消息(SM Delivery)不能被转发给B用户MS。在先前接收的短消息SM n-1、SM n-2等等以及当前的短消息SM n已被发送之后，才发送一个确认(SM_Delivery_Ack)。将先前存储在队列中的短消息SM n-1、SM n-2等等中得到的排队时间与最近短消息SM n的发射时间相加，如果该值超过了由上述时间监控定义的最大时间，则业务中心SC在该时间监控期间不接收确认，由此将会导致各种问题。
本发明的目的在于，通过解决上述问题来改善移动网络的短消息业务。本发明的方法用于处理到达蜂窝无线网络的移动交换中心的短消息，该方法以及实施该方法的装置其特征在独立权利要求书中被公开。本发明的最佳实施例在隶属的权利要求书中被公开。
本发明基于排队控制管理QCM的实施。根据本发明的排队控制管理QCM可以以一定方式来运行，例如当短消息被存储在B用户所处位置区域内的移动交换中心的存储器中时，为该短消息预先定义一个估计的总时延。一方面可以根据基站子系统BSS的传输容量，另一方面可以根据短消息业务涉及的定时器所确定的最大时间来估计该总时延。如果估计总时延短于时间监控所确定的最大时间，则将该短消息置于队列中。否则，不将短消息置于队列中，而向业务中心SC反向传送一个表示暂时错误的否定确认。根据该否定确认，业务中心SC采取新的尝试来随后发送该消息。
本发明的方法与装置的优点在于，可以将短消息排队的长度限制为某一值，从而确保短消息的成功传输。本发明降低了为排队所分配的资源数量，并降低了由于蜂窝无线系统过载而导致的干扰的风险。
下文将参考所附插图更详尽地描述本发明，其中
图1所示为一种可以采用本发明的方法和移动交换中心的蜂窝无线系统的结构简图，
图2的方框图阐释了本发明的移动交换中心，
图3所示为业务中心、移动交换中心和B用户之间的消息。
在图2和图3中，业务中心SC经由信关移动业务交换中心GMSC向B用户的移动交换中心MSC发送一条短消息，该B用户MS的位置区域的访问者位置寄存器已与该MSC相连。本发明用于下述状况，即，正在将前一个短消息从交换局MSC发送至B用户的移动台MS。这时交换局MSC的排队控制管理QCM确定输入短消息的估计总时延。该总时延包括排队时间和相关短消息SM n的发射时间，其中排队时间是发送存储在队列MM中的短消息SM n-1、SM n-2……所需的时间。可以定义该总时延使得，例如，为队列MM中的每个短消息SM n-1、SM n-2……以及为当前到达交换局MSC的短消息SM n计算消息专用的部分时延，并且将这些部分时延顺序相加。一个消息专用的部分时延包括两段部分时间。第一部分时间是一段可以根据经验定义的短消息专用的固定部分时间。这里，“固定”是指与消息长度无关的一部分时间。第二部分时间是短消息实际发射所需的时间。第二部分时间依赖于短消息的长度。该部分时间的长度等于短消息的长度除以短消息发射速率，其结果被取整为完整(full)的时间单元，在GSM系统中该时间单元即为TDMA帧。在GSM系统的一个帧中，可以发送大约20字节的数据，诸如短消息。如果需要，通过只考虑即将被发射的短消息的那部分时间可以改善其精确性。
将所得的估计总时延与定时器所定义的最大时间相比较。如果估计的总时延短于定时器所定义的最大时间，则将该短消息置于队列MM中。如果估计的总时延长于定时器定义的最大时间，则不将该短消息置于队列中，而是向业务中心SC反向发送一个表示暂时错误的否定确认(例如SM Delivery Nack)。根据该否定确认，业务中心SC采取新的尝试来随后发送该短消息。当B用户已经接收到短消息SM n时，它发送一个确认(例如SM Delivery Ack)来表示该短消息已经到达B用户的移动台MS。交换局MSC检测该确认并将其转发给业务中心SC。
上述参数，诸如固定消息专用部分时间和短消息发射速率(字节每秒)，可以是例如人工可调节的参数。或者，交换局可以独立地监控这些变量，并维护位于存储器中的相应的参数。
短消息以及表示其接收的确认包含一个短消息实体，根据它可将涉及不同短消息的通知引导给正确的短消息。在图3中，短消息实体用指数n,n-1等来对应。为清楚起见，图3仅仅显示了表示成功接收短消息SM n的确认。
此处的附图和描述仅意于阐述本发明的思想。用于处理到达蜂窝无线网络移动交换中心的短消息的本发明的方法以及一种蜂窝无线系统的移动交换中心，其细节可以在权利要求书的范围之内变化。虽然上述主要在GSM系统中描述了本发明，但本发明还可用于其他类型的无线电系统。

Claims (6)

1．一种用于处理在前一个短消息(SM n-1…)的发射期间到达移动交换中心(MSC)的短消息(SM n)的方法，其中到达的短消息(SMn)可以被存储在一个队列(MM)内，并且在从移动交换中心(MSC)到B用户(MS)的前一短消息(SM n-1…)的发射已经终止之后，将该短消息(SM n)从移动交换中心(MSC)发送给B用户(MS)，
其特征在于
--估计从该短消息(SM n)到达移动交换中心(MSC)的时刻直到移动交换中心(MSC)已经将该短消息(SM n)发送给B户(MS)的时刻之间的总时延，
--将估计的总时延与一个预定阈值相比较，
--如果估计的总时延小于预定的阈值，将该短消息(SM n)存储在一个队列(MM)中并且当先前存储在该队列中的短消息(SM n-1…)已经被发送时发送该短消息，并且
--如果估计的总时延大于预定的阈值，不将该短消息(SM n)存储在队列(MM)中，而是向已经发送了短消息的单元(SC)发送一个否定确认(SM_Delivery_Nack)。
2．一种根据权利要求1的方法，其特征在于，通过将位于队列(MM)中的短消息(SM n-1…)的短消息专用部分时延与到达交换局(MSC)的短消息(SM n)的短消息专用部分时延相加来估计总时延。
3．一种根据权利要求2的方法，其特征在于，通过将固定的第一部分时间与基于短消息长度的第二部分时间相加来定义短消息专用部分时延。
4．一种根据权利要求3的方法，其特征在于，将短消息的长度除以一个与系统传输容量相对应的参数，并将其结果取整为一段与总帧对应的时间，由此来定义依赖于短消息长度的部分时间。
5．一种根据权利要求1至4中任一种的方法，其特征在于，预定的阈值略短于在交换局(MSC)和短消息发射单元(诸如业务中心SC)之间的连接(诸如MAP连接)中采用的时间监控的最大时间。
6．一种移动交换中心(MSC)，其中包括
--一个用以在某一时刻向B用户发送一个短消息的短消息输出装置(SMOM)，
--一个B用户操作控制器(OC)，用以当前一短消息(SM n-1…)到同一B用户的传输正在进行中时，避免发射新的短消息(SM n)，
--一个用以存储短消息(SM n)的队列(MM)，以及
--一个排队控制装置(QCM)，用于从该队列中读取一个拥塞短消息(SM n)，并且当前一短消息(SM n-1)的传输已经终止时将其发送给B用户，
其特征在于，移动交换中心(MSC)，最好是它的排队控制装置(QCM)，进一步包括
--用于定义从短消息(SM n)到达交换局(MSC)的时刻直至交换局(MSC)已经将所述短消息(SM n)发射给B用户(MS)的时刻的总时延的装置，
--用于将估计的总时延与一个预定阈值相比较的装置，
--用于在队列(MM)中存储短消息(SM n)的装置，并且用于根据小于预定阈值的估计的总时延，向已经发送了该短消息的单元(SC)发送一个肯定确认(SM Delivery Ack)，以及
--用于根据超过预定阈值的估计的总时延，向已经发送了短消息的单元(SC)发送一个否定确认(SM Delivery Nack)的装置。
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