CN1681252A - 服务通用分组无线业务支持节点监控移动用户状态的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SGSN监控移动用户状态的方法，该方法利用一个定时器触发循环扫描任务，扫描SGSN中存储的所有移动用户的MM上下文，如果某用户处于STANDBY状态或者IDLE状态，就将SGSN设备当前时刻和此用户的MM上下文中记录的状态迁移时刻相比较，如果时间差大于或等于SGSN设备配置的定时参数，就分别启动隐式分离处理流程和用户删除流程。该方法无需在SGSN中设置大量用于监控移动用户状态的定时器，提高了SGSN设备的稳定性和集成度；并可以通过改变循环扫描任务的参数来降低此任务的开销，易于实现整体流量控制；同时，由于SGSN设备的数据更改可以立即生效，便于系统维护人员对SGSN所控制的移动用户进行集中管理。

Description

服务通用分组无线业务支持节点监控移动用户状态的方法

技术领域

本发明涉及通用分组无线业务(General Packet Radio Service，GPRS)技术，特别是涉及一种服务GPRS支持节点(Serving GPRS Support Node，SGSN)监控移动用户状态的方法。

背景技术

目前，应用于高速上网的GPRS网络和宽带码分多址(Wide CodeDivided Multiple Address，WCDMA)网络正方兴未艾，尤其是GPRS网络，已经由中国移动实现了大规模商用。

GPRS是在现有的GSM移动通信系统基础上发展起来的一种移动分组数据业务。GPRS通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换的功能实体，完成分组方式的数据传输。GPRS系统可以看作是在原有的GSM电路交换系统基础上进行的业务扩充，以支持移动用户利用分组数据移动终端接入Internet或其它分组数据网络的需求。

无线协议体系本身非常复杂，需要完成从用户的无线接入到有线交换的全部功能，为了降低设备的复杂性，第三代合作伙伴计划(The 3^rd GenerationPartnership Project，3GPP)协议将接口进行了分层处理，采用MS/UTRAN/SGSN/GGSN等多个不同类别的设备来系统完成整个无线通讯。图1是GPRS网络构架的示意图，从图1中可以看出，GPRS系统包括GPRS核心网和GSM系统，GPRS核心网包括SGSN和网关GPRS支持节点(Gateway GPRS Support Node，GGSN)等节点。SGSN的一个主要作用就是为本SGSN服务区域的MS提供移动性管理功能。

分层处理虽然降低了各个设备的复杂性，但引入另外一个问题，就是必须保证不同设备之间的用户状态/设备资源的一致性，特别是核心交换设备SGSN和移动用户MS之间的状态一致。

移动用户的状态存储在移动管理(Mobile Management，MM)上下文中，在GPRS系统中，移动用户有三种状态：空闲(IDLE)、待命(STANDBY)和准备(READY)。IDLE表示移动用户未附着在GPRS移动管理上的状态；STANDBY表示移动用户附着在GPRS移动管理上，但没有数据传输的状态；READY表示移动用户附着在GPRS移动管理上，并有数据传输的状态。

为了使SGSN中的用户状态和实际的MS状态保持一致，3GPP协议引入了两个用户监控定时器：移动可达定时器和清除(PURGE)定时器。

移动可达定时器监控SGSN中的用户状态和实际的MS状态是否一致，如果MS由于异常关机、电源耗尽或者其它原因导致MS不再及时通知网络执行正常的分离流程，就要求SGSN触发MS隐式分离流程。

当用户进入READY状态时，移动可达定时器停止。当MS状态返回到STANDBY时，移动可达定时器重启动并开始。如果移动可达定时器超时，SGSN启动隐式分离流程。

隐式分离流程是将SGSN中用户的MM上下文中的用户状态转换为IDLE，SGSN可以立即删除用户的MM上下文，也可以将用户的MM上下文暂时保留一段时间。

PURGE定时器保证SGSN的用户数据和位置归属寄存器(HomeLocation Register，HLR)中保持一致。

如上所述，SGSN在隐式分离之后，可以立即删除用户的MM上下文，也可以将用户的MM上下文保留一段时间。如果SGSN要立即删除用户的MM上下文，则启动PURGE定时器，在PURGE定时器未超时期间暂时保留已经分离的用户的MM上下文，当PURGE定时器超时，SGSN启动用户删除流程。

用户删除流程是SGSN通知HLR，等到HLR应答后，删除此用户的MM上下文，并清理相关资源。

图2是现有技术SGSN监控用户状态的方法流程图，从图2中可以看出，该方法包括如下步骤：

步骤201：SGSN检测每个用户的状态。

步骤202：判断用户状态是否迁移到STANDBY，如果是，则转到步骤203；否则结束。

步骤203：为该用户启动一个移动可达定时器。

步骤204：判断用户状态是否迁移到READY，如果是，则转到步骤205；否则转到步骤206。

步骤206：SGSN停止该用户的移动可达定时器，然后结束。

步骤206：判断移动可达定时器是否超时，如果是，则转到步骤207；否则回到步骤204。

步骤207：SGSN停止该移动可达定时器，并启动隐式分离流程，将用户状态迁移到IDLE。

步骤208：判断用户的MS或SGSN是否支持SUPER CHARGE特性，如果是，则转到步骤209；否则转到步骤210。

步骤209：SGSN暂时保留MM上下文，然后结束。

步骤210：SGSN为该用户启动一个PURGE定时器。

步骤211：判断用户状态是否迁移到READY，如果是，则转到步骤214；否则转到步骤212。

步骤212：判断PURGE定时器是否超时，如果是，则转到步骤213；否则回到步骤211。

步骤213：SGSN通知HLR，并在接收到HLR应答之后，删除用户的MM和PDP上下文，并清理相关资源，然后结束。

步骤214：SGSN停止PURGE定时器，然后结束。

从现有技术的技术方案可以看出，SGSN需要为每一个处于非READY状态的MS启动一个定时器。但是该方法在SGSN负荷较大的状态下，启动的定时器的数量非常巨大。根据中国第三代移动通信技术专家组制定的业务模型中的一个典型的统计估算数据，对于一个用户容量为5万的SGSN，SGSN设备控制的处于非READY状态的MS约为48600个，那么，SGSN需要同时启动约48600个定时器，来实现其对非READY状态的移动用户的监控。

在实际应用中，现有技术存在很多缺陷：

首先，定时器消耗大量系统资源，并阻碍SGSN设备集成度的进一步提高。在SGSN设备中，如果同时启动大量定时器，将对系统的稳定性带来巨大且不可预知的风险，而且，设置大量定时器必将造成无法进一步缩小SGSN设备的体积，因此不利于进一步提高SGSN设备的集成度。

其次，使用大量定时器不利于集中管理。由于定时器在用户状态迁移时已经启动，因此当SGSN维护人员需要动态调整定时器的超时时长，已经启动的定时器无法立即对此调整生效，这将导致在设备人员更改SGSN设备的定时器超时时长后，SGSN设备中的定时器的超时时长不一致。

第三，使用大量定时器不利于SGSN从整体上进行流量控制。由于对用户的监控任务属于低优先级任务，所以在SGSN设备负荷突然增加时，需要将监控任务占用的资源分配给具有高优先级任务，如流量控制任务，但是如果定时器已经启动，就无法回收监控任务占用的资源，分配给诸如流量控制任务之类的高优先级任务，也就无法对这部分监控流程进行流量控制。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种SGSN监控移动用户状态的方法，该方法减少移动用户状态监控任务所占用的系统资源。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种服务通用分组无线业务支持节点(SGSN)监控移动用户状态的方法，包括如下步骤：

A、预先设置用于定期触发SGSN扫描包含用户状态和用户状态切换时刻的用户状态信息的定时器，用于判断SGSN是否启动隐式分离流程的移动可达定时参数，用于启动用户删除流程的清除定时参数，和用于指向用户状态信息在SGSN中存储位置的位置指针；

B、判断定时器是否到达定时时间，如果是，则转到步骤C；否则，返回步骤B；

C、SGSN扫描位置指针指向的用户状态信息，如果用户状态为待命，则执行步骤D；如果用户状态为空闲，则执行步骤E；如果用户状态为准备，则位置指针指向下一个用户状态信息，然后返回步骤C；

D、判断当前时刻和用户状态切换时刻的时间差是否大于或等于预先设置的移动可达定时参数，如果是，则SGSN启动隐式分离流程，位置指针指向下一个用户状态信息，然后返回步骤C；否则，位置指针指向下一个用户状态信息，然后返回步骤C；

E、判断当前时刻和用户状态切换时刻的时间差是否大于或等于预先设置的清除定时参数，如果是，则SGSN启动用户删除流程，位置指针指向下一个用户状态信息，然后返回步骤C；否则，位置指针指向下一个用户状态信息，然后返回步骤C。

步骤A进一步包括：预先设置用于限定SGSN扫描的用户状态信息数的扫描步长；

步骤B和步骤C之间进一步包括：判断SGSN是否扫描了扫描步长所限定的用户状态信息数，如果是，则在内存中存储位置指针，回到步骤B；否则转到步骤C。

所述用户状态信息是用户的移动管理上下文。

本发明的方法是利用一个定时器触发循环扫描任务，扫描SGSN中存储的所有移动用户的MM上下文，如果某用户处于STANDBY状态或者IDLE状态，就将SGSN设备当前时刻和此用户的MM上下文中记录的状态迁移时刻相比较，如果时间差超过SGSN设备配置的定时器的超时时长，就分别启动隐式分离处理流程和用户删除流程。而现有技术的方法是对每一个状态进入STANDBY或IDLE的移动用户分配一个专用的定时器，所以，需要在SGSN设备中同时启动大量定时器，不仅给系统的稳定性带来很大风险，也不利于SGSN设备进一步提高集成度。从以上的对比可以看出，本发明的方法不仅可以提高系统的稳定性，还有利于提高SGSN设备的集成度。

本发明的方法在每次执行循环扫描任务时，都采用SGSN设备当前配置的定时参数，所以设备维护人员对定时参数的修改能够立即生效。而在现有技术的方法中，只要定时器已经启动，这部分定时器的参数就不能改变，所以，设备维护人员在更改定时器参数的时候，无法进行整体性更改。从以上的对比可以看出，本发明的方法提高了SGSN监控用户状态的实时性。

本发明的方法可以通过修改循环扫描任务的扫描参数和定时触发器的时长来降低本任务所带来的开销，从而支援SGSN设备实施流量控制。而在现有技术的方法中，如果定时器已经启动，SGSN就无法对这部分流程进行流量控制，在SGSN负荷增大的时候，不利于SGSN实施流量控制。从以上对比可以看出，本发明的方法有利于SGSN在必要时实施整体的流量控制。

此外，在本发明的方法中，移动用户的状态切换时刻在MM上下文中保存，这样，可以通过备份MM上下文来备份用户的状态切换时刻，在SGSN设备发生故障时，可以从备份的MM上下文中恢复用户的状态切换时刻。而在现有技术的方法中，如果SGSN设备发生故障，已经启动的定时器的信息全部丢失，无法进行恢复，虽然可以通过批量重启定时器来避免该问题，但是批量重启又产生批量超时的问题。从以上的对比可以看出，本发明的方法有利于保证监控数据的安全性和完整性。

附图说明

图1是GPRS系统构架的示意图。

图2是SGSN利用移动可达定时器和PURGE定时器对移动用户状态进行监控的方法流程图。

图3是根据本发明的SGSN利用定时器触发的循环扫描任务对移动用户状态进行监控的方法流程图。

图4是根据本发明的SGSN利用定时器触发的循环扫描任务对移动用户状态进行监控的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更清楚，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

本发明的方法是设置一个定时器，也称定时触发器，定时触发一个循环扫描任务，该循环扫描任务按照一定的步长扫描SGSN设备中用户的MM上下文，如果某用户处于STANDBY状态或者IDLE状态，就将SGSN设备当前时刻和此用户的MM上下文中记录的状态迁移时刻相比较，如果时间差超过SGSN设备配置的定时参数，就分别启动隐式分离处理流程和用户删除流程。

本发明实现的前提是：在某用户由其它状态迁移到STANDBY或IDLE时，SGSN在此用户的MM上下文中记录状态迁移的时间。

本发明的方法和现有技术的方法最大的区别在于，现有技术对设备中每个用户的状态进行单独监控，而本发明的方法是对SGSN设备中所有用户的状态进行整体监控。

图3是根据本发明的SGSN监控用户状态的方法流程图，从图3中可以看出，该方法包括如下步骤：

步骤301：SGSN设置移动可达定时参数和清除(PURGE)定时参数。

移动可达定时参数的对应现有技术中移动可达定时器的超时时长；PURGE定时参数对应现有技术中PURGE定时器的超时时长。

步骤302：SGSN设置一个定时任务，也称为一个循环扫描任务，该扫描任务用于扫描SGSN中所有用户的MM上下文。

设置该扫描任务的扫描步长，扫描步长是单次扫描的用户个数，扫描步长根据网络的具体需要而定，当SGSN设备负荷增加时，为了降低本流程所带来的开销，支援SGSN设备的整体流量控制，可以减小扫描步长，或者通过将扫描步长设为0来暂停此循环扫描任务；当SGSN设备负荷减少时，可适当增大扫描步长。

步骤303：SGSN中设置一个定时触发器，用于定期触发步骤302启动的定时任务。

该定时触发器触发循环扫描任务，每次触发之后扫描任务根据扫描步长来扫描一定数量移动用户的MM上下文，扫描完毕之后任务停止，等待定时触发器的下一次触发信号。

定时触发器的值是循环扫描任务的扫描时间间隔，扫描时间间隔和步骤302确定的扫描步长结合在一起，决定扫描任务的扫描速度，扫描速度也根据网络的具体情况而定。需要注意的是，扫描时间间隔不应小于扫描步长所需的最短扫描时间。

优选地，扫描时间间隔为0.1秒，扫描步长为20。

步骤304：定时触发器发出触发信号，SGSN启动循环扫描任务。

步骤305：SGSN扫描位置指针指向的存储在SGSN设备内存中的用户MM上下文。

步骤306：判断用户的状态，如果是READY，则转到步骤313；如果是STANDBY，则转到步骤307；如果是IDLE，则转到步骤309。

步骤307：比较当前时刻和此用户的MM上下文中记录的状态从READY迁移到STANDBY的时刻，计算当前时刻和状态迁移时刻的时间差。

步骤308：判断时间差是否大于或等于SGSN设备配置的移动可达定时参数，如果是，则转到步骤309；否则转到步骤313。

步骤309：启动隐式分离流程，将该用户的状态从STANDBY迁移到IDLE，并设置用户的MM上下文的状态切换时刻为当前时刻，然后回到步骤305，继续扫描下一个用户的MM上下文。

步骤310：比较当前时刻和此用户的MM上下文中记录的状态从STANDBY迁移到IDLE的时刻，计算当前时刻和状态迁移时刻的时间差。

步骤311：判断时间差是否大于或等于SGSN设备配置的PURGE定时参数，如果是，则转到步骤312；否则转到步骤313。

步骤312：启动用户删除流程，SGSN通知HLR，并接收到HLR应答之后，删除该用户的MM上下文，然后回到步骤305，继续扫描下一个用户的MM上下文。

步骤313：位置指针指向当前用户MM上下文的下一个用户MM上下文，并判断本次扫描任务是否已经扫描了扫描步长设定数量的用户的MM上下文，如果是，转到步骤314；否则回到步骤305，继续扫描下一个用户的MM上下文。

步骤314：将位置指针存储在内存中，然后等待定时触发器的触发信号，转到步骤304。

步骤301到步骤303是SGSN对循环扫描任务的配置，步骤的执行没有先后顺序，可以并行执行，也可以按照任意顺序先后执行。

图4是根据本发明的SGSN利用定时器触发的循环扫描任务对移动用户状态进行监控的示意图，从图4中可以看出，SGSN按照步长每次扫描一个区间中用户的MM上下文，扫描步长是一次扫描的用户数，当本次扫描完成之后，扫描任务结束，等待定时触发器的触发信号。从图4中还可以看出，用户的MM上下文中包括一个存储状态切换时刻的字段，当用户状态发生变化时，更新此字段为当前时刻。

在本发明的方法中，移动用户的状态切换时刻保存在MM上下文中，可以通过SGSN的备份机制将MM上下文即时备份到备板上，这样，即使SGSN设备中业务处理单元发生故障，仍然可以从备份的MM上下文中恢复出每个移动用户的超时时刻，以保证隐式分离流程和用户删除流程的正常进行。

以上所述的实施例是本发明在GPRS系统中的应用，但是本发明不仅限于应用在GPRS系统中，还可以应用于其它移动通信系统，例如WCDMA系统。

在具体的实施过程中可对根据本发明的方法进行适当的改进，以适应具体情况的具体需要。因此可以理解，根据本发明的具体实施方式只是起示范作用，并不用以限制本发明的保护范围。

Claims (3)

1、一种服务通用分组无线业务支持节点(SGSN)监控移动用户状态的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、预先设置用于定期触发SGSN扫描包含用户状态和用户状态切换时刻的用户状态信息的定时器，用于判断SGSN是否启动隐式分离流程的移动可达定时参数，用于启动用户删除流程的清除定时参数，和用于指向用户状态信息在SGSN中存储位置的位置指针；

B、判断定时器是否到达定时时间，如果是，则转到步骤C；否则，返回步骤B；

C、SGSN扫描位置指针指向的用户状态信息，如果用户状态为待命，则执行步骤D；如果用户状态为空闲，则执行步骤E；如果用户状态为准备，则位置指针指向下一个用户状态信息，然后返回步骤C；

D、判断当前时刻和用户状态切换时刻的时间差是否大于或等于预先设置的移动可达定时参数，如果是，则SGSN启动隐式分离流程，位置指针指向下一个用户状态信息，然后返回步骤C；否则，位置指针指向下一个用户状态信息，然后返回步骤C；

E、判断当前时刻和用户状态切换时刻的时间差是否大于或等于预先设置的清除定时参数，如果是，则SGSN启动用户删除流程，位置指针指向下一个用户状态信息，然后返回步骤C；否则，位置指针指向下一个用户状态信息，然后返回步骤C。

2、根据权利要求1所述的SGSN监控移动用户状态的方法，其特征在于，步骤A进一步包括：预先设置用于限定SGSN扫描的用户状态信息数的扫描步长；

步骤B和步骤C之间进一步包括：判断SGSN是否扫描了扫描步长所限定的用户状态信息数，如果是，则在内存中存储位置指针，回到步骤B；否则转到步骤C。

3、根据权利要求1或2所述的SGSN监控移动用户状态的方法，其特征在于，所述用户状态信息是用户的移动管理上下文。

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