CN1484927A - 带有代理交换机的移动通信网中流动性管理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用在移动网中的代理交换机、通信方法和通信逻辑。代理交换机介于基站子系统和移动站中心之间。它接收信令消息，并且再发送、阻止转回这些信令消息，或者将这些消息虹吸至(siphon)另一网络。除了能够提供使移动业务卸载的能力以外，它还提供了一个用于新通信业务的平台。除此之外，为了能够在网络中进行移动管理，代理交换机包括按照移动信令协议从MSC和BS接收信令消息的信令消息处理逻辑。交换机包括状态逻辑和消息窃听逻辑，前者用于保留移动通信网中使用的呼叫通话和移动站(MS)的状态信息，而后者则用于检测信令消息是否是来自MS的越区转换消息。消息窃听逻辑防止在MS涉及呼叫而MSC不涉及呼叫时，将越区转换消息传递到MSC。交换机还包括在MS涉及呼叫但MSC不涉及呼叫时将越区转换消息转换成用于传送到MSC的位置更新消息的消息转换逻辑；以及如果MS不涉及呼叫时将越区转换消息传送到MSC的消息传送逻辑。

Description

带有代理交换机的移动通信网中流动性管理的系统和方法

发明背景

1.发明领域

本发明涉及移动通信，尤其涉及用移动通信网的代理交换机扩展通信网容量，改善经济效益并对新的移动服务提供一平台。

2.相关技术的讨论

所有现代移动通信系统都有一种分层结构，其中把一地理上的“覆盖区”划分成若干较小的称为“小区”的地区。参照图1，各小区最后由收发基站(BTS)102a服务，若干BTS102b-n通过固定链路104a-n汇集于基站控制器(BSC)106a。有时把BTS与TSC统称为基站子系统(BS)107。若干BSC106b-n可通过固定链路108a-n汇集于移动交换中心(MSC)110。

MSC110用作本地交换局(带下述的处理流动性管理要求的附加特征)，通过中继群与电话网(PSTN)120进行通信。根据美国的移动网，有一种家用MSC与网关MSC的概念。家用MSC是对应于与移动站(MS)有关的交换机的MSC，这种关联基于电话号，如MS的区码(家用MSC对下述的HLR负责)。另一方面，网关MSC是用于将MS呼叫接续到PSTN的交换局。因此，家用MSC与网关MSC有时为同一实体，但有时不是(如MS在漫游时)。通常，访问位置寄存器(VLR)116与MAC110处于同一处，移动网内使用逻辑上的单个HLR。如下所述，HLR与VLR用于存储多类用户信息与分布。

简言之，若干无线信道112与整个覆盖区有关。无线信道分成成组分配给各小区的信道，这些信道用于载送建立呼叫连接的信令信息，呼叫连接一建立，就载送话音或数据信息。

在较高观念层次上，移动网信令涉及至少两大方面。一个方面涉及MS与网其余部分之间的信令。运用2G(2G是用于“第二代”的业界术语)和较新的技术，这种信令涉及MS所用的访问方法(如时分多址，即TDMA；码分多址，即CDMA)、无线信道分配、鉴定等。第二个方面涉及移动网内各实体之间的信令，如MSC、VLR、HLR等之间的信令。该第二部分有时称作移动应用部分(MAP)，尤其在应用于信令系统No.7(SS7)范围内时。

各种形式的信令(和数据与话音通信)按各种标准发射和接收，如电子工业协会(EIA)与信令行业协会(TIA)帮助制定了许多美国标准，如MAP标准IS-41。同样的，CCITT与ITU也帮助制定了国际标准，如GSM-MAP，即一种国际MAP标准。有关这类标准的信息已为众所周知，可从有关组织团体和文献里查到，如参阅Bosse，Signaling in Telecommunications Networks(Wiley1998)。

为从MS114发出呼叫，用户就在小区电话或其它MS上拨号并按“发送”键，MS114通过BS107发送指明向MSC110请求服务的拨号，MSC110用有关的VLR116(更下面)检查，判断是否同意MS114请求的服务。网关MSC在PSTN120上把呼叫传到拨号用户的本地交换机，本地交换机使呼叫传到拨号用户的本地交换机，本地交换机使呼叫的用户终端处于待机状态，并通过对MS构成语音路径的服务MSC110把应答信号传回MS114。安排停当，就可通话。

要对MS114发呼叫(设呼叫源自PSTN120)，PSTN用户就拨打该MS有关的电话号。至少按照美国标准，PSTN120把呼叫传到MS的家用MSC(可以是或可以不是服务该MS的一个)，于是MSC就询问HLR118，判断当前在服务该MS的MSC。这样也通知在服务的MSC有呼叫即将来临。接着，家用MSC把呼叫传到服务的MSC，后者通过合适的BS寻呼该MS，该MS作出响应，有关的信令链路就建立。

呼叫期间，如若因信号状态需要，则BS107和MS114可以共同改变信道或BTS102。这类变化称为“越区转换”，涉及它们自身类型的已知消息与信令。

MAP的一方面涉及“流动性管理”。简言之，由于MS114漫游到不同地点，可能要用不同的BS和MSC对MS服务。流动性管理保证网关具有MSC对呼叫正确地服务(和记账)所需的用户分布和其它信息。为此，MSC使用了访问地点寄存器(VLR)116和家庭地址寄存器(HLR)118。HLR用于存储和检索移动标识号(MIN)、电子序号(ESN)、MS状态和MS服务分布等。VLR存储类似信息，还存储识别网关MSC的MSC标识。另根据有关的MAP协议，要执行地点更新步骤(或登录通知)，让移动用户的家用MSC知道其用户的地址。这些步骤在MS从一地点漫游到另一地方或MS上电而寄存器自己访问网络时使用，如MS114通过BS107与MSC110向VLR116发出地点更新请求时，就执行地点更新步骤。VLR116向服务MS114的HLR118发送地点更新消息，把用户分布图从HLR118下载给VLR116。MS114发出成功地点更新确认，HLR118请求先前保持分布数据的VLR(有的话)删去与再定位的MS114相关的该数据。

图2详细示出CDMA移动网中BS107与MSC110之间的信令和用户业务接口。BS107用A1接口传送信令信息。A2接口在MSC与BS107的交换机元件204之间载送用户业务(如话音信号)。A5接口对源BS与MSC之间的电路切换数据呼叫(与话音呼叫相对)的用户业务提供通路。

随着区站数量或用户数量的增长，MSC110的负荷也增大，迫使服务提供者增大系统的容量。为增大容量，服务提供者一般在网内对MSC增添更多的交换机模块或部署附加MSC，费用很大。

而且，用户要求更新颖的服务，如对因特网的“数据呼叫”。对于某些这类服务，由于MSC主要设计成供话音呼叫使用，故在经济上不合算。由于许多MSC软件结构使用了专用而封密的设计，所以把新的服务汇入MSC很复杂或者不可行，即不易对MSC110增添提供这些服务所必需的软件逻辑。要提供这类服务，通常使用一种交换机配件，如交互功能(IWF)就是一种把数据呼叫传给因特网的配件。在提供服务方面，任一方法——将功能汇入MSC或增添中继侧配件，都涉及到MSC。由于预期新的服务会刺激需求，因此通过MSC设计变化或中继侧配件汇入新服务可能加剧MSC的网络拥挤，要求高昂的MSC资源。

发明内容

本发明提供若干移动通信的系统与方法。具体而言，在至少一个移动交换中心(MSC)与至少一个基站子系统(BS)之间执行交换操作。根据本发明一方面，交换使通信业务与另一网络发生虹吸。在这种环境中处理呼叫(话音、数据等)，本发明一个方面必须在网内作流动性管理。

根据本发明一个方面，代理交换机包括按移动信令协议接收来自MSC与BS的信令消息的信令消息处理逻辑。该交换机还包括状态逻辑和消息截获逻辑，前者保持呼叫过程和移动通信网内使用的移动站(MS)的状态信息，后者探测信令消息是否来自MS的越区转换。若MS涉及呼叫而MSC不涉及呼叫，则消息截获逻辑就防止把越区转换传给MSC。该交换机还包括消息转换逻辑和消息发射逻辑，前者在若MS涉及呼叫而MSC不涉及呼叫时，把越区转换转换成地点更新消息而发射给MSC；后者在若MS不涉及呼叫时，则向MSC发送越区转换。

根据本发明另一个方面，提供的移动通信网的至少一个BS、至少一个MS、至少一个MSC和至少一个交换机与至少一个BS和至少一个MSC通信。该交换机通过基站子系统接收来自移动站的越区转换，并由越区转换里的信息形成地点更新消息，再把它送给该越区转换里被寻址的MSC。

附图简介

附图中：

图1是现有技术移动网的系统图；

图2示出原有技术移动网中BS与移动交换中心之间的原有技术的接口；

图3A-B示出本发明诸较佳实施例的代理交换机和在移动网中的一些布置方法；

图4示出本发明一较佳实施例的代理交换机的示意数据平面；

图5示出本发明一较佳实施例的代理交换机的流动性管理逻辑；

图6A-B示出本发明一较佳实施例的代理交换机的增补特征逻辑；

图7A示出本发明一较佳实施例的代理交换机的故障管理逻辑；

图7B示出本发明一较佳实施例的代理交换机的FSN与BSN计数器；

图8示出本发明一较佳实施例的代理交换机的消息虹吸逻辑；

图9示出本发明一较佳实施例的代理交换机的软件处理结构；

图10示出本发明一较佳实施例的代理交换机的软件处理结构；

图11示出本发明一较佳实施例的代理交换机某些处理的软件模块结构；和

图12-14是表示消息流动与软件处理互作用的简化结构图。

详细描述

本发明诸较佳实施例提供一种代理交换机及其在移动通信网中的用法。该代理交换机较佳地位于MSC与BS之间，对其它元件“透明”，这意味着由于代理交换机的存在，BS或MSC既无须知道该代理交换机，也不要求它们改变其行为或功能，BS与MSC像平时一样工作，无视代理交换机的存在。

在其众多优点中，代理交换机可以帮助减轻移动网的拥挤。例如，代理交换机可用于(a)将MS发出的通信业务在到达MSC之前吸出网络，和(b)通过另一网络如基于数据包的网络，把吸出的业务送到期望的目的地。同样地，该代理交换机可用于从另一网络向MS提供通信。因此，可避免昂贵的MSC与PSTN资源，用代理交换机经济地扩大网容量。

此外，代理交换机规定了一组可向网络提供新的通信服务的使能功能，如应用代理交换机可将新的呼叫等待服务汇入移动网。

图3A示出代理交换机300的一较佳部署法，其中代理交换机300位于BS107与MSC110之间。只有载送用户业务的中继子组306要求在代理交换机上端接；其它中继308直接连接MSC110与BS107。来自BS107的所有控制链路312都端接于代理交换机300。该代理交换机包括控制平面302和数据平面304(也称为“载体平面”)，前者处理所有的信令业务。后者对接该代理交换机的中继处理所有的用户业务。

根据诸较佳的部署，代理交换机300在控制平面302的两侧按同样的信令协议通信。如在适合CDMA技术的实施例中，BS107与代理交换机300之间的信令链路312按IS-634/IDS A1接口传送信息。同样地，MSC110与代理交换机300之间的信令链路314也按A1接口传送信息。这与MSC或BS等其它移动交换设备的情况相反，其中在交换机不同侧用不同的信令标准通信，例如MSC在设备一侧具有A1接口，却在另一侧(即交换机的PSTN侧)按SS7/ISOP通信。

根据其它实施例，对载送包括信令与用户业务的数据包业务的CDMA2000，代理交换机端接更新的送入(ingress)接口A8、A9和送出(egress)接口A10、A11，目前的MSC则不支持这些送入接口。

代理交换机的数据平面304在其每一侧采用同样的标准。在CDMA实施例中，BS侧中继306按A2与A5接口通信，取决于中继上载送的是话音还是数据。同样地，MSC侧中继307也应用同样的接口。反之，MSC在一侧具有A2/A5，但在另一侧按PSTN64kb/s脉码调制标准通信。

此外，虽然移动网内所有其它实体在其信令中使用了它们自己的点码(“点码”用作网内的独特标识符)，但在一些实施例中，代理交换机300不使用它的点码，而是使用包含在其接收消息里的点码。通过应用BS或MSC的点码取代代理交换机的点码，有利于代理交换机的透明度。

根据有些实施例，MSC与代理交换机之间具有一一对应关系。若干BS可用单个代理交换机工作。

图3B示出另一种较佳的部署。在图3B部署中，代理交换机300可同一个以上个MSC110j-110k通信。像图3A的部署一样，代理交换机300的控制平面302可接收来自若干BS107a-n的控制信号312a-n。此外，数据平面304可接收来自若干BS的中继306a-n。但与图3A部署不同，图3B部署还可在信令中继314j-k上与多个MSC110j-k收发信息。

图3B的部署可以配置成在系统上更好地分布负荷，以提高可靠性(对MS提供另一条路径)并提供始终符合用户分布的服务。根据应用图3B部署的一实施例，系统经配置，可将指定呼叫者的呼叫传给处理大多数用户业务的MSC(只与用户接通其MS114的地点相对)。这一决定可以基于统计监视，或编入用户的分布图。通过如此配置系统，可以减少地点更新消息量等。根据其它实施例，可将代理交换机配置成把呼叫传给应用相对不多的MSC。以此方式，系统管理员能更好地修正所管理的整个通信系统的负荷。此外，可将呼叫传给按指定用户的分布提供服务的MSC。

代理交换机300包括接收所有信令消息的软件，并根据消息和系统状态执行至少一个下列任务：

1.把未更改的消息传到消息中寻址的MSC或BS；

2.截获MSC与BS间的消息；

3.对某些截获的消息，将其转换成不同的消息，并把转换的消息取代原来截获的消息送到截获消息里寻址的MSC或BS；

4.把来自移动网和PSTN基网的消息虹吸到另一网络。

下面描述在每种情况下与触发事件一起执行的几类动作。

在许多场合中，尤其在虹吸(siphoned)MS114的消息并将业务传给另一网时，代理交换机300可以当作MSC110。在此情况下，该代理交换机履行传统MSC应尽的责任与作用，某些功能与作用属于流动性管理。研究一下在漫游的MS；当它从一个小区漫游到另一小区时，可能漫游到由不同MSC服务的小区，因而需要在源与目标MSC之间作越区转换。若代理交换机300虹吸了消息而且呼叫/通话指向另一网，则越区转换必须由该代理交换机管理，像普通MSC管理的越区转换的方法一样。代理交换机必须保证用MS的新地点修正有关数据库。代理交换机的另一功能是资源分配。具体而言，当MS发出请求新呼叫/通话的消息时，就要对这一通话分配有关的线路(信道)。根据系统配置与系统状态，代理交换机像普通MSC分配线路那样实行分配。

图4示出一示例性部署，其中代理交换机300接若干其它网络，如IP主干412，或接另一线路网414，如不同的电信局(carrier)。这些其它网用于把话音和/或数据业务送到期望的目的地，同时完全或部分地避开了PSTN120与昂贵的MSC110资源。或者，使用这些结构可将线路业务回传给一不同的网，如可将来自Nashua，NH的线路业务回传给Waltham MA的MSC。或者，可用它们接其它网，如IP主干412可同IP话音网418或因特网416通信。如下所述，在将业务虹吸到另一网时，可通过另一网在链路306上发送来自承载线路的控制信息(如来自发信消息)和话音或数据。

为支持这些示例的部署并保持透明度，来发明诸较佳实施例提供一定的核心功能性。核心功能有利于业务在到达MSC110之前从中继306吸出；有利于把业务从其它网注射到中继306上；有利于透明操作；用作更高级应用的积木块；和/或支持误差恢复步骤。

有代理交换机的流动性管理步骤

当MS114在网内漫游时，流动性管理的标准做法是在MS从一小区漫游到另一小区时，要求MS发出地点更新或登录通知，这些更新被MSC110(通过BSC)接收，最后用MS的新地点更新VLR/HLR复合体(complex)。但标准做法不适用于本发明的某些实施例和系统状态，如MS可能涉及不用MSC(如另一网操纵的MSC)的呼叫，而且它可能要求发出地点更新或越区转换。为此，本发明的较佳实施例对代理交换机设置了流动性管理逻辑，现参照图3和5描述。

若代理交换机300收到来自BS107的地点更新或越区转换，就判断该MS目前是否涉及呼叫505。若MS不涉及呼叫，代理交换机300就让地点更新消息经510传到MSC110，后者像惯常那样在515更新VLR116，逻辑流在599结束。

若代理交换机300断定MS114涉及呼叫，就在520检查MSC110是否涉及该呼叫，这可通过对代理交换机保持的呼叫(也称为“通话(session)”)作状态信息分析来实现。若MSC与MS都涉及呼叫，则代理交换机像上述那样行进，否则在此时把越区转换传给MSC110。

若MS涉及一呼叫而MSC不涉及该呼叫，代理交换机300就截获来自BS107的越区转换(525)，而且运用越区转换里的信息，把该越区转换转换成地点更新消息(530)，再将该地点更新消息在535送给MSC110，代理交换机更新自己的本地数据库(未示出)而反映该变化。该本地数据库用作代理交换机的VLR，保存着VLR的所有信息(因为代理交换机有时要求起到类似于MSC的作用)。然后，代理交换机300在540将确认消息送给BS107，于是逻辑流在599结束。

有代理交换机的增补特征管理步骤

根据本发明诸实施例，当MSC认为某个MS空闲时，该MS有时却可能被占用；例如，当MSC正试图将来自PSTN120的呼叫送给MS时，该MS可能被另一网处理的数据或话音呼叫占用。为支持这种情况，代理交换机300设置了向MS通知这一情况的逻辑。利用该逻辑，代理交换机可以提供增补服务，如传统的呼叫等待。而且，还可在该核心支持功能上建立新的呼叫等待形式和其它新的服务。

参照图3和6A，当呼叫从MSC110进入代理交换机300时，在602，代理交换机在消息进入时判断MS是否涉及呼叫。若MS不占用，代理交换机300就让源自MSC的消息传给BS(603)，逻辑流在699结束。

若MS已占用，代理交换机则在604判断MS呼叫是否由该代理交换机而不是由MSC处理；例如，该呼叫可由连接该代理交换机的另一网处理(见图4)，此时，代理交换机要求处理类似于MSC的呼叫行为；代理交换机并非只是让消息通过。若呼叫由该代理交换机而不是MSC处理，则代理交换机在605截获来自MSC110的呼叫，并把截获的消息在606转换成特征通知消息。然后代理交换机300在607向BS107发出该特征通知消息，以后再发送给MS114，用于通知用户到来的呼叫。代理交换机在608截获BS对特征通知消息的任何响应并作相应的操作。代理交换机如何操作，取决于应用该逻辑的应用场合。

若MS既涉及代理交换机处理的呼叫又涉及MSC处理的呼叫，则代理交换机在609采取对这一状况识别为某种响应的行动，该行动将取决于涉及的具体场合，传统的呼叫等待是一种可以在上述核心功能上建立的这类服务。

在某一时刻，若MS涉及两个都与另一网有关的呼叫，而且来自另一网或MSC的第三呼叫又到达该MS，则代理交换机将按应用逻辑引导该第三呼叫。如在呼叫等待场合中，应按包含在用户分布图中的指令传送第三呼叫；常用选项是将该呼叫导向用户的语音邮件。若MS涉及两个都与MSC有关的呼叫，而且来自另一网的第三呼叫又到达该MS，就使用同类逻辑；用户分布图再次决定如何处理该第三呼叫，该逻辑的后面是代理交换机。最后要注意，若MS涉及两个都与MSC有关的呼叫，而且第三呼叫又到达该MS，此时，MSC本身应确定接着处理该第三呼叫的逻辑。

例如，图3和6B都示出一示例性的呼叫等待应用。上述的逻辑动作通过标为608或609的动作(注意，图6B以方框608或609开始，与600相对)；即虽然图6B有助于描述像传统呼叫等待一样的特定增补特征，但是该增补特征的初始动作是参照图6A描述的那些动作。

若逻辑在608开始，表明代理交换机已探明MS涉及呼叫且正在处理该呼叫，而MSC却不然。此时，代理交换机已截获来自MSC的呼叫请求，把它们转换成特征通知后发送给BS，再接收和截获BS对这种消息的响应。

根据图6B的呼叫等待应用逻辑，若用户表明示意接受该呼叫，代理交换机就在615将该响应转换成指示MS正在接受MSC新呼叫的消息。于是代理交换机300在620向MSC发出转换的消息。在本例中，此时MSC“想要”该呼叫是一种普通呼叫，即MSC状态反映了对MS唯一的一种呼叫通话。其实通过接受新呼叫，用户在呼叫等待模式中正在接收两个呼叫：一个呼叫由MSC处理，另一个由代理交换机处理。代理交换机状态反映出这两个呼叫。代理交换机300在625帮助MSC110建立新呼叫(后一步只在用户接受该呼叫时才实现；若用户不接受，代理交换机就暂停，决不执行625)。例如，代理交换机300可以要求安排另一网的呼叫，让接收自MSC的呼叫传到MS。然后，代理交换机300在630截获MS任何后续的特征通知响应，按要求再传给MSC或代理交换机，如用户不能希望在移动网和另一网服务的呼叫之间“拴牢”。作为截获后续特征通知动作的组成部分，代理交换机可能要求截获该响应，以便安排一个呼叫并将另一呼叫接给用户。在其它场合中，若MSC有多个通话接到MS的呼叫(某些已安排的)，代理交换机可能要求把这类响应送给MSC。呼叫结束时，代理交换机300在640向系统发送有关记账信息。这时需要的，从而在服务不再涉及MSC时适时地通知用户。保存信息并把它送到记账系统的方式，取决于实施方法和使用该系统的服务者。大多数服务者规定的方式是对记账信息予以收集，格式化和提供。

若MS114涉及某个呼叫，同时也涉及MSC处理的呼叫，而且若该MSC指示一预定对该MS的新呼叫，则可将代理交换机300配置成在650截获MSC指定对BS107的特征通知消息。该特征通知消息在655被阻止传给BS，因而BS在660不对MSC发出响应，因为特征通知消息被阻止送往BS。于是逻辑流699结束。MSC得不到响应，认为MS不想接收该呼叫，于是用标准步骤终止该呼叫，如用户的语音邮件，或者发一消息，申明找不到用户。

图6B的呼叫等待应用逻辑限于处理两个同时出现的呼叫，但同样的一般方法可以扩展成对呼叫等待处理两个以上的呼叫，处理另一网的多个呼叫，处理数据呼叫与话音呼叫等。

有代理交换机的故障管理步骤

对BS107与MSC110之间的信令链路有标准的故障管理步骤。根据这些步骤，把135和MSC二者认为匹敌者，比如说匹敌者1与2。二者保持两组编号，称为正向序号(FSN)与反向序号(BSN)，前者识别送给一匹敌者的最新消息，后者识别接收自一匹敌者的最新消息。例如，假定在匹敌者1与2之间有两条发信链路SLC0与SLC1，若匹敌者1的FSN＝5而匹敌者2的BSN＝3，则匹敌者1知道已发出所有消息给匹敌者2，包括消息5；匹敌者2知道已收到所有消息，包括消息3。若SLC0断开而匹敌者1检出这一断开，匹敌者1就向匹敌者2发送转换指令(COO)消息，请求匹敌者2转换到链路SLC1。匹敌者2以COA(确认转换)作出响应。这些消息里包含BSN编号，据此可以重发遗失的消息，如在上述场合中，要求向匹敌者2重发消息4和5。

再举一例，研究一下匹敌者1的FSN＝10，BSN＝6；匹敌者2的FSN＝8而BSN＝5的情况。同样的，假定在匹敌者1与2之间有两条标为SLC0和SLC1的发信链路，而且匹敌者1已检出SLC0断开。于是匹敌者1利用SLC1向匹敌者2发送COO消息，而该消息里含有它的BSN(＝6)。当匹敌者2收到该消息时，把收到的BSN与其内部的FSN(＝8)作比较，并断定要重发最新的2个消息(8-6＝2)。匹敌者2排队等候最后两个要重发的消息，并发出包含其BSN(＝5)的CDA消息。匹敌者1接收该COA消息，并把收到的BSN与其内部的FSN(＝10)比较，断定最后5条消息(10-5＝5)要重发。这最后5条消息排队等候由匹敌者1重发给匹敌者2。

根据诸较佳实施例，不期望BS与MS间普通的中继与恢复机构工作。简言之，BS107可以向代理交换机发送块不被MSC接收的消息，如虹吸的消息和相反的阻塞的MSC消息。因此，BS与MSC基本的FSN/BSN状态并不准确地反映全系统状态。

相应地，根据本发明诸实施例，代理交换机提供一种新的故障管理形式。参照图3和7A-B，代理交换机在705对MSC110建立一组每条链路的FSN与BSN计数器，对BS107建立一组每条链路的FSN与BSN计数器。具体参照图7B，该图示出说明该原理的单一链路结构，MSC上用于链路785的FSN/BSN对787和用于链路786的FSN/BSN对789均很普通。对787跟踪来自MSC在链路段785上发送和确认(即acked)的消息号；对789同样对来自BS的消息号作跟踪。代理交换机300包括FSN/BSN对788与790。对788跟踪自代理交换机300朝BS107在链路段786上发送和确认的消息号；对790跟踪自代理交换机300朝MSC110在链路段785上发送和确认的消息号。

上面提到，不希望对787的值与对788的值一样。例如，如本文讨论的，作为一般代理交换机逻辑的一部分，可以阻止向BS107发送MSC消息。如此阻断消息，787的FSN值将高于788的值。此外，不希望787的FSN与BSN之间的不一致同788的FSN与BSN之间的不一致相同。例如，如本文讨论的，作为一般代理交换机逻辑的一部分，假定一个消息来自MSC110的简单情况，认为该消息在代理交换机300处被阻断。787的偏差将是1，直到MSC110收到确认，但在对788无偏差，因为不向BS107发消息。

如上所述，当代理交换机300收到消息时，它就截获它们，并更新FSN/BSN对。

若代理交换机300在715检测来自MSC110的COD消息，表明链路785出现故障，则它就截获消息(720)，不让它传给BS107。该COO包括对787的BSN信息，识别出发信将转换的新链路(未示出)。然后在725，代理交换机迫使它与BS之间的链路786断开(链路786对应于链路785)。断开模拟如下。BS和MSC一般每隔数毫秒送出称为“填充信号”的消息，接收机收到后就知道链路在工作。若接收机在规定的时段内未得到填充信号，就认为断开，并送出CDO消息。为了模拟断开，本发明一实施例把基于软件的协议状态机修改成不发送“填充信号”，因而发出断开信号，让COO在代理交换机产生(相对一般MSC的修正)。

代理交换机对BS107产生COO消息，对788的BSN与原始COO消息中为对787包含的BSN信息相对。该新的CCO告诉BS它在(被模拟的断开)链路上收到的消息(即788的BSN)。产生的COO使用新的链路来转换(图7B中未示出)，该新链路对应于代理交换机300与MSC110之间的转换链路。

然后在735，以新的COO消息向BS107发送修正的BSN号，COO在未断开的链路上发送。于是代理交换机300等待接收来自BS107的COA(确认)消息(740)，并产生新的COA消息(745)。新的COA将包含对790的BSN信息，与对789的信息相对。在750，向MSC110发送该新的COA。

接着，代理交换机等待接收MSC与BS准备在新链路上发送的重发信息。然后在755，将收到的任何信息重发给各自的目的地，或者像平时那样处理(包括如本文所述的潜在的阻断等)。逻辑流在799结束。

根据上述实施例，为探测各自信令链路的断开，代理交换机要依靠BS或MSC。鉴于目前的BS结构，信令链路的断开是被迫的；即为了对COO建立必要的事件，要求断开。根据其它实施例，代理交换机可以探测断开，在对断开的响应方面，代理交换机应相对于BS模拟MSC，或相对于MSC模拟BS。

基于COO消息的虹吸自动触发步骤

根据本发明某些实施例，代理交换机可以动态地判断系统将消息再导(即虹吸)给另一网(如图4的400)的有利时间。如根据本发明的一实施例，代理交换机300直接或间接地把发信带宽当作系统带宽的量度来监视(如减小信令带宽平移以减小系统带宽)。在一实施例中，MSC发出的转换指令(COO)可以用作MSC拥挤的信号，或至少减小了与MSC往来的带宽，直到有效链路恢复并把业务改回到该链路。因此，代理交换机300截获作为非作歹能发事件的COO以防对MSC“减慢”业务，而作为响应，启动对接该代理交换机的另一网的业务虹吸。

图8示出有关示例性逻辑的一种形式。代理交换机对MSC110和BS107建立每条链路的一组FSN与BSN计数器(805)，截获与BS往来的每条消息，并在810相应地更新序号。若代理交换机300在815检出来自MSC110的COO消息，就在820截获该消息，不让它们传给BS107。此时，该COO只反映请求的转换，并不表示要重播该消息。于是代理交换机300在825产生对MSC修正了BSN号的COA消息，并在830把它送给MSC110。修正的序号是代理交换机在处理消息期间产生，与上述情况相似。这样，MSC现在就相信出现了它的COO。由于差一条信令链路，因而转换使MSC与BS之间的通信带宽更小了。

然而，虽因上述的COO损害了代理交换机300与MSC间的带宽，但BS107与代理交换机300间的带宽未受损。代理交换机通过把业务虹吸到另一网，可以利用这一点。相应地，代理交换机对其BS侧产生的业务启动业务虹吸。有多类其它网可用于载送来自MS114的话音和数据业务(如见图4)。若有多类接代理交换机的其它网，则代理交换机可按通信类型如数据或话音来选择其它网的类型。启动虹吸时，由于要将某些载体线路业务传给合适的其它网，代理交换机将编排数据平面(下面再说明)，如可用提取自信令消息的信息在404配置VoIP组。

对指定的通话继续业务虹吸，之后代理交换机300保持FSN、BSN号，如上所述。然后，截获来自BS107的任何COO消息，产生COA并把它送给BS，同时保持FSN与BSN计数器。

在850，截获来自MSC110的任何COO消息，检查它们们是否表示MSC仍准备在前一下行链路上接收业务，即该COO是否为转回(changeback)消息。若有这种消息。代理交换机就将它解释为该MSC仍能处理更高层次的业务，并将采取措施“重接”虹吸的链路和业务(若COO不是转回消息，则可能是另一种转换消息，表明进一步虹吸业务的好处)。

若有转回消息，则在855产生BSN修正的新COO，并在860把它送给BS107。如上所述，修正的BSN由代理交换机保存。于是，代理交换机300等待接收来自BS107的COA消息(865)。然后在870产生BSN号修正的新COA消息，在875把它送给MSC110。接着，代理交换机中断业务虹吸步骤，控制平面相应地指挥数据平面。

根据有些实施例，判断虹吸业务可以包括其它因素，如另一网可以提供由代理交换机逻辑考虑的QoS保证。在一实施例中，虹吸只存在于通话边界处。因而若要虹吸呼叫，就在呼叫方虹吸。

以上描述以COO作为指示网拥挤发送为前提。根据本发明一实施例，上述用于自动虹吸的逻辑补充了对图7A-B描述的故障管理逻辑。在该例中，每次代理交换机300得到来自MSC的COO，它就执行上述的重播逻辑。但来自BS的COO消息总是处理为发信链路的断开，虽执行重播逻辑，但不虹吸。

保持点码穿过BSC与MSC的步骤

在SS7网中，所有网络元件都用称为“点码”的独特号码寻址，因而所有的BSC与MSC都有独特的点码。从BSC到MSC的消息一般含一目的地点码，如预定MSC的点码，还有一始发点码，如提供该消息的BSC的点码。

对MS发出的呼叫，从BSC到MSC的消息还要求把承载线路分配给该呼叫。承载线路(载送话音或数据)用线路标识码(CIC)识别。

为支持代理交换机的透明操作，对所有消息都保存了在BSC与MSC之间传播的点码与CIC。由于携带承载业务的某些线路将从BSC透明地传到MSC，而其它BSC发出的线路将端接于代理交换机，所以该要求变复杂了，而且MSC将不知道这种端接。

如上所述，有些中继308是为BS与MSC间的直接连接预先准备的，而其它中继312则接至代理交换机。类似地，根据诸实施例，有些承载线路为BS与MSC间的直接连接预先准备(“通过线路”)，而其余线路都端接于代理交换机(“可虹吸线路”)。

根据一实施例，正常工作下，MSC可以不对任何呼叫分配可虹吸线路。在虹吸业务时(如上所述)代理交换机可对来自BS的呼叫分配一可虹吸线路(将有关CIC传给该BS)，作为响应，该BS将在该线路上发送话音或数据。如下所述，该话音或数据再从该线路读出，并经DACS402传给另一网。

为在代理交换机故障时确保MSC信息的一致性，根据本发明一实施例，网络管理系统访问MSC的CIC数据库，对可虹吸线路作出有效标记。结果，该MSC将认为这些线路可以分配，而网络的行为像普通移动网一样(即无代理交换机的网络)。

在代理交换机恢复时，网管理系统再访问MSC的CIC数据库，但此时把可虹吸线路标记为“无效”。它还访问代理交换机数据库，把可虹吸线路标为“有效”，于是代理交换机像上述那样可分配这些线路。根据有些实施例，可以渐进方式在MSC把可虹吸线路标为“无效”，而在代理交换机标为“有效”，使代理交换机逐渐得到对更多可虹吸线路的控制。

为应付图3B的部署，上述技术须作补充。具体而言，为应付图3B的部署，代理交换机要求截获来自BS的消息并改变点码，以便反映再映射的MSC。根据一实施例，这是通话级颗粒度实现的，说明可在通话边界处确定对新MSC的再映射。或者，再映射以其它颗粒度级实现，如在MS接通时。有些实施例的映射方法是使设备序号(如在MS接通时包含在消息中)与MSC及其相应的点码相关。

硬件结构

参照图3和4，代理交换机300诸实施例包括控制平面302和数据平面304，前者包括处理硬件与有关软件的组合，后者主要包括对来自控制平面的指令作出响应的硬件。

控制平面包括可编程信令卡(如Force Systems出售的PMC8260)，可接收来自信令链路312、314的信令信息，执行其初始处理。初始处理包括在信令链路上发送和端接信息，并在程序控制下提取包含在信令消息里的消息信息。消息信息收集后，信令卡将消息信息传到可编程处理器卡(如Radisys出售的RPC3305和3306)，后者再负责执行代理交换机对此反应的功能，如上所述。

控制平面由无源故障容限机理构制。这些机理在控制平面出现灾害性故障时，保证把控制平面一侧接收的信令链路旁接到另一侧。因此，若控制平面故障，链路就旁接穿过控制平面，BSC与MSC可像往常一样通信。

一实施例的数据平面304示于图4，它包括DACS402、IP上话音组件404、数据端接模块406(如在CDMA网中端接A5数据)、PPP中继组件408和PPP端接组件410。各种组件可封装在一个或多个模块上。

DACS420接收中继306的承载线路，端接中继上收到的信息，还在这些中继上发射话音与数据。为DACS402预定的端口接VoIP和数据端接组件408。数据端接组件408又接PPP中继器408，后者再与PPP端接组件410联系。而且，数据平面还用于接基于其它线路的网，如将业务返回另一地区网的线路-MSC。

通过按H.248或媒体网关控制协议(MGCP)载送信息的控制信道401，所有数据平面实体接收来自控制平面302的控制指令。其中，控制信道告诉DACS402如何提供承载线路，如把来自BS107的指定输入线路映射到组件之一的输出口。控制信道还将控制信息传给各组件，如信令信息含有控制信息，诸如建立VoIP组件所需的目的地址的目的地IP地址。于是，VoIP组件通过信息相应的数据包并按有关协议如RTP/VOP/IP发送，用该信息提供接收自DACS的话音信息。

数据平面由无源故障容限机理构建，这些机理在数据平面故障时，确保DACS一侧接收的中继旁接到连接MSC的输出中继。因此，若数据平面故障，中继穿过数据平面旁接，BSC与MSC可以如常通信。

软件结构

参照图9-10，根据一实施例，控制平面软件执行通话管理器处理与通信处理，前者包括代理通话管理器(PSM)904与核心通话管理器(CSM)1002，后者包括SS7消息处理器(SS7Msg-Hdlr)902a-n和IP消息处理器(IPMsHdlr)906a-n。如名称隐含的，通话管理器包括管理与处理呼叫通话的逻辑，而消息处理器包括处理消息的逻辑。消息处理器封装了处理消息的逻辑，故其它软件不必知道具体的消息处理。同样地，通话管理器封装(encapsulate)了处理通话的逻辑，故消息处理器等其它软件也无须知道通话状态等。

SS7MsgHdlr和IPMsgHdlr处理负责接受进入消息并发送出去的消息。先前对MSC110和/或BS107接收和发送发信消息，以后SS7MsgHdlr与IPMsgHdlr对数据平面收发控制消息。PSM处理904所有呼叫或“流通”呼叫或不虹吸呼叫的通话。CSM处理1002处理所有被代理交换机300吸出的呼叫或通话。这样，CSM处理1002像线路-MSC和BSC一样在某种意义上提供大量相同的功能，它像MSC一样响应于来自BS的消息，又像BS那样响应于来自MS的消息。一般为了提供必需的可量测性和性能，多种PSM与CSM处理同时在各种处理器卡上进行，这在图上标为PSM‘904‘与CSM’1002。这些“主要”处理旨在对其它PSM与CSM处理提供故障消除(failover)。在一实施例中，各PSM与CSM的“影子”PSM’/CSM’处理提供“影子”覆盖。在PSM或CSM处理故障时，把相应的影子PSM’/CSM’处理设计成接管故障的处理。

参照图9，当信令消息从BSC和MSC发出时，它们被在SS7处理卡上执行的SS7MsgHdlr902a-n处理。有一个SS7MsgHdlr与同代理交换机往来的每条信令链路有关。SS7处理卡(上述的)从信令消息里的信息，足以识别向其传送该信令消息的相应SS7MsgHdldlr。

SS7MsgHdlr接收消息并对其分配(较佳地)独特逻辑标号，该标号以后用来识别属于同样正在进行的呼叫/通话的后续消息。把分配的逻辑标号传回在BS或MSC中运行的软件系统(如SCCP协议堆栈)，于是后者在所有属于该呼叫/通话的后续消息中使用该标号。

上述处理后，SS7MsgHdlr902再选择处理该消息的PSM904。在一实施例中，SS7MsgHdlr检查消息始发符的点码，并选择与该码有关的PSM，如可用表格存储这种关系。

接着，PSM904判断该消息是否用于准备虹吸的呼叫/通话。在一实施例中，判断方法是检查包含在该消息里可区分数据通话与话音呼叫的服务选项场。在另一实施例中，这种判断是检查呼叫方与被呼方的号码，以查明二者是否为移动电话号码。在又一实施例中，这种判断是检查呼叫方号码，以判断呼叫方是否选择了某个VoIP服务者。一旦断定要虹吸该呼叫/通话，PSM904就向CSM1002传递该消息。若断定不虹吸该呼叫/通话，PSM则产生一消息，并通过SS7MsgHdlr处理把它送回MSC或BS。

PSM处理904还通过内部协议与CSM处理1002通信，如参见图10。一实施例的内部协议来作陈述，以文本为基础。如上所述，PSM处理那些不可虹吸的通话/呼叫。一旦遇到可虹吸通话/呼叫，就将该通话/呼叫内容传到CSM处理。CSM处理负责处理所有虹吸的呼叫/通话，并通过H.248与MGCP(媒体网关控制协议)等标准控制协议与数据平面通信。

PSM和CSM的内部结构相似。参照图11，网接口模块1102接收进入的消息，再把该消息送到协议引擎1104，如根据CDMA实施例，引擎1104按IS-634协议负责消息的编译码。状态机模块1106负责按该协议处理该消息并记录状态，如根据一指定协议，一指定消息表明在该协议下的已知状态转换。状态机模块1106包括记录状态并执行状态转换的逻辑。

有源查询模块1108与MSC的外部流动性管理功能互作用，负责获取和更新用户分布和其它使用者/用户数据。在传统MSC中，访问地点寄存器(VLR)一般与MSC共同定位；VLR包含目前在MSC覆盖区内漫游的用户信息(分布图)。另外，将MSC接另一称为居住地点寄存器(HLR)的数据库，后者包含“居住”在当前网内的所有用户。通常，当用户游入MSC覆盖区时，MSC请求HLR发送用户分布图并把它存入(本地)VLR。在用户游出MSC覆盖区9到另一MSC覆盖区)时，就删除该用户分布图。代理交换机里的有源查询模块作为HLR数据库的顾客，从HLR里对游入该代理交换机覆盖区的用户请求用户分布图，并更新本地数据库，即有源查询模块及其有关的数据库充当/起到漫游用户的传统VLR。

媒体网关控制器(MGC)模块1110通过H.248与MGCP等公开控制协议与代理交换机的数据平面304互作用。一旦从IS-634状态机模块1106收到行动请求，MGC1110就以H.248或MGCP协议向数据平面304发送消息，以执行所需的行动。在一实施例中，在所谓的TDM-VoIP情况下，从MGC1110到数据平面的这些行动消息，命令数据平面在入口接收进入线路(TDM)业务，并把它转换成RTP/VOP/IP包后从出口之一送出。因而在该例中，进入线路业务被分组后送出。该例可以用于获取线路呼叫并把它们作为话音越过IP(VoIP)呼叫传送。在另一实施例中，在所谓的TDM-TDM情况下，MGC1110命令数据平面304在入口接收进入线路(TDM)业务，并转为线路(TDM)业务而离开出口，此时把进入线路业务保留为线路而切换另一线路网。

图12-14以简化结构图说明上述原理，表明诸软件响应于信令消息的各种互作用。为简明起见，有些图不包括承载线路，而且只示出PSM和CSM处理的单一情况。

图12示出把新的呼叫消息从BS107发向MSC110时的控制流和“通过呼叫”。通过呼叫是代理交换机300不负责管理呼叫而让它通过供MSC110处理的呼叫，代理交换机300对这种呼叫呈透明(虽然可以改变点码，如参照图3B说明的处理MSC的再映射)。BS107在1205发出预定给MSC110的服务请求(如CSR)，内含一服务选场，规定是否为话音呼叫或是数据呼叫请求。代理交换机接收该消息(因它位于BSC与MSC间的信令通路内)；具体而言，SS7MsgHdlr处理902接收该呼叫，对该消息分配一独特的本地标号(这对可能进行中的呼叫请求是初始消息)，并在1210把它传给PSM处理904进一步处理。PSM处理904对进入消息译码，用IS-634状态机(对CDMA实施例)判断该呼叫准备虹吸(如吸到另一网)还是让MSC110处理。由于该侧不准备虹吸呼叫，因而该消息编码后在1215送回SS7MsgHdlr处理902。在一实施例中，SS7MsgHdlr与PSM处理间的通信协议是未陈述的基于文本的协议，提供抽象级的基本信令协议(相对于通话逻辑)。于是SS7MsgHdlr处理902在1220将IS634重发给MSC110，后者在1225处理该消息并作出响应。该响应也被代理交换机300接收，但因它与进行中的不可虹吸呼叫相关(如按照分配给上述初始CSR请求消息的本地标号判定)，故SS7MsgHdlr处理902不将该消息传给PSM904，而是在1230透明地明前传给BS107。与该呼叫有关的所有进一步交换可以透明地在BS与MSC之间通过，但在呼叫结束时的呼叫解除消息除外。对呼叫解除作出响应，代理交换机300确保发生呼叫“拆除”，包括处理本地标号。代理交换机还把呼叫解除消息送给BS107，使BS作其拆除处理。

图13示出BS107向MSC110发呼叫消息的情况，还示出代理中继，即MSC110控制和分配的中继。VS107间发送预定给MSC110的服务请求(1305)，代理交换机接收该消息，SS7MsgHdlr处理902接收该呼叫，对该消息分配独特的本地标号，并在1310把它传给PSM处理904进一步处理。PSM处理904译码该进入消息，判断该呼叫准备虹吸(如吸到另一网)还是让MSC110处理。因该例不准备虹吸呼叫，故消息编码后发回SS7MsgHdlr处理902(1315)，于是后者在1320把消息重发给MSC110。MSC110在1325通过对呼叫分配信道而对呼叫建立请求作出响应(如上所述)。代理交换机300接收该信道分配，在1330把分配传给PSM904，后者接着在1335对在1330记录的该分配作出响应。然后，代理交换机在1340向BS107发送该信道分配请求。BSC与MSC之间与该呼叫相关的所有其它交换，都被允许透明地通过代理交换机，直到出现呼叫解除消息。该呼叫解除触发代理交换机中的拆除处理。

图14示出“被虹吸呼叫”的情况。被虹吸呼叫是BS107启动的呼叫，由代理交换机截获后再导向另一网。在这种实例中，所有信令都被代理交换机处理，而且载送用户业务的中继也由代理交换机控制。BS107在1405发送预定给MSC110的服务请求，代理交换机接收该消息并对其分配独特的本地标号，在1410把它传给PSM处理904再处理。PSM处理904译码进入的消息，用IS-634状态机(对CDMA实施例)判定要虹吸该呼叫。因该例要把呼叫虹吸给另一网，故PSM在1415向CSM处理1002发射该消息。现在CSM处理1002像普通MSC一样在1420对该呼叫发布信道分配，在BS与代理交换机数据平面之间分配一中继，然后在1435把信道分配送给SS7MsgHdlr，后者在1430将该信道分配信息发送到BS，让BS将它用于用户业务。CSM还向代理交换机数据平面发一消息(如上述应用H.248或MGCP协议)，指导其在分配的信道上接收进入的用户业务并导入另一网。如上所述，在一实施例中，该另一网可能是IP网。BSC与CSM处理间的所有进一步交换一直到MSC发出呼叫解除命令解除诸资源(拆除处理)为止。

在另一实施例中，软件结构只用单一处理执行代理功能，不用两种不同的处理(PSM与CSM)。在这种实施例中，PSM处理独自像以前一样判断呼叫是否要虹吸。若不是可虹吸呼叫，就让它进到MSC。若是可虹吸呼叫，PSM就自己处理该呼叫，收发来自BS10)和MSC110的消息。换言之，在该例中，PSM起着MSC与BS107的作用，处理所有这方面的发信消息。这样，在某种意义上说，PSM处理提供大部分像线路-MSC和BS107一样的功能，它像MSC一样对来自BS107的消息作出响应，又像BS107那样响应来自MS的消息。一般在各种处理器卡上有多个同时运行的PSM处理，以提供必要的可量测性与性能。对故障越过和可靠性还设置了其它软件处理，以对其它PSM处理提供故障越过。在一实施例中，各PSM有一提供“影子”覆盖的“影子”处理，在PSM处理失效时，设计的相应影子处理可接管失效的处理。

变型

上述诸实施例都便于实现透明的交换机，但功能小组仍对现有技术状况提供若干优点，如对网部分可见的交换机仍可提供上述许多优点。

此外，诸实施例的描述部分与CDMA协议有关，但也可把它们修改成与GSM、IS-136和/或其它2G与3G协议工作。

中继从代理交换机到MSC的接续可随意选择。

对一示例实施例作了描述，但本领域技术人员应明白，可对所述实施例作更改而不违背本发明的精神与范围。

Claims (5)

1.一种移动通信网中处理流动性管理消息的方法，所述移动通信网具有至少一个基站子系统(BS)、至少一个移动站(MS)、至少一个移动交换中心(MSC)以及至少一个与至少一个基站子系统和至少一个MSC通信的交换机，其特征在于，所述方法包括下述动作：

交换机通过基站子系统接收来自移动站的越区转换消息；

交换机按越区转换消息中的信息形成地点更新消息；

向越区转换消息中寻址的MSC发送所述地点更新消息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括下述动作：

交换机向发出越区转换消息的移动站发送确认消息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括下述动作：

交换机判断发出越区转换消息的移动站是否涉及呼叫；

交换机判断所述MSC是否涉及移动站所涉及的呼叫；并且

其中，若移动站涉及呼叫而MSC不涉及该呼叫，就向MSC发送地点更新消息，并阻断越区转换消息传送给MSC。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括下述动作：

交换机接收来自移动站的地点更新消息；

若移动站不涉及呼叫，则交换机向MSC发送收到的地点更新消息；以及

交换机更新反映地点更新消息中地点信息变化的本地数据库。

5.一种用于具有至少一个移动交换中心(MSC)和至少一个基站子系统(BS)的移动通信网的代理交换机，其中，所述MSC和BS各自按移动信令协议传送信令消息，其特征在于，所述代理交换机包括：

信令消息处理逻辑，用于按所述移动信令协议接收来自MSC和BS的信令消息；

状态逻辑，用于保持移动通信网内使用的呼叫通话(session)和移动站(MS)的状态信息；

消息截获逻辑，与信令消息处理逻辑和状态逻辑合作，用于探明所述信令消息是否为来自MS的越区转换消息，若MS涉及该呼叫而MSC不涉及该呼叫，则防止越区转换消息传送给MSC；

消息转换逻辑，用于若MS涉及呼叫而MSC不涉及呼叫，就把越区转换消息转换成地点更新消息而传给MSC；以及

消息发送逻辑，若MS不涉及呼叫，则用于把越区转换发送给MSC。

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