CN101002425B - 多厂商网络中的全冗余服务登记系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种包括多个第一实体的通信系统。多个第一实体中的每一个实体包括至少一个数据库。该系统还包括专用于至少多个第一实体的至少一个第二实体。至少一个第二实体包括来自与多个第一实体关联的数据库的数据。系统进一步包括第三实体，其用于确定多个第一实体中的一个实体何时出现故障并且将多个第一实体中的另一个实体选择为冗余实体。至少一个第二实体与冗余实体数据关联，该冗余实体数据从至少一个第二实体取回以处理到达冗余实体的请求。

Description

多厂商网络中的全冗余服务登记系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年6月14日提交的序列号60/578,878的美国专利临时申请的优先权。通过引用将该更早提交的申请的主题并入在此。

技术领域

本发明涉及移动通信系统，并且更具体地，涉及包括用于自动地控制和监督交换系统中的单元的冗余登记网络的移动通信系统。

背景技术

移动通信系统包括负责执行呼叫处理和用户相关功能的交换单元。交换单元包括用于存储和处理用户信息的各种单元。例如，交换单元包括归属位置寄存器(HLR)，其是用于存储和管理订费的数据库。HLR存储用户的永久性数据，其包括每个用户的服务配置文件、位置信息和活动状态。特别地，HLR用户信息包括国际移动用户识别码(IMSI)、服务订费信息、包括当前服务的拜访位置寄存器(VLR)的身份以实现路由移动终止呼叫的位置信息、服务受限和补充服务信息。除了HLR以外，交换系统包括鉴权中心(AUC)，其是提供验证用户的身份和确保每个呼叫的保密性的鉴权和加密参数的单元。交换系统还包括设备标志寄存器(EIR)，其是包括关于移动设备的身份的信息的数据库，该信息用以阻止来自被盗、未授权或有缺陷的移动台的呼叫。

传统的通信网络的设计基于每个网络的单个归属位置寄存器(HLR)的使用。然而，多厂商网络的增长的考虑和创建已经促使运营商实施多种HLR拓扑。在通信系统的操作期间，HLR、AUC和/或EIR可能变得功能异常。当这些单元中的一个单元发生故障时，当前的通信系统无法自动地检测出现故障的状态。这样，就根本无法在多厂商冗余解决方案中自动地控制和监督HLR、AUC和/或EIR。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，一种通信系统包括多个第一实体。多个第一实体中的每一个实体包括至少一个数据库。该系统还包括专用于多个第一实体中的至少一个实体的至少一个第二实体。至少一个第二实体包括来自与多个第一实体关联的数据库的数据。该系统进一步包括第三实体，其用于确定多个第一实体中的一个实体何时出现故障并且将多个第一实体中的另一个实体选择为冗余实体。至少一个第二实体与冗余实体数据关联，并且从至少一个第二实体取回冗余实体数据以处理到达冗余实体的请求。

另外，第三实体配置为通过向多个第一实体中的每一个实体中的至少一个单元发送预定的消息来监督和控制多个第一实体。第三实体配置为当出现故障的一个第一实体不响应于预定的消息时确定多个第一实体中出现故障的一个第一实体。另外，冗余实体配置为空实体，多个第一实体中的每一个实体配置为与至少一个用户实体通信并且系统可包括用于与至少一个外部数据库通信的数据库接口。

另外，第三实体配置为当多个第一实体中的一个实体出现故障时，在多个第一实体中执行负荷分担。第三实体配置为在多个第一实体的每一个实体中创建测试用户(test subscriber)。第三实体使用测试用户来确定多个第一实体中的哪一个实体是出现故障的实体。第三实体还配置为以轮叫(round robin)的方式在多个实体中划分测试用户。当第三实体确定测试用户从多个第一实体的一个实体丢失时，第三实体还可自动地在多个第一实体的一个实体中创建测试用户。

根据本发明的另一个实施方式，一种用于选择冗余实体的方法包括创建专用于多个第一实体中的至少一个实体的至少一个第二实体的步骤。至少一个第二实体包括来自与多个第一实体关联的数据库的数据。该方法还包括确定多个第一实体中的一个实体何时出现故障以及将多个第一实体中的另一个实体选择为冗余实体的步骤，其中至少一个第二实体与冗余实体关联。该方法进一步包括从至少一个第二实体取回数据以处理到达冗余实体的请求的步骤。

另外，确定多个第一实体中的一个实体何时出现故障的步骤进一步包括通过向多个第一实体的每个实体中的至少一个单元发送预定的消息来监督和控制多个第一实体以及当出现故障的一个实体不响应于预定的消息时确定多个第一实体中的出现故障的一个实体的步骤。该方法还包括使得多个第一实体中的每一个实体与至少一个用户实体通信的步骤。

另外，选择的步骤可进一步包括当多个第一实体中的一个实体出现故障时，在多个第一实体中执行负荷分担的步骤。在确定多个第一实体中的一个实体何时出现故障的步骤之前，本方法进一步包括在多个第一实体中的每一个实体中创建测试用户。测试用户用于确定多个第一实体中的哪一个实体是出现故障的一个实体。这还可包括以轮叫的方式在多个实体中划分测试用户。当第三实体确定测试用户从多个第一实体的一个实体丢失时，还可自动地在多个第一实体的一个实体中创建测试用户。

根据本发明的另一个实施方式，一种用于选择冗余实体的设备包括创建专用于多个第一实体中的至少一个实体的至少一个第二实体的创建装置。至少一个第二实体包括来自与多个第一实体关联的数据库的数据。设备还包括用于确定多个第一实体中的一个实体何时出现故障的确定装置并且将多个第一实体中的另一个实体选择为冗余实体的选择装置。至少一个第二实体与冗余实体关联。该设备还包括用于从至少一个第二实体取回数据以处理到达冗余实体的请求的取回装置。

附图说明

为了正确的理解本发明，将针对附图做出参考，其中：

图1示出其中可实施本发明的通信网络；

图2示出包括多个HLR的子系统；

图3示出在提供全冗余登记网络的多厂商系统中实施的步骤。

具体实施方式

现在参考本发明的优选实施方式，在附图中示出这些实施方式的例子。

图1示出其中可实施本发明的通信网络.图1的通信网络，例如GSM，包括移动台(MS)102、基站子系统(BSS)104和网络子系统106.MS 102由用户携带。BSS 104借助于MS 102控制无线链路并且网络子系统106执行移动用户之间以及移动用户与固定网络用户之间的呼叫切换。

MS 102包括移动设备/终端110以及用户识别模块(SIM)108。SIM 108提供个人移动性，使得用户可访问到订制的服务而不考虑特定的终端。移动设备110由国际移动设备识别码(IMEI)唯一地标识。SIM 108包括国际移动用户识别码(IMSI)，其用于标识到达系统的用户、用于鉴权的密钥和其它的信息。IMEI和IMSI是独立的，因此允许个人的移动性。可通过密码或个人身份号码来保护SIM108避免非授权的使用。

BSS 104包括基站收发台(BTS)112a到112x并且基站控制器(BSC)114a到114x。每个BTS 112容纳定义小区的无线收发器并且借助于MS 102处理无线链路协议。每个BSC 114管理用于一个或多个BTS 112的无线资源并且处理无线信道的建立、跳频和切换。

网络子系统106包括移动服务交换中心(MSC)116，其作用类似于公共交换电话网络(PSTN)或ISDN 108的常规交换节点，结合网络子系统106的几个功能性实体，MSC 116附加地提供处理移动用户的例如登记、鉴权、位置更新、切换以及针对漫游用户的呼叫路由所需的所有功能。MS C116提供到例如PSTN或ISDN的固定网络的连接。网络子系统106的功能实体之间的信令使用7号信令系统(SS7)。特别地，归属位置寄存器(HLR)118和拜访位置寄存器(VLR)120连同MSC 116一起提供网络的呼叫路由和漫游能力。HLR 118包括在相应的网络中登记的每个用户的所有管理性信息，连同移动台102的当前位置。VLR 120包括从HLR 118选择的管理性信息，这些信息对于当前位于由VLR 120控制的地理区域中的每个移动台的呼叫控制和订制服务的供应是必需的。

网络子系统106进一步包括设备标志寄存器(EIR)124，其是包括网络上所有可用的移动设备110的列表的数据库，其中每个MS102由其IMEI来标识。网络子系统106还包括鉴权中心(AuC)126，其是存储每个用户的SIM 108中存储的密钥的副本的受保护数据库。密钥用于通过无线信道的鉴权和加密。

当移动用户漫游进入到新的位置时，与新的位置关联的VLR 120自动地确定其必须以新的位置信息来更新HLR 118，它使用S S 7位置更新请求消息来进行。通过SS 7网络将位置更新消息路由到HLR118。HLR 118以通知VLR 120是否应该在新的位置中向用户提供服务的消息来做出响应。

在当前的网络中，将更多的HLR 118添加到网络已经成为必需。该需求可以由服务订制记录存储容量问题来促进或可以由SS7消息处理性能问题来促进。这可能由增加整个网络可靠性的需要来促进。然而，在网络100的操作期间，HLR 118、AUC 126和/或EIR 124中的任何一个可能会发生故障。图2示出包括多个HLR的子系统210。根据图2，子系统210还包括两个服务路由寄存器(SRR)202a和202b。然而，在当前的网络中，SRR不具备HLR上的负荷分担和监视能力。因此，如果一个HLR当机，则其它活动的HLR无法在不冒过载的危险的情况下接管故障的HLR的业务。

在本发明的至少一个网络实施方式中，SRR 202a和SRR 202b中的每一个具有所有寄存器上的负荷分担和监视能力，例如具有HLR118、AUC 126和/或EIR 124上的负荷分担和监视能力。根据本发明的一个实施方式，SRR 202中的每一个包括关于寄存器或HLR 118的情况的控制测试和执行分析的处理。因此，如果一个HLR 118不能正确地运行，则另一个HLR接管故障的HLR的业务.应该注意到尽管下面的讨论是针对HLR，本发明的系统可用于处理涉及例如AUC 126和/或EIR 124的其它寄存器的冗余问题。

在本发明的一个实施方式中，其中一个HLR 118，例如，HLR 118d是空的HLR实体并且用于冗余。每个HLR 118具有相应的HLR冗余服务器(HRS)204a到204x。对应于HLR 118d的HRS 204d包括所有HLR 118的所有用户的寄存器。HLR 118与一个或多个单元通信，例如，与AUC供应单元212、OSS单元214和用户供应单元216通信。子系统106连接到数据库206使得系统可从数据库供应。根据本发明的一个实施方式，数据库206可包括多个SQL数据库208a到208x使得数据库208用作网络100的实时工作站。每个HRS 204包括用于与数据库208工作的ODBC接口。本领域技术人员应该清楚，可以使用普通的SQL数据库来代替数据库208以进行来自一个源的共同供应。

在本发明的系统的一个实施方式中，当HLR 118、AUC 126和/或EIR 124中的一个出现故障时，将自动地监视出现故障的状态并且选择新的单元来代替它。特别地，SRR 202通过向寄存器中的每个寄存器和/或每个数据库单元发送心跳(heart beat)来控制网络子系统106中的所有寄存器。如果寄存器中存在问题，则寄存器将不答复来自SRR 202的心跳消息。接着SRR 202执行可用的工作寄存器的分析以选择新的寄存器来代替故障的寄存器。所以例如，当一个HLR 118出现故障时，SRR 202自动地检测该故障并且使得网络100能够从运行的HLR中的一个选择替换的HLR 118d，即空HRL实体。根据本发明的一个实施方式，SRR 202通过以预定的时间间隔向每个HLR 118发送心跳消息来控制所有的HLR 118。SRR 202向每个HLR 118和每个HLR 118中的每个数据库单元发送RestoreData(恢复数据)消息。如果一个HLR 118存在问题，例如HLR 118a存在问题，则HLR 118a将不会答复来自SRR 202的心跳消息。

根据本发明的一个实施方式，每个HLR 118和/或每个HLR数据库单元内存在测试用户。测试用户在图2的用户实体212和216以及OSS 214的辅助下创建。测试用户定期地由SRR 202借助RestoreData消息来轮询。当涉及特定测试用户的所有RestoreData操作都失败时，SRR 202知道失败的轮询用户驻留于哪一个HLR中并且得出该HLR单元是不可到达的结论。这使得SRR 202内部地分析可用的工作寄存器并且转发涉及确认为非运行的HLR的呼叫，例如将HLR 118a的呼叫转发到例如HLR 118d的冗余HLR。通过将空的HLR 118d选择为替换的HLR，本发明确保冗余HLR可在不冒被过载的危险的情况下处理故障的HLR的业务。对于本领域技术人员来说应该明显的是，SRR 202可选择非空的HLR作为冗余HLR并且依然保持本发明的系统的益处。接着SRR 202将与故障的HLR 118a关联的所有随后的服务请求重新路由到冗余HLR 118d。冗余HLR118d从它的关联HRS 204d取回针对新的服务请求的用户信息。

因此本发明提供HLR故障的快速检测和恢复。本发明还提供到冗余HLR 118d的自动切换。另外，本发明克服了由于多厂商环境下故障造成的HLR之间的负荷分担。

在本发明的一个实施方式中，在单个的HLR中，例如在HLR 118a中，可有若干HLR单元。在本实施方式中，可能在SRR 202中配置有阈值，从而确定需要同时发现的存在故障的HLR单元的最小数目，以便使得SRR 202向冗余HLR路由与确定故障的HLR关联的随后服务请求。

在本发明的系统中，SRR 202利用在SS7上操作为心跳消息的RestoreData MAP来轮询每个HLR 118的测试用户。如果SRR 202监视到一个HLR 118不响应，则SRR 202向冗余HLR重新路由与故障HLR关联的所有随后服务请求。在切换到冗余HLR之后，如果从冗余HLR丢失非测试用户的信息，则将从一个HRS 204或SQL数据库208自动地创建用户消息。在本发明的一个实施方式中，SRR202可重新路由属于被损坏的HLR的所有用户到其它的工作HLR。因此本发明的系统确保对例如HLR 118、AUC 126和EIR 124的服务寄存器的全自动冗余控制。

图3示出在本发明的系统的实施方式中实施的步骤。在步骤3010中，SRR 202通过以预定的时间间隔向每个HLR 118和每个HLR数据库单元发送RestoreData消息来控制所有的HLR 118。在步骤3020中，如果一个HLR 118有问题，则故障HLR 118不对来自SRR 202的心跳消息做出答复。在步骤3030中，SRR 202内部地分析可用的工作寄存器并且将针对非运行的HLR 118的呼叫转发到冗余HLR。在步骤3040中，SRR 202接着向冗余HLR 118重新路由与故障的HLR 118关联的所有随后服务请求。在步骤3050中，冗余HLR 118从它的关联的HRS 204取回针对新的服务消息的用户信息。

本领域技术人员将轻易地理解如上所述的本发明可以不同的顺序的步骤来实施，和/或利用与这里所公开的不同的硬件单元来实施。因此，尽管基于这些优选实施方式对本发明进行了描述，但对本领域技术人员来说明显的是某些修改、变形和可选架构将是明显的，并且处于本发明的精神和范围内。因此，为了确定本发明的边界和限制，应该对所附权利要求书做出参考。

Claims (16)

1.一种通信系统，包括：

多个寄存器，所述多个寄存器中的每个寄存器包括至少一个数据库；

至少一个寄存器冗余服务器，其专用于所述多个寄存器中的至少一个寄存器，所述至少一个寄存器冗余服务器包括来自与所述多个寄存器关联的数据库的数据；以及

服务路由寄存器，其配置为确定所述多个寄存器中的一个寄存器何时出现故障并且将所述多个寄存器中的另一个寄存器选择为冗余实体，其中所述至少一个寄存器冗余服务器与所述冗余实体关联，并且服务路由寄存器从所述至少一个寄存器冗余服务器取回数据以处理到达所述冗余实体的请求。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述服务路由寄存器配置为通过向所述多个寄存器的每个寄存器中的至少一个单元发送预定的消息来监督和控制所述多个寄存器，其中所述服务路由寄存器配置为当出现故障的一个寄存器不响应于所述预定的消息时确定多个寄存器中出现故障的一个寄存器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述冗余实体配置为不具有任何用户信息。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个寄存器的每一个配置为与至少一个用户实体通信。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统包括配置为与至少一个外部数据库通信的数据库接口。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述服务路由寄存器配置为当多个寄存器中的一个出现故障时，在所述多个寄存器中执行负荷分担。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述服务路由寄存器配置为检测所述多个寄存器，其中所述服务路由寄存器使用所述多个寄存器中的测试用户来确定所述多个寄存器中的哪一个寄存器是出现故障的实体。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个寄存器中的至少一个寄存器包括至少一个数据库单元，其中所述服务路由寄存器配置为使用预定的值，该预定的值配置为确定需要是同时出现故障的多个寄存器中的一个寄存器的数据库单元的最小数目，以便所述服务路由寄存器选择所述多个寄存器中的另一个寄存器作为冗余实体。

9.一种用于管理冗余的方法，该方法包括：

创建专用于多个寄存器的至少一个寄存器的至少一个寄存器冗余服务器，所述至少一个寄存器冗余服务器包括来自与所述多个寄存器关联的数据库的数据；

服务路由器执行：

确定多个寄存器中的一个寄存器何时出现故障，

将所述多个寄存器中的另一个寄存器选择为冗余实体，以及

从所述至少一个寄存器冗余服务器取回数据以处理到达冗余实体的请求，其中所述至少一个寄存器冗余服务器与所述冗余实体关联。

10.根据权利要求9所述的方法，其中确定多个寄存器中的一个寄存器何时出现故障进一步包括：

通过向所述多个寄存器的每个寄存器中的至少一个单元发送预定的消息来监督和控制多个寄存器；以及

当出现故障的一个寄存器不响应于所述预定的消息时，确定所述多个寄存器中的出现故障的一个寄存器.

11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括使得所述多个寄存器中的每一个寄存器与至少一个用户实体通信。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述选择步骤进一步包括当所述多个寄存器中的一个寄存器出现故障时，在所述多个寄存器中执行负荷分担。

13.根据权利要求9所述的方法，其中在确定多个寄存器中的一个寄存器何时出现故障之前，所述方法进一步包括检测所述多个寄存器中每一个寄存器，其中在所述多个寄存器中的每一个寄存器中轮询测试用户以确定所述多个寄存器中的哪一个寄存器是出现故障的实体。

14.一种用于管理冗余的设备，该设备包括：

配置装置，用于配置专用于多个寄存器中的至少一个寄存器的至少一个寄存器冗余服务器，所述至少一个寄存器冗余服务器包括来自与所述多个寄存器关联的数据库的数据；

确定装置，用于确定所述多个寄存器中的一个寄存器何时出现故障；

选择装置，用于将所述多个寄存器中的另一个寄存器选择为冗余实体，其中所述至少一个寄存器冗余服务器与所述冗余实体关联；以及

取回装置，用于从所述至少一个寄存器冗余服务器取回数据以处理到达所述冗余实体的请求。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述确定装置进一步包括：

监督和控制装置，用于通过向所述多个寄存器的每一个寄存器中的至少一个单元发送预定的消息来监督和控制所述多个寄存器；以及

用于当出现故障的一个寄存器不响应于预定的消息时，确定所述多个寄存器的出现故障的一个寄存器的确定单元。

16.根据权利要求14所述的设备，其中所述确定装置进一步包括检测装置，用于检测所述多个寄存器中的每个寄存器，其中对所述多个寄存器的每个寄存器中的测试用户进行轮询以确定多个寄存器中的哪一个寄存器是出现故障的实体。

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