CN1620835A - 在电信网络中建立优先级连接的方法和节点 - Google Patents

在电信网络中建立优先级连接的方法和节点 Download PDF

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Abstract

在有多个处理连接的节点(1－4)的电信网络中建立优先级连接的方法中，节点(1－4)包括可分配用于处理连接的资源和管理连接建立的定时器。定时器的超时将释放分配给相应连接的资源。第一个节点(1)接收建立优先级连接的请求并根据为优先级连接指定的超时值选择第一个定时器。第一节点(1)随后发送用于定时器选择的连接优先级指示和排队指示到另一处理连接的节点(2)。第二节点(2)检查是否收到了连接优先级指示和排队指示，并根据检查结果，按照为优先级连接指定的超时值选择另一定时器。还描述了实现该方法的节点、通信系统和程序单元。

Description

在电信网络中建立优先级连接的方法和节点
技术领域
本发明涉及依照权利要求1的前序部分的方法。也描述了采用本发明的设备和软件程序。
发明背景
不管对移动电信网络(例如UMTS，通用移动电信系统，或GSM全球数字移动电话系统)还是固定网络，都使用载体独立呼叫控制(BICC)协议来独立于处理连接有效载荷的底层载体技术控制连接(例如，电话呼叫)的准备和建立。
BICC功能组3正在引入ITU-T标准I.255.4中规定的优先级服务，综合业务数字网(ISDN)通用结构和服务功能、优先级服务。当遇到拥塞时，对优先级服务应该在网络内对优先级连接给予优先处理。这种优先处理可以特别包括在处理连接的网络单元超时和/或等待路由上的线路空闲之前延长其等待时间。
连接的优先级可以由连接建立的初始消息(例如，起始地址消息IAM)中对应的域来表示。例如，可以为这个目的指定IAM中一个字节的一些或全部位。
通常情况下，当网络没有拥塞并且节点有完成所有连接必需的资源时，对连接建立的处理就不需要特别对待。至少一个处理(即，控制或处理)连接的节点为连接分配一个定时器，定时器确保为该连接保留的资源应该在连接失败时被释放。控制连接的节点可以是(例如)MSC(移动服务交换中心)或连接移动网络到固定网络的转接交换节点(TSN)。可以在相同节点或分离的载体节点中处理载体，例如在介质网关(MGW)中，它至少部分由控制节点控制。
在节点没有足够的资源完成所有进入的连接建立请求而发生网络拥塞时，节点可以根据优先级别给予优先处理。优先处理可以特别包括对保留的网络资源的访问，例如只让最高优先级的连接访问为最高优先级连接保留的资源，而只让次高优先级连接访问为次高优先级连接保留的资源，而不让其访问为最高优先级连接保留的资源。另外优先级是合理的，每个级别的优先级只能访问为相同级别或较低级别保留的资源。
对为特定优先级而保留的资源的分配是实现特定的。如果一个节点即使在应用了优先处理后仍然不能完成高优先级连接建立请求，它就清除该连接。
与所服务的用户交互的节点，尤其是始发控制或连接中的载体节点，可以从用户接收连接优先级信息。发起节点随后把信息转发给连接中的更多节点。例如在BICC中，当载体节点的流出协议实体从节点功能随新连接请求一起接收到连接优先级信息时，连接收先级参数包括在ERQ消息(建立请求)中。如果连接优先级参数由流入协议实体在ERQ消息中接收到，流入协议实体实例把连接优先级信息和新连接请求传递到节点功能。
在节点中可以用不同的方式使用优先级信息。例如，当节点功能在载体的发起端选择路由时，可以用优先级信息选择有足够资源到下一载体节点或直接到终端用户的路由。对和连接的起始用户没有交互的载体节点来说，节点功能还可检查流入载体路径中资源的可用性。连接优先级信息还可用来分配载体节点的内部资源，以为从流入载体路径经载体节点到流出载体路径，或者到下一载体节点或到连接的终端用户，的连接建立内部路径。
上述电信网络规范允许在所有节点中用对应的优先级处理连接。但是，这并不总能确保优先级连接的成功建立。尤其，不同的节点可能会使用不同的机制来确保连接优先级，尤其在(例如)网络操作员用不同时间更新网络的不同部分中的节点时。这种情况下可以在第一种节点把连接排队，即等待空闲资源在该节点或其它节点中变成可用，而为上述连接所设置的定时器在下一节点中超时。即使每个节点都用优先级控制连接，依然有可能无法成功建立连接。如果由于排队占用了过多的时间，请求连接的用户还可能终止请求。
发明内容
本发明的一个目标是消除上述缺点并提供能够可靠地建立优先级连接的方法、通信系统和节点。
依照本发明，执行权利要求1中描述的方法。此外，在权利要求9到11中描述的通信网络、节点和软件程序中具体化本发明。在更多权利要求中描述了有利的实施方案。
描述了在带有多个处理连接的节点的电信网络中建立优先级连接的一种有利方法。处理可以是对连接的操作或控制。因而这些节点可以是控制节点或载体节点或同时控制信令和载体建立的节点。节点包括可分配用于操作或控制连接的资源。对每个连接请求，在节点中分配资源。资源可以包括，例如处理连接的电路、分配的存储器、或处理间隔、或类似于地址的软件标识符。
节点中至少有一个定时器管理连接建立。可能会给一个连接分配多个定时器，例如为了管理涉及控制信令和载体建立的连接建立的不同方面。任一定时器超时都会释放分配给所对应连接的资源。
为每个定时器指定超时值以避免连接建立请求失败时发生资源阻塞。当第一个节点接收到建立优先级连接的请求时，它根据为优先级连接指定的超时值选择第一个定时器，通常不同于常规连接的对应定时器的超时值。在该方法的优选实施方案中，与常规连接相比定时器的超时周期有所增加，即为优先级连接指定了更迟的定时器超时。分配给一个优先级连接的不同定时器可能有不同的超时值。
第一个节点发送连接优先级指示和排队指示到控制连接的第二个节点。排队指示是为这个连接选择了至少一个特殊的超时值的通知。排队指示可以是(例如)指示优先级呼叫尝试的排队可以由前面的节点容纳的指示、至少扩充了一个定时器的标记、或者指定选择了哪些定时器的信息，可选地还包括对修改过的超时值的指示。第二个节点检查是否收到了连接优先级指示和排队指示。第二节点根据检查结果、根据为优先级连接指定的超时值选择至少一个其它定时器，即如果收到了排队指示和优先级指示就为优先级连接选择超时值。对第一个节点和第二个节点来说，对定时器和对应的超时值的选择可能取决于连接优先级指示的值。
所提出的方法能够延长网络定时器且没有无意识释放连接的危险。该方法易于实现并且可以灵活地适用于不同的排队需求。该方法尤其适合用在BICC网络中。
在优选实施方案中，请求是建立连接的初始消息并且该初始消息包括指示连接优先级的数据域。初始消息如IAM。可以用数据域或指定的值或数据域中选定的位指示不同级别的连接优先级，例如紧急呼叫。
多个节点可以包括控制连接的控制节点(例如，MSC服务器)和适合为连接建立载体的载体节点(例如MGW)。但也有可能由一个节点来控制连接并建立载体，类似于通常的MSC。
相应地可能第一个节点和第二节点都控制连接，两个节点都为连接处理载体或一个节点控制连接而另一节点处理载体。因此可以区分控制级别中、载体级别中、或两个连接级别之间不同的排队指示。在一种有利的实施方案中，排队指示被包含在一个组中，该组包括控制连接的节点间的第一个排队指示的、处理连接的节点间的消息的第二个排队指示和处理连接的节点和控制连接的节点间的消息的第三个排队指示。可以在修改所用协议的已有消息以包括这些指示或者为此而定义新的消息。
为了避免用户过早释放连接，第二个节点用连接进度通知回应排队指示。连接进度通知可以由在请求优先级连接一方的方向上处理连接的节点转发。这个消息的发送可能会被延迟一段指定的时间周期。尤其，连接进度通知可以启动发送声音或通知到请求优先级连接的一方。
通常不同的节点将处理或控制一个连接，其中有些节点适合对连接排队而另一些则不适合。这种情况下，第二个节点发送第一个建立连接的请求和连接优先级的指示以及排队指示到第三个处理该连接的节点，优选地所有这些都在一个单个信息中发送。第三个节点随后由于不支持而向第二个节点拒绝排队指示。如果从第三个节点收到对上述连接的释放消息，第二个节点等待上述连接的载体建立的确认并发送第二个建立连接的请求以及第二个连接优先级指示到第三个节点。这样，如果连接中的某个节点不适合连接的排队也能确保优先级连接的建立。
在所提出的方法中，可以为优先级连接指定无限超时时间。这种情况下，对第一和第二个定时器的选择可以是不为优先级连接分配任何释放资源的定时器的决定。当然还可以使用延长的定时器管理优先级连接的一个方面而只对常规连接管理不同的方面，即分配更少(也可以是更多)数量的定时器给优先级连接。如果指定了无限超时时间，优先地在通信系统中实现检测并释放不成功的连接建立请求的机制以避免资源的阻塞。
在多个节点的电信网络中处理连接的优选节点包括可分配用于处理连接的资源以及至少一个用于管理连接建立的定时器。定时器的超时启动对分配给连接的资源的释放。该节点还包括接收建立优先级连接的请求以及发送消息到其它节点的接口，即发送和接收消息的发送和接收单元。该节点包括适合根据为优先级连接指定的超时值选择至少一个定时器的处理系统。该节点还适合发送连接优先级指示和指示定时器选择的排队指示到另一处理连接的节点。
还可在适合在有多个节点的电信网络中处理连接的节点的处理系统中执行的程序单元中实现所提出的方法。该程序单元包括为处理连接而向连接分配资源以及分配至少一个管理连接建立的定时器。定时器的超时启动对分配给该连接的资源的释放。该程序单元适合根据为优先级连接指定的超时值选择至少一个定时器。该程序单元还适合发送连接优先级指示和用于定时器选择的排队指示到另一处理连接的节点。由处理单元执行的步骤可以由对操作系统的函数调用或对节点中硬件单元的命令调用执行。
该程序单元以及该节点能够执行涉及上述方法中各个节点的步骤。依照本发明的程序单元存储在数据载体上或者可以装入到节点的操作系统中，例如以信号序列形式。
通过下面对附图中所展示的优选实施方案的详述，您将清楚地了解本发明的前述和其它目标、特性和优势。
附图概述
图1展示了现有技术中为优先级连接请求排队的结果
图2展示了为优先级连接延长网络定时器的第一种实施方案
图3依照本发明展示了在带有延长的网络定时器和用户通知的控制层上对优先级连接的成功排队
图4依照本发明展示了在带有延长的网络定时器和用户通知的载体层上对优先级连接的成功排队
图5展示了当和不支持排队的后续节点或网络交互工作时对优先级连接的成功排队
本发明优选实施方案的详细描述
根据ITU_T规范可以有不同的定时器用于对连接建立的管理。所有定时器确保如果连接尝试失败，在准备和建立期间为连接保留的资源能够得到释放。定时器t1，表示为Timer_ERQ，确保收到对载体建立请求的回应。通常的超时值是5-30秒。当发送ERQ消息时启动定时器t1，并在收到ECF(建立确认)消息时停止t1。如果定时器t1超时，所有资源和该连接都被释放并发送释放消息(REL)。定时器t1是ITU-T标准Q.2630.1(12/99)AAL Type 2 SignalingProtocol(Capability Setl)中定义的载体控制协议Q2630.1的载体建立管理定时器。其它载体控制协议有类似的能够启动过早连接释放的管理定时器。在规范中这些定时器通常被称作“载体建立管理定时器”。
表示为T7的定时器确保网络有足够的路由选择信息把连接路由到被叫方。通常的超时值是20-30秒。当发出最后的地址消息时，在控制层中启动定时器T7并在遇到正常的地址释放和路由信息的情况(例如，收到地址完成消息ACM或连接消息CON)时停止该定时器。一旦超时，就启动对分配给该连接的资源的释放过程。
在连接控制层，表示为T8的定时器确保对载体路径建立的管理。通常的超时值是10-15秒。当服务节点(SN)上的CSF(呼叫服务功能)收到表示期望连续性消息(COT)的IAM时，启动T8并在收到COT时停止它。一旦超时，就启动对保留资源的释放过程。
下面，用使用Q2630.2(ITU-T标准Q.2630.2(12/2000)AALType 2 Signaling Protocol(Capability Set 2)的AAL2(ATM适应层类型2)载体技术作为连接载体的例子。但是，应该注意可以使用任意其它合适的载体协议(例如互连网协议IP)以及和例子不同的载体控制协议。
所有图中的上部都表示处理连接的节点而下部显示节点间的消息序列的实例。不同图中对应的引用符号涉及对应的部件。这个规范中的所有图展示了包括表示为CSF的连接控制实体和表示为BCF(载体控制功能)的载体处理单元的网关服务节点1、2(GSN)。但是，控制和载体处理实体也可以实现在不同的节点中。
在BICC网络中，需要延长几个网络定时器以便通过排队对连接进行优先级处理。图1展示了没有延长网络定时器而对优先级连接建立请求排队的结果。图1中，从包括优先级指示的起始地址消息(IAM)开始在两个控制节点1、2间建立连接。第一个节点1可能从连接中的前一节点接收IAM，如图1的左边所示。
分别在时间ST7、ST8在控制层中启动对应的定时器T7和T8。节点1、2还都发送ADD请求到载体层以启动载体建立。在载体层，用还指示连接优先级的建立请求启动载体建立。在带有表示为BCF-R的载体控制功能(BCF)的中间AAL2载体交换节点3遇到拥塞。如果对该连接建立请求排队等待BCF-R中的资源可用，节点2的BCF-G(z)中的定时器t1将在时间TO1超时并且连接将由到节点2中控制级的用于BNC(骨干网络连接)释放的对应通知消息和到前面所有控制连接的节点的后续释放消息(REL)清除。很明显这对高优先级连接是不希望有的结果。如果定时器BICC T7或BICC T8由于被设置了较短的超时值而超时，而不是t1超时，结果将是相同的，即连接被释放。
可以采用几种方法来避免网络超时发生。不为优先级连接启动BICC T7、T8和载体建立管理定时器。另外，或者延长BICC T7、T8和载体建立管理定时器的超时值或用对优先级连接有更长时间周期的定时器代替它们。如果选择了若干个定时器，所提出的方法可以使用替代方案或二者都用。当定时器被禁止时，连接建立就不由时间管理并且必须由合适的过程避免挂起的资源。因此，延长的定时器通常是首选。
如果在发起节点中支持排队，那么可以延长或禁止定时器并且设置排队指示。在所有支持排队的后续节点中，也应该延长或禁止对应的定时器。如图2所示。这里，在第一个节点1中，在时间SE7启动延长的定时器而不是定时器T7。用IAM中的优先级指示表示将用优先级处理的连接。可以多种不涉及排队的方式给予连接以优先级。一种是保留只能由高优先级连接使用的资源。另一种提供优先级服务的方法是连接抢占，即清除较低优先级的连接。这些技术都不需要定时器的延长。即使网络中的一些节点没有实现排队，也可以使用其它技术用优先级处理连接，而需要排队指示来确定是否可对优先级连接排队。
为此，还需要有定时器已经被延长或被禁止的指示。这个指示告诉连接建立中涉及的后续节点可以接纳对优先级连接的排队。
当图2中的节点2收到IAM中的优先级指示和排队指示时，它在发送ADD请求到建立载体的BCF之前，在时间SE8启动定时器。ADD请求被用来添加一个终端(即有效载荷的另一个源或宿)到环境中，即到与连接相关的所有终端的组合中。ADD请求还可用来在正在添加的终端上更改默认属性或性能或者启动新的属性。在规范ITU-T标准H.248(06/00)，Ga teway control protocol的7.2.1节中描述了相关细节。ADD响应可以用来指示添加一个终端到环境中是否成功完成。
网络定时器的延长或禁止和排队指示所需要的改变需要被引入到所有将要支持对载体建立请求排队的载体控制协议中，尤其是BICC协议。载体控制协议中的新消息或更改过的消息能够表示连接请求已经被排队。另外必须用新事件更新载体层和连接层之间使用的协议，以通知连接层对载体建立请求的排队已经发生了。
通过这些改进，BICC网络能够忍受对优先级连接尝试的排队而不会过早释放。但是，也必须考虑用户行为。如果主叫用户在连接建立期间没有在合理的时间内收到任何进度信息，即拨号后延长过长，主叫用户可能会变得不耐烦并挂机。图2举例说明了这种情况，消息Sub起自用户并用一系列REL消息向所有控制连接的节点启动对连接的释放。
主叫用户希望收到连接进度通知。这可以是声音、通知或消息。当一个节点决定对一个优先级连接排队时，需要有一种机制来启动连接进度信息的发送。在BICC网络中，可以用带外信号在控制节点间发送连接进度信息。为了知道何时发送这个信息，控制层需要建立请求是否正在被排队的指示。
当节点2对连接建立请求排队时，如果控制层如图3所示对建立请求排队，它就产生连接正在进行中的通知或排队启动的APM(应用传输机制)以启动“呼叫正在进行中”的声音到请求连接的用户。这可以是在控制层中已经遇到资源拥塞CG’的情况。如果资源拥塞在时间CGE’结束，就由ADD消息用在时间SR1、SE1’启动的延长的定时器t1启动载体建立，并转发带有排队和优先级参数的IAM到连接中的后续控制节点。在接收到载体已建立的通知后，发送COT消息到后续控制节点，以指示直到控制节点2都已成功地完成了载体建立。在从连接中的后续节点接收到地址完成消息(ACM)之后，节点2发送APM到先前的节点以关闭“呼叫正在进行中”的声音，随后发送跟随常规ACM到先前的节点1以及任意其它先前的控制节点。
载体层还可如图4所示对建立请求排队，例如，如果在节点3遇到资源拥塞。随后需要从拥塞CG处通过载体网络传递第二个排队指示5，随后当连接建立请求被排队时从载体层传递第三个排队指示6到控制层。来自载体层表示已经完成了排队的这个指示，需要由连接层映射到连接正在进行中的通知或排队启动的APM。其它消息IAM、ADD、ERQ、APM和ACM都与图中所示的那些对应。
不在节点2中映射表示排队已发生的指示6到声音，而是向主叫方反向传递对应的指示。该指示随后可被具有相应功能的任一先前节点传递到用户的终端或者映射到声音或通知。另外，在连接被首次排队时不需要立即发送通知，而可以延长一个定义的时间，例如在完成排队之后X秒再发送通知。当然，后一种方法对任何拥塞都是可行的，例如在关于图3所描述的控制级上遇到的拥塞。
图5展示了适合所提出方法的节点和依照现有技术的控制节点交互工作的情况。在第三节点4中不支持排队并且第三节点4不能识别排队指示符。固此，第三节点4用消息CFN(混乱)拒绝排队指示为不支持，并在时间ST8’启动定时器T8。下一节点2在存储器中存储后续的第三节点4不支持的排队指示。呼叫建立被排队在第二节点2中，直到如上所述已经建立了到第二节点2的载体控制节点功能(BCF-N)的载体或者在它的控制之下。随后呼叫建立用包括优先级信息但不包括排队信息的起始地址消息向第三节点4继续。如果定时器T8在第三节点4中过早超时就发送IAM并且在节点2中会收到对应的释放消息。如果第二节点2没有收到释放消息REL，就不发送第二个IAM。
上述实施方案极好地实现了本发明的目标。但是，应该理解对本领域的技术人员来说在不偏离仅由权利要求所限制的本发明的范围的前提下可以进行各种改进。

Claims (12)

1.在有多个处理连接的节点(1-4)的电信网络中建立优先级连接的方法，其中节点(1-4)包括可以分配用于处理连接的资源以及用于管理连接建立的定时器，定时器的超时释放分配给连接的资源，其中所述节点(1-4)的第一个接收建立优先级连接的请求，这种方法的特征是：
第一个节点(1)根据为优先级连接指定的超时值选择第一个定时器，
第一个节点(1)发送用于定时器选择的连接优先级的指示和排队指令到另一处理连接的节点(2)，
第二个节点(2)检查是否收到了连接优先级指示和排队指示，并根据检查结果，根据为优先级连接指定的超时值选择另一定时器。
2.权利要求1的方法，其中请求是建立连接的初始消息并且该初始消息包括指示连接优先级值的数据域。
3.权利要求1或2的方法，其中所述多个节点(1-4)包括控制连接的控制节点和适合为建立建立载体的载体节点(3)
4.权利要求3的方法，其中排队指示被包含在一个组中，该组包括控制连接的节点间的消息的第一排队指示、处理连接的节点间的消息的第二排队指示(5)、以及处理连接的节点和控制连接的节点间消息的第三排队指示(6)。
5.根据上述任意权利要求的方法，其中第二节点用连接进度通知响应排队指示。
6.根据权利要求5的方法，其中连接进度通知启动发送一个声音到请求优先级连接的一方。
7.上述任一权利要求的方法，其中第二节点(2)向处理连接的第三节点(4)发送第一个建立连接的请求以及连接优先级指示和排队指示，第三节点(4)向第二节点(2)拒绝排队指示为不支持，第二节点(2)等待该连接的载体建立的确认并发送第二个建立连接的请求和第二个连接优先级指示到第三节点(4)，如果从第三节点(4)收到该连接的释放消息。
8.上述任一权利要求的方法，其中为优先级连接指定无限超时值，并且其中对第一和第二定时器的选择是为释放资源而向优先级连接不分配定时器或分配数量减少的定时器的决定。
9.适合执行依照任一前述权利要求的方法的通信网络。
10.在多个节点的电信网络中处理连接的节点，其中节点(1，2)包括可以分配用于处理连接的资源以及至少一个用于管理连接建立的定时器、释放分配给连接的资源的定时器超时、以及接收建立优先级连接的请求并向更多节点(1-4)发送消息的接口，其特征在于：
节点(1，2)适合根据为优先级连接指定的超时值选择至少一个定时器，
节点(1，2)适合发送用于定时器选择的连接优先级指示和排队指示到更多处理连接的节点(1-4)。
11.适合在有多个节点(1-4)的电信网络中处理连接的节点中执行的程序单元，包括向连接分配用于处理连接的资源和至少一个用于管理连接建立的定时器的代码，定时器超时会释放分配给相应连接的资源，其特征在于：
该程序单元适合根据为优先级连接指定的超时值选择至少一个定时器，
该程序单元适合发送用于定时器选择的连接优先级指示和排队指示到另一处理连接的节点。
12.权利要求11的程序单元，其中程序单元存储在存储介质上。
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