CN1969494A - 用于为电信网络实体提供可用性和可靠性的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

通过令启用主要设备(220)和备用冗余设备(210)分别处于不同地理位置来实现地理冗余性和交接到冗余设备(210)的高效交接过程，使得在自然灾害的情况或者影响整个建筑物或者区域的其它事件情况下可以避免故障。此外，对于变得不可操作的部件或者功能可以执行部分交接到备用设备中的对应冗余部件。为了提供进一步冗余性和防止不需要的交接，通过两个不同网络在启用主要设备与备用冗余设备之间传送状态或者心博消息。

Description

用于为电信网络实体提供可用性和可靠性的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求Jianming Xu等人对如下共同未决临时申请的申请日的优先权：美国申请号60/544,622、于2004年2月13日提交、标题为“Methodand System for Providing Availability and Reliability for aTelecommunication Network Entity”；以及要求Jianming Xu等人对如下共同未决临时申请的申请日的优先权：美国申请号60/640,844、于2004年12月30日提交、标题为“Method and System for Providing GeographicRedundancy”，通过引用将二者结合于此。
技术领域
本公开一般地涉及一种用于电信网络实体的方法和系统，特别地涉及一种用于在电信网络实体中提供冗余性的方法和系统。
背景技术
在电信网络中，诸如交换机之类的网络实体(例如服务实体)的性能可以通过它的可用性和冗余性能力来判断。一般来说，这样的系统被设计用来以总是可用的这种服务实体的完全能力来操作。将电信交换机作为例子，某些组件可能遭致失效，而且可能降低交换机支持完全业务负载的能力，该交换机正是被设计用来处理该完全业务负载的。这一问题可能造成在呼叫期间使用该交换机的某一数目的用户的呼叫中断，而且会妨碍某一数目的新用户进行新呼叫。这一问题可能导致在比如自然灾害(例如地震、海啸等)这样影响整个地理位置的紧急情形中服务可用性的匮乏。一般来说，电信网络的停机时间越长，对网络运营商的财务损失就越大，而且对我们社会中人们的影响就越大。因而，服务实体的操作能力在网络中至关重要，因为它辅助定义双方之间通信的可靠性因素，而它的故障可能造成呼叫和数据信息的丢失。
在图1中图示了用于提供网络实体冗余性的部分解决方案的已知网络配置。图1中图示的网络100包括通过复制启用主要实体110的所有硬件和软件以及在相对靠近启用主要实体110的邻近处安装备用冗余或复制实体120来实现冗余性保护。例如，启用主要实体110和备用冗余实体120一般在同一物理位置160，比如在同一建筑物中而且由专用局域网130连接。当启用主要实体110变得不可操作时，例如不能正常运转时，该冗余实体120则变为启用并接管所有服务。然而，这一解决方案在影响整个位置1的自然灾害情况下可能无法工作。假设网络运营商不得不为单个实体的功能而购置双倍数量的硬件和软件则也是相当昂贵的。
此外，这一解决方案没有高效地处理启用主要实体110的部分故障。换句话说，如果启用主要实体110中仅某些组件不能服务，则该已知的解决方案将完全地关闭启用主要实体110并激活冗余实体120。然而，假设在主要启用实体110中没有故障的所有组件在服务切换到冗余实体120之后变得无法使用，则这就不是高效的解决方案。也没有在启用主要实体110有故障的情况下使该启用主要实体110的启用呼叫存活的机制。另外，还需要在具有备选路由的冗余实体120处提供冗余干线(redundant trunk)。这一冗余性进一步增加了网络设计中的操作成本和复杂性。
另一不足在于，已知的解决方案没有为从主要实体110到冗余实体120的自动交接提供任何手段。常常必须由网络运营商确定该故障以及人工地执行交接。
因此，需要一种用于即使在影响整个区域的紧急情形的情况下也能将电信实体完全容量的可用性时间最大化的方法和系统。另外，需要一种冗余性的高效方法，该方法在电信实体的组件中的仅一个或多个组件有故障的情况下将它的操作组件的使用最大化而且为交接提供更为可靠的手段。
发明内容
本发明提供了在第一位置处的第一网络实体与第二位置处的第二网络实体之间的地理冗余性。优选地，两个位置相隔充分的距离，使得影响一个位置的自然灾害或者其它事件将不可能影响另一位置。每个网络实体在定期的基础上通过IP网络发送主心博(heartbeat)或者状态消息。如果在某一可配置的时间段之后没有从网络实体接收主心博消息，则可以在定期的基础上通过比如SS7网络的信令网络发送辅心博或者状态消息。如果在某一可配置的时间段之后仍然没有来自第一启用网络实体的响应，则可以启动从第一网络实体到第二网络实体的业务控制交接。
当第一网络实体仅部分地不可操作时，例如当仅一个具体类型的卡已经变得不可操作时，还提供从第一网络实体到第二网络实体的部分交接。第一网络实体通过IP网络将消息发送到第二网络实体以启动至第二网络实体中相同具体类型的卡的交接。然后，第一网络实体通知第一网络实体中的其它卡将消息重定向到第二网络实体中相同具体类型的卡。
附图说明
图1图示了用于提供网络实体冗余性的已知解决方案的例子；
图2a图示了根据本发明用于在电信系统中提供地理冗余性的网络架构的一个实施例；
图2b图示了在图2a的网络架构中示例性呼叫服务器的一个实施例；
图2c图示了在图2a的网络架构中示例性呼叫服务器的另一实施例；
图3a图示了在图2的网络架构之内移动终端到陆地呼叫的示例性呼叫建立阶段；
图3b图示了在图2的网络架构之内移动终端到陆地呼叫的示例性呼叫应答阶段；
图4a图示了当主要呼叫服务器不可用时的示例性交接过程；
图4b图示了当主要呼叫服务器不可用时在图2的网络架构之内移动终端到陆地呼叫的示例性呼叫建立阶段；
图4c图示了当主要呼叫服务器不可用时在图2的网络架构之内移动终端到陆地呼叫的示例性呼叫应答阶段；
图5a图示了当主要呼叫服务器的仅一部分不可用时的示例性部分交接过程；
图5b图示了当主要呼叫服务器具有部分故障时在图2的网络架构之内移动终端到陆地呼叫的示例性呼叫建立阶段；
图5c图示了当主要呼叫服务器具有部分故障时在图2的网络架构之内移动终端到陆地呼叫的示例性呼叫应答阶段；
图6a图示了当IP网络可操作时在主要呼叫服务器与冗余呼叫服务器之间的基于IP的心博操作；
图6b图示了当IP网络不可操作时在主要呼叫服务器与冗余呼叫服务器之间的基于SS7的心博操作；
图6c图示了当主要呼叫服务器变成隔离的以及呼叫服务器之间的IP网络不可操作时从主要冗余呼叫服务器到冗余呼叫服务器的呼叫服务器交接；
图6d图示了当主要呼叫服务器变成隔离的以及呼叫服务器之间的IP网络可操作时从主要呼叫服务器到冗余呼叫服务器的呼叫服务器交接；
图6e图示了当主要呼叫服务器恢复并变得完全可操作以及呼叫服务器之间的IP网络可操作时从冗余呼叫服务器到主要呼叫服务器的呼叫服务器交接。
具体实施方式
本公开一般地涉及一种用于电信节点的方法和系统，特别地涉及一种以高效的方式在电信网络实体中提供地理冗余性的方法和系统。下面描述组件和布局的具体例子以简化本公开。当然，这些仅仅是例子而不意在进行限制。此外，本公开可以在各种例子中重复标号和/或字母。用于相似部件的相似标号的这一重复是为了简化和清楚，而其本身并不限定在讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。应当理解以下公开提供了一个或多个实施例，而且可以有许多不同实施例或者例子用于实施如权利要求书所涵盖的本公开的不同特征。
为了说明本公开，使用了各种首字母缩略词，其缩写列明如下：
ACM       地址完整消息
ANM       应答消息
BSS       基站系统
BSSAP     基站系统应用部分
BSSMAP    基站系统管理应用部分
CCM       呼叫控制模块
DDM       数据分布模块
DTAP      直接传送应用部分
ESM       以太网交换模块
GSM       全球移动通信系统
IAM       初始地址消息
IP        网际互联协议
ISUP      (SS7的)ISDN用户部分
ISDN      综合服务数字网络
MO        发起移动终端
MS        移动台
MSISDN    移动台国际ISDN号码
OPC       起始点代码
PC        点代码
REL       释放
RLC       释放完成
RP         主路由
RS         辅路由
SAM         会话管理模块
SCCP        信令连接控制部分。SCCP消息可以携带BSSMAP、DTAP或者其它类似消息。
SDH         同步数字体系
SIM         SS7接口模块
SNMP        简单网络管理协议
SONET       同步光网络
SS7         7号信令系统
STP         信令传送点
TDM         时分复用
UDP         用户数据报协议
VLR         访问者位置寄存器
WMG         无线媒体网关
本发明提供了地理冗余性和至冗余设备的高效交接过程。通过将启用主要设备和备用冗余设备分离到不同的地理位置，可以在影响整个建筑物或者区域的自然灾害或者其它事件的情况下避免故障。此外，本发明提供了仅将不可操作的组件和功能部分交接到备用设备中的对应冗余组件。为了提供进一步的冗余性和防止不需要的交接，通过两个不同网络在启用主要设备与备用冗余设备之间传输状态或者心博消息。参照附图的图1-6和以下的描述，最佳地理解本发明及其优点。
参照图2a，在一个实施例中，根据本发明图示了示例性网络架构200，用于以高效的方式提供地理冗余性。在本例中，该架构被应用于软交换机移动服务中心(MSC)，但是应理解可以使用其它类型的网络设备和组件来实施该架构。图示的软交换机包括在第一位置1的呼叫服务器210，以及无线媒体网关(WMG)230。应注意呼叫服务器210和WMG 230均包括软交换机功能。尽管呼叫服务器210和WMG 230在图2中示出为分离的硬件设备，但是呼叫服务器和WGM功能也可以包含于一个硬件设备中。呼叫服务器210负责所有呼叫处理和管理并控制WMG 230。WMG 230负责在呼叫服务器的请求时为任一给定类型的呼叫设置和建立连接。
除第一位置1中的呼叫服务器210之外，在第二位置2中图示了另一冗余呼叫服务器220。位置1和位置2是分离的地理位置。例如，位置1可以在德克萨斯州的达拉斯，而位置2可以在伊利诺斯州的芝加哥。优选地，这些地理位置相隔足够的距离(例如约30英里或更多)，使得影响一个地理位置的自然灾害或者其它事件将不可能影响另一地理位置。在本例中，在正常操作中，位置1中的呼叫服务器210是启用呼叫服务器，而位置2中的冗余呼叫服务器220是备用呼叫服务器。优选地，冗余呼叫服务器220具有与主要呼叫服务器210相同的硬件配置。启用呼叫服务器控制MGW 230以及执行用于语音和数据呼叫的呼叫控制信令。
呼叫服务器可以通过IP网络与WMG 230进行控制消息通信。WMG 230通过通向IP网络280的连接234以及从IP网络到主要呼叫服务器210的连接224a与主要呼叫服务器210通信。WMG 230通过通向IP网络280的连接234以及从IP网络到冗余呼叫服务器220的224b与冗余呼叫服务器220进行通信。优选地，通向IP网络280的链路234具有连接到MWG 230上的冗余端口的冗余对等链路。根据将MGW 230连接到IP网络280的端口数目，启用呼叫服务器使用一个或多个IP地址通过IP网络280将管理和监管(administrative)消息发送到MGW 230。MGW 230具有同一IP地址而不考虑启用呼叫服务器，即同一IP地址由当时无论哪个为启用的主要呼叫服务器210或者冗余呼叫服务器220用来通过IP网络280将控制消息发送到MGW 230。此外，根据各自已经连接到IP网络的端口数目，呼叫服务器210和220各自具有分配给它的一个或多个IP地址。MGW 230使用启用呼叫服务器的分配IP地址将管理和执行消息发送给它(比如以SNMP协议或者其它适当协议)。MGW 230不发送消息到备用呼叫服务器，这一点在下面将更具体地加以解释。IP网络280也用来通过链路226a和226b在主要呼叫服务器210与冗余呼叫服务器220之间交换管理和监管消息。
除IP网络连接之外，呼叫服务器210和220分别经通过无线网络250的信令链路232a和232b与WMG 230进行信令信息通信。同样，MGW 230仅发送信令信息到当前启用的呼叫服务器，这一点在下面将更具体地加以解释。WMG 230还通过链路242和244连接到一个或多个基站系统(BSS)240。在本例中，图示了两个BSS 240，但是更多BSS 240可以连接到WMG。WMG 230充当交叉连接实体，其中对于BSS 240的链路242和244上的信令信道被提取并交叉连接到呼叫服务器210和220。例如，BSS 240a通过信令链路242连接到WMG 230。来自链路242的BSS信令信道被提取并交叉连接以通过无线网络250发送到主要呼叫服务器210。对于240b执行相同功能。来自链路244的BSS信令信道被提取并交换以便通过无线网络250发送到主要呼叫服务器210。链路232、242和244优选地是比如T1/E1的TDM链路或者SONET/SDH链路，但是也可以是任一其它适当类型或者协议。经由无线网络250的BSS消息发送是通过比如在TDM之上的BSSAP和SCCP的已知协议来实现的。
图2a也图示了在本实施例中示出为SS7网络的信令网络290，但是它可以是任何其它类型的信令网络。SS7网络包括STP 300a、300b、300c和300d。STP 300是SS7网络290的一部分，而且充当在呼叫服务器210、220与来自呼叫服务器210、220的消息的目的地之间的传送点。作为在本实施例中呈现的解决方案的一部分，主要服务器210和备用呼叫服务器220各自具有它们自己的SS7点代码以及用于在SS7网络中进行寻址的公共别名点代码。单独的SS7点代码用来通过SS7网络发送心博状态消息，这一点将参照图6更具体地加以描述。别名点代码由SS7网络290用来支持这里呈现的地理冗余性解决方案。STP节点被配置使得使用该别名点代码将来自SS7网络290的所有信令消息寻路由到启用呼叫服务器。两个路由被分配给别名点代码：终结于主要呼叫服务器210的主路由(RP)和终结于冗余呼叫服务器220的辅路由(RS)。
终结到主要呼叫服务器210的信令消息遵循在图2a中所示的主路由(RP)。主路由RP包括将主要呼叫服务器210连接到SS7网络290的两个路由相异(diverse)路径。终结到冗余呼叫服务器220的信令消息遵循在图2a中示出的辅路由(RS)。如图2a中所示，辅路由RS也包括将冗余呼叫服务器220连接到SS7网络290的两个路由相异路径。当启用呼叫服务器210或者另一种情况是主路由RP不可操作时，SS7网络290通过辅路由RS将信令消息发送到使用同一别名点代码的冗余呼叫服务器220。
图2b图示了主要呼叫服务器210的一个实施例。由于在卡服务器中可能有其它卡或者各种类型的模块，图2b仅图示了可以用来实施本发明的这些类型的卡中的例子。主要呼叫服务器210包括如下模块或者卡：ESM卡260、SIM卡270、CCM卡310、SAM卡320和DDM卡330。ESM卡260是通向IP网络280的接口，而且用来将任一消息从呼叫服务器210发送到IP网络280以及从IP网络280接收任一消息。每个ESM卡260具有它自己的IP地址，而具有两个不同IP地址的两个ESM卡260优选地用来提供冗余性。
SIM卡270是通向SS7网络290和无线网络250的信令链路接口。SIM卡270在DDM卡330之间分布信令负载。每个SIM卡270可以将信令信息转发到网络实体210之内的任一DDM模块。为了提供冗余性，两个SIM卡270用来通过无线网络250提供通向MGW 230的两个连接，而另外两个SIM卡270用来连接到在SS7网络290中的两个不同STP330。
DDM卡330从SIM卡270接收消息以及将消息分布到适当的CCM卡310。每个DDM卡330使用消息分布过程以将特定的呼叫实例转发到一个CCM卡310以便完成用于具体用户的呼叫持续时间。CCM卡310为呼叫、语音或数据、移动性管理、VLR功能和信令网关功能中的任一类型提供呼叫处理。移动性管理包括对于移动用户而言必需的过程，比如更新位置、从一个小区到另一小区的切换等，而VLR是与当前使用系统资源的用户有关的信息的数据库。
SAM卡320执行呼叫服务器210的操作、维护和监管(OAM)功能及记账功能。它监视在呼叫服务器210中所有其它卡的状态并且向CCM卡310通知可用于WMG 230的资源。SAM卡也是与比如CD-ROM、盘驱动、风扇等外围设备360的接口。
附加的卡或模块包括报警指示模块(AIM)370，用于提供对报警和由呼叫服务器210之内的任一卡产生的故障的物理显示。电源卡或模块(PSM)350将功率分布到呼叫服务器210之内的各卡。
在图2b中的实施例中，主要呼叫服务器210不包括任何冗余或备用卡。任何所需的备用或冗余卡仅位于图2a中所示的冗余呼叫服务器220中。冗余呼叫服务器220具有与在主要呼叫服务器210中同一类型的卡类似的硬件配置。同样，它不包括例如用于CCM和SAM卡的额外冗余或备用卡。因此，比已知的解决方案更高效地将设备用来提供地理冗余性。
在图2c中的另一实施例中，主呼叫服务器210包括比如用于CCM卡310和SAM卡320的启用卡和备用卡。冗余呼叫服务器220可以具有相同的启用卡和备用卡。尽管这一实施例需要附加设备，但这对于简化和附加保护而言可以是优选的。也有可能冗余呼叫服务器220可以具有与主要呼叫服务器210多少有些不同的硬件配置，比如不同的硬件和软件版本或者不同的卡数目或者卡类型，只要硬件配置一致即可。
提供了在图2中图示的网络节点和呼叫服务器，作为可以执行如权利要求书中限定的本发明功能的设备的一个例子。例如，这里描述的在一个或多个卡中的功能可以组合到单个卡或模块中，或者添加或排除附加功能，而不会与本发明的范围有何不同。此外，电信节点之内的其他配置、其他类型的卡接口和模块可以执行相同的过程以实现本发明的地理和部分冗余性。
参照图3a，图示了在图2的架构之内移动到陆地呼叫的例子。图3a提供了当主要呼叫服务器210启用而冗余呼叫服务器220备用时在正常操作期间呼叫的呼叫建立阶段。在步骤1中，移动设备340b将呼叫启动请求(比如GSM协议或者其它适当协议中的CM服务请求消息)从BSS 240b发送到WMG 230。WMG 230通过信令链路232a经由无线网络250将这一呼叫启动请求中继到主要呼叫服务器210。假设主要呼叫服务器210在完全操作中，则WMG 230将比如呼叫启动请求的所有信令消息交换并发送到在位置1中的主要呼叫服务器270b上终结的信令链路232a。冗余呼叫服务器220在信令链路232b上接收不到来自WMG 230的消息。在步骤2中，当在SIM卡270a接收到呼叫启动请求时，主要呼叫服务器210启动与BSS 240b和移动设备340b的必要过程以便提供所请求的服务并对移动设备340b进行认证。该过程包括移动设备认证、加密、TMSI再分配和无线资源分配。在步骤3中，一旦接受呼叫启动请求，主要呼叫服务器210就将初始地址消息(比如ISDN用户部分协议或者其它信令类型协议中的IAM消息)发送到SS7网络290，其目的地为移动设备340b所请求的“被叫方号码”。在步骤4中，主要呼叫服务器210在WMG 230处建立适当的终结点以保留用于该呼叫的必要资源。在步骤5中，主要呼叫服务器210通过在IP网络280之上发送呼叫状态信息将该呼叫状态信息与在位置2的冗余呼叫服务器220相同步。这一传送确保了在主要呼叫服务器210与冗余呼叫服务器220之间实时呼叫状态信息的同步。因此，如果主要呼叫服务器210中的CCM卡310a在呼叫设置阶段期间变得不可操作，则冗余呼叫服务器220中的备用CCM卡310b可以继续处理该呼叫。
参照图3b，针对呼叫的呼叫应答阶段图示了在图3a中示出的移动到陆地呼叫的继续。在步骤1中，在主要呼叫服务器210处从SS7网络290中的STP 300c接收答复消息(比如ISDN用户部分协议或者其它信令类型协议中的ANM消息)。在步骤2中，主要呼叫服务器210通知WMG 230完成用于2向(2-way)连接的资源建立。在步骤3中，主要呼叫服务器210将连接消息(比如DTAP连接消息或者用以从MSC传送消息到移动的其它协议)发送到移动设备340b，由此将移动设备340b与被叫方连接。在步骤4中，主要呼叫服务器210通过在IP网络280之上发送呼叫状态信息，将呼叫状态信息与在位置2的冗余呼叫服务器220相同步。
除呼叫状态信息的同步之外，也可以执行在主要呼叫服务器210与冗余呼叫服务器之间记账数据和VLR数据的同步以帮助交接。通过IP网络280实时传送记账数据将使交接之后记账数据的丢失最小化。VLR数据包括当前在主要呼叫服务器210的服务区中的每个用户的用户信息。因此VLR数据与冗余呼叫服务器220的同步将减少用户在交接之后进行呼叫的呼叫设置时间并提高成功率。如果VLR数据没有同步，则必须在交接之后在逐个呼叫的基础上收集和存储VLR数据。
图4图示了本发明在电信实体完全不可用的情况下的操作。尽管在图中图示了呼叫服务器，但是对于任一其它类型的网络实体可以遵循同一过程。在图4a中图示了在启用呼叫服务器完全故障的情况下的完整交接过程400。在本例中，主要呼叫服务器210是变成不可操作的启用呼叫服务器。在第一步骤410中，在本例中是冗余呼叫服务器220的备用呼叫服务器将提出报警，该报警指示了主要呼叫服务器210不可操作。用于监视主要呼叫服务器210和冗余呼叫服务器220的状态并提出报警的机制将结合图6更具体地加以解释。然后在步骤420通过单元或网络管理系统人工地或者由冗余呼叫服务器220自动地启动交接过程。交接过程包括两个主要部分。第一部分是关闭启用呼叫服务器，而第二部分是激活备用呼叫服务器。
在关闭启用呼叫服务器的第一部分中，由启用呼叫服务器(在此例中为主要呼叫服务器210)采取以下动作。锁定从SS7网络到主要呼叫服务器210的链路，不再有通信从SS7网络290发送到主要呼叫服务器210，如步骤430中所示。向SS7网络290通知主要呼叫服务器210的关闭或者SS7网络290已经检测到它的故障而且停止通过主路由RP到主要呼叫服务器210的传输。主呼叫服务器210对MGW 230的通信也在步骤440中中止。如果尚未获悉它的状态，则向冗余呼叫服务器220通知主呼叫服务器210不可用。如果状态信息已经同步到冗余呼叫服务器220则可以维持在设置阶段中的现存呼叫。否则可以丢弃这些呼叫。
在用于激活备用呼叫服务器的完整交接过程的第二部分中，冗余呼叫服务器220执行如下动作以变为启用呼叫服务器。冗余呼叫服务器220在步骤450中检验主要呼叫服务器210不可操作。如果经检验如此，则在步骤460由冗余呼叫服务器对MGW230进行控制。它通过IP网络280传送控制消息，指示MGW 230将它的IP地址——而不是主要呼叫服务器210的IP地址——用于通过IP网络280发送管理和监管消息(比如SNMP协议或者其它适当协议中的状态消息)。MGW230然后将使用分配给冗余呼叫服务器220的IP地址通过IP网络280将任何管理和监管消息(例如SNMP协议或者其它适当类型的协议消息)发送到冗余呼叫服务器220。MGW 230也将重新配置它的交叉连接，以将通过信令链路242和244接收的来自BSS 340a和340b的信令信道切换到在冗余呼叫服务器220上终结的信令信道232b，如步骤470中所示。在冗余呼叫服务器220中的SAM卡320b通知其它卡开始处理来自MGW 230的呼叫请求。
由于从SS7网络到主要呼叫服务器210的主路由(RP)上的链路不可用，SS7网络290将开始通过辅路由(RS)将信令消息发送到冗余呼叫服务器220，如步骤480中所示。SS7网络290将仅向当前是冗余呼叫服务器220的启用呼叫服务器进行传输，因此没有业务通过主路由RP发送到主要呼叫服务器210。冗余呼叫服务器220将继而解除对它通向SS7网络的SS7链路的锁定，并接受由它的SIM卡270b接收的来自SS7网络290的消息。
冗余呼叫服务器220当前是启用呼叫服务器，如步骤490中所示，如果在交接之前没有同步VLR数据，则必须由冗余呼叫服务器220在逐个呼叫的基础上收集和存储VLR数据。可以对于网络中的任何其它媒体网关重复上面的交接过程。
参照图4b，图示了在完成交接到冗余呼叫服务器220之后移动到陆地呼叫的例子。图4b中的例子提供了呼叫的呼叫建立阶段。在步骤1中，移动设备340b将呼叫启动请求发送到无线网络250。如上所述，MGW 230将信令信道切换和发送到当前充当启用呼叫服务器的冗余呼叫服务器220。在步骤2中，当从移动设备340b接收到呼叫启动请求时，冗余呼叫服务器220开始与BSS 240b和移动设备340b的必要过程。这些过程包括移动设备认证、加密、TMSI再分配和无线资源分配。在步骤3中，一旦接受呼叫，在位置2的冗余呼叫服务器220就将起始地址消息(比如ISDN用户部分协议或者其它信令类型协议中的IAM消息)发出到SS7网络290，其目的地为移动终端340b所请求的“被叫方号码”。在步骤4中，冗余呼叫服务器220在WGM 230建立适当的终结点以保留用于呼叫的必要资源。
参照图4c，当主要呼叫服务器210不可用时图示了在图4b中所示的移动到陆地呼叫的继续。该例提供了呼叫的呼叫应答阶段。在步骤1中，通过辅路由RS在冗余呼叫服务器220从SS7网络290接收答复消息(比如ISDN用户部分协议或者其它信令类型协议中的ANM消息)。如上所述，SS7网络290当前使用辅路由RS将信令消息发送到冗余呼叫服务器220，因为通向在位置1的主要呼叫服务器210的路由RP不可用。在步骤2中，冗余呼叫服务器220通知WGM 230完成用于2向连接的资源建立。在步骤3中，冗余呼叫服务器220将连接消息(比如DTAP:GSM协议中的连接消息)发送到呼叫发起移动设备340b，由此将移动设备340b与被叫方连接。尽管将移动到陆地呼叫用于说明，但是应理解相似的过程可以应用于包括移动到移动、陆地到移动、陆地到陆地等的任何呼叫情形。
图5图示了在电信实体部分故障的情况下的网络操作。尽管在图中图示了呼叫服务器，但是对于任一其它类型的电信实体可以遵循同一过程。参照图5a，图示了从启用呼叫服务器到冗余呼叫服务器的部分交接过程500。部分交接可以帮助防止可能在完整交接中出现的丢弃呼叫和丢失数据。此外，它提供了对启用呼叫服务器资源的更高效使用。如果启用呼叫服务器不处于完全故障而仍可以与SS7网络290通信并执行它的大多数主要功能时则可以执行部分交接。启用呼叫服务器和备用呼叫服务器可以配置为用以确定何时启动部分交接或者完整交接到冗余呼叫服务器。例如，启用呼叫服务器可以配置为用以在具体类型的一个或多个卡有故障时执行部分交接而在其它类型的卡有故障时执行完整交接。例如，如果启用呼叫服务器已经具有如图2b中所示的配置，其中备用卡仅位于冗余呼叫服务器中，则在主要呼叫服务器210中有启用卡故障的情况下必须发生部分交接。然而，如果启用呼叫服务器具有如图2c中所示的配置，则仅在主要呼叫服务器210中有启用卡和备用卡故障的情况下才会发生部分交接。
在图5a的例子中，主要呼叫服务器210是启用呼叫服务器，只有它的CCM卡310a变得不可操作。可以在启用呼叫服务器或者其它网络实体上的一个或多个其它卡或模块有故障的情况下执行图5a中所示的同一过程。在第一步骤510中，主要呼叫服务器210确定它的卡之一(在这一情况下是CCM卡310a)已经变得不可操作。当CCM卡310a有故障时，产生报警而且向主要呼叫服务器210的SAM卡320a通知它的故障状态。SAM卡320a向主要呼叫服务器210中的所有其它卡通知有故障的CCM卡310a的状态，如步骤520中所示。由于除CCM卡310a以外主要呼叫服务器210仍可操作而且通向WMG 230和SS7网络290的链路可用，因此主要呼叫服务器210不启动如图4a中所述的完整交接。而是仅仅在步骤530中启动部分交接。在步骤540中，CCM卡310a的功能转移到冗余呼叫服务器310b中的CCM卡310b。SAM卡320a为冗余呼叫服务器220中的备用CCM卡310b确定IP地址，而且通知其它卡将消息传送到用于备用CCM卡310b的IP地址而不是传送到CCM卡310a。SAM卡320a也通过IP网络280启动消息到冗余呼叫服务器220中的SAM卡320b以激活CCM卡310b。WMG 230会继续将所有BSS信令信道发送到在位置1的主要呼叫服务器210上终结的链路232a。此外，SS7网络将继续通过主路由RP将信令消息发送到主要呼叫服务器210。
图5b提供了当主要呼叫服务器210的CCM卡310a有故障时在部分交接之后移动到陆地呼叫的例子。图5b中的例子提供了呼叫的呼叫建立阶段。在步骤1中，移动设备340b将呼叫启动请求发送到无线网络230。WMG 230通过无线网络250经由信令链路232a将这一消息中继到主要呼叫服务器210。如上所述，由于仅发生部分交接，因此WMG 230会继续将所有BSS信令信道发送到在位置1的主要呼叫服务器210上终结的链路。在步骤2中，在接收到呼叫启动请求时，主要呼叫服务器210中的DDM卡330a将呼叫请求转发到冗余呼叫服务器220中的冗余CCM卡310b。由于先前已向DDM卡330a通知了进行部分交接，因此DDM卡330a通过IP网络280将呼叫请求发送到CCM卡310b的IP地址。在接收到呼叫启动请求时，冗余呼叫服务器220中的CCM卡310b开始与BSS 240b和移动设备340b的必要无线过程。这些过程包括移动设备认证、加密、TMSI再分配和无线资源分配。为了完成呼叫建立过程，在冗余呼叫服务器220中的CCM卡310b与主要呼叫服务器210中的SAM卡310a之间交换消息。通过IP网络280交换这些消息。在步骤3中，一旦接受了呼叫，主要呼叫服务器210将初始地址消息(比如ISDN用户部分协议或者其它信令类型协议中的IAM消息)发送到SS7网络290，其目的地为移动设备340b所请求的“被叫方号码”。在步骤4中，冗余呼叫服务器220中的CCM卡310b在WMG 230建立适当的终结点以保留必要资源。
参照图5c，当主要呼叫服务器210具有部分故障时图示了移动到陆地呼叫的继续。本例提供了呼叫的呼叫应答阶段。在步骤1中，在主要呼叫服务器210处从SS7网络290接收答复消息(比如ISDN用户部分协议或者其它信令类型协议中的ANM消息)。如上所述，SS7网络继续通过主路由RP将信令消息发送到主要呼叫服务器210。在步骤2中，当接收到答复消息时，主要呼叫服务器中的DDM 330a将该消息转发到在位置2的呼叫服务器220中的适当CCM卡310b。在步骤3中，冗余呼叫服务器220中的CCM 310b通知WMG 230完成用于2向连接的资源建立。在步骤4中，冗余呼叫服务器220中的CCM310b然后经由在位置1的主要呼叫服务器210中的SIM卡270a将连接消息(比如DTAP:GSM协议中的连接消息)发送到呼叫发起移动设备340b。该移动设备当前连接到被叫方。尽管将移动到陆地呼叫用于说明，但是应理解相似的过程可以应用于包括移动到移动、陆地到移动、陆地到陆地等的任何呼叫情形。
CCM卡310a故障的以上例子被用来代表主要呼叫服务器210中的部分故障情形。上述过程可以相似地应用于启用呼叫服务器中的任一卡故障，比如SAM卡的故障。同样，尽管一个CCM卡被用来描述上面的部分故障情形，但是本公开可以应用于多个卡的故障和应用于呼叫服务器中的任一种故障。此外，尽管所有信令业务在上面描述为从MGW 230和SS7网络290发送到主要呼叫服务器210，但是本公开可以应用于以下其它情形，其中来自MGW 230和SS7网络290的业务负载被共同分担并发送到主要呼叫服务器210或者冗余呼叫服务器220。在这一可选概念中，可能不需要配置SS7网络中的主路由和辅路由，也不需要阻塞从MGW 230或者SS7网络到冗余呼叫服务器220的任何SS7链路。在主要呼叫服务器210与冗余呼叫服务器220之间的IP网络上的业务负载会由于呼叫处理和数据的同步而增加。此外，CCM卡然后可以将呼叫消息路由到主要呼叫服务器210或者冗余呼叫服务器220中的适当SIM卡，以便在主要呼叫服务器与冗余呼叫服务器之间平衡负载。
另外，尽管将备用CCM卡描述为位于冗余呼叫服务器220中，但是如果备用CCM卡位于主要呼叫服务器210中而其它启用CCM卡如图2c中所示，则也可以应用本公开。在这一情况下，在CCM卡故障期间，消息可以转发到同一呼叫服务器中的备用CCM卡。如果同一呼叫服务器中的启用CCM卡和备用CCM卡均有故障则也可以应用上述部分交接。
现在参照图6描述用以提供主要呼叫服务器210和冗余呼叫服务器220的状态的机制。状态或者“心博”消息用来向在两个位置的呼叫服务器210和220通知其它呼叫服务器的可用性。这一信号向每个呼叫服务器通知另一呼叫服务器的状态，比如另一呼叫服务器是启用的并且正在毫无问题地处理呼叫。这一过程允许冗余呼叫服务器220知悉在主要呼叫服务器210无法处理呼叫时何时接管服务以及在主要呼叫服务器210已经完全地恢复之后何时从冗余呼叫服务器220接管该服务。
心博过程包括在定期的基础上将消息从一个位置传送到另一位置。传输频率可以在呼叫服务器配置和定义。如果呼叫服务器没有通过第一网络接收到主心博，则它可以使用另一机制通过不同网络交换辅心博。如果未接收到辅心博，则呼叫服务器被配置为假设其它呼叫服务器有问题并且无法处理呼叫。然后可以启动交接过程。
参照图6a，在一个实施例中，呈现了主心博解决方案以向每个呼叫服务器210和220通知它们相应的状态。在这一解决方案中，每个呼叫服务器210和220通过IP网络280将基于IP的心博消息发送到另一呼叫服务器。这一消息是从每个呼叫服务器的SAM卡320a和320b启动并发送到本地ESM卡260。本地ESM卡260通过IP网络280将消息转发到位于另一呼叫服务器中的ESM卡260。接收消息的ESM卡260然后将该消息转发到它的本地SAM卡320。在这一情形中，考虑在位置1的主要呼叫服务器210是启用的而且正在处理呼叫，而在位置2的冗余呼叫服务器220在备用模式中。
参照图6b，呈现了通过不同网络的辅心博解决方案用以向呼叫服务器通知它们的状态。当没有从另一呼叫服务器接收到通过IP网络的主心博消息(图6a)时可以可选地使用这一辅心博机制。在心博定时器在可配置的时间段之后到时而没有通过IP网络接收到心博信号之后，呼叫服务器可以使用SS7网络发送辅心博消息。为了实现这一点，SAM卡320a将触发信号发送到驻留于它的本地SIM卡270a上的SCCP应用。SIM卡270a然后通过SS7网络290将“SCCP连接请求”消息发送到冗余呼叫服务器220中的SIM卡270b。另一解决方案包括使SCCP应用通过SS7网络290将子系统测试消息(比如SubSystem_Test(SST))发送到冗余呼叫服务器220中的SIM卡270b。SCCP消息“连接请求”和“子系统测试”仅仅代表可以用于通过SS7网络290在呼叫服务器之间的辅心博消息的两类消息。其它类型的消息或者其它协议可以用来通过不同网络发送类似信息。
在任一解决方案中，每个呼叫服务器配备有不同的点代码(PC)而且通过该点代码来标识。这一PC可以是专用的并且可以不为网络中的任一其它节点所知。当冗余呼叫服务器220中的SIM卡270b接收到SCCP消息时，它将触发信号发送到它的本地SAM卡320b，向它通知主要呼叫服务器210可用。通过SS7网络290的辅心博消息可以通过使每个呼叫服务器在定期的基础上发送SCCP消息来实现。心博发送的周期可以与通过IP网络280的主心博使用的发送周期相同，或者可以是另一可配置参数。在这一情形中，在位置1的主要呼叫服务器210是启用的而且正在处理呼叫，而在位置2的冗余呼叫服务器220在IP网络故障280的持续时间期间处于备用状态。在通过IP网络的主心博恢复之后，可以暂停经由SS7网络290的辅心博消息。
通过两个不同网络传送心博消息的这一方法防止了不必要的交接。例如，在图6b中，如果仅实施通过IP网络280的IP心博消息，则对于冗余呼叫服务器220可能不必要地发生完整交接。这种不必要的交接可能导致丢弃呼叫和延迟并且需要又从冗余呼叫服务器220交接回到主要呼叫服务器210。因此，通过不同网络(在这一情况下是SS7网络)的辅心博消息防止了在第一网络变得不可用的情况下不必要的交接。
参照图6c，图示了如下例子，其中在冗余呼叫服务器220没有接收到主要呼叫服务器210的心博，因为在主要呼叫服务器210处IP网络280和SS7链路中断。在这一情况下，在可配置的时间段到时之后，启动图4a中的交接过程，其中冗余呼叫服务器220变成启用呼叫服务器。
参照图6d，图示了如下例子，其中成功地通过IP网络280交换了主要呼叫服务器210的IP心博。然而，SS7链路在主要呼叫服务器210中中断。由于这一局限，主要呼叫服务器210无法处理呼叫，而且如图4a中所示，它通过请求冗余呼叫服务器220令它自己开始服务并接管所有呼叫来启动对冗余呼叫服务器220的交接命令。
参照图6e，图示了如下例子，其中在主要呼叫服务器210处的SS7链路恢复之后，它通过请求冗余呼叫服务器220将控制转移到主要呼叫服务器210来启动对冗余呼叫服务器220的向回交接(switch-back)命令。随后是与图4a中所示相似的过程，不同的是冗余呼叫服务器执行转移到备用模式的所需动作并且主要呼叫服务器变为启用。
因而，尽管有比如火灾、地震等影响整个地理位置的事件，本公开仍然提供了电信网络实体中的可靠性。此外，它在例如由于硬件压力和硬件故障以及比如软件故障等其它肇因所引起的仅一个或多个模块的故障情况下提供了高效的部分交接过程。另外，通过不同网络发送主心博消息和辅心博消息以防止不必要的交接。
上面的公开提供了用于实施本公开的许多不同实施例或者例子。然而，描述具体的例子和过程是为了帮助阐明本公开。当然，这些仅仅是例子而不旨在于限制权利要求书中描述的本公开。例如，尽管将无线电信实体用于说明，但是本公开可以应用于有线电信实体。此外，尽管在各种实施例中使用了软交换机，但是本公开可以应用于任何交换机技术，包括在承载与信令规划之间没有使用物理划分的那些交换机技术。同样，尽管无线网络和无线服务被用来描述本公开，但是本公开可以应用于非无线应用和非无线网络。
尽管已经参照本公开的优选实施例特别地示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解在不脱离如所附权利要求书中阐释的本公开的精神和范围情况下可以在本公开中做出形式和细节上的各种变化。

Claims (22)

1.一种用于为电信网络中的实体提供冗余性的系统，该系统包括：
第一网络实体，适于发送和接收业务；以及
第二网络实体，被配置用以作为备用网络实体，其中该第二网络实体响应于该第一网络实体中的部分故障而取得对该第一网络实体的仅一部分功能的控制。
2.如权利要求1中所述的用于为电信网络中的实体提供冗余性的系统，其中该第一网络实体具有用于执行各种功能的多个卡，而且部分故障出现在该第一网络实体的第一类型的卡中。
3.如权利要求2中所述的用于为电信网络中的实体提供冗余性的系统，其中该第二网络实体至少具有该第一类型的卡，以及其中该第二网络实体的第一类型的卡响应于该第一网络实体的部分故障而执行用于该第一网络实体的所述第一类型的卡的功能。
4.如权利要求1中所述的用于为电信网络中的实体提供冗余性的系统，其中该第一网络实体在第一位置，而该第二网络实体在与该第一位置地理上相距遥远的第二位置。
5.如权利要求1中所述的用于为电信网络中的实体提供冗余性的系统，其中该第一网络实体还包括：
系统和监管模块，用于通过第一网络将主状态消息发送到该第二实体和通过第二网络将辅状态消息发送到该第二实体。
6.如权利要求5中所述的用于为电信网络中的实体提供冗余性的系统，其中该第一网络是IP网络，以及其中该第二网络是信令网络。
7.如权利要求6中所述的用于为电信网络中的实体提供冗余性的系统，其中该第二网络实体响应于通过该第一网络接收该主状态消息失败或者通过该第二网络接收该辅状态消息失败而取得对该第一网络实体的仅一部分功能的控制。
8.一种用于为电信网络中的实体提供冗余性的方法，该方法包括：
检测第一呼叫服务器已经变得部分地或者完全地无效；以及
将至少一部分业务从该第一呼叫服务器重定向到处于地理上相距遥远的位置的第二呼叫服务器。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述检测第一呼叫服务器已经变得部分地或者完全地无效的步骤包括：
由该第一呼叫服务器通过第一类型的网络将状态消息发送到该第二服务器，该状态消息具有在该第一呼叫服务器中的第一具体类型的卡中已经出现部分故障的信息。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述重定向业务的步骤包括：
通知该第一呼叫服务器中的其它卡将针对该第一呼叫服务器中该第一具体类型的卡的消息重定向到针对该第二呼叫服务器中第二具体类型的卡的地址。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述检测第一呼叫服务器已经变得部分地或者完全地无效的步骤包括：
在第一时间段之后通过第一网络从该第一呼叫服务器接收主状态消息失败；
在第二时间段之后通过第二网络从该第一呼叫服务器接收辅状态消息失败；以及
确定该第一呼叫服务器已经变得完全地无效。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述将至少一部分业务从该第一呼叫服务器重定向到第二呼叫服务器的步骤包括如下步骤：
启动将该第一呼叫服务器的所有业务交接到该第二呼叫服务器的过程；
终止通过任何连接的信令链路的来自该第一呼叫服务器的通信；
将通信切换到连接于该第二呼叫服务器的信令链路；以及
由该第二呼叫服务器处理该业务。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述在第一时间段之后通过第一网络从该第一呼叫服务器接收主状态消息失败的步骤包括在第一时间段之后通过IP网络从该第一呼叫服务器接收IP心博消息失败。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述在第二时间段之后通过第二网络从该第一呼叫服务器接收辅状态消息失败的步骤包括在第二时间段之后通过信令网络从该第一呼叫服务器接收信令消息失败。
15.如权利要求14所述的方法，其中该信令消息是信令连接控制部分(SCCP)消息，而该信令网络是7号信令系统(SS7)网络。
16.一种用于为电信网络中的实体提供冗余性的方法，该方法包括：
通过第一网络将主状态消息从备用网络实体发送到启用网络实体；
确定该备用网络实体没有通过该第一网络从该启用网络实体接收到主状态消息；
通过第二网络将辅状态消息从该备用网络实体发送到该启用网络实体；
确定该备用网络实体没有通过该第二网络从该第一启用网络实体接收到辅状态消息；以及
启动从该启用网络实体到该备用网络实体的业务控制交接。
17.如权利要求16所述的用于为电信网络中的实体提供冗余性的方法，其中所述通过第一网络将主状态消息从备用网络实体发送到启用网络实体的步骤还包括：
在定期的基础上通过IP网络将IP消息从该备用网络实体发送到该启用网络实体。
18.如权利要求17所述的用于为电信网络中的实体提供冗余性的方法，其中所述确定该备用网络实体没有通过该第一网络从该启用网络实体接收到主状态消息的步骤还包括：
确定在第一可配置的时间段之后该备用网络实体没有通过该第一网络从该启用网络实体接收到主状态消息。
19.如权利要求18所述的用于为电信网络中的实体提供冗余性的方法，其中所述通过第二网络将辅状态消息从该备用网络实体发送到该启用网络实体的步骤还包括：
在定期的基础上通过7号信令系统(SS7)网络将该辅状态消息从该备用网络实体发送到该启用网络实体。
20.如权利要求19所述的用于为电信网络中的实体提供冗余性的方法，其中所述确定该备用网络实体没有通过该第二网络从该第一启用网络实体接收到辅状态消息的步骤还包括：
确定在第二可配置的时间段之后该备用网络实体没有通过该第二网络从该第一启用网络实体接收到辅状态消息。
21.如权利要求20所述的用于为电信网络中的实体提供冗余性的方法，其中所述启动业务控制从该启用网络实体到该备用网络实体的交接的步骤还包括：
终止通过任何连接的信令链路的到该启用网络实体的通信；以及
将通信切换到连接于该备用网络实体的信令链路。
22.如权利要求21所述的用于为电信网络中的实体提供冗余性的方法，其中该启用网络实体和该备用网路实体处于地理上不同的位置。
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