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Gebiet der Erfindung
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beziehen sich allgemein auf Wählleitungs-
und Drahtlostelefonnetzwerke. Spezieller beziehen sich die bevorzugten
Ausführungsbeispiele
auf eine Signalübertragung
außerhalb
des Bandes zur Unterstützung
von Telefonsystemoperationen. Noch spezieller beziehen sich die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
auf ein Lastausgleichselement zum Ausgleichen eines Signalverkehrs
zwischen Signalisierungsnetzübergängen und
Anwendungsdienstprozessen, die Aufgaben wie z.B. Übersetzungen
von gebührenfreien
Rufnummern und eine Beibehaltung von Standortdateien ausführen.
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Hintergrund der Erfindung
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Nehmen
wir zu Erklärungszwecken
einen Telefonkunden, der den Telefonhörer abhebt, und eine Telefonnummer
mit der Absicht wählt,
eine Verbindung herzustellen. Die Kommunikation zwischen dem Telefon
des Kunden und der Ausrüstung
der Telefongesellschaft, die im Allgemeinen als Schalter bekannt
ist, wird durch die Töne
hergestellt, die durch ein Betätigen
der Knöpfe
auf dem Telefon erzeugt werden. Somit teilt der Privatkunde dem
Schalter die Nummer mit, mit der eine Verbindung durch die Verwendung
einer Signalisierung innerhalb des Bandes über dieselbe Kommunikationsverknüpfung, die schließlich die
Stimmen- oder Datenkommunikation überträgt, herzustellen ist. Jedoch
führen
die meisten modernen Telefonsysteme das durch, was bei der Herstellung
von Unterstützungsanrufen
als Signalisierung „außerhalb
des Bandes" bezeichnet
wird. Mit Signalisierung außerhalb
des Bandes ist gemeint, dass jede Kommunikation, die zwischen dem
Schalter und anderer Ausrüstung,
wie z.B. einem zweiten Schalter oder Signalisierungsnetzübergängen erforderlich ist,
auf Kommunikationskanälen
stattfindet, die nicht der Kanal sind, über den die Stimmen- oder Datenkommunikation
fließt.
Typischerweise findet die Signalisierung außerhalb des Bandes mittels
digitaler Kommunikationskanäle
statt. Somit beinhaltet eine Herstellung von Verbindungen zwischen
zwei Telefonen eine komplexe Interaktion von digitalen Mitteilungen,
die in der Folge allgemein als Signalisierung bezeichnet sind.
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Auch
wenn es mehrere Protokolle für
die Signalisierung außerhalb
des Bandes geben mag, ist das in Nordamerika und Europa am häufigsten
verwendete Protokoll als Signalisierungssystem Nr. 7 (SS7) bekannt.
Jedoch definiert das SS7 mehr als nur ein Protokoll für eine Kommunikation
zwischen Schaltern. Das SS7-Protokoll definiert ein gesamtes Schaltnetzwerk
zum Erleichtern einer Signalisierung für einen Verbindungsaufbau,
eine Abrechnung, ein Routen und eine Informationsaustauschfunktionen von
Wählleitungsnetzwerken.
Die Wählleitungsnetzwerke
können
nicht nur einen Telefondienst umfassen, sondern auch drahtlose Kommunikationssysteme
wie Mobiltelefonsysteme und Funkrufvorrichtungen.
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Die 1 zeigt
ein exemplarisches System gemäß Stand
der Technik, das gemäß dem SS7-Protokoll
arbeitet. Insbesondere die 1 zeigt
zwei Signalisierungsendpunkte (signalling end points = SEPs) 2, 4,
die beim Beispiel eines Telefondienstes der Schalter wären, mit
dem das Telefon gekoppelt ist. Zwischen den beiden SEPs 2, 4 erstreckt
sich eine Verbindungsleitung (nicht gezeigt), die die Stimmen- oder
Datenkommunikation überträgt. Jede
der SEPs 2, 4 ist auch mit einem Signalisierungsübertragungspunkt
(signaling transfer point = STP) 8 gekoppelt. Mit demselben
SS7-Netzwerk ist ein Server 10 gekoppelt, der einen Dienst
ausführt,
der als eine Datenbank dient, deren Funktion abhängig von dem implementierten
Netzwerk ist. Bei einem intelligenten Netzwerk kann der Server 10 ein
Signalisierungssteuerpunkt (signaling control point = SCP) sein.
Eine Herstellung einer Verbindung zwischen einem Telefon, das mit
dem SEP 2 verbunden ist, und einem Telefon, das mit dem
SEP 4 verbunden ist, beinhaltet ein Senden durch den SEP 2 einer
Reihe von digitalen Mitteilungen über die digitale Verknüpfung 12,
die zu dem SEP 4 über
eine digitale Verknüpfung 14 geroutet
sind. Somit sendet der SEP 2 an den SEP 4, bzw.
erhält
von demselben, durch den Signalübertragungspunkt 8 über die
Kommunikationsdurchgänge 12 und 14 eine
Reihe von Mitteilungen. Wenn die Zieltelefonnummer bekannt ist,
dann sind ein Teil des Informationsaustausches zwischen dem SEP 2 und dem
SEP 4 Verbindungsleitungsinformationen und der Anruf wird
verbunden. Wenn jedoch die Telefonnummer, die durch das Telefon
gewählt
wird, das mit dem SEP 2 verbunden ist, eine gebührenfreie
Nummer ist, dann ist ein gewisses Maß an Zahlenübersetzung erforderlich. In
solch einem Fall formuliert der Signalisierungsendpunkt 2 eine
Signalisierungsmitteilung an den Signalisierungssteuerpunkt 10,
der in diesem Beispiel die virtuelle gebührenfreie Nummer in eine Telefonnummer übersetzt,
die ein physikalisches Telefon darstellt, und dem SEP 2 antwortet. Der
SEP 2 stellt wie oben beschrieben mit der physikalischen
Nummer eine Verbindung her.
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Benutzer
von Wählleitungstelefonnetzwerken
haben in den letzten Jahren ständig
Bandbreitenanforderungen erhöht.
Da die Anzahl von Benutzern und ihre jeweiligen Bandbreitenanforderungen
zunehmen, wird es notwendig, die Netzwerkfähigkeit zu erhöhen. Eine
Erweiterung wird jedoch durch eine teure proprietäre Ausrüstung des
SS7-Systems bestraft. Dieser Kostenaufwand entsteht nicht nur bei einem
Bauen des speziellen Netzwerkes, sondern entsteht auch bei der Instandhaltung
des SS7-Netzwerkes, da dieses eine spezielle Ausrüstung und hochqualifizierte
Fachleute erfordert, um das System instand zu halten. Aus diesem
Grund gibt es in der Telefonbranche einen Trend, Telefonsysteme,
die SS7-basierte
Netzwerke zur Signalisierung verwenden, auf Internetprotokoll-(IP)Netzwerke
umzustellen (zu migrieren). Diese Umstellung (Migration) ist in
gewisser Weise auf die Tatsache zurückzuführen, dass IP-Netzwerke häufiger weiter verbreitet
sind und ihre Hardware einfacher zur Verfügung steht, was zu einer entsprechenden
Einsparung führt.
Die International Engineering Task Force (IETF) hat eine Arbeitsgruppe
ins Leben gerufen, um die Umrüstung
von Telefonsignalisierung von SS7-Netzwerken auf IP-Netzwerke zu
untersuchen. Die Gruppe, die als die Sigtrangruppe bekannt ist,
untersucht die Feinheiten der Umrüstung auf ein IP-Netzwerk und hat ferner
mehrere neue Kommunikationsprotokolle (die in Programmen einer Schichtnetzwerkkommunikationen
implementiert sind) definiert, um einen Transport von SS7-Signalisierungsmitteilungen über IP-Netzwerke
zu erleichtern.
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2 zeigt
ein exemplarisches System gemäß verwandter
Technik eines Teils eines Signalisierungssystems, in dem nicht nur
ein SS7-Netzwerk 18 zwischen einem Signalisierungsendpunkt 20 und
einem Signalisierungsnetzübergang 22 eingliedert
ist, sondern auch ein IP-Netzwerk 24, das zwischen mehreren
Anwendungsserverprozessen (ASPs) 26 und 28 gekoppelt
ist. Im Allgemeinen beinhaltet eine Signalisierung über ein
IP-Netzwerk ein Ersetzen der unteren Ebenen des SS7-Schichtprotokolls
mit einer IP-Netzwerkprotokollkommunikations- und Transportschichten.
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In
der Praxis ist es jedoch schwierig, ein System wie das in 2 gezeigte
zu erweitern. Insbesondere deswegen weil typischerweise einer großen Telefongesellschaft
das SS7-Netzwerk 18 sowie
der Signalisierungsnetzübergang 22 gehören. Die
Anwendungsserverprozesse 26, 28 (die Softwareprogramme
ausführen,
die unter Fachleuten allgemein als Anwendungsdienste bekannt sind)
könnten
beispielsweise einem regionalen Telefondienstanbieter gehören. Wenn
der Verkehr von dem Signalisierungsnetzübergang 22 zu den
Anwendungsserverprozessen 26, 28 zunimmt, kann
es notwendig sein, zusätzliche
Anwendungsserverprozesse in dem System zu platzieren. Weil der Signalisierungsnetzübergang 22 verschiedenen
Gesellschaften gehört,
ist die Hinzufügung
eines Anwendungsserverprozesses jedoch nicht so einfach wie eine
bloße physikalische
Installation. Stattdessen kann die Hinzufügung aufwändige Verhandlungen mit dem
Eigentümer
des Signalisierungsnetzüberganges
sowie neue Verträge, neue
physikalische Verbindungen und dergleichen erfordern. Während der
Signalisierungsnetzübergang 22 einige
Lastausgleichsoperationen durchführen
kann, ist dies möglicherweise
nicht der Lastausgleich, den der Eigentümer der Anwendungsserverprozesse
bevorzugt oder benötigt.
Die US 2002/0075900 beschreibt vorgeschlagene Signalisierungstransportprotokollerweiterungen
für einen Lastausgleich
und Serverpoolunterstützung.
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Somit
wird eine neue Technik benötigt,
um die Anwendungsserverprozesse von dem Signalisierungsnetzübergang
zu isolieren, derart, dass Anwendungsserverprozesse ohne eine Intervention
des Eigentümers
des Signalisierungsnetzüberganges
hinzugefügt,
entfernt oder instand gehalten werden können, und ferner, derart, dass
ein Lastausgleich nach dem Belieben des Eigentümers der Anwendungsserverprozesse
erreicht werden kann.
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Zusammenfassung einiger der
bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Die
oben angemerkten Probleme werden größtenteils durch die in den
unabhängigen
Ansprüchen
definierte Erfindung gelöst.
Ein Lastausgleichselement ist zwischen einem Signalisierungsnetzübergang
und Anwendungsserverprozessen, die Anwendungsdienste ausführen, gekoppelt.
Eigentum und Kontrolle des Lastausgleichselements liegen vorzugsweise
bei derselben Entität,
der die Anwendungsserverprozesse gehören und die dieselben instand
hält. Das
Lastausgleichselement scheint vorzugsweise ein Anwendungsserverprozess
zu dem Signalisierungsnetzübergang
zu sein und empfängt somit
eine Kommunikation, die an den Anwendungsserverprozess gerichtet
ist, und leitet diese Kommunikation an einen der Anwen dungsserverprozesse weiter,
um die Rechenaufgaben zu verteilen.
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Das
Lastausgleichselement scheint auch vorzugsweise ein Signalisierungsnetzübergang
für die
Mehrzahl der Anwendungsserverprozesse zu sein. Das heißt, dass
die gesamte Datenkommunikation zwischen den Anwendungsserverprozessen,
die Anwendungsdienste (z.B. eine Übersetzung von kostenlosen
Telefonnummern) ausführen,
und dem Signalisierungsübergang
finden durch ein Lastausgleichselement statt, was jedoch die Anwendungsserverprozesse
anbelangt, so kommunizieren sie direkt an den Signalisierungsnetzübergang.
Weil die Erweiterung des SS7-Protokolls, um eine Signalisierung über ein
IP-Netzwerk nur einen Eine-Ebene-Signalisierungsnetzübergang
zur Anwendungsserverprozesskommunikation bereitstellt, führt das
Lastausgleichselement auch bevorzugt eine Konsolidierung der Signalisierungsmitteilungen
von den Anwendungsserverprozessen zu dem Signalisierungsnetzübergang
auch bevorzugt aus, derart, dass die Kommunikation zwischen dem
Signalisierungsnetzübergang
und dem Lastausgleichselement gemäß dem SS7-Protokoll entsprechend
einer Modifizierung für
IP-Netzwerkkommunikationen stattfindet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Zum
Zwecke einer detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung wird jetzt auf die begleitenden Zeichnungen Bezug
genommen, bei denen:
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1 ein
System gemäß bekanntem
Stand der Technik zeigt, das gemäß dem SS7-Protokoll
arbeitet;
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2 ein
beispielhaftes System gemäß verwandter
Technik zeigt, das ein IP-Netzwerk zwischen den Signalisierungsnetzübergängen und
den Anwendungsser verprozessen, die Anwendungsdienste ausführen, zeigt;
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3A die
bevorzugte Implementierung eines Systems zeigt, das einen Anwendungsserverprozess
als ein Proxy-Lastausgleichselement zwischen dem Signalisierungsnetzübergang
und Anwendungsserverprozessen, die Anwendungsdienste ausführen;
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3A die
bevorzugte Implementierung eines Systems zeigt, das einen Anwendungsserverprozess
als ein Proxy-Lastausgleichselement zwischen einer Mehrzahl von
Signalisierungsnetzübergängen und
Anwendungsserverprozessen, die Anwendungsdienste ausführen;
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4 Beispiele
des Proxy-Lastausgleichselements zeigt, das Mitteilungen konsolidiert,
die zwischen den Signalisierungsnetzübergängen und den Anwendungsserverprozessen,
die Anwendungsdienste ausführen,
ausgebreitet werden;
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5 verschiedene
Schichten der Schichtprotokollkommunikationsschemata zwischen dem
Signalisierungsnetzübergang
und den Anwendungsserverprozessen zeigt, die Anwendungsdienste ausführen; und
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6 ein
Ausführungsbeispiel
zeigt, das mehrere redundante Proxy-Lastausgleichselemente aufweist.
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Benennung und Nomenklatur
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Bestimmte
Begriffe werden in der folgenden Beschreibung und den folgenden
Ansprüchen
durchgehend verwendet, um bestimmte Systemkomponenten zu bezeichnen.
Wie Fachleuten wissen, können
Computer- und Telefongesellschaften eine Komponente mit verschiedenen
Namen bezeichnen. Dieses Dokument soll nicht zwischen Komponenten
unterscheiden, die sich hinsichtlich ihrer Namensgebung, aber nicht
hinsichtlich ihrer Funktion unterscheiden.
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In
der folgenden Erläuterung
und in den Ansprüchen
werden die Begriffe „umfassend" und „aufweisend" offen verwendet
und sollten somit als „umfassend,
aber nicht beschränkt
auf ..." verstanden werden.
Außerdem
wird unter dem Begriff „koppeln" oder „koppelt" entweder eine indirekte
oder direkte elektrische Verbindung verstanden. Wenn eine erste Vorrichtung
an eine zweite Vorrichtung koppelt, kann diese Verbindung somit
durch eine direkte elektrische Verbindung oder durch eine indirekte
elektrische Verbindung über
andere Vorrichtungen und Verbindungen herbeigeführt werden.
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In
der gesamten Spezifikation und in den Ansprüchen bezeichnet der Begriff „Anwendungsserverprozess" ein Hardwareteil,
einen Computer oder Server, die Software ausführen, um eine Aufgabe auszuführen, und
die mit anderen Vorrichtungen und/oder Programmen über einen
Kommunikationskanal kommunizieren. Ferner ist mit der Bezeichnung „Anwendungsdienst" ein Softwareprogramm
gemeint, das auf einer Hardware (einem Anwendungsserverprozess)
läuft,
um eine Aufgabe in Verbindung mit dem Telefonnetzwerk, zum Beispiel
(aber nicht beschränkt
auf) eine Übersetzung
kostenfreier Nummern, ein Instandhalten von Heimatdateien und ein Instandhalten
von Besucherdateien, auszuführen.
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Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Die 3A zeigt
die bevorzugte Implementierung des Sigtranbenutzeranpassungs-Proxy-Lastausgleichselements.
Insbesondere 3A zeigt einen Signalisierungsendpunkt
(SEP) 30 (der ein Telefonschalter sein könnte, wenn
das System für
einen Privat- oder Firmentelefondienst implementiert ist), der mit
einem Signalisierungsnetzübergang
(SG = signaling gateway) 34 mittels eines Signalisierungssystem-7-(SS7) Netzwerks 32 gekoppelt
ist. Nur ein solcher Signalisierungsendpunkt 30 ist in 3A gezeigt,
um die Zeichnung einfach zu halten; Es wird jedoch darauf hingewiesen,
dass viele Signalisierungsendpunkte mit dem Signalisierungsnetzübergang entweder
direkt oder durch andere Signalisierungsnetzübergänge gekoppelt werden können. Der
Signalisierungsnetzübergang 34 ist
vorzugsweise angepasst, um mit dem Anwendungsserverprozesslastausgleichselement
(ASP-LB = application
server process load balancer) 38 über ein Internetprotokoll-(IP)Netzwerk 36 zu
kommunizieren. Auch wenn nur ein Anwendungsserverprozess 38 aus
Gründen der
Einfachheit gezeigt wird, kann eine beliebige Anzahl von Anwendungsserverprozessen
mit dem Signalisierungsnetzübergang
gekoppelt werden. Der Signalisierungsnetzübergang muss möglicherweise aus
vielen Gründen
mit dem Anwendungsserverprozess 38 kommunizieren müssen, zum
Beispiel um Übersetzungen
von gebührenfreien
Nummern (für fest
verdrahtete Telefonsysteme) oder zum Zwecke eines Zugriffes auf
und einer Aktualisierung von Besucher- oder Heimatdateien (für drahtlose
Netzwerke). Wie in dem Hintergrundkapitel erläutert, sind eine Kommunikation
zwischen dem Signalisierungsendpunkt 30 und dem Signalisierungsnetzübergang 34 sowie
die Kommunikation zwischen dem Signalisierungsnetzübergang 34 und
den Anwendungsserverprozessen 38 über das IP-Netzwerk 36 Fachleuten
bekannt und müssen
deshalb hier nicht sehr ausführlich
beschrieben werden.
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Noch
unter Bezugnahme auf 3A, dient der Anwendungsserverprozess 38,
der auf einem Anwendungsdienst (application service = AS) vorzugsweise
als ein Lastausgleichelement dient, das Signalisierungsmitteilungen
von dem Signalisierungsnetzübergang 34 an
eine beliebige Anzahl von Anwendungsserverprozessen 40 verteilt.
Das heißt, dass
die Anwendungsserverprozesse 38, die als Lastausgleichselement
dienen, in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
bevorzugt nicht die Signalisierungsmitteilungen von dem Signalisierungsnetzübergang 34 selbst
bedienen, sondern diese Signa lisierungsmitteilungen stattdessen
an andere Anwendungsserverprozesse 40 verteilen, die mit
dem ASP-LB 38 gekoppelt sind. Die 3B zeigt,
dass der Anwendungsserverprozess für eine Mehrzahl von Signalisierungsnetzübergängen (als 34A und 34B in 3B gekennzeichnet)
als ein Proxy-Lastausgleichselement
dienen kann.
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Wie
in dem Hintergrundabschnitt besprochen, muss der Signalisierungsnetzübergang 34 nicht
unbedingt Entität
gehören,
der der Anwendungsserverprozess 38 gehört. Darüber hinaus kann ein beträchtlicher
Abstand zwischen dem Signalisierungsnetzübergang 34 und dem
Anwendungsserverprozess 38 liegen. Bei den bevorzugten
Ausführungsbeispielen
liegt der Anwendungsserverprozess 38, der als ein Lastausgleichselement
dient, in der Nähe
von, vorzugsweise in, dem gleichen Rack von Servern wie die Anwendungsserverprozesse 40,
die die Signalisierungsmitteilungen von dem Signalisierungsnetzübergang 34 bereitstellen.
Wie in der 3 gezeigt, findet eine
Kommunikation zwischen dem Signalisierungsnetzübergang 34 und dem
Anwendungsserverprozess 38 vorzugsweise über ein
Internetprotokoll-(IP)Netzwerk 36 statt. Eine Kommunikation
zwischen dem ASP-LB 38 und den Anwendungsserverprozessen 40,
die Anwendungsdienste ausführen,
findet bevorzugt auf Grund ihrer Nähe über ein lokales Netzprotokoll
(local area network = LAN protocol), z.B. ein Stromsteuerungsübertragungsprotokoll
(Stream Control Transmission Protocol = SCTP) oder, in einem alternativen
Ausführungsbeispiel,
ein standard Übertragungssteuerungsprotokoll (Transmission
Control Protocol = TCP) statt. Die verschiedenen Schichten des Kommunikationsprotokolls,
die zwischen dem Signalisierungsendpunkt 30 und jedem der
Anwendungsserverprozesse 40 existieren, werden unten ausführlicher
erläutert.
Vor einer Vertiefung des Schichtprotokollthemas ist es jedoch wichtig,
einige der Funktionen zu erläutern,
die der Anwendungsserverprozess 38 ausführt, um die Lastausgleichsoperation
zu erleichtern, ohne dass es weder an dem Signalisierungsnetzübergang 34 oder den
Anwendungsserverprozessen 40 einer Modifizierung ihrer
Arbeitsweise in den Systemen gemäß dem bekannten
Stand der Technik ohne ein Lastausgleichselement bedarf. Anders
ausgedrückt
wissen bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen
weder die Signalisierungsnetzübergänge 34 noch
die Anwendungsserverprozesse 40, die die Anwendungsdienste
ausführen,
dass die Anwendungsserverprozesse 38 als ein Lastausgleichselement
dienen und diese müssen
auch nicht modifiziert werden, um dies zu berücksichtigen. Aus der Sicht
des Signalisierungsnetzübergangs 34 scheint
ein ASP-LB 38 ein einzelner Anwendungsserverprozess zu
sein, der auf die präsentierten
Signalisierungsmitteilungen anspricht. Ebenso erscheint das ASP-LB 38 aus
der Sicht eines der Anwendungsserverprozesse 40, zum Beispiel
des Anwendungsservers 40A, der Signalisierungsnetzübergang 34 zu
sein. Die Anwendungsserverprozesse 40 können allgemein nicht nur hinzugefügt oder
entfernt werden, sondern man kann auch eine Wartung und dergleichen
durchführen,
ohne den Betrieb zu beeinträchtigen.
Man kann sagen, dass das ASP-LB 38 und die Anwendungsserverprozesse 40 Teile
eines verteilten Anwendungsserverprozesses sind.
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Während die 3A und 3B einen
einzelnen Anwendungsserverprozess zeigen, der als das Lastausgleichselement
dient, wird im Rahmen dieser Erfindung die Überlegung angestellt, dass
abhängig
von der erforderlichen Komplexität
des SS7-Systems
oder basierend auf dem Wunsch, über eine
Redundanz an dem Lastausgleichsabschnitt des Systems zu verfügen, können zusätzliche
Lastausgleichselemente zwischen dem Signalisierungsnetzübergang 34 und
den Anwendungsserverprozessen 40, die Anwendungsdienste
ausführen,
enthalten sein. Insbesondere die 6 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem der Signalisierungsnetzübergang
mit beiden einer Mehrzahl von ASP-LBs 38 kommunizieren
kann. Vorzugsweise wird jedes ASP-LB 38 in dem System,
die in der 6 gezeigt sind, mit den Anwendungsserverprozessen 40 gekoppelt,
die Anwendungsdienste ausführen.
Somit kann der Signalisierungsnetzübergang Signalisierungsmitteilungen
an eines der beiden ASP-LBs 38 weiterleiten, und die ASP-LBs
können
wiederum Signalisierungsmitteilungen an jeden der Anwendungs serverprozesse 40,
die Anwendungsdienste ausführen,
weiterleiten. Auch wenn nur zwei ASP-LBs 38, die Lastausgleichsfunktionen
durchführen,
in der 6 gezeigt sind, kann eine beliebige Anzahl von Lastausgleichselementen
in einem System ausgeführt
sein, und dies wäre
immer noch im Rahmen der Erfindung.
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Die 4 stellt
exemplarisch mehrere Situationen dar, in denen der Anwendungsserverprozess 38,
der als Lastausgleichselement dient, als ein einzelner Anwendungsserverprozess
bezüglich
des Signalisierungsnetzübergangs 38 dient
und auch ein Signalisierungsnetzübergang
zu den Anwendungsserverprozessen 40 zu sein scheint. Insbesondere
beinhaltet ein typischer Signalaustausch zwischen einem Anwendungsserverprozess
und einem Signalisierungsnetzübergang,
dass der Anwendungsserverprozess den Signalisierungsnetzübergang
benachrichtigt, dass derselbe betriebsbereit ist sowie eine Bestätigung desselben
durch den Signalisierungsnetzübergang.
Ferner informiert der Anwendungsserverprozess den Signalisierungsnetzübergang, dass
ein bestimmter Anwendungsdienst aktiv ist, was wiederum durch den
Signalisierungsnetzübergang bestätigt wird.
Es gibt auch entsprechende Signale und Bestätigungen, wenn die Anwendungsdienste und
Anwendungsserverprozesse ihre Betriebsfähigkeit verlieren. Insbesondere 4 zeigt
einen Signalaustausch zwischen einem ersten Anwendungsserverprozess 40A und
dem Signalisierungsnetzübergang 34.
Der Anwendungsserverprozess 40A sendet ein „ASP-UP
(= hoch)"-Signal,
das anzeigt, dass der Anwendungsserverprozess 40A in Betrieb ist.
Jedoch ist das ASP-LB 38 zwischen dem Anwendungsserverprozess 40A und
dem Signalisierungsnetzübergang
gekoppelt und erhält
somit als erstes das ASP-UP-Signal. Bei diesem Beispiel ist der
Anwendungsserverprozess 40A der erste, der dieses Signal
schicht und deshalb leitet das ASP-LB 38 das ASP-UP-Signal
bevorzugt an den Signalisierungsnetzübergang 34 weiter.
Darauf ansprechend senden Signalisierungsnetzübergänge ein „ASP-UP"-Signal zurück. Bei einem System der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
fließt
dieses „ASP-UP-ACK
(= Bestäti gung)"-Signal an das „ASP-LB 38", das das Signal wiederum
an den Anwendungsserverprozess 40A weiterleitet, da dies
die Vorrichtung war, von der die Antwort ausging. Zu einem späteren Zeitpunkt
gibt der Anwendungsserverprozess 40B sein „ASP-UP"-Signal aus, das
sich zu dem ASP-LB 38 ausbreitet. Insbesondere das ASP-LB 38 leitet
das ASP-UP-Signal
des Anwendungsserverprozesses 40B nicht weiter, da es das
zweite zu empfangende ASP-UP-Signal (angezeigt durch einen Austausch 44)
ist. Stattdessen sendet das ASP-LB 38 ein ASP-UP-ACK-Signal
an den Anwendungsserver 40B. Somit weiß der Signalisierungsnetzübergang 34 nicht,
dass mehr als ein Anwendungsserverprozess (und somit Anwendungsdienst)
in Betrieb ist. Darüber
hinaus muss keiner der Anwendungsserverprozesse 40A, B
modifiziert werden, um in der Situation, in der ein Anwendungsserverprozess 38,
der als ein Lastausgleichselement dient, existiert, betriebsbereit
zu sein. Auch wenn nicht spezifisch in 4 gezeigt,
aber die zugrunde liegenden Prinzipien sind dieselben, konsolidiert
das Proxy-Lastausgleichselement der bevorzugten Erfindung auch SNM-,
RKM-, ASPTM-, ASPSM- und MGT-Mitteilungen,
die durch die Mehrzahl von Anwendungsserverprozessen an den Signalisierungsnetzübergang
gesendet werden, und konsolidiert andererseits die SNM-, RKM-, ASPTM-,
ASPSM- und MGT-Mitteilungen, die durch den Signalisierungsnetzübergang
an die Anwendungsdienstprozesse gesendet werden.
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Ein
weiteres Merkmal in der Kommunikation zwischen Signalisierungsnetzübergängen und
Anwendungsserverprozessen ist ein Signal von dem Anwendungsserverprozess
an den Signalisierungsnetzübergang,
das anzeigt, dass es zu einer Aktivierung eines bestimmten Prozesses,
eines Anwendungsdienstes, gekommen ist. Der Austausch von Signalen
in der 4, die das Bezugszeichen 46 haben, zeigt
einen ersten Austausch eines ASP-ACT(= aktiv)-Signals und dessen
entsprechende Bestätigung
von dem Signalisierungsnetzübergang.
Alle weiteren Anwendungsserverprozesse, z. B. der Anwendungsserverprozess 40B,
die das Aktivierungssignal in dem bevor zugten Ausführungsbeispiel
erzeugen, werden nur durch das ASP-LB 38 bestätigt, und die
Signale werden nicht an den Signalisierungsnetzübergang 34 ausgebreitet.
In diesem Fall ist es wiederum so, dass weder der Signalisierungsnetzübergang 34,
noch die Anwendungsserverprozesse 40 sich dessen bewusst
sein müssen,
dass ein Anwendungsserver vorhanden ist, der als ein Lastausgleichselement
dient, das zwischen denselben gekoppelt ist. Aus der Sicht der Anwendungsserverprozesse 40 ist
die Lastausgleichsfunktion des ASP-LBs 38 äquivalent
zu der Lastausgleichsfunktion des Signalisierungsnetzübergangs.
Weil das ASP-LB 38 und die Anwendungsserverprozesse 40 darüber hinaus bevorzugt
derselben Entität
gehören
und von dieser bevorzugt verwaltet werden, kann der Lastausgleich darüber hinaus
verbessert werden. Insbesondere das ASP-LB 38 kann die
relative Belastung der Anwendungsserverprozesse 40 messen,
für die
es durch einen beliebigen geeigneten Mechanismus als Proxy dient.
Dieser Überwachungsmechanismus kann
eine Zeitgebung der Antwort eines Echobefehls (Ping) aufweisen oder
eine direkte Kommunikation bei der der Anwendungsserverprozess 40 seine
spezielle Last spezifisch identifiziert. Dies kann durch eine Protokollerweiterung
erreicht werden, die nicht in den Sigtrandokumenten spezifiziert
ist, z. B. eine Verwendung der Informationen, die mit den Sigtran-Herzschlag-
und Herzschlag-ACK-Mitteilungen umfasst sind. Diese ASP-LB 38-Lastausgleichsfunktion
sollte den oberen Schichtprotokollen entsprechen, um Mitteilungen
an den richtigen Anwendungsserverprozess 40 zu senden.
Zum Beispiel bei SCCP-Absetzmitteilungen
der Klasse 1 verwendet das ASP-LB 38 das SLS und Routingkontext
(RC) als ein Routingkriterium an die ASPs: jede Mitteilung, die dieselben
SLS und RC überträgt, werden
an denselben ASP abgesetzt. Für
das Absetzen von TCAP-(Transaction-Capabilities-Application-Part
= Transaktions-Fähigkeiten-Anwendungs-Teil)
Mitteilungen verwendet das ASP-LB 38 auch die TCAP-Transaktions-ID,
um jede Mitteilung einer einzelnen Transaktion an dasselbe ASP zu
routen.
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Nach
den Initialisierungsphasen können
Daten zwischen dem Signalisierungsnetzübergang 34 und den
Anwendungsserverprozessen 40 durch das ASP-LB 38 übertragen 50 werden.
Der Signalisierungsnetzübergang 34 adressiert
seine Signalisierungsmitteilungen nur an das ASP-LB 38,
und ASP-LB 38 verteilt die Signalisierungsmitteilungen an
die verschiedenen Anwendungsserverprozesse 40. Wenn z.
B. die Entität,
der die Anwendungsserverprozesse 40 gehören, zusätzliche Server installieren
möchte,
kann dies transparent an den Signalisierungsnetzübergang 34 erfolgen
und somit ohne das Wissen oder sogar die Zustimmung der Entität, der der
Signalisierungsnetzübergang 34 gehört.
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4 zeigt
auch einen exemplarischen Satz von Signalen, die als Anwendungsserverprozesse 40 ausgetauscht
werden, die mit einem Deaktivieren der Anwendungsdienste beginnen.
Insbesondere bei einem Austausch 52 sendet der Anwendungsserverprozess 40A ein „ASP-INACT
(= inaktiv)"-Signal
an das ASP-LB 38, das eine Deaktivierung eines Anwendungsdienstes
anzeigt. Weil andere Anwendungsdienste in anderen Anwendungsserverprozessen 40 immer
noch betriebsbereit sind, wird das Signal vorzugsweise nicht an
den Signalisierungsnetzübergang 34 ausgebreitet,
stattdessen sendet das ASP-LB 38 ein „ASP-INACT-ACK" an den Anwendungsserverprozess 40A.
Wenn der letzte Anwendungsserverprozess, für den das ASP-LB 38 einen Lastausgleich
durchführt,
das ASP-INACT-Signal (Austausch 54,
in dem Anwendungsserverprozess 40B von 4)
sendet, wird dieses Signal vorzugsweise an den Signalisierungsnetzübergang 34 ausgebreitet.
Der Signalisierungsnetzübergang 34 erzeugt
wiederum ein ASP-INACT-ACK-Signal,
was dem ASP-LB 38 ermöglicht,
sich zurück
zu dem Anwendungsserverprozess 40B auszubreiten. Im Hinblick
auf die „ASP-DOWN"-Signale wird ebenso
der erste und der nachfolgende (aber nicht der letzte) erzeugte
Signalsatz nicht an den Signalisierungsnetzübergang übertragen und stattdessen durch
den Anwendungsserverprozess 38 bestätigt. Jedoch wird der letzte
ASP-DOWN-Signalsatz (Austausch 58) durch das ASP-LB 38 an
den Signalisierungsnetzübergang 34 ausgebreitet.
Somit stellt die 4 beispielhaft einen Standardsignalsatz
dar, der zwischen einem Signalisierungsnetzübergang und einem Anwendungsserverprozess,
z.B. dem ASP-LB 38, ausgetauscht wird, das als ein Lastausgleichselement dient,
als ein einzelner Anwendungsserverprozess an den Signalisierungsnetzübergang
erscheint, und ebenso als ein einzelner Signalisierungsnetzübergang
für jeden
der Anwendungsserverprozesse 40A erscheint, für den ein
Lastausgleich erreicht wird. Ein Fachmann ist sich völlig über die
Besonderheiten dieser Mitteilungsaustauschprotokolle einer oberen Ebene
im Klaren und könnte,
nachdem er jetzt über die
Verwendung eines Proxy-Lastausgleichselement in dem Kontext des
Verteilens von SS7-basierten Signalisierungsmitteilungen über Nicht-SS7-Netzwerke
informiert worden ist, problemlos ein Programm programmieren oder
dieses in Auftrag geben, um auf einem Anwendungsserverprozess zu
laufen, um auf der beschriebenen ASP-LB 38 Lastausgleichsfunktion
ausgeführt
zu werden.
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4 stellt
beispielhaft die Konsolidierung und Ausbreitung einiger Mitteilungen
dar, mit denen sich der Anwendungsserverprozess 38 beschäftigt, wenn
er als ein Lastausgleichselement dient. Bei Systemen ohne ein Lastausgleichselement
existieren verschiedene andere Kategorien von Mitteilungen, die
zwischen den Signalisierungsnetzübergängen und
den Anwendungsserverprozessen ausgetauscht werden. Diese Mitteilungskategorien
können zum
Beispiel SUA-Management-(MGT-) Mitteilungen, Signalisierungsnetzwerkmanagement-(Signaling-Network-Management
= SNM-) Mitteilungen, Anwendungsserverprozesszustandsinstandhaltungs-(Application-Server-Process-State-Maintenance)
(ASPSM-) Mitteilungen, ASP-Verkehrsinstandhaltungs-(ASP-Traffic-Maintenance=
ASPTM-) Mitteilungen und Routing-Schlüsselmanagement(Routing-Key-Management
= RKM-) Mitteilungen sein. SUA-Management-Mitteilungen,
die an das ASP-LB 38 ausgebreitet werden, z. B. Benachrichtigungsmitteilungen,
werden durch das Lastausgleichselement an jeden der Anwendungsserverprozesse 40 weitergeleitet.
Ebenso können
Fehlermitteilungen in dem SUA-Management-Mitteilungskontext entweder
lokal durch den Anwendungsserver 38 verarbeitet, oder an
jeden der Anwendungsserverprozesse 40 weitergeleitet werden.
Signaling-Network-Management-Mitteilungen (wie z. B. DUNA, DAVA, SCON,
DUPU und DRST) werden durch den Signalisierungsnetzübergang
an das ASP-LB 38 gesendet. Wenn die Mitteilungen keinen
Routing-Kontext (Verkehrslenkungskontext) übertragen, leitet das ASP-LB 38 diese
an jeden der Anwendungsserver 40 weiter. Wenn die Mitteilung
jedoch einen Routing-Kontext übertragen,
leitet das Lastausgleichselement diese an den geeigneten Cluster
von Anwendungsserverprozessen, die Anwendungsdienste ausführen, weiter.
In dem Signaling-Network-Management-Mitteilungs-Kontext wird die
DAUD-Mitteilung durch einen Anwendungdienst (der auf einem Anwendungsserverprozess 40 läuft) an
das Lastausgleichselement 38 gesendet, das entweder: die
Mitteilung an den Signalisierungsnetzübergang weiterleiten; oder
der DAUD durch ein Senden der geeigneten SNM-Mitteilung direkt antworten
kann. In dem zweiten Fall hält das
Lastausgleichselement eine Datenbank mit einem SS7-Bestimmungsstatus,
die gemäß der SNM-Mitteilung
aktualisiert und konsolidiert ist, die es von dem Signalisierungsnetzübergang
oder den Signalisierungsnetzübergängen empfängt. Routing-Key-Management-Mitteilungen werden
durch das Lastausgleichselement 38 auf eine Weise konsolidiert,
die ähnlich
dem ASP-UP-Signal ist das mit Hinblick auf 4 beschrieben
ist. Das heißt
dass eine erste Routing-Key-Management-Mitteilung, wie z. B. eine
Registrierungsanforderung, durch das ASP-LB 38 an den Signalisierungsnetzübergang 34 weitergeleitet
wird. Danach bestätigt
das ASP-LB 38 intern weitere Registrierungsanforderungen
und sendet diese nicht an den Signalisierungsnetzübergang weiter.
Im umgekehrten Fall werden von Deregistrierungsanforderungen angesammelt
und durch das ASP-LB 38 selbst bestätigt, bis die letzte Deregistrierungsanforderung
abgeschickt ist. Ferner kann das ASP-LB 38 seine Lastausgleichsoperationen
durch ein beliebiges geeignetes Schema wie z. B, eine belastungsbasierte
Verteilung, ein Round-Robin-Schema oder eine Kombination derselben
ausführen.
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5 zeigt
die verschiedenen Schichten der Schichtprotokollkommunikationsschemata
zwischen dem Signalisierungsnetzübergang 34,
dem Anwendungsserverprozess 38 (der als ein Lastausgleichselement
dient) und den Anwendungsserverprozessen 40 (die Anwendungsdienste
ausführen).
Der Signalisierungsnetzübergang 34 kommuniziert
mit einem Signalisierungsendpunkt (nicht gezeigt) über das SS7-Netzwerk 32.
Insbesondere kommuniziert der Signalisierungsnetzausgang 34 mit
dem Signalisierungsendpunkt durch die Verwendung einer MTP2-Schicht,
einer MTP3-Schicht und einer SCCP-Schicht, die mit einer Knotenübergangsschicht (Nodal-Interworking-Function = NIF) kommunizieren. Die
NIF ist tatsächlich
das Softwareprogramm auf der höchsten
Ebene, das die Signalisierungsnetzübergangsfunktionen ausführt. Der
Anwendungsserverprozess 38 weist einen entsprechenden Satz
von Protokollschichten (IP, SCTP und SUA) auf und weist auch eine
NIF-Schicht auf, die den Lastausgleich (Load Balancing = LB) ausführt.
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In
den bevorzugten Ausführungsbeispielen findet
eine Kommunikation zwischen dem Anwendungsserverprozess 38 in
einer Lastausgleichsoperation und den Anwendungsserverprozessen 40,
die Anwendungsdienste ausführen, über ein
lokales Netz 60 (das sich hinsichtlich seiner Hardware
oder Protokollschichten möglicherweise
unterscheiden oder nicht unterscheiden kann, wie anschließend erläutert wird)
statt. Immer noch Bezug nehmend auf 5 weist
eine Kommunikation zwischen dem ASP-LB 38 und den Anwendungsserverprozessen 40,
die in den bevorzugten Ausführungsbeispielen die
Anwendungsdienste ausführen,
dasselbe Schichtprotokoll wie die IP-Kommunikation zwischen dem
Signalisierungsnetzübergang 34 und
dem ASP-LB 38 auf. Insbesondere weisen sowohl das ASP-LB 38 und
der Anwendungsserverprozess 40 eine IP-Schicht, eine SCTP-Schicht und eine SUA-Schicht
auf. Am oberen Ende des Protokollstapels befindet sich eine Anwen dung
(wie z. B. TCAP), die die Protokollschicht ist, welche letztendlich
die Befehle interpretiert und Antworten an den Signalisierungsendpunkt
(nicht in 5 gezeigt) sendet.
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Immer
noch Bezug nehmend auf 5, wird ein alternatives Ausführungsbeispiel
für die
Protokollschichten zwischen dem ASP-LB 38 und dem Anwendungsserverprozess 40 gezeigt.
Anstatt einer SUA-Schicht auf einer SCTP-Schicht ist es insbesondere
möglich,
dass die SUA-Schicht mit einer anderen Kommunikationsschicht, wie
z. B. einer TCP-Schicht (wie in 5 gezeigt)
kombiniert werden kann. In diesem alternativen Ausführungsbeispiel
führt der
Anwendungsserverprozess 40 eine TCP-Schicht unter einer
SUA-Schicht aus. Während SCTP
bevorzugt wird und TCP ein alternatives Ausführungsbeispiel ist, könnte ein
Fachmann, der jetzt die Funktion des Anwendungsserverprozesses versteht,
der als das Lastausgleichselement in dem IP-Abschnitt eines Wählleitungstelefonnetzwerkes dient,
problemlos viele Kommunikationssysteme und Protokolle entwickeln,
um die Übergänge der SS7-Schaltsignale über das
ASP-LB 38, die Anwendungsserverprozesse 40 und
das IP-Network zu erleichtern. Ferner können andere Ausführungsbeispiele
andere Sigtrananpassungsschichten, wie z. B. M3UA, TUA und dergleichen
verwenden.
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Die
vorangegangene Erläuterung
geht von einem Fachmann aus, der ausreichende Kenntnisse des Wesens
und des Formats von Schaltsignalen in dem SS7-Netzwerk sowie des
Wesens und der Art von Konvertierung von SS7-Signalen für einen Transport über IP-Netzwerke.
Zusätzliche
Informationen hinsichtlich einer Interpretierung eines SS7-Schaltens über IP-Netzwerke
können über die Arbeitsentwürfe der
International Engineering Task Force (IETF) unter dem Titel „Signaling
Connecting Control Part User Adaptation Layer (SUA)" (Draft-IETF-Sigtran-SUA-13.
Txt, läuft
am 4. Oktober 2002 aus), die über
die IETF-Internetseite unter www.ietf.org. erhältlich sind, eingeholt werden.
Informationen können
aber auch über
den IETF-Entwurf mit dem Titel „SS7 MTP3-User Adaptation Layer (M3UA)" (Draft-IETF-Sigtran- M3UA-11.Txt, läuft im Juni
2002 aus), die über
die IETF-Internetseite
unter www.ietf.org. erhältlich
sind, eingeholt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass an jedem
dieser IETF-Dokumente laufend gearbeitet wird und diese deshalb
Veränderungen
unterliegen; jedoch stellen diese Dokumente für Fachleute beispielhaft die
notwendigen Veränderungen
gegenüber
einem Standard-SS7-Signalisierungssystem dar, das in einem IP-Netzwerkkontext
zu implementieren ist. Zusätzliche
Informationen hinsichtlich der SCTP-Schicht des Transferprotokolls
können
auch über
das Dokument des International Engineering Consortium mit dem Titel „SS7 Over
IP Signaling Transport and SCTP",
das über
die IEC-Internetseite
unter www.iec.org erhältlich
ist, eingeholt werden.