CN1545345A - 移动软交换网络的容灾方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了移动软交换网络的容灾方法，利用冗余机制，对PLMN网络系统中MSC Server网元进行备份，使网元在网络中的地位及功能不再唯一，来达到提高网元的稳定性，并进一步提高整个网络的稳定性的目的。当MSC Server出现重大故障，且一时难以恢复时，由备用MSC Server接管所有用户，不间断处理用户业务，达到容灾目的。

Description

移动软交换网络的容灾方法
技术领域
本发明涉及移动通讯，特别涉及移动软交换网络。
背景技术
移动通信技术发展使得移动用户通过核心网中不同网元的运作实现呼叫业务、短消息业务、预付费业务等多种业务。
在PLMN(Public Land Mobile Network，公共陆地移动网)网络中，移动用户处于某个位置区中，位置区归属于某个RNC(RadioNetwork Controller，无线接入网控制器)管辖，而RNC又由某个MSC Server(Mobile Switching Centre Server，移动交换中心服务器)管辖。当移动用户需要进行某种业务时需要首先通过接入网接入核心网，然后由核心网中的MSC Server网元控制呼叫等业务信令流程，完成用户所期望的业务。
在目前的网络实现中，每个网元都是独立唯一的，其所管理的用户和实现的功能，网络中的其它网元不能替代，一旦某个网元发生严重故障，短期不能恢复，便会造成大批用户长时间无法接入网络。
发明内容
本发明目的：是为了解决目前网络实现中，每个网元都是独立唯一的，其所管理的用户和实现的功能，网络中的其它网元不能替代，一旦某个网元发生严重故障，短期不能恢复，造成大批用户长时间无法接入网络的问题。
为实现上述发明目的，本发明提出了移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、每个RNC通过MGW(Media Gate Way，媒体网关)与两个或两个以上(不包括两个)MSC Server连接；
二、确定主用MSC Server与其它备用MSC Server之间的对应关系，包括以下四种方案：
(一)MSC Server 1+1主备方案：与RNC相连的MSC Server包括两个，一个主用，另一个备用，备用与主用一一对应。
(二)MSC Server N+1主备方案：每一个RNC分别与每一个对应的主用MSC Server相连，所有主用MSC Server的备用Server都是同一个与所有RNC相连接的MSC Server。
(三)MSC Server的负荷分担方案：与RNC相连的MSC Server包括两个，一个主用，另一个备用，对于备用MSC Server来说又是其它RNC的主用MSC Server。
(四)RNC选择MSC Server方案：与RNC相连的MSC Server包括两个和两个以上(不包括两个)，其中只有一个是主用MSC Server，其它是备用的。对于备用MSC Server来说又是其它RNC的主用MSCServer。
三、主用MSC Server与备用MSC Server之间的相互切换：
(一)对于MSC Server1+1主备方案，主用MSC Server正常工作时，备用MSC Server不工作。当主用MSC Server宕机后，备用MSC Server转变为主用MSC Server接管RNC的用户，原主用MSCServer恢复正常后，转变为备用MSC Server。
(二)对于MSC Server N+1主备方案，主用MSC Server正常工作时，备用MSC Server不工作。当主用MSC Server宕机后，原RNC的用户由备用MSC Server接管，当主用MSC Server恢复正常后，所有用户再切换回主用MSC Server。
(三)对于MSC Server的负荷分担方案，当与RNC相连的主用MSC Server工作正常时，所有通过该RNC接入的用户都由主用MSCServer处理，当主用MSC Server异常时，MGW由备用MSC Server接管控制，所有通过该RNC接入的用户由备用MSC Server处理，当主用MSC Server恢复正常时，用户切回主用MSC Server。主用MSCServer和备用MSC Server是独立的网元，彼此互为主备，备用MSCServer同时是其它RNC的主用MSC Server，在网络中正常工作。
(四)对于RNC选择MSC Server方案，当与RNC相连的主用MSCServer工作正常时，所有通过该RNC接入的用户都由主用MSC Server处理，当主用MSC Server异常时，RNC从备用的MSC Server中选择一个或负荷分担选择多个备用MSC Server处理该RNC接入的用户。当主用MSC Server恢复正常时，用户切回主用MSC Server。
采用本发明所述移动软交换网络的容灾方法，在MSC Server发生异常时，其它MSC Server(故障MSC Server的备用MSC Server)可以接管所有用户，并能成功处理此类用户的所有业务。当原故障MSC Server恢复正常工作时，用户的业务也可平滑的切换回原MSCServer。以至MSC Server出现重大故障一时难以恢复时，可以正常处理其所管理用户的业务，达到容灾的目的。
附图说明
图1是本发明所述移动软交换网络的容灾方法的流程图。
图2是本发明所述的MSC Server 1+1主备系统结构图。
图3是本发明所述的MSC Server N+1主备系统结构图。
图4是本发明所述的MSC Server负荷分担系统结构图。
图5是本发明所述的RNC选择MSC Server方案系统结构图。
具体实施方式
图1是本发明所述移动软交换网络的容灾方法的流程图。每个RNC通过MGW与两个或两个以上(不包括两个)MSC Server连接；
确定主用MSC Server与其它备用MSC Server之间的对应关系，包括四种方案：MSC Server 1+1主备方案，与RNC相连的MSC Server包括两个，一个主用，另一个备用，备用与主用一一对应；MSC ServerN+1主备方案，与RNC相连的MSC Server包括两个，其中只有一个是主用MSC Server，一个是备用的，所有主用MSC Server的备用Server都是同一个MSC Server；MSC Server的负荷分担方案，与RNC相连的MSC Server包括两个，一个主用，另一个备用，对于备用MSCServer来说又是其它RNC的主用MSC Server；RNC选择MSC Server方案：与RNC相连的MSC Server包括两个和两个以上(不包括两个)，其中只有一个是主用MSC Server，其它是备用的。对于备用MSCServer来说又是其它RNC的主用MSC Server。
主用MSC Server与备用MSC Server之间的相互切换：对于MSCServer 1+1主备方案，主用MSC Server正常工作时，备用MSC Server不工作。当主用MSC Server宕机后，备用MSC Server转变为主用MSC Server接管RNC的用户，原主用MSC Server恢复正常后，转变为备用MSC Server；对于MSC Server N+1主备方案，主用MSC Server正常工作时，备用MSC Server不工作。当主用MSC Server宕机后，原RNC的用户由备用MSC Server接管，当主用MSC Server恢复正常后，所有用户再切换回主用MSC Server；对于MSC Server的负荷分担方案，当与RNC相连的主用MSC Server工作正常时，所有通过该RNC接入的用户都由主用MSC Server处理，当主用MSC Server异常时，MGW由备用MSC Server接管控制，所有通过该RNC接入的用户由备用MSC Server处理，当主用MSC Server恢复正常时，用户切回主用MSC Server。主用MSC Server和备用MSC Server是独立的网元，彼此互为主备，备用MSC Server同时是其它RNC的主用MSCServer，在网络中正常工作；对于RNC选择MSC Server方案，当与RNC相连的主用MSC Server工作正常时，所有通过该RNC接入的用户都由主用MSC Server处理，当主用MSC Server异常时，RNC从备用的MSC Server中选择一个或负荷分担选择多个备用MSC Server处理该RNC接入的用户。当主用MSC Server恢复正常时，用户切回主用MSC Server。
图2是本发明所述的MSC Server 1+1主备系统结构图。当MSCServer上电启动时，先将状态修改为备用，待收到MGW的注册消息后，再将状态改为主用。当主用MSC Server发生宕机等异常情况，其所控制MGW向备用MSC Server重新注册，MSC Server收到MGW的注册消息后，修改MSC Server状态为主用，且发送Reset(复位)消息通知RNC释放资源。
在此种方案中，位置更新和接入过程不受影响，与正常过程一致。对于被叫用户需要作特殊处理。HLR(Home Location Register，归属位置寄存器)收到查询路由请求后，向MSC Server请求漫游号码。消息在与MSC server直联的STP(Signal Transfer Point信令转接点)上选路时，如果主用Server链路不通，则选择备用路由，发给备用MSC Server。MSC Server收到漫游号码请求消息后，向HLR进行Res tore(恢复)过程，获得用户的数据，并提供漫游号码。
当原主用MSC Server恢复正常后，重新上电启动，将状态修改为备用，转变为备用MSC Server，停止工作。
原主用转变为新备用后，位置更新和出呼不受影响。对于HLR中VLR号码仍为原主用VLR号码的被叫用户，可以采用更新HLR的方法来恢复被叫能力。当HLR收到GMSC(Gateway MSC，移动交换中心网关)的查询路由请求后，向原主用MSC Server请求漫游号码。原主用Server收到消息后，检查发现自己处于备用状态，则向HLR回maperror(移动应用部分错误)消息，提供漫游号码失败。然后向HLR发送位置更新请求，消息中携带新主用VLR号码。HLR收到消息后，会更新HLR中的VLR(Visitor Location Register，移动位置寄存器)号码为新主用VLR号码，同时给原主用VLR发送Cancel Location(位置删除)消息，和插入用户数据消息。不论HLR更新是否成功，HLR中的VLR号码已经修改为新主用VLR号码。原主用VLR在更新HLR过程结束后，主动调用数据库删除保存的用户信息。
图3是本发明所述的MSC Server N+1主备系统结构图。当主用MSC Server发生宕机等异常情况，其所控制MGW向备用MSC Server重新注册，MSC Server收到MGW的注册消息后，修改备用RNC、LAI的状态为主用，且发送Reset消息通知RNC释放资源。
当用户从该RNC接入时，SG(singnal gateway，信令网关)转发给MSC Server处理。MSC Server收到消息后，首先在主用状态RNC列表中检查该RNC是否属本MSC Server管辖，如果查到则允许用户从该RNC接入。然后在主用状态LAI列表中检查LAI是否认识。如果查到，则认为允许用户接入。
如果信令中所带用户标识为TMSI(Temporary Mobile SubscriberIdentity，临时用户标识)，且MSC Server的状态为备用状态，如果按照TMSI可以查找到用户，为避免该用户可能是TMSI相同的不同用户情况，可采取如下三种方法：一、必须向MS要得IMSI(International Mobile Subscriber Identity，国际用户标识)；二、必须进行鉴权，如果鉴权失败，需要向MS要得IMSI后重新鉴权。三、通过控制TMSI的分配方式，来决定是否向MS要IMSI(如主用MSC Server分配0xxxxxxxxxxxxxx，备用MSC Server分配1xxxxxxxxxxxxxxx；这样通过TMSI标识就可以知道这是否是自己分配的，如果是，则按照正常流程进行处理，否则发起用户标识过程，向MS要IMSI)。当备用MSC Server中没有用户数据时，如何获得用户数据可以有以下两种方案：一、进行HLR的位置更新过程，更新HLR中的VLR号码为备用VLR号码，从而获得用户数据。二、如果VLR发现MSC Server的状态为备用状态，则不启动位置更新过程，启动Restore过程，获得用户数据，HLR中的VLR号码保持不变。
HLR收到查询路由请求后，向MSC Server(VLR)请求漫游号码。消息在与MSC server直联的STP上选路时，如果主用Server链路不通，则选择备用路由，发给备用MSC Server。
MSC Server收到漫游号码请求消息后，向HLR进行Restore过程，获得用户的数据并提供漫游号码。MSC Server寻呼用户，只向RNC状态为主用的RNC发送寻呼消息。
主用MSC server恢复正常后，MGW断开与备用MSC Server的连接，向主要MSC Server重新注册。备用MSC Server收到MGW的断开消息后，修改备用RNC、LAI的状态为备用。主用MSC Server恢复正常后，向RNC发送Reset消息，通知RNC释放资源。用户切回主用MSC Server。
对于位置更新或出呼的处理，与备用MSC Server一致，为避免出现TMSI相同的不同用户情况，也需要强制鉴权。
对于被叫用户，如果位置更新或主叫时选择不更新HLR，启动Restore过程，则业务自动切回主用MSC Server，被叫流程不受影响。如果选择更新HLR，对于HLR中VLR号码已经为备用VLR号码的被叫用户，考虑采用更新HLR的方法来恢复被叫能力。当HLR收到GMSC的查询路由请求后，向备用MSC Server请求漫游号码。备用MSCServer收到消息后，查找到用户信息后，检查用户的LAI状态是否为备用状态，如果是，则向HLR回map error消息，提供漫游号码失败。然后向HLR发送位置更新请求，消息中携带主用VLR号码。HLR收到消息后，会更新HLR中的VLR号码为主用VLR号码，同时给备用VLR发送Cancel Location消息，和插入用户数据消息。不论HLR更新是否成功，HLR中的VLR号码已经修改为主用VLR号码。备用VLR在更新HLR过程结束后，主动调用数据库删除保存的用户信息。
图4是本发明所述的MSC Server负荷分担系统结构图。当主用MSC Server发生宕机等异常情况，其所控制MGW向备用MSC Server重新注册，MSC Server收到MGW的注册消息后，修改备用RNC、LAI(Location Area Identity，位置区标识)的状态为备用转为主用，且发送Reset消息通知RNC释放资源。
当用户从该RNC接入时，SG转发给MSC Server处理。MSC Server收到消息后，调用数据库，在主用状态RNC列表和备用转主用状态RNC列表中检查该RNC是否属本MSC Server管辖，如果查到则允许用户从该RNC接入然后从主用状态LAI列表和备用转主用状态LAI列表中查找。如果查到，认为允许用户接入。
如果信令中所带用户标识为TMSI，且MSC Server的状态为备用状态，如果按照TMSI可以查找到用户，为避免该用户可能是TMSI相同的不同用户情况，处理可参照N+1备份的处理。
当备用MSC Server中没有用户数据时，如何获得用户数据可以参照N+1备份的处理。
HLR收到查询路由请求后，向MSC Server请求漫游号码。消息在与MSC Server直联的STP上选路时，如果主用Server链路不通，则选择备用路由，发给备用MSC Server。
MSC Server收到漫游号码请求消息后，向HLR进行Restore过程，获得用户的数据。并提供漫游号码。
MSC Server寻呼用户，只向RNC状态为主用和备用转主用的RNC发送寻呼消息。
主用MSC server恢复正常后，MGW断开与备用MSC Server的连接，向主要MSC Server重新注册。备用MSC Server收到MGW的断开消息后，修改备用RNC、LAI的状态为备用。主用MSC Server恢复正常后，向RNC发送Reset消息，通知RNC释放资源。用户切回主用MSC Server。
对于位置更新或出呼的处理，与备用MSC Server一致。被叫的处理，可以参照N+1备份的处理。
图5是本发明所述的RNC选择MSC Server方案系统结构图。RNC选择MSC Server方式可以采取如下三种方法。方法一，按照优先级优选一个备用MSC Server处理RNC的所有用户；方法二，按照用户所属LAI，选择不同的MSC Server处理RNC的不同用户；方法三，按照轮巡的原则，选择不同的MSC Server处理RNC的不同用户。当RNC的主用MSC Server宕机后，RNC与主用MSC Server链路完全中断，信令点不可达。
如果RNC选择MSC Server方式为方法一，则RNC从备用MSC Server列表中选择一个工作正常(信令点可达)的优先级最高的MSC Server，将其状态变为备用转主用状态。RNC给新接管的MSC Server发送Reset消息，MSC Server收到消息后，将RNC、LAI状态改为备用转主用。用户从RNC接入时，选择状态为备用转主用的MSC Server来处理所有用户。
如果RNC选择MSC Server方式为方法二，则RNC从备用MSC Server列表中选择工作正常的MSC Server，将RNC管辖的LAI分配给这些Server，记录LAI与Server的对应关系，并发送Reset消息，通知这些MSC Server将RNC、LAI状态改为备用转主用。用户接入时，按照LAI与Server的对应关系表，来选择MSC Server。
如果RNC选择MSC Server方式为方法三，发送Reset消息，通知所有备用MSC Server将RNC、LAI状态改为备用转主用。用户从RNC接入时，按照轮巡原则选择具体的MSC Server来处理用户。
位置更新或接入过程的实现与MSC Server负荷分担方案相同。选择更新HLR中的信息。
HLR收到查询路由请求后，向MSC Server(VLR)请求漫游号码。消息在与MSC server直联的STP上选路时，如果主用Server链路不通，则选择备用路由，发给备用MSC Server。
MSC Server收到漫游号码请求消息后，向HLR进行Restore过程，获得用户的数据。并提供漫游号码。
MSC Server寻呼用户，只向RNC状态为主用和备用转主用的RNC发送寻呼消息。
RNC收到寻呼消息后，需要记录被寻呼的用户及发送寻呼的MSCServer标识，以便在收到寻呼响应或位置更新或出呼请求时，选择发送寻呼的MSC Server来处理。
主用MSC Server恢复正常后，发送Reset消息通知RNC，MSCServer恢复正常工作，RNC收到Reset消息后，将备用转主用状态的MSC Server的状态修改为备用。此后通过该RNC接入的用户，仍正常由其主用MSC Server处理。
对于位置更新或出呼叫的处理，与备用MSC Server一致。
对于HLR中VLR号码已经为备用VLR号码的被叫用户，由于备用MSC Server无法获得主用MSC Server是否恢复正常，所以无法修改备用转主用的RNC、LAI的状态，所以考虑此类用户仍然暂时由备用MSC Server来处理，直到此类用户通过RNC进行位置更新后，修改了HLR中的VLR号码。备用MSC Server发送寻呼消息，RNC收到后，如果是来自备用MSC Server的，则记录被寻呼的用户及发送寻呼的MSC Server标识，以便在收到寻呼响应或位置更新或出呼请求时，选择发送寻呼的MSC Server来处理。
当此类用户通过RNC进行正常位置更新时，会修改HLR中的VLR号码为主用VLR号码，HLR会发送Cancel Location消息给备用MSCServer，此时备用MSC Server删除用户数据。可以将VLR中的用户按照根据LAI构成一个链表，主要是状态为备用转主用状态的LAI。当备用MSC Server删除LAI状态为备用转主用的用户后，检查该列表，如果链表为空，则将该LAI的状态修改为备用。当RNC下所有LAI的状态都由备用转主用状态变为备用状态，将此RNC的状态修改为备用。

Claims (14)

1、一种移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)每个RNC通过MGW与两个或两个以上MSC Server连接；
(2)确定主用MSC Server与其它备用MSC Server之间的对应关系；
(3)主用MSC Server与备用MSC Server之间进行相互切换。
2、如权利要求1所述移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，步骤(2)中所述主用MSC Server与其它备用MSC Server之间的对应关系是，与RNC相连的MSC Server包括两个，一个主用，另一个备用，备用MSC Server与主用MSC Server是一一对应。
3、如权利要求1所述移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，步骤(2)中所述主用MSC Server与其它备用MSC Server之间的对应关系是，每一个RNC分别与每一个对应的主用MSC Server相连，所有主用MSC Server的备用MSC Server都是同一个与所有RNC相连接的MSC Server。
4、如权利要求1所述移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，步骤(2)中所述主用MSC Server与其它备用MSC Server之间的对应关系是，与RNC相连的MSC Server包括两个，一个是主用MSCServer，另一个是备用MSC Server，对于备用MSC Server来说又是其它RNC的主用MSC Server。
5、如权利要求1所述移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，步骤(2)中所述主用MSC Server与其它备用MSC Server之间的对应关系是，与RNC相连的MSC Server包括两个以上，不包括两个，其中只有一个是主用MSC Server，其它是备用的，对于其它备用MSCServer来说又是其它RNC的主用MSC Server。
6、如权利要求1所述移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，步骤(3)中所述主用MSC Server与备用MSC Server之间进行相互切换的方法是，主用MSC Server正常工作时，备用MSC server不工作；当主用MSC Server宕机后，备用MSC Server转变为主用MSCServer接管RNC的用户；原主用MSC Server恢复正常后，转变为备用MSC Server。
7、如权利要求1所述移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，步骤(3)中所述主用MSC Server与备用MSC Server之间进行相互切换的方法是，主用MSC Server正常工作时，备用MSC server不工作；当主用MSC Server宕机后，原RNC的用户由备用MSC Server接管；当主用MSC Server恢复正常后，再切换回主用MSC Server。
8、如权利要求1所述移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，步骤(3)中所述主用MSC Server与备用MSC Server之间进行相互切换的方法是，当与RNC相连的主用MSC Server工作正常时，所有通过该RNC接入的用户都由主用MSC Server处理；当主用MSC Server异常时，MGW由备用MSC Server接管控制，所有通过该RNC接入的用户由备用MSC Server处理；当主用MSC server恢复正常时，用户切回主用MSC Server。
9、如权利要求1所述移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，步骤(3)中所述主用MSC Server与备用MSC Server之间进行相互切换的方法是，当与RNC相连的主用MSC Server工作正常时，所有通过该RNC接入的用户都由主用MSC Server处理；当主用MSC Server异常时，RNC从备用的MSC Server中选择一个或负荷分担选择多个备用MSC Server处理该RNC接入的用户；当主用MSC Server恢复正常时，用户切回主用MSC Server。
10、如权利要求7或8所述移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，在备用MSC Server接管处理过程中，当备用MSC Server中没有用户数据时，获得用户数据的方法是，进行HLR的位置更新过程，更新HLR中的VLR号码为备用VLR号码，从而获得用户数据。
11、如权利要求7或8所述移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，在备用MSC Server接管处理过程中，当备用MSC Server中没有用户数据时，获得用户数据的方法是，如果VLR发现MSC Server的状态为备用状态，则不启动位置更新过程，启动Restore过程，获得用户数据，HLR中的VLR号码保持不变。
12、如权利要求9所述移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，所述RNC从备用的MSC Server中选择一个或负荷分担选择多个备用MSC Server的方法是，按照优先级优选一个备用MSC Server处理RNC的所有用户，即RNC从备用MSC Server列表中选择一个工作正常的优先级最高的MSC Server，将其状态变为备用转主用状态；RNC给新接管的MSC Server发送Reset消息，MSC Server收到消息后，将RNC、LAI状态改为备用转主用；用户从RNC接入时，选择状态为备用转主用的MSC Server来处理所有用户。
13、如权利要求9所述移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，所述RNC从备用的MSC Server中选择一个或负荷分担选择多个备用MSC Server的方法是，按照用户所属LAI，选择不同的MSC Server处理RNC的不同用户，即RNC从备用MSC Server列表中选择工作正常的MSC Server，将RNC管辖的LAI分配给这些MSC Server，记录LAI与MSC Server的对应关系，并发送Reset消息，通知这些MSCServer将RNC、LAI状态改为备用转主用；用户接入时，按照LAI与MSC Server的对应关系表，来选择MSC Server。
14、如权利要求9所述移动软交换网络的容灾方法，其特征在于，所述RNC从备用的MSC Server中选择一个或负荷分担选择多个备用MSC Server的方法是，按照轮巡的原则，选择不同的MSC Server处理RNC的不同用户，即发送Reset消息，通知所有备用MSC Server将RNC、LAI状态改为备用转主用；用户从RNC接入时，按照轮巡原则选择具体的MSC Server来处理用户。
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