CN1754395A - 用于测量电信系统中两个核心子网络之间的核心接口的状态的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于GSM/GPRS通信系统的信令方法。优选地，通过一种保活机制(S1)，在核心网中测量在两个核心子网络之间的核心接口的状态(S2)。然后发送状态指示消息到无线网(S3)。这样，BSS变为知道可能的接口问题和故障，以及可以采取适当的行动，诸如改变涉及到NOM和/或分配的信道类型的网络运行设置(S4)。本发明使得能够不管Gs接口状态如何，都可靠地运行具有P信道的NOM－I系统。

Description

用于测量电信系统中两个核心子网络之间 的核心接口的状态的装置和方法

发明领域

本发明涉及用于电信系统的信令方法，具体地涉及用于全球移动通信系统/通用分组无线业务(GSM/GPRS)网络的信令方法。

背景

GPRS是为满足对于无线数据业务增加的要求而在GSM系统中开发的分组数据的标准。它使能在移动终端与诸如互联网的外部分组数据网络之间有效地传送用户数据分组。GPRS特别是在资源利用、记账、传送速率和接入时间等方面带来了多个优点。

为了把GPRS合并到现有的GSM网络中，必须引入两种新型的核心网节点。这两种类型的节点是服务的GPRS支持节点(SGSM)和网关GPRS支持节点(GGSN)。GGSN用作为到外部分组数据网络的接口，而SGSN负责将分组传递到和传递自某个区域内的终端。

在网络运行模式(NOM)中规定了GPRS网络的能力。在NOM-I网络中，在移动交换中心(MSC)与SGSN之间配置一个使得节点能够交互的接口。这个所谓的Gs接口是对于NOM-I的先决条件。无论是作为现今缺省模式的NOM-II或是NOM-III都没有可任选的Gs接口配置。借助于Gs接口，可以达到GPRS和非GPRS业务的增强的效率和协调。

在NOM-I中，有GPRS能力的终端对于SGSN执行组合的程序过程，诸如组合的GPRS与国际移动用户身份(IMSI)附着和组合的位置区域/路由区域(LA/RA)更新。在终端接收NOM-I指示和开始执行这些组合程序过程之前，配置的Gs接口实际上不处于活动的使用中。然后用于GPRS和IMSI附着的终端的电路交换(CS)寻呼因为由此获得的优点而通过Gs接口被发送。

差的或不工作的Gs接口导致严重的信令和传送问题。如果Gs接口不完全可靠，则通常通过这个接口路由的寻呼多半会丢失。经由Gs接口发送到GPRS和IMSI附着的终端的CS寻呼例如在这个接口停用时，将不能到达终端。这在最终用户眼中大大地减小了该业务的价值。

与Gs接口故障相关的另一个问题是不能执行组合的程序过程。终端将重复地尝试完成该程序过程，从而在相当长的时间周期内禁止CS呼叫。当最终用户因相信电话已损毁而重复地接通和关断电话时，结果是特别严重的，因为每次接通终端则尝试周期开始。

因此，传统的电信系统的Gs接口操控远远不能令人满意，所以非常需要一种改进的信令方法。

概要

本发明的总的目的是提供一种用于电信系统的改进的信令方法。具体的目的是提供对于分组交换和电路交换附着的终端的可靠的寻呼。另一个目的是使得能够在GPRS NOM-1下进行有保证的语音业务。

这些目的是按照所附权利要求来实现的。

简而言之，本发明通过在核心网络与无线网络之间进行状态同步而实现电信系统中改进的语音业务。优选地通过一种保活机制，测量在两个核心子网络之间的核心接口的状态。然后从核心网发送间接或直接状态指示到无线网。这样，无线网的基站子系统(BSS)变为知道可能的接口问题和故障，以及可以响应于所报告的接口条件采取适当的行动。这样的行动可包括改变例如涉及NOM和/或分配的信道类型的网络运行设置，以使得能够在其它信号路径上进行信号传送。

本发明可以有利地被使用于监视和用信号传送在GSM/GPRS通信网中的Gs接口的状态，在那里它非常有助于使用NOM-I和P信道。借助于本发明，不管Gs接口条件如何，都可以在运行于NOM-I下的具有P信道的系统中实现用于GPRS和IMSI附着的终端的CS寻呼的可靠传送。

按照本发明的另一个方面，提供了一种用于具有核心接口连接的电信系统的信令装置。

附图简述

通过结合附图参考以下的说明，可以最好地理解本发明以及本发明的进一步的目的和优点，在附图中：

图1是示例性的用于GSM通信的传统网络的示意总览图；

图2是示例性GSM/GPRS通信网络的示意总览图；

图3是显示在其中可以使用本发明的、具有Gs接口的GSM/GPRS网络的示意性框图；

图4显示按照本发明的第一示例性实施例的接口状态信令；

图5是按照本发明的信令方法的第一实施例的流程图；

图6显示按照本发明的第二示例性实施例的接口状态信令；以及

图7是按照本发明的信令方法的第二实施例的流程图。

详细说明

在图中，相同的参考标号被使用于类似的或相应的单元。

图1是示例性的用于GSM通信的传统公共地面移动网络(PLMN)的示意总览图。图上示出了一个无线网，其包括通过无线电空中接口进行通信的多个移动站/终端110(诸如移动电话和膝上型计算机)和一个BSS。每个移动终端被指配以唯一的IMSI。BSS执行网络的所有的无线电有关的功能，以及典型地包含大量基站收发信台(BTS)122和基站控制器(BSC)124。每个BTS为处在它的各个覆盖区域内的移动终端服务，以及几个BTS由一个BSC控制，BSC进而又提供到包括MSC 212和网关移动交换中心(GMSC)214的核心网的接入。该无线网的运行通常与在核心网中发生的事情完全无关。

GSM业务通过MSC 212被路由。MSC可以从用于呼叫控制和网络管理的数据库中检索信息，所述数据库是诸如访问者位置寄存器(VLR)213、设备身份寄存器(EIR)215、鉴权中心(AUC)217、和原籍位置寄存器(HLR)219。VLR 213负责移动终端110的当前位置，所以它临时存储在特定MSC 212的覆盖区域内的访问者的信息，包括IMSI。去往和来自外部网络300的通信由GMSC 214操控，外部网络300包括诸如公共交换电话网络(PSTN)和综合业务数字网的固定网络(ISDN)以及其它的PLMN。

图2是示例性GSM/GPRS通信网络的示意总览图。与图1的网络相比，主要差别在于GPRS引入了节点SGSN 222和GGSN 224，它们形成总电信系统中的分组交换子网络的基础。GGSN 224互连GPRS主干网络与外部分组数据网(未示出)，诸如互联网、其它GPRS PLMN或企业内联网。另一方面，SGSN 222的主要任务是将分组传递到和传递自其服务区域内的GPRS移动终端。

SGSN 222对于分组数据业务的作用，在很大程度上相应于MSC对于电路交换业务的作用，在图2的例子中，MSC连同VLR一起被实施，所以被标为MSC/VLR 212。在与无线网的BSS通信的意义上，SGSN被安排在与MSC/VLR相同的通用网络级别上。如图2所示，SGSN通过被标为Gb的接口提供来自和去往无线网的分组路由，而MSC/VLR通过接口A与BSS通信。BSS操控与移动终端的所有的通信。

实际上，大多数GSM网络包括多个网络单元和节点，这些网络单元和节点按比图1和2的基本例子中复杂得多的方式被安排。

图3是显示其中可以使用本发明的GSM/GPRS网络的示意性框图。其中公开了包括两个核心子网络210、220的核心网。这两个核心子网络是通过分开的接入点而到达的，以及它们可以为不同类型的业务服务或提供不同的业务功能性。所示的例子的第一核心子网络210提供电路交换业务，以及它包括被连接到GMSC 214的MSC/VLR 212。第二核心子网络220是分组交换的，以及它包括GPRS节点SGSN 222和GGSN 224。和前面一样，在各个核心子网络与无线网之间提供各自的接口A 130和Gb140。无线网包括BSS 120和移动终端110，以及到移动终端的所有的信息必须经过BSS。在这种情形下，还存在接口Gs 230，它使能在核心子网络210、220之间通信，或更具体地在MSC/VLR 212与SGSN 222之间通信。

正如在背景一节中提到的，Gs接口与GPRS网络运行模式I(NOM-I)相关联。在NOM-I中，可以是GPRS和IMSI附着的终端执行对于SGSN的组合的程序过程。这包括组合的GPRS/IMSI附着和组合的LA/RA更新。当需要时，SGSN进而又通过Gs接口把更新发送到MSC。

而且，在NOM-I中，用于GPRS和IMSI附着的终端的CS寻呼通过Gs接口经由SGSN发送到BSS，而不是利用仍旧必须被使用于非GPRS终端的、直接从MSC到终端的常规的CS路由。取决于终端是处于准备好状态还是待机状态，SGSN在RA或小区级别上寻呼该终端。取决于终端是处于分组空闲模式还是分组传送模式，BSS在公共控制信道上或是在分组传送相关的信道上传送寻呼到终端。

以所描述的迂回的方式经由SGSN发送对于某些电话的CS寻呼到BSS，带来多个优点。一个优点是，即使在正进行的数据传送期间也可到达移动终端。而且，由于组合的程序过程，信令负荷被减小。另一个优点是，寻呼协调使能使用所谓的P信道，现在将更详细地描述关于P信道的方面。

GPRS定义了对于分组数据最佳化的一组逻辑信道，通常称为P信道。P信道是可任选的，以及如果没有被指配，则常规的控制信道被使用于GPRS广播和信令。P信道组包括分组广播控制信道(PBCCH)和分组公共控制信道(PCCCH)，它们相应于常规的控制信道BCCH和CCCH。

PBCCH被使用来广播分组系统信息(PSI)，包括对于接入小区所必须的小区特定的GPRS信息。在上行链路上，PCCCH被使用来从终端传送对于分组交换业务的信道请求，而在下行链路上，它被使用来传送对于这样的业务的寻呼和指配。在NOM-I中，即，当有Gs接口时，PCCCH下行链路也可被使用来传送对于CS业务的寻呼。另一方面，通过A接口传送的寻呼必须总是在CCCH上被发送。

虽然Gs接口可以在任何时间在核心网中被配置，但它在NOM-I被传达到终端之前不能被采用。NOM典型地在无线网的BSS中通过运营商的命令被设置，以及在PBCCH上被传达到PSI中的GPRS终端。当终端接收到NOM-I指示并且开始组合的程序过程时，Gs接口被使用来对GPRS和IMSI附着的终端进行CS寻呼。

正如在背景一节中解释的，不可靠的Gs接口造成在网络业务可靠性方面的严重的缺点。在Gs接口故障的情形下，到GPRS终端的Cs寻呼多半会丢失。换句话说，Gs接口失灵意味着丢失语音呼叫。而且，当Gs接口停用时，组合的程序过程是不可能的。这在相当长的时间周期内禁止CS呼叫。

如果从MSC经由SGSN到无线网的链的某些部分没有正常工作，则可被应用的现有技术解决方案是配置MSC以通过A接口把第二CS寻呼企图直接发送到无线网。换句话说，第一次试图通过Gs接口发送寻呼的失败使得MSC切换到常规的CS路由。这在某些情形下可以行得通，但当P信道被分配时，有GPRS能力的终端无法收听常规的控制信道，且仍旧有丢失CS寻呼的问题。

现今，BSS中的NOM设置因此是与核心网中Gs接口的配置及存在分开的。事实上，在核心网和无线网与分开的负责区域相关联以及它们之间不发送状态相关信息的意义上，核心网和无线网是完全分开的。本发明是基于这样的认识，即：与所有传统的技术相反，通过使得在核心网和无线网之间能够进行状态同步，令所描述的缺点可以被克服。本发明因此支持这样的状态同步，以及具体地，提出了一种当达到核心接口(如Gs接口)的状态时连接核心网和无线网的方式。

基本上，核心接口的状态在核心网中被监视，此后状态指示被发送到无线网。然后响应于这个状态指示对无线网设置进行调整。借助于本发明，BSS例如可以被告知Gs接口被停用，以便作出适当的决定和采取适当的行动。

图4显示了按照本发明的第一示例性实施例的接口状态信令。为了监视G s接口的状态，提出了一种在MSC/VLR 212和SGSN 222之间的保活机制。保活机制例如可以通过“伪消息”来实施，“伪消息”即在MSC/VLR与SGSN之间被来回发送以测试核心接口连接的短的检验消息。只要在各个节点接收到消息，就进行连接，但在预定的时间周期内没有进入的消息则表示核心接口错误。然而，如果在预定的帧不断地通过核心接口被传送的意义上核心接口是工作着的，则不需要创建伪消息等。核心节点(图4的SGSN)在这样的情形下可以根据仅仅帧的活动性得出有关当前的接口条件的结论。

按照本发明，测量的接口状态的指示被发送到无线网。在图4的实施例中，一个明确的Gs状态消息145通过Gb接口从SGSN 222被传送到BSS 120。通过这个消息，SGSN可以向BSS告知Gs停用周期。也有可能发送周期的状态消息，不单报告总的接口失灵，也报告延时或其它次要问题。如果BSS变为知道这样的问题，则它可决定在Gs接口完全停止工作之前采取行动。

基于状态消息145，BSS 120调整被广播到无线网内终端的系统信息的内容。由此，第一个行动可以是迫使GPRS终端110停止收听P信道，而代之以驻留在常规的公共控制信道上，典型地是BCCH和CCCH。电路交换业务的服务性能然后可以回复常态，因为MSC/VLR 212可以把第二CS寻呼企图直接发送到BSS 120，BSS在CCCH上把它发送出去。针对BSS提出的、基于状态消息的另一个行动是把NOM从NOM-I改变到例如NOM-II。由此，避免所提到的当终端110重复尝试完成组合的程序过程时的尝试周期。

现今，BSS 120中网络运行设置的改变是人工完成的。本发明的优选实施例代之以提供以动态方式改变BSS设置的功能性。这样的解决方案牵涉到用于响应于所报告的Gs接口状态而自动更新与网络设置有关的BSS的程序代码的装置。

在图5中概述了所描述的状态信令，图5是按照本发明的信令方法的第一优选实施例的流程图。在步骤S1，程序过程从在核心子网络之间的保活机制开始，优选地，这个机制是通过在子网络之间不断地来回发送状态检验消息而实现的。在步骤S2，在第二核心子网络处检测核心接口的状态。在步骤S3，这个测量带来核心接口状态消息，它从第二核心子网络被传送到无线网。最后，在步骤S4，按照所报告的核心接口的条件对无线网中的网络运行设置进行调整。

图6显示了按照本发明的第二示例性实施例的接口状态信令。在本例中，在MSC/VLR 212处执行对Gs接口的监视。优选地，使用如参照图4描述的那样的、在MSC/VLR 212与SGSN 222之间的保活机制。在寻呼GPGS和IMSI附着的移动终端的情形下，MSC/VLR就根据这个保活机制确定信令路径。Gs接口是优选的路由，但当这个接口没有正常工作时，MSC/VLR 212可以代之以通过A接口把CS寻呼直接传送到BSS 120。由此，MSC/VLR可以选择不单发送第二CS寻呼企图，而且已经通过A接口发送第一CS寻呼企图。这大大地减小由失败的第一寻呼企图所造成的延时。

在图6上，从核心网到无线网的状态指示连同CS寻呼135一起从MSC/VLR 212被传送。它优选地是通过把明确的状态消息并入到CS寻呼中而被实施的。然而，状态指示也可以通过间接手段完成，只要BSS 120可以解译它的意义。例如，如果BSS知道Gs-SGSN-Gb路径是对于这种寻呼事件的一个可能的替换方案，则把指示封入CS寻呼135中告知打算将它用于GPRS和IMSI附着的终端是足够的。当BSS通过A接口直接接收到这样的寻呼时，这个观察足以得出正确的结论。

刚一接收状态指示，BSS 120就根据情形采取适当的措施。这可以包括按以上参照图4描述的方式改变网络运行设置。

由于常规的通过A接口的CS路径只有当不存在P信道时才工作，所以为了完成图6的状态信令方案，通常需要对可能被指配的P信道解除分配。可能是这样的情形：BSS 120在接收到来自SGSN 222或MSC/VLR212的状态指示后已对P信道解除分配。否则，来自MSC/VLR的指示令BSS知道打算将CS寻呼用于GPRS附着的移动终端110，此后按照本发明的优选实施例的BSS 120对P信道解除分配。解除分配优选地伴随有在预定的时段内在PCCCH和CCCH上发送CS寻呼，特别是在可以预期有信令延时的系统中。这个过渡周期应当足够长，以便移动终端对于解除分配的指令作出反应。然后使用CCCH，直至一个通过或不通过来自运营商的需要的行动而发生的、可能的重新分配为止。

对P信道解除分配的替换方案是让P信道保持为分配的，以及仅仅在PCCCH信道上传送来自BSS的CS寻呼。这个解决方案也属于本发明的范围内。然而，如果无论如何，都因某些原因而期望NOM改变，例如从NOM-I改变到NOM-II，则这不是优选的信令方案。

图7是按照本发明的信令方法的第二实施例的流程图。在步骤S5，该方法从在核心子网络之间的保活机制开始，优选地，这个机制包括在子网络之间传送多个状态检验消息。在步骤S6，在第一核心子网络处检测核心接口的状态。在步骤S7，根据核心接口是否被认为是可靠的，而选择适当的信号路径。如果核心接口能满意地工作，则在另一备选信号路径上，即通过核心接口并经由第二核心子网络，发送寻呼到无线网(步骤S8)。否则，寻呼连同状态指示一起直接在第一信号路径上从第一核心子网络传送到无线网(步骤S9)。为了随后的到移动终端的传输满意地工作，优选地不分配P信道，所以，在步骤S10，检验P信道是否被分配。如果回答是肯定的，则在无线网中对该信道解除分配(步骤S11)，以及因为终端可能需要时间对这个信息作出反应，所以寻呼优选地在一定的时间内在P信道和常规的控制信道上被发送(步骤S12)。如果回答是否定的，则直接在常规的控制信道上发送寻呼，而不用采取解除分配措施。在这两种情形下，无线网的网络运行设置都可以在最后的步骤S13基于核心接口状态指示进行进一步调整。

通过本发明，运营商可以保证在NOM-I下的语音业务，而不管P信道是否被分配。在运行于NOM-I下的、具有P信道的系统中，GPRS和IMSI附着的终端即使在Gs接口停用时，也能够接收和建立语音呼叫。而且，能被GPRS和IMSI附着的终端可以对于MSC立即执行LA更新，而不是尝试完成组合的程序过程。因此，将有可能在任何时间建立和接收CS呼叫。本发明的这些有利的特性使得能够可靠地引用NOM-I和P信道。

在所描述的例子中，本发明是在具有GPRS的GSM系统中被采用的。尽管这是优选实施方案，但应当看到，本发明也可以应用于通用移动电话系统(UMTS)以及其它类型的通信系统。按照本发明被监视的核心接口因此并不限于MSC-SGSN连接，也可以互连核心网中的两个任意节点，诸如，举例而言，具有不同的功能性的两个GSM MSC。

虽然本发明是参照所示的特定实施例描述的，但应当强调指出，本发明也覆盖所公开的特性的等价物、以及对于本领域技术人员显而易见的修正方案和变例。因此，本发明的范围仅仅由所附权利要求限制。

Claims (25)

1.一种用于包括无线网和核心网的电信系统的信令方法，其中核心网包括：

第一核心子网络(210)，它经由第一信号路径(130)被连接到无线网，

第二核心子网络(220)，它经由第二信号路径(140)被连接到该无线网，各核心子网络(210，220)是通过分开的接入点而到达的，以及

核心接口(230)，它互连各核心子网络(210，220)，以使得提供从第一核心子网络(210)经由第二核心子网络(220)到无线网的一备选信号路径，

其特征在于以下步骤：

在核心网中测量核心接口(230)的状态；

从核心网发送状态指示到无线网；以及

在无线网中调整网络运行设置以适应于核心接口的状态。

2.权利要求1的方法，其特征在于，测量步骤是在第二核心子网络(220)处被执行的，以及状态指示是通过第二信号路径(140)发送的核心接口状态消息(145)。

3.权利要求1的方法，其特征在于，测量步骤是在第一核心子网络(210)处被执行的，以及在于以下的另一个步骤：

在第一核心子网络(210)处为一个具有无线网目的地的寻呼选择信号路径为该第一信号路径(130)或该备选信号路径，所述选择是基于核心接口(230)的状态。

4.权利要求3的方法，其特征在于，状态指示连同该具有无线网目的地的寻呼(135)一起直接通过第一信号路径(130)被传送。

5.前述权利要求的任一项的方法，其特征在于，测量步骤牵涉到核心子网络(210，220)之间的一保活机制。

6.权利要求5的方法，其特征在于，该保活机制包括在核心子网络(210，220)之间后向和前向发送重复的状态检验消息。

7.前述权利要求的任一项的方法，其特征在于，调整步骤在无线网中的基站子系统(BSS)(120)处执行，该BSS与至少一个移动终端(110)通信。

8.权利要求7的方法，其特征在于，调整步骤涉及BSS(120)的动态更新。

9.前述权利要求的任一项的方法，其特征在于，调整步骤包括根据核心接口(230)的状态来改变网络运行模式。

10.前述权利要求的任一项的方法，其特征在于，调整步骤包括根据核心接口(230)的状态来对分组控制信道解除分配。

11.权利要求10的方法，其特征在于，调整步骤包括在预定的时间周期上通过分组控制信道和常规的控制信道发送信息到移动终端(110)。

12.前述权利要求的任一项的方法，其特征在于，第一核心子网络(210)是电路交换的，以及第二核心子网络(220)是分组交换的。

13.前述权利要求的任一项的方法，其特征在于，核心接口(230)互连属于第一核心子网络(210)的第一节点(212)与属于第二核心子网络(220)的第二节点(222)，该第一和第二节点被安排在同一个通用网络级别上。

14.权利要求13的方法，其特征在于，第一节点(212)是移动交换中心(MSC)，以及第二节点(222)是服务的通用分组无线业务(GPRS)支持节点(SGSN)。

15.一种用于包括无线网和核心网的电信系统的信令装置，其中核心网包括

第一核心子网络(210)，它经由第一信号路径(130)被连接到无线网，

第二核心子网络(220)，它经由第二信号路径(140)被连接到无线网，各核心子网络(210，220)是通过分开的接入点而到达的，以及

核心接口(230)，它互连各核心子网络(210，220)，以使得提供从第一核心子网络(210)经由第二核心子网络(220)到无线网的一备选信号路径，

其特征在于，

用于在核心网中测量核心接口(230)的状态的装置；

用于从核心网传送状态指示到无线网的装置；以及

用于在无线网中调整网络运行设置以适应于核心接口的状态的装置。

16.权利要求15的信令装置，其特征在于，用于测量的装置属于第二核心子网络(220)，以及状态指示是通过第二信号路径(140)传送的核心接口状态消息(145)。

17.权利要求15的信令装置，其特征在于，用于测量的装置属于第一核心子网络(210)，以及还包括：

用于在第一核心子网络(210)处为一个具有无线网目的地的寻呼选择信号路径为该第一信号路径(130)或该备选信号路径的装置，所述选择是基于核心接口(230)的状态。

18.权利要求17的信令装置，其特征在于，用于直接通过第一信号路径(130)传送状态指示连同该具有无线网目的地的寻呼(135)的装置。

19.权利要求15-18的任一项的信令装置，其特征在于，用于测量的装置包括用于在核心子网络(210，220)之间后向和前向发送重复的状态检验消息的装置。

20.权利要求15-19的任一项的信令装置，其特征在于，用于调整的装置包括用于无线网中BSS(120)的动态更新的装置。

21.权利要求15-20的任一项的信令装置，其特征在于，用于调整的装置包括用于根据核心接口(230)的状态而改变网络运行模式的装置。

22.权利要求15-21的任一项的信令装置，其特征在于，用于调整的装置包括用于根据核心接口(230)的状态对分组控制信道解除分配的装置。

23.权利要求22的信令装置，其特征在于，用于调整的装置包括用于在预定的时间周期上通过分组控制信道和常规的控制信道发送信息到移动终端(110)的装置。

24.权利要求15-23的任一项的信令装置，其特征在于，核心接口被安排来互连属于第一核心子网络(210)的第一节点(212)与属于第二核心子网络(220)的第二节点(222)，该第一和第二节点被安排在同一个通用网络级别上。

25.权利要求24的信令装置，其特征在于，第一节点(212)是MSC，以及第二节点(222)是SGSN。

Images