CN1922907A - 通信网络 - Google Patents

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CN1922907A
CN1922907A CNA2005800060124A CN200580006012A CN1922907A CN 1922907 A CN1922907 A CN 1922907A CN A2005800060124 A CNA2005800060124 A CN A2005800060124A CN 200580006012 A CN200580006012 A CN 200580006012A CN 1922907 A CN1922907 A CN 1922907A
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韦萨·布洛姆
朱阿·巴克
赖利·尼姆米南
韦克科·朱于索拉
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Abstract

用于建立到能够在多个服务区之间进行漫游的用户终端的连接的通信网络。该通信网络包括每个所述服务区的、能够将连接路由到由那个服务区覆盖的位置的控制器。如果服务该用户终端的控制器出现故障，则存储了多个其它控制器标识的归属数据库能够通过从其它控制器中选择一个有效的控制器来将该连接路由到该用户终端。

Description

通信网络
技术领域
本发明涉及用于建立到用户终端的连接的通信网络，并且具体地，但并不限于地，本发明涉及能够在无线通信网络中多个服务区之间进行漫游的用户终端。
背景技术
可能在通信网络的工作寿命的某个时刻上，至少一个单元可能出现故障从而导致不必要的网络停机时间。因此，网络设计师和电信工程师不断努力来寻找使得网络对于任意的故障更具恢复力的机制。广义而言，如图1中举例示出的，无线通信网络的单元通常粗略地分为无线接入节点(RAN)或核心节点(CN)。实际上，核心节点可以例如是MSC(移动交换中心)。
实际上，RAN节点可以在UMTS(通用移动电信系统)的情况中采用RNC(无线网络控制器)的形式，或者可以对于GSM等采用BSC(基站控制器)的形式。
在具有规范号3GPP TS 23.236并且题为“Intra DomainConnection of RAN Nodes to Multiple CN Nodes”的第三代标准中已经对图1中表示出的已知网络配置进行了描述。
图1表示RAN单元被分成RAN服务区21、22、23、24、25、26、27、28和区域池(Pool Area)6、8、11、12。RAN节点服务区也成为LA(位置区域)，其是由RAN节点(即通常的RNC或BSC)控制的覆盖区域。另一方面，每个区域池是移动终端(MT)可在其中漫游而不需要改变服务CN节点的区域。区域池并行地由一个或多个CN节点服务。因此，图1的配置克服了限制RAN节点只能连接到一个CN节点的严格的分级结构。即，图1表示具有到例如MSC1和MSC4的多个CN节点的连接的RAN节点22。
尽管3GPP TS 23.236标准因为单个RAN节点可连接到二级CN而提供了改进的冗余度，但这仅仅恢复了移动起始(MO)操作。移动起始连接是这样一种连接：在由通信网络的移动台(MS)已经发起该接连之后在该连接中建立了呼叫。相比之下，被叫移动终止(MT)呼叫是这样一种连接：已经向通信网络的MS(移动台)或用户终端建立了该连接但其是由通信网络发起的。
在利用图1中所示配置的MO连接的情况下，RAN节点可在初级MSC不可用的情况下连接到二级MSC。然而，对于MT连接，情况则完全不同。在这种情况下，如果MS被连接到有故障的MSC，则其是不可达的。在这种情况下，对MS的呼叫将失败。此外，由于故障的MSC的地址保留在网络的归属位置寄存器中，后续的MT呼叫也会失败。当前对该问题没有解决的方案。所有的MT呼叫将会失败，直到用户执行MO操作或位置更新。
发明内容
本发明的实施方式的一个目的是为移动终止连接提高通信网络的恢复力(resilience)。
根据本发明的一个方面，所提供的通信网络用于建立到能够在多个服务区之间进行漫游的用户终端的连接，所述通信网络包括：用于每个服务区的、能够将连接路由到由服务区覆盖的位置的控制器；用于存储通常被选择以将连接路由至用户终端的控制器的标识以及用于存储其服务区也覆盖用户终端的位置的其它控制器的标识的归属数据库；以及用于在通常选择的控制器被确定为无效的情况下从其标识存储在归属数据库的其它控制器中选择至少一个新的有效控制器并且通过该新的控制器建立到用户终端的连接的装置。
根据本发明的另一个方面，所提供的方法用于建立到能够在通信网络的多个服务区之间进行漫游的用户终端的连接，其中每个服务区具有能够将连接路由到由服务区覆盖的位置的控制器；所述方法包括：在归属数据库中存储将连接路由至用户终端的现有控制器的标识和其服务区也覆盖用户终端的位置的其它控制器的标识；确定该现有控制器是无效的；从其标识存储在归属数据库的其它控制器中选择至少一个有效的其它控制器；以及经由选择的控制器建立到用户终端的连接。
附图说明
为了更好的理解本发明并表示出相同的内容是如何实施的，现在将以例子的方式对附图做出参考，其中：
图1表示RAN节点到多个CN节点的域内(intra-domain)连接；
图2表示根据本发明的一个实施方式的包括各种单元的无线通信网络的分级结构；
图3表示根据本发明的一个实施方式的无线通信网络的单元的接口内的逻辑架构；
图4表示根据本发明的一个实施方式的通信网络的单元间的操作序列；
图5表示根据本发明的一个实施方式的RAN节点到多个CN节点的域连接；以及
图6表示根据本发明的一个实施方式的HLR数据库的存储器结构。
具体实施方式
图1示出克服了RAN节点仅连接到单个的CN节点的传统限制的多点无线通信网络的架构。该限制由RAN节点内的路由机制造成，这些RAN节点在将要发送到PS(分组交换)域或CS(电路交换)域的信息之间进行区分但不在每个域内的多个CN节点之间进行区分。然而，图1的配置允许RAN节点连接到多个CN节点以便允许信息分别被路由到CS域或PS域内的不同CN节点。
图1中表示出各种不同的区域池，例如图1表示四个不同的区域池6、8、11、12，其中每个区域池包括一个或多个RAN节点服务区21到25的连接。另外，每个区域池并行地由多个CN节点服务，这就允许业务流在区域池中彼此共享。在图1中，CN节点是MSC1到MSC7。
换句话说，区域池可以重叠，这对于MSC(CN)服务区来说是不可能的。图1表示出第一电路交换(CS)区域池6，该区域池包括由MSC1、MSC2和MSC3服务的RAN节点服务区21、22、25和26。所表示出的第二CS区域池8包括由MSC4、MSC5和MSC6服务的RAN节点22、23、26和27。所表示出的第一分组交换(PS)区域池11包括由SGSN1和SGSN2服务的RAN节点21和25。另外，所表示出的第二个PS区域池12包括由SGSN3、SGSN4和SGSN5服务的RAN节点22、23、26和27。应该理解这仅仅是区域池的配置的一个例子并且可以预想到不同的组合。
图2表示可由移动终止呼叫调用的各种网络单元的例子，即为了将被建立的到通信网络中MS的呼叫。无线网络中的MS的电话号码不会揭示移动电话的当前位置，而是用于将呼叫路由至无线网络内的某个移动交换中心，通常所说的网关MSC(GMSC)。
图2明确地表示出MT呼叫的例子，其中发起用户MS-A向接收用户MS-B发起呼叫，该用户MS-B可能存在于或可能不存在于不同的无线通信网络中。即，MS-A位于由服务MSC 44控制下的服务区内。MS-A将例如输入MS-B的移动台号码。作为响应，服务MSC 44利用该号码通过例如SS7(七号信令系统)信令网络38连接到MS-A的网关MSC 36。特别地，当呼叫尝试到达时，GMSC 36例如在SS7信令网络34上通过向HLR 40发送SR1(发送路由信息)消息从而在呼叫建立阶段利用与MS的用户相关联的HLR(归属位置寄存器)40执行信令，该过程对于本领域技术人员来说是熟知的并且超出本发明的范围。
接着HLR 40识别当前服务MS-B的MSC 30并且HLR向MSC 30请求MS-B的临时路由号码(MSRN)。在接收到该信息后，GMSC可建立到终止MS的呼叫支路并且建立呼叫方MS-A和被呼叫方MS-B之间的呼叫。图2表示两个可选的实施方式。即，在第一实施方式中，RAN节点包括由MSC 30控制的节点B单元和RNC。在第二实施方式中，RAN节点由MSC 30控制的BTS和BSC。
这里参照图3是有益的，图3表示出无线通信网络的单元间的已知接口。图3表示GMSC 36可经由C-接口与HLR 40进行通信。HLR是存储了关于无线通信网络用户的永久信息的数据库。
相比较而言，表示为位于MSC内的VLR(拜访位置寄存器)30是存储临时信息的并且由服务MSC用来服务于拜访用户的数据库。即，当用户进入到由新的MSC控制的服务区时，将所有所需信息的副本从HLR下载到相关的VLR。通过这种方式，服务MSC不需要为该信息而直接访问HLR，而事实上这可能出现在不同的通信网络中从而导致了额外的延迟。无论何时MS漫游出MSC的服务区时，VLR中的临时信息就被清除。
GMSC 36是交换单元，其负责向被叫方路由MT呼叫，并且如果需要的话能够通过E接口与服务MSC 30进行通信并且通过Gd接口与SGSN 40进行通信。MSC 30通常包含用于对与服务区关联的临时信息进行存储的VLR。MSC/VLR 30能够通过A接口与BSS(基站子系统)进行通信、通过Iu接口与UTRAN(UMTS陆地无线接入网)进行通信，以及通过Gs接口与SGSN进行通信。UTRAN 42还能够通过Iu接口与SGSN40进行通信。MS还可分别利用Uu和Um与UTRAN 42或BSS 44进行通信。
广义而言，为了建立MT连接，GMSC 36从MS-A接收将向其建立呼叫的MS-B的电话号码，接着GMSC通过C接口联系HLR 40。HLR40知道当前正在服务MS的MSC的标识，这是因为该标识在在加电期间而发生的或移动到由另一个由MSC覆盖的服务区而发生的注册过程中被更新。接着HLR 40通过发送PRN(提供漫游号码)请求消息(图2)向相关服务MSC要求通常所说的MS的MSRN(移动台路由号码)的临时路由号码。即，每个MSC能够向移动终端分配MSRN并存储从MSRN到被称为IMSI(国际移动用户标识)的MS的唯一标识符的映射。该映射临时存储于服务MSC的VLR内。
接着请求的临时号码MSRN从HLR返回到GMSC以便建立到相应的服务MSC的呼叫。服务MSC参考它的VLR内的映射表来建立到MS的连接。
图4表示一个流程图，指示出根据本应用的实施方式执行来建立到MS连接的信令。在步骤S50，GMSC向HLR发送指示试图建立到MS的MT呼叫的SRI消息。在步骤52，HLR接收SRI消息并从其数据库中识别出当前服务该MS的相关MSC的地址。即，HLR向MSC发送关于临时漫游号码的请求，该MSC根据其信息当前为该MS服务。应该注意到，在下文中术语MSS在图4中用于代替MSC，因为这是对MSC的特定部件的新进说法。即，传统的MSC已经演变为两个独立的网元i)MSC服务器(MSS)和ii)媒体网关(MGW)。MSS负责呼叫控制和移动性管理功能，并因此它是其它图中表示出的MSC的相关部件。图4中的MSS由70、70’指示出，编号70指示故障的MSS而编号70’指示可操作的MSS。
在步骤S54检测到服务MSS 70已出现故障。应该理解存在各种不同的方式来对出现故障的MSC进行检测。例如，在本发明的一个实施方式中，有故障的MSS 70由HLR 40内的定时器检测，使得如果在一定时间段(例如20秒)内没有从服务MSC接收到响应，则计时器超时并且认为服务MSC具有故障。在一个可选实施方式中，如果MSC配备了例如自我诊断软件，则一旦故障被检测出，将其例如经由SS7向HLR 40报告。通过这种方式，接着HLR 40能够被立即更新从而反映服务MSC是有故障的，由于HLR不需要等待出现超时，所以这将导致执行更快的恢复。除了存储每个服务MSC的位置，本发明的所述实施方式的特征在于HLR 40也存储其它核心节点的区域池，该其它核心节点例如是具有覆盖了该MS的位置的服务区的MSC。因此，在步骤S54，当HLR 40检测到服务MSS 70已故障时，它能够向它的数据库查找另一个具有覆盖该MS的位置的服务区的MSS 70’，并且在步骤S56，关于漫游号码的请求改为被发送到成为服务MSS的新的MSS 70’。步骤S58表示新的MSS 70’是有效的(即不存在故障)并向HLR返回伴随临时漫游号码的成功响应。在步骤S60，对HLR 40进行更新从而反映服务MSC是新的MSS 70’而不是旧的MSS 70(其在HLR中是无效的)。在步骤S62中，将SRI的确认消息返回至GMSC。
在接收到SRI确认消息后，GMSC 36可经由新的MSS 70’建立到MS-B的呼叫，其中在步骤S64，如果该MS在VLR-2中没有被标识或者对于其IMSI(国际移动用户识别符)记录被标记为“没有确认”的已知MS，在向HLR 40提供了漫游号码后，将通过MSS 70’的VLR-2对所谓的RESTOTE DATA服务进行调用。VLR-2因此能够利用RESTORE DATA从HLR 40中获得确认的用户数据，该RESTORE DATA包括在HLR 40和新的MSS 70’之间发送的MAP(移动应用部分)消息。在步骤S66，在GMSC 36和新的MSS 70’之间建立呼叫。因此，只要VLR支持RESTORE DATA服务，则本发明的这个实施方式的进一步的优势是不需要对VLR进行改动。
步骤S68指示通过扫描所有由新的MSS 70’服务的LA(位置区域)来查找被叫方MS-B。位置区是由新的MSC 70’控制的不同RAN服务区。
图5表示上述序列的架构性细节，其中如果服务MSC出现故障则由不同的MSC对呼叫进行控制。即，图5表示控制CS区域池2的MSC 4出现故障，而接着根据本发明的一个实施方式的HLR能够从区域池内选择新的MSC(即，MSC 5或MSC 6)，该区域池是在HLR中为MT呼叫选定的。对于MO呼叫，如果失去了MSC，则作为替代，RAN节点，即，包含在RNC或BSC中的功能负责从与MO呼叫关联的它的区域池选择新的MSC。
图6表示根据本发明的一个实施方式的HLR 40的数据库结构的一个例子。即，所表示出的HLR 40包括用户信息76、服务MSC 70(即，注册到HLR的最新MSC)的标识或地址71，以及包括具有覆盖了该MS位置的服务区的其它MSC的标识的MT区域池72。
常规地，池中核心节点的数目低于十个并且通常如图1和图5所示的仅为两个或三个。根据本发明的一个实施方式，当在HLR的地址部分71内标识的服务MSC没有做出响应的情况下，HLR可使得MT区域池72内的下一个MSC执行PRN请求消息。应该理解可为HLR配置选择装置，用于选择区域池72内其它MSC中的哪一个应被选为新的服务MSC。例如可实施优先顺序排列过程，由此池中符合特定准则的一个MSC可优于其它MSC而被选择，或可选地，HLR可仅仅按顺序轮询每个MSC以便执行PRN请求，并且区域池72中能够这样执行的第一个MSC被选作为新的服务MSC。无论如何，一旦HLR发现池中有效的MSC(即没有出现故障的MSC)，则HLR更新HLR 40的区域71内的服务MSC的标识。
本发明的一个实施方式的一个优点在于HLR能够在呼叫建立之前，即在当GMSC利用SRI消息与HLR进行通信的信令阶段期间，检测到服务MSC的故障。该过程对于网络的呼叫部分MS-A不是明显的。呼叫将被置于被叫方MS-B并且将经由有效的MSC被路由，对于呼叫方MS-A这是不可见的，甚至其中无论出于什么原因导致服务MSC(在HLR数据库内为该用户原始存储的MSC)出现故障。
由于包括例如洪水、大火、地震等自然灾难的多种不同原因可导致MSC故障。本发明的实施方式在失去服务MSC的情况下提高了呼叫网络的恢复力并且甚至在丢失这种MSC时使得MT呼叫能够成功路由到MS。
本发明的实施方式的另一个优势在于呼叫用户不会注意被呼叫用户出现问题。
本发明的实施方式进一步的优势在于恢复动作将仅专注于那些真正被呼叫的用户。因此，由于本发明的实施方式能够实现在呼叫建立阶段期间对有效MSC的动态选择，所以没有必要更新任何其它信息，这就减小了繁重的负载，而这正是那此可能专注于更新连接到出现故障的MSC的所有用户的其它解决方案所期望的。
本发明的进一步的优势在于该解决方案不需要对MSC节点本身进行物理改动，而是在HLR内实现。
本发明的实施方式的进一步的优势出于这样的事实，即HLR内的出现故障的MSC的标识由新的MSC代替。相比较而言，过去了故障的MSC的地址保留在HLR中，这就造成了后续MT呼叫的失败。应该理解每个MSC的标识可作为地址存储，例如使用众所周知的标准UMTS寻址，并且这超出本发明的范围。
应该理解尽管术语MS可用于代表移动台，但是可以使用任何合适的用户终端。例如，用户终端可采取PDA(个人数字助理)的形式、或能够接收由无线网络提供的电信服务的其它合适手持设备。
还应该理解尽管图2表示出例如SS7网络的34、38，可也使用任何其它合适的信令系统或通信格式。

Claims (12)

1.一种通信网络，其用于建立到能够在多个服务区之间进行漫游的用户终端的连接，所述通信网络包括：
用于每个服务区的、能够将连接路由到由所述服务区覆盖的位置的控制器；
用于存储通常被选择以将所述连接路由至所述用户终端的所述控制器的标识并且用于存储其服务区也覆盖了所述用户终端的位置的其它控制器的标识的归属数据库；以及
用于在所述通常选择的控制器被确定为无效的情况下从其标识存储在所述归属数据库的所述其它控制器中选择至少一个新的有效控制器、并且通过所述新的控制器建立到所述用户终端的连接的装置。
2.根据权利要求1所述的通信网络，其中所述连接是能够向所述用户终端传输数据分组的分组交换连接。
3.根据权利要求1所述的通信网络，其中所述连接是能够向所述用户终端传输无线帧的电路交换连接。
4.根据前述任意一项权利要求所述的通信网络，其中所述通信网络是无线通信网络。
5.根据前述任意一项权利要求所述的通信网络，其中所述用于选择的装置还更新所述归属数据库，以便反映所述新的控制器。
6.根据前述任意一项权利要求所述的通信网络，其中由于所述网络的另一个用户经由所述网络发起到该用户台的所述连接的建立，所以所述连接是移动终止连接。
7.根据前述任意一项权利要求所述的通信网络，其中所述每个控制器具有用于对每当所述用户终端漫游进入那个服务区时从所述归属数据库接收到的用户数据进行存储的缓冲器。
8.根据前述任意一项权利要求所述的通信网络，其中每个控制器具有它自身的数据库，并且用于每当所述用户终端漫游进入到那个控制器的服务区时存储对应于所述用户终端的用户的数据。
9.根据前述任意一项权利要求所述的通信网络，其中所述控制器是移动交换中心(MSC)。
10.一种用于建立到能够在通信网络的多个服务区之间进行漫游的用户终端的连接的方法，其中每个所述服务区具有能够将连接路由到由所述服务区覆盖的位置的控制器，所述方法包括：
在归属数据库中存储将所述连接路由至所述用户终端的所述现有控制器的标识以及其服务区也覆盖该用户终端的位置的其它的控制器的标识；
确定所述现有的控制器是无效的；
从其标识符存储在所述归属数据库的所述其它控制器中选择至少一个有效的其它控制器；以及
经由所述选择的控制器建立到所述用户终端的连接。
11.一种数据库实体，其在通信网络中用于建立与能够在多个服务区之间漫游的用户终端的连接，每个服务区具有能够将连接路由到该服务区所覆盖的位置的控制器；所述数据库实体包括：
用于存储通常被选择以将所述连接路由至所述用户终端的所述控制器的标识并且用于存储其服务区也覆盖了所述用户终端的位置的其它控制器的标识的存储装置；以及
用于在所述通常选择的控制器被确定为无效的情况下从其标识存储在所述归属数据库的所述其它控制器中选择至少一个新的有效控制器并且经由所述新的控制器建立到所述用户终端的连接的装置。
12.根据权利要求11所述的数据库实体，其中所述数据库实体是归属位置寄存器。
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