CN1281081C - 在移动通信网络中选择ggsn的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定用于在移动通信网络中提供数据呼叫服务的GGSN的方法和系统。从SGSN接收消息(310)，并对它进行分析以判断所述消息是否请求GGSN的标识(315)。如果所述接收到的消息请求的是所述GGSN的标识(315)，就执行GGSN选择算法以标识为来自特定MS的数据呼叫提供服务的GGSN(325)。然后就构建并向标识了所述所选择的GGSN的所述SGSN发送响应(330)。

Description

在移动通信网络中选择GGSN的系统和方法

发明领域

本发明涉及移动通信系统，更具体地说，涉及选择GGSN从而在移动通信网络中会聚数据呼叫。

背景技术

当今的数字无线或移动通信网络主要是第二代(“2G”)网络。所使用的主要协议是TDMA、GSM、和CDMA。这些网络只能为数据(与语音相反)呼叫提供有限的服务。它们的标准带宽大约为9.6Kbits/秒。

现在已经提出了第三代(“3G”)网络。CDMA2000和UMTS就是两种比较受欢迎的3G网络。这些提议的目的是想在网络中为更多的语音用户提供服务并支持到移动站(诸如“蜂窝电话”)的更高的数据速率(例如，高于144Kbits/秒)。

图1显示了UMTS网络100的典型布置图。将地理意义上的“覆盖范围”划分成称为“小区”(没有显示)的多个较小的地理区域。在覆盖范围中开机的移动站(MS)101通过无线信道与相应的节点102进行通信。多个节点102a-n经链路103a-n与相应的无线网络控制器(RNC)104进行通信。RNC104将来自节点的通信流量会聚在一起并提供功能(诸如检测由MS101激活的服务选项)。节点102和RNC104的组合称为通用陆地无线接入网(Universal Terrestrial Radio AccessNetwork)(UTRAN)105。在网络中可能有很多UTRAN。

每个UTRAN105都经过信令链路106和承载线路中继线(bearertruck)107与呼叫服务器108(也称为MSC服务器或会话控制管理器)进行通信，并经IP链路110与SGSN 111进行通信。在UTRAN和呼叫服务器之间的业务(即，语音呼叫)可能是基于ATM的，并且由Iu-cs接口来定义接口。呼叫服务器具有用于管理语音呼叫的控制逻辑和用于交换输入的语音流量的承载平面(bearer plane)。

在UTRAN和SGSN之间的业务是基于分组的。通往SGSN的入口是GTP(GPRS隧道协议)隧道，SGSN根据来自呼叫服务器中的控制逻辑的指令交换这些隧道。这些指令包含在IP分组中，并从SGSN发送到呼叫服务器，经链路120发送到IP网络118。类似地，UTRAN也可能经SGSN和IP网络118、120将IP业务发送给呼叫服务器。在GTP隧道中的业务可能是数据流量(例如，是到网站的业务)，或者可能是分组化的语音流量，在这种情况下，将需要控制逻辑来对这种业务进行特殊的管理，例如，QoS补偿(consideration)。(SGSN是“服务GPRS支持节点”的工业缩写。)呼叫服务器108和SGSN 111可能每个都要处理(缺省情况下是不同的)多个UTRAN 105a-n。

如果使用了Iu-CS接口，呼叫服务器108就负责处理基于电路的语音呼叫。UTRAN 105负责检测诸如呼叫的活动，并在对这些活动的响应中，与呼叫服务器一起建立通往呼叫服务器108的所需要的信令链路106和承载电路107。除了与UTRAN合作之外，呼叫服务器还建立通往语音网络的相应的信令链路112和承载电路114。更具体地说，呼叫服务器与SS7信令网络113建立信令链路，并与PSTN承载电路网络115建立承载电路。因此，就可以通过使用传统的信令和交换和使用基于电路的技术来将语音呼叫路由到所呼叫的用户。

SGSN 111负责处理数据呼叫-既包括诸如因特网请求的传统数据呼叫，也包括在数据网络上的语音呼叫。UTRAN 105负责检测这些呼叫的活动，并在对这些活动的响应中，与SGSN 111一起建立经通往SGSN 111的IP链路109所需的数据通路。然后，SGSN帮助建立始于UTRAN并延伸到GGSN 119的GTP隧道，以建立虚拟专用网络，或“VPN”。用于这些交换行为的控制逻辑可以存储在呼叫服务器中。(GGSN是网关GPRS支持节点”的工业缩写)。然后SGSN就可以对接收到的信息进行处理并将其装入可以在专用IP网络118的信道上承载的IP分组中。GGSN可能从多个SGSN 111j-1接收IP分组，并在提供诸如安全性的其它服务之外还会聚这些业务。然后，就可以将经过会聚的IP业务发送到诸如因特网121的公共IP网络上。

需要对语音和数据呼叫进行移动性的管理。对于电路交换的语音呼叫来说，呼叫服务器108负责管理移动终端。呼叫服务器中的控制逻辑访问通常与呼叫服务器放在一起的拜访位置寄存器(VisitingLocation Register)(VLR)116以实现这个功能。VLR保存通常是存储在本地位置寄存器(Home Location Register)(HLR)117中的信息的子集的用户信息。对HLR进行更新从而对语音和数字呼叫进行移动管理。当漫游的用户进行电路交换的语音呼叫的时候，就需要维持从呼叫服务器到适当的UTRAN的电路连接。对于数字呼叫(包括分组化的语音呼叫)来说，呼叫服务器同样负责进行移动性管理。在这种情况下，当用户在网络中漫游时，就需要维持从适当的SGSN到适当的UTRAN的GTP信道。在数据呼叫的情况下，移动性管理包括选择和维持这种信道。实现这项功能的逻辑存储在呼叫服务器中，并且它对HLR和VLR进行访问以执行这项功能。

当MS 101进行数据呼叫时(即，当它发起一个分组会话时)，UTRAN 105就接收信令信息、检测数据呼叫即将来临并开始从MS 101接收分组。在检测出数据呼叫即将来临后，在呼叫服务器的移动性管理模块中执行的代理软件就使用MS的用户ID、MS号(MSN)、终端标识码、或类似的东西作为关键字(Key)来访问HLR 117，以获得包括这个用户的“本地”GGSN的用户信息。在数据呼叫持续期间，从UTRAN接收数据分组的SSGN就把数据分组通过IP网络发送给本地GGSN，这个本地GGSN为了后续的向公共IP网络121、122的发射而将分组会聚起来。

发明者相信静态的指定GGSN会导致效率低下和带来某些弊病。例如，如果用户在漫游，那么处于隧道末端的GGSN就可能远离用户。这样不仅使用网络的效率低下(因为IP分组可能不得不在网络中遇到很多跳数(hop))，并且性能也下降了。这种性能的缺陷可能会使得这种方法不适于使用网络的数据端在IP呼叫上进行的语音通信和进行多媒体业务。

发明概要

在本发明中，提供了一种用于在移动通信网络中确定一个GGSN来服务数据呼叫的方法和系统。对来自呼叫服务器的控制逻辑的消息进行接收，并对其进行分析以判断消息是否请求GGSN的标识。如果所接收到的消息请求GGSN的标识，就执行GGSN选择算法来标识一个GGSN以服务来自特定的MS的数据呼叫。然后，就生成一个响应并把它发送到标识所选择的GGSN的SGSN。

根据本发明的一个方面，选择距离SGSN最近的GGSN。根据本发明的另一个方面，选择具有能够为来自特定的MS的数据呼叫提供服务的能力的GGSN。根据本发明的另一个方面，根据将GGSN连接到网络的网段的工作状态来选择GGSN。

根据本发明的另一个方面，IP分组接收逻辑从呼叫服务器的控制逻辑接收消息，并且IP分组分析逻辑判断所接收到的消息是否请求GGSN的标识。对IP分组分析逻辑进行响应的GGSN选择逻辑标识一个GGSN以服务来自特定的MS的数据呼叫，并且IP分组响应逻辑创建并向标识所选择的GGSN的SGSN发送响应分组。

根据本发明的另一个方面，逻辑是在与HLR和IP网络的通信的交换平台上执行的软件逻辑。根据本发明的另一个方面，逻辑是在HLR上执行的软件逻辑。根据本发明的另一个方面，逻辑是在与HLR共同工作的附属设备上执行的软件逻辑。

在本发明的另一个实施例中，GGSN选择逻辑是类批处理的(batch-like)。执行GGSN选择算法来标识GGSN以为来自SGSN的数据呼叫提供服务，并将所标识的GGSN提供给HLR从而将所标识的GGSN与SGSN联系起来。

附图说明

在附图中：

图1是说明性的3G移动网络的系统图；

图2是本发明的一个实施例中的说明性的3G移动网络的系统图；

图3显示了本发明的一个实施例中的GGSN选择逻辑；

图4-6是显示本发明的变通实施例的结构图。

详细描述

本发明的优选实施例提供了一种新的用于判断和标识GGSN从而在移动通信网络中提供数据呼叫服务的系统和方法。更具体地说，本发明的优选实施例根据各种标准来选择服务GGSN，而不是在所有情况下都仅仅使用本地GGSN。选择可能是基于(其中的)GGSN在地理上的临近程度、GGSN的可用能力、连接GGSN的网络段的容量、和GGSN的工作状态或通往GGSN的链路。此外，服务提供商可能会建立用于选择GGSN的策略，，所述策略又包含在GGSN的选择逻辑中。尽管有许多优选的实施例(以近似实时的方式)动态地选择GGSN，但是作为网络管理的一部分，有些实施例还是基于批处理式的选择来进行选择。

图2显示了本发明的优选实施例中的典型无线网络。类似的数字用来解释那些与图1中相同或类似的组件，但是出于简洁的目的就不在重复对它们的说明了。系统200与图1的区别在于它包括位于专用IP网络118和HLR 117之间并与它们进行通信的HLR代理交换机205。(被领域普通技术人员应当理解，尽管所显示的HLR 117是单一的数据库，但它的物理实现是具有多个实例的分布式数据库。)

在优选的实施例中，通过使用代理交换机来实现HLR代理205，这种代理交换机在2000年11月22日提交的共同未决美国专利申请第09/721,329号(转让给本发明的受让人)中被进行了描述，在此通过参考方式将该文献结合近来。更具体地说，对在共同未决申请中描述的代理交换机进行修改以根据IP协议和结合IP链路进行通信，和包含这里所讨论的GGSN选择逻辑。

如同在共同未决申请中所描述的，代理交换机接受所有的信令消息，并可以进行配置以根据所接收到的信令消息以及会话和系统的状态来执行若干特定操作中的一种或几种。除了那些作为IP分组传送的、而不是经SS7信令或类似的方式传送的信令信息以外，这些行为都在本发明的实施例中得到了使用。

在某种实施例中，在对从专用IP网络118接收的IP分组的响应中HLR 205执行下面所列的一个或多个操作：

1.HLR代理205将未改变的消息传送给HLR或SGSN；或

2.HLR代理205截获消息，不传送它们，而是对消息进行处理，这包括(例如)生成对消息的响应。

下面描述了在每种情况下伴随着触发事件而执行的操作类型。如同将在下面描述的，可以通过利用代理交换机截获预先指定的消息而允许所有其它消息不加改变地通过的能力来实现HLR代理205。如同下面所描述的，对代理交换机进行修改以处理所使用的3G或其它信令协议和产生对所截获的信号的响应。

图3是图解说明优选实施例的GGSN选择逻辑的流程图。逻辑开始于步骤300，并进行下去以接收来自网络(即，来自呼叫服务器118并被寻址到HLR 117)的IP分组(步骤310)。对每个分组进行监视(步骤315)以看看分组是否是为给定用户请求对应于GGSN的信息元素(IE)的命令。(如同在上面所概述的，这些请求由呼叫服务器108发起并发送给HLR 117以判断哪个GGSN将用于为指定的用户会聚IP业务。如同在上面概述的，请求由HLR 117接收，然后它用用户的本地GGSN进行响应。)所使用的具体IE是根据由具体的服务提供商所提供的网络标准来决定的。

如果逻辑不包含这些命令，逻辑就继续执行以不加改变地将分组转发给(例如)HLR 117(步骤320)。然后HLR就相应地对分组进行处理。如果HLR 117作为处理分组过程的一部分发送响应分组，那么HLR代理205就象上面那样对它进行处理。具体地说，HLR代理205将进行接收(步骤310)、监视(步骤315)、和不加改变地传送(步骤320)响应分组(根据定义，来自HLR的响应不包含请求带有GGSN的IE的命令)。按照这种方式，就将响应发送给请求者，例如，SSGN 111。

如果分组确实包含请求带有GGSN的IE的命令，逻辑就根据(在下面更详细地介绍的)预定义的算法来选择GGSN(步骤325)。然后就将所选择的GGSN封装在响应分组中并发送(步骤330)给请求者，即SSGN 111。原始的IP分组将不再发送给HLR。

一旦SSGN 111接收到标识了可使用的GGSN的请求分组，除了GGSN不是“本地”GGSN而是动态选择出来的以外，SSGN就象上面所概述的那样建立通往所选择的GGSN的GTP隧道。然后，所选择的GGSN将经过这个GGSN源自或发往用户的IP分组进行会聚。

如同上面所说的，用于选择GGSN的预定义的算法可能有很多种形式。一个实施例选择距离MS或SSGN地理位置最近的GGSN。在这种情况下，作为确定(步骤325)GGSN的一部分的HLR代理205就参考网络拓扑数据库(没有显示)并查询它以找到距离发起请求的SSGN最近的GGSN。例如，最近可以是指在SSGN和GGSN之间的网络跳数的数量最少。

在另一种算法中，对性能指标和/或条件进行分析以选择GGSN。例如，GGSN选择逻辑可能会查询管理数据库或设备来识别欠载(underload)的IP网络段，然后从这样的网络段中选择GGSN。这个方法可以与上述方法结合使用或作为上述方法的替代方法。

变通地，算法可以根据可靠性信息来选择GGSN，诸如避免GGSN经历大量的故障状态并替代地选择“备份”的GGSN。

可以由管理员从一组这样的算法中选择实际使用的算法。在这个例子中，HLR代理205将包括可以让用户进行算法选择或可以让用户指定选择规则(例如，在需求量大的时段选择一种算法，而在另外的时段选择另一种算法)的网络管理员界面(没有显示)。

尽管上面的描述是与HLR代理205相关的，但是本发明的其它实施例也可以把GGSN选择逻辑放在网络中的其它地方。例如，图4显示了一个实施例，其中GGSN选择逻辑405(例如，如同在这里所描述的那种)包含在HLR 417中。图5显示了一个实施例，其中GGSN选择逻辑505在与HLR 117共同工作的附属设备上执行。图6显示了一个实施例，其中GGSN选择逻辑605作为网络管理设备的一部分象类似批处理的工作那样周期性地运行。GGSN可以根据网络性能和可靠性信息进行选择以与MS相关联。然后逻辑605可以经过数据接口610访问HLR并相应地指定GGSN。这种访问和更新以类似于以将本地GGSN编程到HLR中的方式执行，但是在这里GGSN是基于其它条件的。

变化

现在，有很多要求提供HSS-本地用户服务器的提议。HSS将为PSTN和IP实体的用户资料和数据需求提供服务。HSS也可以用做移动交易服务器，它可以让用户购买商品而帐单是与HSS联系的。

在这种情况下，将根据移动商务的考虑来选择GGSN，例如，如果用户要购买商品，网络就把他或她转换到具有更安全的IP会话的其它一些GGSN上。

在描述了典型的实施例之后，本领域普通技术人员应当理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以对所描述的实施例进行修改。

Claims (9)

1.一种用于在具有至少两个GGSN和SGSN网络的移动通信网络中确定GGSN以提供数据呼叫服务的方法，该方法包括如下步骤：

从SGSN接收消息；

对所述接收到的消息进行分析以判断它是否请求GGSN的标识；

如果所述接收到的消息请求GGSN的标识，就执行GGSN选择算法以标识为来自特定MS的数据呼叫提供服务的GGSN；

构建一响应、并向标识所述所选择的GGSN的SGSN发送该响应。

2.如权利要求1中所述方法，其中执行GGSN选择算法的步骤包括：确定距离所述SGSN最近的GGSN的步骤。

3.如权利要求1中所述方法，其中执行GGSN选择算法的步骤包括：确定具有为来自所述特定MS的数据呼叫提供服务的能力的GGSN的步骤。

4.如权利要求1中所述方法，其中执行GGSN选择算法的步骤包括：考虑将GGSN连接到所述网络的网络段的所述工作状态的步骤。

5.一种用于在具有至少两个GGSN和SGSN网络的移动通信网络中确定一GGSN以服务数据呼叫的系统，该系统包括：

用于从SGSN接收消息的IP分组接收逻辑装置；

用于对所述接收到的消息进行分析以判断它是否请求GGSN的标识的IP分组分析逻辑装置；

GGSN选择逻辑装置，它对所述IP分组分析逻辑进行响应，以标识一GGSN来为来自特定MS的数据呼叫提供服务；

用于构建一响应、并向标识所述所选择的GGSN的所述SGSN发送响应的IP分组响应逻辑装置。

6.如权利要求5中所述系统，其中所述网络包括HLR，所述IP分组接收逻辑装置、IP分组分析逻辑装置、GGSN选择逻辑装置、和IP分组响应逻辑装置是在与所述HLR和IP网络的进行通信的交换平台上执行的软件逻辑装置。

7.如权利要求5中所述系统，其中所述网络包括HLR，所述IP分组接收逻辑装置、IP分组分析逻辑装置、GGSN选择逻辑装置、和IP分组响应逻辑装置是在所述HLR上执行的软件逻辑装置。

8.如权利要求5中所述系统，其中所述网络包括HLR，所述IP分组接收逻辑装置、IP分组分析逻辑装置、GGSN选择逻辑装置、和IP分组响应逻辑装置是在与所述HLR共同工作的附属设备上执行的软件逻辑装置。

9.一种用于在具有至少两个GGSN和SGSN网络的移动通信网络中确定一GGSN以服务数据呼叫的方法，该方法包括如下步骤：

执行GGSN选择算法以标识一GGSN来为来自所述SGSN的数据呼叫提供服务；

向HLR提供所述标识了的GGSN，从而将所述标识了的GGSN与所述SGSN联系起来。

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