SE516772C2 - Återupprättande av en hemmadatabas i mobiltelefonsystem - Google Patents

Description

z É-°~.° ..»». 516 772 gu¿3f§g¿;¿ïj¿@ 2 på backup-enheten. Även detta är dock en alltför lång tidsperiod, inom vilken många abonnenter kan ha bytt "besöksväxel".

I kända mobiltelefonsystem löses detta problem genom att HLR- enheten vid återstart sänder ett meddelande indikerande otillför- litliga.positionsdata till alla därtill anslutna mobiltelefonväx- lar. Dessa kan då i sin tur t. ex. radera lagrad kategori- och positionsinformation för besökande abonnenter från denna HLR- enhet. Detta leder till att alla aktiva besökande abonnenter från denna HLR-enhet tvingas att sända ett positionsuppdaterings- meddelande till mobiltelefonväxeln och vidare till HLR-enheten inom nästa (periodiska) registreringsintervall (i typfallet 20 minuter) efter HLR-enhetens återstart. Härigenom kan HLR-enheten uppdatera alla abonnenternas positioner så att inkommande samtal omdirigeras rätt. Dessutom áterfår mobiltelefonväxlarna sin kategoriinformation så att de kan upprätta nya utgående samtal.

Detta förfarande har dock flera nackdelar.

- Mer än halva den tillgängliga trafikkapaciteten måste reserveras för att hantera den extra belastning som uppkommer när alla abonnenterna uppdaterar sina positioner, varigenom HLR-enhetens kapacitet starkt reduceras.

- Den extra belastning som induceras i HLR-enheten vid áterstart beror endast av antalet för tillfället aktiva abonnenter och registreringsintervallets Dessa det periodiska längd. parametrar kan ej styras på ett effektivt sätt. - Återupprättandetiden är alltför lång och svår att påverka eftersom andra faktorer' påverkas, t. ex. minskas trafik- hanteringskapaciteten i i mobiltelefonväxlarna, av en ändring (förkortning) av det periodiska registreringsintervallets längd.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Det föreligger sålunda ett behov av ett förfarande för återupp- ràttande av en hemmadatabas, vid vilket tiden för återupprättande ~...@ .16 772 3 av hemmadatabasen kan göras så kort som möjligt och HLR-enhetens trafikkapacitet utnyttjas på ett mera optimalt sätt. Föreliggande uppfinning syftar till erbjudande av ett sådant förfarande.

De för uppfinningen kännetecknande särdragen framgår av patent- kravet 1.

Föreliggande uppfinning baseras på insikten att endast de poster i hemmadatabasen vars innehåll efter laddningen av backup-kopian ej längre är giltigt behöver uppdateras.

Fmunrönwncxninc Uppfinningen, ytterligare syften samt med uppfinningen uppnådda fördelar förstås bäst genom hänvisning till nedanstående beskriv- ning och de bifogade ritníngarna, i vilka: Fig. 1 schematiskt visar uppbyggnaden av ett mobiltelefonsys- temï Fig. 2 visar ett tidsdiagram av händelseförloppet vid en HLR- krasch hanterad i enlighet med känd teknik; Fig. 3 visar ett tidsdiagram av händelseförloppet vid en HLR- krasch hanterad i enlighet med känd teknik; Fig. 4 schematiskt visar uppbyggnaden av ett mobiltelefonsystem som arbetar i enlighet med föreliggande uppfinning; Fig. 5 visar ett tidsdiagram av händelseförloppet vid en HLR- krasch hanterad i enlighet med förfarandet enligt före- liggande uppfinning; Fig. 6 visar ett mera detaljerat tidsdiagram av händelseförlop- pet vid en föredragen utföringsform av förfarandet för markering av posterna i besöksdatabaserna; och Fig. 7 visar ett flödesschema av förfarandet enligt föreliggan- de uppfinning. ; 22.0 mo»- 516m 772 *rêlïfiïfÅf1Ånï-ffçï 4 FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I ritningens figurer används genomgående samma hänvisningsbe- teckningar för motsvarande element.

Fig. 1 visar schematiskt uppbyggnaden av ett mobiltelefonsystem.

En HLR-enhet är kopplad till ett antal mobiltelefonväxlar MSC_A, ..., MSC_B. Dessa betjänar i sin tur ett antal basstationer BS_Al, ..., BS_A2 resp. BS_B1, ..., BS_B2. Mobiltelefonväxlarna betjänar tillsammans med sina basstationer respektiva geografiska täckningsomráden. I figuren betjänar'mobiltelefonväxelrxMSC;A.det geografiska täckningsomràdet till vänster i mitten av figuren och mobiltelefonväxeln MSC_B det geografiska täckningsomrädet till höger om den streckade linjen. De till mobiltelefonväxelJ1MSC_A.anslutna.basstationerna.kommunicerar'med ett antal mobilstationer MS_Al, ..., MS_A3. kommunicerar de till mobiltelefonväxeln MSC_B anslutna basstatio- På samma sätt nerna med mobilstationer MS_B1, ..., MS_B3.

HLR-enheten innehåller en hemmadatabas, i vilken kategoriin- formation CAT och positionsinformation LOC för alla aktiva mobilstationer i täckningsområdena för de till HLR-enheten anslutna mobiltelefonväxlarna är lagrad. HLR-enheten är dessutom kopplad till en backup-enhet BAK, i vilken en reservkopia av hemmadatabasen lagras. Backup-enheten kan exempelvis bestå av en bandstation, en hårddisk eller av RAM-minne. Med jämna mellanrum, t.ex. en gång varje dygn, tas en fullständig reservkopia av hela hemmadatabasen och lagras denna pà backup-enheten BAK. Med betydligt kortare intervall, t.ex. var 15:e minut, görs en s.k. positionsdump av positionsdata till backup-enheten. Härigenom kan reservkopian innehålla aktuell positionsinformation för mobilsta- tionerna, dvs. med vilken mobiltelefonväxel de för tillfället är associerade. Anledningen till denna uppdelning är att kategoriin- formationen sällan ändras, medan positionsinformationen ofta ändras.

När en mobilstation lämnar täckningsomrádet för en besöksväxel och kommer in i täckningsomràdet för en annan besöksväxel kopieras dess kategoriinformation ned från HLR-enheten till en ; '_20 516 772 tfiffïíásfliií besöksdatabas (VLR_A resp. VLR_B i fig. l). Härigenom kan mobilstationens kategoriinformation hämtas från besöksdatabasen i den nya mobiltelefonväxeln för uppkoppling av ett utgående samtal. Eftersom HLR-enhetens positionsinformation också uppdaterats vid förflyttningen mellan täckningsomràdena (roaming) kan mobilstationen även nås av inkommande samtal.

Vid en HLR-krasch förstörs informationen i HLR-enheten. Denna information måste därför áterskapas vid áterupprättande av HLR- enheten. Det kända förfarandet för àterupprättande av HLR-enheten kommer nu att beskrivas under hänvisning till fig. 2.

Fig. 2 visar ett tidsdiagram av händelseförloppet vid en HLR- krasch hanterad i enlighet med känd teknik. Före kraschen har backup-enheten med jämna tidsintervall uppdaterats vid tid- punkterna D. Vid tidpunkten HLR_D inträffar själva HLR-kraschen.

När felet har åtgärdats kan reservkopian laddas från backup- enheten BAK. När detta är klart kan HLR-enheten áterstartas vid tidpunkten HLR_U.

Vid tidpunkten HLR_U när reservkopian har laddats i HLR-enheten är denna reservkopia dock ej längre konsistent, dvs ej längre helt uppdaterad.

För det första har ett antal mobilstationer bytt mobiltelefon- växel (roaming) under tidsintervallet LD mellan den senaste positionsdumpen och HLR-kraschen. Dessa mobilstationer finns registrerade i besöksdatabasen VLR_A, VLR_B, och ändringen har även registrerats av HLR-enheten, men informationen har gått förlorad i kraschen, eftersom ingen dump av denna information hann bli utförd före kraschen.

För det andra har ett antal mobilstationer under själva kraschen, dvs. under tidsperioden BL, bytt mobiltelefonväxel. För dessa mobilstationer är ingenIkategoriinformation tillgänglig, eftersom någon sådan ej kan kopieras från den kraschade HLR-enheten till den nya.mobiltelefonväxelns besöksdatabas. För dessa.mobilstatio- ner läggs s.k. temporära poster upp i respektive besöksdatabas under kraschperioden BL. š2z0 .ïäs 516 m =j;ç1i:ï;lpfii;p:.pli 6 För återställning av en konsistent hemmadatabas i HLR-enheten utsänds därför ett. positionsuppdateringsmeddelande från "HLR- enheten till samtliga anslutna mobiltelefonväxlar. Härigenom töms besöksdatabaserna. MSC_A, Detta leder i sin tur till att mobilstationerna måste uppdatera sin MSC_B på kategoriinformation. position inom nästa registreringsintervall, i typfallet ca. 20 minuter. Denna instruktion utgår från HLR-enheten vid tidpunkten HLR_U och har i fig. 2 markerats med pilen UD. Uppdateringen sker sedan under tidsperioden UPD, så att HLR-enheten har en konsis- tent hemmadatabas vid tidpunkten HLR_0K. Därefter kan driften av HLR-enheten fortsätta på vanligt sätt med periodiska positions- dumpar vid tidpunkterna D.

Om det antages att felet åtgärdas direkt efter kraschen, så att hela intervallet BL utgörs av överföringen av data från backup- enheten BAK till HLR-enheten, intervallet BL skulle kunna leda till en förkortning av den totala tiden mellan HLR-enhetens krasch vid tidpunkten HLR_D och den tidpunkt HLR_OK 'vid vilken HLR-enheten fullständigt har inses att en förkortning av àterupprättats. En sådan förkortning kan uppnås exempelvis genom att backup-enheten BAK utgöres av RAM-minne.

Fig. 3 visar det kända förfarandet i det fall att tidsperioden BL har förkortats, t.ex. genom att backup-enheten BAK utgöres av RAM-minne. Av fig. 3 framgår dock att tiden UPD för uppdatering av mobilstationernas positioner överhuvudtaget ej påverkas av denna förkortning av tidsperioden BL. Tidsperioden UPD beror enbart av registreringsintervallet, som i typfallet är av storleksordningen 20 minuter.

Fig. 4 visar schematiskt uppbyggnaden av ett mobiltelefonsystem som arbetar i enlighet.med föreliggande uppfinning. Mobiltelefon- systemet enligt fig. 4 innehåller samma enheter som mobiltelefon- systemet enligt fig. 1. Dock har besöksdatabaserna VLR_A, VLR_B i mobiltelefonväxlarna MSC_A, MSC_B försetts med ett markerings- fält M för varje post. Funktionen av mobiltelefonsystemet enligt fig. 4 kommer nu att beskrivas under hänvisning till tidsdiagram- met i fig. 5. --.». 5j\6 7772 åïäfiäg íšëïjkšíï' 7 Såsom vid förfarandena enligt fig. 2 och 3 sker en positionsdump till backup-enheten BAK 'vid tidpunkterna D. Vid förfarandet enligt uppfinningen sänds dock även signaler E, vilka kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till fig. 6, till mobiltelefonväxlarna MSC_A, MSC_B, vilka signale?/återställer markeringarna i markeringsfälten M. Dessa markeringar, vilka i fig. 4 betecknats X uppkommer varje gång en mobilstation lämnar ett täckningsområde och kommit in i ett nytt täckningsområde med en annan mobiltelefonväxel. När en ny post läggs upp i besöks- databasen i den nya mobiltelefonväxeln sätts en markering i detta fält. mobilstationens position ännu ej sparats på backup-enheten BAK.

Denna markering indikerar att denna uppdatering av När detta sker i nästa dumpintervall áterställs markeringen.

När HLR-enheten kraschat vid tidpunkten HLR_D sker en inladdning av reservkopian under perioden BL såsom 'vid det kända för- farandet. Under uppdateringsperioden UPD sker dock ej längre någon ny registrering av varje aktiv mobilstation såsom i det kända förfarandet. I stället uppdateras endast de poster i hemmadatabasen vars innehåll efter laddningen av backup-kopian ej längre är giltigt. Härigenom år det även möjligt att väsentligt förkorta uppdateringstiden UPD, vilket belyses närmare i ett exempel nedan. att det flertalet mobilstationer ej ändrat positionsdata under tids- Föreliggande uppfinning bygger på insikten stora perioden från en föregående positionsdump till en HLR-krasch.

Därför är data som erhålls ur backup-kopian giltiga för dessa stationer. Det är då onödigt att dessa på nytt registrerar sig och därmed belastar HLR-enheten i onödan. Vad som behöver uppdateras i HLR-enheten är dels de temporära poster som uppstått i mobiltelefonväxlarnas besöksdatabaser under tidsperioden BL.och dels de poster som uppstått i 'mobiltelefonväxlarnas besöks- databaser under tidsperioden LD mellan den senaste positions- dumpen och HLR-kraschen. Båda dessa typer av poster är lätta att identifiera i mobiltelefonväxlarnas besöksdatabaser.

De förstnämnda posterna saknar kategoriinformation, men kan användas för uppdatering av positionsinformation i HLR-enheten. . . ' 20 ..

»Nfa 516 772 8 Kategoriinformationen kan därefter hämtas från HLR-enheten, vilken i sin tur erhållit denna information ur backup-kopian.

De sistnämnda posterna har markerats i markeringsfältet och innehåller både aktuell kategoriinformation och positionsin- formation.

Nedan följer en jämförelse av prestanda för det gamla och det nya förfarandet. 400 000 anslutna abonnenter i en HLR-enhet. Aktivitetsniván är 50%, vilket ger Det antages att mobiltelefonsystemet har 200 000 aktiva abonnenter utspridda över sex mobiltelefonväxlar.

Det är de aktiva abonnenterna som genererar belastningen i HLR- enheten. Om HLR-enheten skulle áterladdas frán t. ex. en hårddisk skulle det i ett typiskt fall ta ungefär 22 minuter för 400 000 abonnenter plus en s. k. stor áterstart på ca 30 sekunder. Under denna tidsperiod skulle nästan halva antalet aktiva abonnenter ha förflyttat sig till andra geografiska täckningsomráden (roaming), vilket innebär att de varken kan ta emot eller initiera samtal.

Uppdateringsperioden är approximativt 15 minuter om registre- ringsperioden är satt till 20 minuter. I värsta fall kan en abonnent ej nà systemet pä nära 40 minuter. Tidsperioden innan återställningen är avslutad kan i själva verket vara ännu längre på grund av att abonnenterna ej är jämnt fördelade över systemet.

Vissa mobiltelefonväxlar är sannolikt mer belastade än andra.

Om HLR-enheten i stället har sin backup-enhet i RAM-minne skulle àterladdningen ta ca 30 sekunder plus ca 30 sekunder för en stor áterstart. Detta påverkar dock ej uppdateringsperioden, vilken i medeltal är utspridd över 15 minuter. I värsta kan därför en abonnent ej nå systemet under en tidsperiod på approximativt 20 minuter.

Vid förfarandet enligt uppfinningen gäller däremot följande. Om det antages att HLR-enheten utför en positionsdump var 15:e minut till RAM-minne inses att medeltiden för en HLR-krasch är 7,5 minuter. Detta ger i medeltal 32 000 markerade nya poster i besöksdatabaserna i mobiltelefonväxlarna i systemet innan HLR- v20 i is 516 772 9 enheten kraschar. HLR-enheten kommer att behöva ca. 34 sekunder för att áterladda reservkopian från backup-enheten i RAM-minnet och 30 sekunder för att utföra en stor återstart. Detta innebär att i medeltal 5 000 abonnenter kommer att finnas i backloggen i besöksregistren (uppkommer under tidsperioden BL). Om den parameter:annstyr'uppdateringshastigheteni_mobiltelefonväxlarna (REGLIMIT) sätts lika med 70 signaler per sekund och om det antages att alla abonnenterna är jämnt fördelade över mobiltele- fonväxlarna kan informationen från backloggen och de nya posterna sändas till HLR-enheten inom approximativt 90 sekunder. HLR- enheten skulle samtidigt kunna hantera trafik från över 200 000 aktiva abonnenter. Det totala återställningstiden är approxima- tivt 2,5 minuter och behandlingskapaciteten utnyttjas nästan maximalt.

Om positionsdumpintervallen skulle kunna reduceras till en minut skulle detta innebära att i medeltal 2 000 nya poster i besöks- databaserna skulle ha markerats i besöksregistren i mobiltele- fonväxlarna innan HLR-enheten kraschar. Med samma data för återstående parametrar skulle tiden för att sända informationen från backloggen och de nya posterna vara approximativt 15 sekunder. Den totala återställningstiden är därför approximativt 1,5 minuter.

Hanteringen av markeringsfälten M kommer nu att beskrivas mera i detalj under hänvisning till fig. 6.

De uppåtgående pilarna i fig. 6 visar signaler utsända från en mobiltelefonväxel MSC till en HLR-enhet. De nedåtgående pilarna visar signaler från HLR-enheten till mobiltelefonväxeln MSC.

Tabellen till vänster om den streckade linjen visar delar av innehållet i mobiltelefonväxelns besöksdatabas under ett dumpintervall med«dumpidentifieringskoden DID = 01. Tabellen till höger om den streckade linjen visar samma databas under dumpin- tervallet med identifieringskoden DID = 10.

När nya poster läggs upp i besöksdatabasen då en ny mobilstation skall betjänas av mobiltelefonväxeln sänds ett positionsupp- dateringsmeddelande från mobiltelefonväxeln till HLR-enheten. íÄ0 "åts 516 772 Denna bekräftar mottagandet av detta meddelande genom att sända tillbaka dumpintervall-identifieringskoden DID och kategoriin- formation till mobiltelefonväxeln, vilken lägger denna kod i markeringsfältet M.

Under dumpintervallet med. identifieringskoden DID = 01 sänds sålunda uppdateringsmeddelanden för posterna 7, 8 och 9. Eftersom bekräftelserna.utsänds inon1dumpintervallet;med identifieringsko- den DID = 01 kommer därför dessa poster att innehålla ett markeringsfält Id med värdet 01. Uppdateringsmeddelandena för posterna 5 och 6 har visserligen utsänts före intervallet med identifieringskoden DID = 01, men bekräftelserna har utsänts under detta intervall, varför även dessa poster erhåller markeringen 01. Dessa markeringar indikerar att HLR-enheten mottagit informationen men ännu ej tagit någon reservkopia av denna. Vid övergång från dumpintervallet 01 till dumpintervallet sker en sådan kopiering till backup-enheten BAK, varefter markeringsfältet för posterna 5-9 nollställs i samband med mottagandet av den nya dumpintervallidentifieringskoden DID, eftersom en backup-kopia av dessa nu existerar vid en eventuell HLR-krasch.

Uppdateringsmeddelandena för posterna 10 och 11 utsånds i slutet av intervallet 01, men bekräftelserna från HLR-enheten utsånds först i intervallet 10. Dessa poster kommer därför att erhålla identifieringskoden 10 i markeringsfältet M. Vid nästa dump kommer även dessa markeringsfält att nollställas.

Av de nyupplagda posterna i en besöksdatabas behöver därför vid en HLR-krasch endast de poster uppdateras, vars markeringsfält år skilt från noll. Övriga poster finns redan i backup-kopian.

En alternativ utföringsfor¶\består i att dumpintervall-identifie- ringskoden uppdateras modulo 96 (96 = 4 x 24, dvs. en positions- dump var 15:e minut under 24 timmar). Markeringsfälten nollställs då endast en gång om dagen, företrädesvis nattetid. vid låg trafik. I detta fall sänder mobiltelefonväxeln endast de poster som har den senast mottagna dumpintervall-identifieringskoden då 516 772 ll de mottager ett meddelande om otillförlitliga posítionsdata från HLR-enheten efter en HLR-krasch.

Fig. 7 visar ett flödesschema av förfarandet enligt föreliggande uppfinning. Vid. en. HLR-krasch startar' uppdateringen av' HLR- enhetens hemmadatabas i steg 701. I steg 702 laddas backup-kopian från backup-enheten BAK. I stegen 703, 704 uppdateras hem- madatabasen genom att temporära poster sänds från mobiltelefon- växlarnas besöksdatabaser till HLR-enheten. Samtidigt sänds kategoriinformation till respektive mobiltelefonväxel, så att mobiltelefonerna åter kan nå sin kategoriinformation. När de temporära posterna har behandlats uppdateras de markerade posterna i besöksdatabaserna i stegen 705, 706. När alla dessa poster behandlats är HLR-enhetens databas àter konsistent i steg 707.

Fackmannen inser att olika förändringar och modifieringar av uppfinningen är möjliga utan att dessa faller utanför upp- finningens ram, vilken definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (4)

.U .H . . .. | » , . n. .. i . H .u u 1 .- a. I . - n n n» |. . n. v u . n ~ . à .. . . , , 1 ' ' i - - .m .n u 2 P A T E N T K R A V

1. Förfarande för äterupprättande av en hemmadatabas (HLR) efter en HLR-krasch i ett mobiltelefonisystem, varvid hemmadatabasen laddas med en tidigare sparad backup-kopia (BAK) kännetecknat av uppdatering av poster i hemmadatabasen med information från beöksdatabaser (VLR-A, VLR_B) till mobiltelefonväxlar (MSC-A, MSC-B) vilka är anslutna till hemmadatabasen, vilken information erhàlls frán (i) poster som i besöksdatabaserna är ändrade under tiden (LD) från den senaste lagringen av backup-kopian till HLR-kraschen, (ii) poster som i besöksdatabaserna är markerade såsom varande nyskapade under tiden (BL) fràn HLR-kraschen till backup-kopian inladdats, varigenom tiden för att uppdatera hemmadatabasen minimeras genom att endast poster i hemmadatabasen behöver uppdateras vilkas innehåll efter laddningen av backup-kopian (BAK) ej längre är giltigt.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av posterna som ändrats under tiden (LD) från den senaste lagringen av backup- kopian till HLR-kraschen är poster vilka uppvisar både aktuell kategoriinformation och positionsinformation.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att de markerade nyskapade posterna är temporära poster vilka saknar kategoriinformation men används för uppdatering av positionsinformationen i HLR-enheten.

4. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att de markerade posterna är märkta med en identifieringskod för den senaste backup-kopian före HLR-kraschen.