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Hintergrund
der Erfindung
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1.
Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Mobilkommunikation und insbesondere die Verwendung
eines Proxy-Schalters in einem Mobilkommunikationsnetzwerk, um die
Kapazität
und die Kosteneffizienz des Kommunikationsnetzwerks zu verbessern
und eine Plattform für
neue Mobildienste anzubieten.
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2. Diskussion
des Standes der Technik
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Alle
modernen Mobilkommunikationssysteme weisen einen hierarchischen
Aufbau auf, bei welchem ein geographisches "Versorgungsgebiet" in eine Anzahl kleinerer geographischer
Gebiete aufgeteilt ist, die "Zellen" genannt werden.
Bezugnehmend auf 1 wird jede Zelle vorzugsweise
durch eine Basistransceiverstation (Base Transceiver Station – BTS) 102a bedient.
Mehrere BTS 102b–n
sind über feste
Verbindungen 104a–n
in einen Basisstationcontroller (Base Station Controler – BSC) 106a versammelt.
Die BTSs und BSC werden bisweilen kollektiv als das Basisstationsubsystem
(Base Station Subsystem – BS) 107 bezeichnet.
Mehrere BSCs 106b–n können in
einem Mobilschaltzentrum (Mobile Switching Center – MSC) 110 über feste
Verbindungen 108a–n
versammelt sein.
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Das
MSC 110 wirken als eine lokale Schaltvermittlungsstelle
(mit zusätzlichen
Leistungsmerkmalen zur Bearbeitung von Mobilitätsmanagement-Anforderungen,
wie unten diskutiert wird) und kommuniziert mit dem Telefonnetzwerk
(Phone Network – PSTN) 120 über Leitungsbündel. Bei
US-Mobilnetzwerken gibt es ein Konzept eines Heim-MSC und eines
Gateway-MSC. Das Heim-MSC ist das MSC, welches der Vermittlungsstelle
entspricht, die einer Mobilstation (Mobile Station – MS) zugeordnet ist;
diese Zuordnung ist auf der Telefonnummer, beispielsweise einer
Vorwahl, der MS basierend. (Das Heim-MSC ist verantwortlich für das HLR,
welches unten diskutiert wird.). Das Gateway-MSC ist andererseits
die Vermittlungsstelle, welche benutzt wird, um den MS-Anruf mit
dem PSTN zu verbinden. Folglich sind zu manchen Zeiten das Heim-MSC
und der Gateway-MSC das gleiche Gebilde, während zu anderen Zeiten dies
nicht der Fall ist (beispielsweise wenn die MS im Roaming ist).
Typischerweise ist ein Besucherregister (Visiting Location Register – VLR) 116 dem
MSC 110 zugeordnet, und ein logisch singuläres HLR
wird in dem Mobilnetzwerk benutzt. Wie unten erläutert wird, dienen die HLR
und VLR zum Speichern von vielen Typen von Abonnenteninformationen
und -profilen.
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Eine
Anzahl von Radiokanälen 112 sind
dem gesamten Versorgungsgebiet zugeordnet. Die Radiokanäle sind
aufgeteilt in Kanalgruppen, welche individuellen Zellen zugewiesen
sind. Die Kanäle
werden verwendet, um Signalisierungsinformationen zu tragen, um
Anrufverbindungen und dergleichen herzustellen, und um Sprach- oder
Dateninformationen zu tragen, sobald eine Anrufverbindung hergestellt
ist.
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Auf
einem relativ hohen Abstraktionsniveau umfaßt Mobilnetzwerk-Signalisierung
mindestens zwei Hauptaspekte. Ein Aspekt betrifft die Signalisierung
zwischen einer MS und dem Rest des Netzwerks. Mit 2G ("2G" ist die Industriebezeichnung
für "zweite Generation") und späterer Technologie
betrifft die Signalisierung Zugangsverfahren, welche durch die MS
benutzt werden (wie beispielsweise Zeit-Vielfachzugriff, oder TDMA;
Code-Multiplex-Vielfachzugriff, oder CDMA), Zuordnung von Radiokanälen, Authentifizierung
usw. Ein zweiter Aspekt betrifft die Signalisierung unter verschiedenen
Gebilden in dem Mobilnetzwerk, wie beispielsweise die Signalisierung
unter MSCs, VLRs, HLRs usw. Dieser zweite Teil wird manchmal als
der Mobilanwendungsteil (Mobile Application Part – MAP) bezeichnet,
insbesondere wenn er im Zusammenhang mit dem Kontext des Signalisierungsystems
Nr. 7 (SS7) verwendet wird.
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Die
verschiedenen Formen der Signalisierung (und der Daten- und Sprachkommunikation) werden
gemäß verschiedenen
Standards gesendet und empfangen. Beispielsweise hilft die Electronics Industries
Association (EIA) und die Telecommunications Industry Association
(TIA), viele US-Standards zu definieren, wie beispielsweise IS-41,
welcher ein MAP-Standard ist. Auf analoge Weise helfen die CCITT
und ITU, internationale Standards zu definieren, wie beispielsweise
GSM-MAP, welches ein internationaler MAP-Standard ist. Informationen über diese Standards
sind bekannt und können
von den entsprechenden Organisationsorganen erhalten werden und
sind in der Literatur, wie beispielsweise Bosse, SIGNALING IN TELECOMMUNICATIONS
NETWORKS (Wiley 1998), zu finden.
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Um
einen Anruf von einer MS 114 zu liefern, wählt ein
Benutzer die Nummer und drückt "Senden" auf einem Mobiltelefon
oder einer anderen MS. Die MS 114 sendet die gewählte Nummer
unter Angabe des angeforderten Dienstes an das MSC 110 über das
BS 107. Das MSC 110 prüft mit einem zugeordneten VLR 116 (siehe
unten) auf Übereinstimmung, um
zu ermitteln, ob der MS 114 der angeforderte Dienst erlaubt
ist. Das Gateway-MSC lenkt den Anruf zu der lokalen Vermittlungsstelle
des angewählten Benutzers
auf dem PSTN 120. Die lokale Vermittlungsstelle alarmiert
das angerufene Benutzerterminal, und ein Antwortrücksignal
wird zurück
zu der MS 114 durch das bedienende MSC 110 gesendet,
welches dann den Sprachpfad zu der MS fertigstellt. Nachdem der
Aufbau abgeschlossen ist, kann der Anruf fortschreiten.
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Um
einen Anruf an eine MS 114 zu liefern, wählt der
PSTN-Benutzer (unter der Annahme, daß der Anruf von dem PSTN 120 stammt)
die der MS zugeordnete Telefonnummer. Zumindest gemäß US-Standards
richtet das PSTN 120 den Anruf zu dem Heim-MSC (das dasjenige
sein kann oder auch nicht, welches die MS bedient). Das MSC fragt
dann das HLR 118 ab, um zu ermitteln, welches MSC gegenwärtig die
MS bedient. Dies dient auch dazu, das bedienende MSC darüber zu informieren,
daß ein Anruf
kommt. Das Heim-MSC sendet dann den Anruf zu dem bedienenden MSC.
Das bedienende MSC nimmt Kontakt auf mit der MS über das geeignete BS. Die MS
antwortet und die geeigneten Signalisierungsverbindungen werden
aufgestellt.
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Während eines
Anrufs können
das BS 107 und die MS 114 zusammenarbeitet, um
Kanäle
oder BTSs 102 zu wechseln, wenn dies beispielsweise wegen
Signalbedingungen notwendig ist. Diese Wechsel sind bekannt als "handoffs" (Gesprächsumschaltungen)
und sie umfassen ihre eigenen Typen bekannter Nachrichten und Signalisierung.
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Ein
Aspekt des MAP betrifft "Mobilitätsmanagement". Verschiedene BSs
und MSCs können benötigt und
verwendet sein, um eine MS zu bedienen, wenn die MS 114 zu
verschiedenen Orten roamt. Mobilitätsmanagement stellt sicher,
daß das Gateway-MSC
das Abonnentenprofil hat und andere Informationen, welche das MSC
benötigt,
um Anrufe korrekt zu bedienen (und diese abzurechnen). Dazu verwenden
MSCs ein Besucherregister (Visiting Location Register – VLR) 116 und
ein Heimregister (Home Location Register – HLR) 118. Das HLR
wird verwendet, um unter anderem die Mobilidentifikationsnummer
(Mobile Identification Number – MIN),
die elektronische Seriennummer (Electronic Serial Number – ESN),
den MS-Status und das MS-Dienstprofil zu speichern und wiederzugewinnen.
Das VLR speichert ähnliche
Informationen zusätzlich
zur Speicherung einer MSC-Identifikation, welche das Gateway-MSC
identifiziert. Zusätzlich
werden unter geeigneten MAP-Protokollen Orts-Update-Prozeduren (oder
Registrationsmitteilungen) durchgeführt, so daß das Heim-MSC eines Mobilabonnenten den Ort seiner
Benutzer kennt. Diese Prozeduren werden verwendet, wenn eine MS
von einem Ort an einen anderen roamt oder wenn eine MS angeschaltet
wird und sich zum Zugang zum Netzwerk registriert. Beispielsweise
kann eine Orts-Update-Prozedur fortschreiten, indem die MS 114 eine
Orts-Update-Anfrage an das VLR 116 über das BS 107 und
das MSC 110 sendet. Das VLR 116 sendet eine Orts-Update-Nachricht
an das HLR 118, welches die MS 114 bedient, und
das Abonnentenprofil wird von dem HLR 118 zu dem VLR 116 heruntergeladen.
Die MS 114 sendet eine Bestätigung eines erfolgreichen
Orts-Updates. Das HLR 118 fordert von dem VLR, daß (sofern
vorhanden) bei vorher gehaltenen Profildaten die Daten gelöscht werden,
welche sich auf die relokierte MS 114 beziehen.
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2 zeigt
in größerem Detail
die Signalisierung und Bedienerverkehrschnittstellen zwischen einem
BS 107 und einer MSC 110 in einem CDMA-Mobilnetzwerk.
Das BS 107 kommuniziert Signalisierungsinformationen unter
Verwendung der A1-Schnittstelle. Die A2-Schnittstelle trägt den Bedienerverkehr
(beispielsweise Sprachsignale) zwischen der Schaltkomponente 204 des
MSC und des BS 107. Die A5-Schnittstelle wird verwendet,
um einen Pfad für
Bedienerverkehr für
leitungsvermittelte Datenanrufe (im Gegensatz zu Sprachanrufen)
zwischen der Quelle BS und dem MSC bereitzustellen.
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Wenn
die Zahl der Zellen oder die Zahl der Abonnenten zunimmt, dann nimmt
die Belastung auf dem MSC 110 zu. Diese zunehmende Belastung zwingt
den Diensteanbieter dazu, mehr Kapazität zu dem System hinzuzufügen. Typischerweise
fügt zur Erhöhung der
Kapazität
der Diensteanbieter mehr Schaltmodule zu dem MSC hinzu oder setzt
zusätzliche
MSCs in dem Netzwerk ein. Jede Alternative ist mit erheblichen Kosten
verbunden.
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Darüber hinaus
verlangen Abonnenten neuere Dienste, wie beispielsweise "Datenanrufe" ins Internet. Für manche
dieser Dienste sind MSCs nicht kosteneffizient, weil sie in erster
Linie für
Sprachanrufe entwickelt wurden. Die Integration neuer Dienste in
das MSC ist kompliziert oder nicht durchführbar wegen der herstellerabhängigen und
geschlossenen Konstruktionen, die bei vielen MSC-Softwarearchitekturen
verwendet werden. Das bedeutet, daß die Softwarelogik, die notwendig
ist, um die Dienste bereitzustellen, nicht auf einfache Weise zu
dem MSC 110 hinzugefügt
werden kann. Oftmals wird ein Hilfsschalter (Switch Adjunct) verwendet,
um solche Dienste bereitzustellen. Beispielsweise ist eine Netzanpassungsfunktion
(Inter-Working Function – IWF) ein
Adjunct, um einen Datenanruf an das Internet zu richten. Jeder Zugang – Integration
von Funktionalität in
das MSC oder Hinzufügen
eines leitungsseiten Adjuncts – involviert
das MSC in der Dienstebereitstellung. Da erwartet wird, daß der neue
Dienst Bedarf anspornt, ist es wahrscheinlich, daß die Integration neuer
Dienste über
MSC-Konstruktionsänderungen oder
durch leitungsseitige Adjuncte die Wahrscheinlichkeit beinhaltet,
daß die
Netzwerküberlastung
an dem MSC verschlimmert wird und kostenträchtige MSC-Resourcen fordert.
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Zusammenfassung
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Die
Erfindung stellt Systeme und Verfahren der Mobilkommunikation bereit.
Insbesondere werden Schaltoperationen zwischen mindestens einem Mobilschaltzentrum
(MSC) und mindestens einem Basisstationsubsystem (BS) durchgeführt. Die
Schaltung erlaubt gemäß einem
Aspekt der Erfindung, daß Kommunikationsverkehr
zu oder von einem alternativen Netzwerk geschleust wird. In Verbindung
mit der Abwicklung von Anrufen (Sprache, Daten, usw.) in solch einer
Umgebung bringt ein Aspekt der Erfindung die Bereitstellung eines
Mobilitätsmanagements
innerhalb des Netzwerks mit sich.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung umfaßt ein
Proxy-Schalter Signalisierungsnachrichten-Bearbeitungslogik zum
Empfangen von Signalisierungsnachrichten von dem MSC und BS gemäß einem
Mobilsignalisierungsprotokoll. Der Schalter umfaßt auch Zustandslogik zur Aufrechterhaltung
von Zustandsinformationen von Anrufsitzungen und Mobilstationen (MSs),
welche innerhalb des Mobilkommunikationsnetzwerks verwendet werden,
und Nachrichtenabfanglogik zur Detektion, ob die Signalisierungsnachricht
eine Gesprächsumschaltungsnachricht
von einer MS ist. Die Nachrichtenabfanglogik verhindert, daß Gesprächsumschaltungsnachrichten
weitergeleitet werden an das MSC, wenn die MS involviert ist in
den Anruf, und wenn das MSC nicht involviert ist in den Anruf. Der
Schalter umfaßt
ferner Nachrichtenkonversionslogik zum Konvertieren einer Gesprächsumschaltungsnachricht
an eine Orts-Update-Nachricht zum Senden an das MSC, wenn die MS
involviert ist in den Anruf, und wenn das MSC nicht involviert ist
in den Anruf; und Nachrichtensendelogik zum Senden der Gesprächsumschaltungsnachrichten
an das MSC, wenn die MS nicht involviert ist in den Anruf.
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Unter
einem weiteren Aspekt der Erfindung hat ein Mobilkommunikationsnetzwerk
mindestens ein BS, mindestens eine MS, mindestens ein MSC, und mindestens
einen Schalter in Kommunikation mit mindestens einem der BSs und mindestens
einem der MSCs ist bereitgestellt. Der Schalter empfängt eine
Gesprächsumschaltungsnachricht
von einer Mobilstation über
ein Basisstationsubsystem, und der Schalter bildet eine Orts-Update-Nachricht
aus Informationen in der Gesprächsumschaltungsnachricht.
Die Ortsumschaltungsnachricht wird an ein MSC gesandt, welcher in
der Gesprächsumschaltungsnachricht
adressiert ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 ein
Systemdiagramm eines Mobilnetzwerks aus dem Stand der Technik;
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2 eine
Schnittstelle aus dem Stand der Technik zwischen einem BS und einem
Mobilschaltzentrum in einem Mobilnetzwerk aus dem Stand der Technik;
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3A–B einen
Proxy-Schalter und bestimmte Ausführungsformen in einem Mobilnetzwerk gemäß bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der Erfindung;
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4 eine
beispielhafte Datenebene eines Proxy-Schalters gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5 Mobilitätsmanagementlogik
eines Proxy-Schalters gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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6A–B ergänzende Merkmalslogik
eines Proxy-Schalters gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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7A Fehlermanagementlogik
eines Proxy-Schalters gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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7B FSN-
und BSN-Zähler
eines Proxy-Schalters gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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8 Nachrichten-Schleuslogik
eines Proxy-Schalters gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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9 Software-Verfahrensarchitektur
eines Proxy-Schalters gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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10 Software-Verfahrensarchitektur
eines Proxy-Schalters gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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11 Software-Modularchitektur
von bestimmten Prozessen eines Proxy-Schalters gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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12–14 vereinfachte
Architekturdiagramme, um den Nachrichtenfluß und Softwareprozeß-Wechselwirkung
zu zeigen.
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Detaillierte
Beschreibung
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung stellen einen Proxy-Schalter (Proxy Switch) bereit
und ein Verfahren zur Verwendung von diesem in einem Mobilkommunikationsnetzwerk.
Der Proxy-Schalter ist bevorzugterweise zwischen einem MSC und einem
BS angeordnet, "transparent" für die anderen
Komponenten, was bedeutet, daß weder das
BS noch das MSC Kenntnis von dem Proxy-Schalter haben müssen noch
ihr Verhalten oder Funktionalität
aufgrund der Existenz des Proxy-Schalters ändern müssen. Statt dessen arbeiten das
BS und das MSC wie konventionell, ohne von der Existenz des Proxy-Schalters zu wissen.
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Neben
seinen vielen weiteren Vorteilen kann der Proxy-Schalter helfen, Überlastung
in einem Mobilnetzwerk zu lindern. Beispielsweise kann der Proxy-Schalter benutzt
werden, (a) MS-bewirkten Kommunikationsverkehr von dem Netzwerk
zu schleusen, bevor es zu einem MSC gelangt, und (b) den geschleusten
Verkehr zu dem gewünschten
Ziel über ein
alternatives Netzwerk zu senden, wie beispielsweise einem paketbasierten
Netzwerk. Auf ähnliche Weise
kann der Proxy-Schalter verwendet werden, um Kommunikationen an
eine MS von einem alternativen Netzwerk zu liefern. Folglich können kostspielige
MSC- und PSTN-Resourcen vermieden werden und der Proxy-Schalter kann
verwendet werden, um die Netzwerkkapazität auf kosteneffektive Weise
zu erhöhen.
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Zusätzlich definiert
der Proxy-Schalter einen Satz von Befähigungsfunktionen, die es erlauben, neue
Kommunikationsdienste dem Netzwerk bereitzustellen. Beispielsweise
können
unter Verwendung des Proxy-Schalters neue Anrufwartedienste in das Mobilnetzwerk
integriert werden.
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3A zeigt
einen bevorzugten Einsatz eines Proxy-Schalters 300, bei
welchem der Proxy-Schalter 300 zwischen dem BS 107 und
dem MSC 110 angeordnet ist. Nur eine Untermenge der Fernmeldelinien
(trunks) 306, welche den Benutzerverkehr tragen, braucht
an dem Proxy-Schalter zu enden; andere Linien 308 können direkt
das MSC 110 und das BS 107 verbinden. Alle Kontrollverbindungen 312 vom
BS 107 enden am Proxy-Schalter 300. Der Proxy-Schalter umfaßt eine
Kontrollebene 302 und eine Datenebene 304 (auch
bekannt als "Trägerebene" oder Basisebene
("bearer plane")). Die Kontrollebene 302 wickelt
den ganzen Signalisierungsverkehr ab, und die Datenebene 304 wickelt
den ganzen Benutzerverkehr für
die Fernmeldelinien ab, welche mit dem Proxy-Schalter verbunden
sind.
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Unter
dem bevorzugten Einsatz kommuniziert der Proxy-Schalter 300 gemäß dem gleichen
Signalisierungsprotokoll auf beiden Seiten der Kontrollebene 302.
Beispielsweise übermitteln
in Ausführungsformen
geeignet für
CDMA-Technologie
die Signalisierungsverbindungen 312 zwischen dem BS 107 und
dem Proxy-Schalter 300 Informationen gemäß dem IS-634/IOS
A1-Intertace.
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Auf ähnliche
Weise übermitteln
die Signalisierungsverbindungen 314 zwischen dem MSC 110 und
dem Proxy-Schalter 300 Informationen gemäß dem A1-Interface. Diese
Situation steht im Gegensatz zu anderen Mobilschaltkomplexen wie
beispielsweise dem MSC oder dem BS, bei welchen. verschiedene Signalisierungsstandards
für die
Kommunikation auf verschiedenen Seiten des Schalters verwendet werden.
Das MSC hat beispielsweise eine A1-Schnittstelle auf einer Seite
des Komplexes und kommuniziert gemäß SS7/ISUP auf der anderen
(d. h. der PSTN-Seite des Schalters).
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Der
Proxy-Schalter schließt
bei anderen Ausführungsformen
neuere Eintrittsschnittstellen A8, A9 und Ausgangsschnittstellen
A10, A11 für CDMA2000
zum Tragen paketbasierten Verkehrs ab, und zwar sowohl Signalisierungs-
als auch Benutzerverkehr. Gegenwärtige
MSCs unterstützen
diese Eingangsschnittstellen nicht.
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Die
Datenebene 304 des Proxy-Schalters verwendet die gleichen
Standards auf jeder Seite des Schalters. BS-seitige Linien 306 kommunizieren
in CDMA-Ausführungsformen
gemäß den A2-
und A5-Schnittstellen in Abhängigkeit,
ob jeweils Sprache oder Daten auf den Leitungen getragen wird. Auf
die gleiche Weise benutzen MSC-seitige Linien 307 die gleichen
Schnittstellen. Im Gegensatz dazu hat das MSC A2/A5 auf einer Seite,
aber kommuniziert gemäß PSTN 64
kb/s pulscodierten Modulationsstandards auf der anderen Seite.
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Während weiterhin
alle anderen Gebilde in einem Mobilnetzwerk ihre eigenen Punktcodes
innerhalb ihrer Signalisierung verwenden ("Punktcodes" werden als eindeutige Identifizieren
in dem Netzwerk verwendet), verwendet der Proxy-Schalter 300 in bestimmten
Ausführungsformen
nicht seinen Punktcode und verwendet statt dessen die Punktcodes, welche
in den Nachrichten enthalten sind, die er empfängt. Unter Verwendung der Punktcodes
des BS oder MSC anstatt des Punktcodes für den Proxy-Schalter ist die
Transparenz des Proxy-Schalters erleichtert.
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Bei
bestimmten Ausführungsformen
gibt es eine Eins-zu-Eins-Korrespondenz zwischen einem MSC und einem
Proxy-Schalter. Mehrere BSs können
mit einem einzigen Proxy-Schalter arbeiten.
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3B zeigt
einen anderen bevorzugten Einsatz. Bei dem Einsatz der 3B kann
der Proxy-Schalter 300 in Kommunikationsverbindung mit mehr
als einem MSC 110j –110k stehen. Die Kontrollebene 302 des
Proxy-Schalters 300 kann, wie bei dem Einsatz der 3A,
Kontrollsignale 312a–n
von verschiedenen BSs 107a–n empfangen. Zusätzlich kann
die Datenebene 304 Linien 306a–n von verschiedenen BSs empfangen.
Anders als bei dem Einsatz der 3A empfängt und
sendet der Einsatz der 3B jedoch Informationen auf
Signalisierungsverbindungen 314j–k an mehrere MSCs 110j–k.
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Der
Einsatz der 3b kann konfiguriert sein, um
die Belastung des Systems besser zu verteilen, die Zuverlässigkeit
zu verbessern (durch Bereitstellung eines alternativen Pfades zu
einer MS), und um Dienste bereitzustellen, die beständig einem Bedienerprofil
entsprechen. Unter einer Ausführungsform,
die den Einsatz der 3b verwendet, kann das System
so konfiguriert sein, daß Anrufe
von einem gegebenen Anrufer an ein MSC gesendet werden, welches
den größten Teil
des Benutzerverkehrs abwickelt (im Gegensatz dazu, nur der geographische
Ort zu sein, an dem der Benutzer sein MS 114 anschaltet).
Diese Bestimmung kann auf statistischer Überwachung beruhen oder kann
in ein Benutzerprofil konfiguriert sein. Durch eine solche Konfigurierung des
Systems läßt sich
die Menge an Orts-Update-Nachrichten und dergleichen reduzieren.
Unter anderen Ausführungsformen
kann der Proxy-Schalter so konfiguriert sein, daß Anrufe zu MSCs gerichtet werden,
die relativ unterbeschäftigt
sind. Auf diese Weise können
Systemadministratoren die Belastung des gesamten Kommunikationssystems
unter Management besser zurechtschneiden. Zusätzlich können Anrufe zu MSCs gesandt
werden, welche Dienste bereitstellen, die konsistent sind mit einem
vorgegebenen Benutzerprofil.
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Der
Proxy-Schalter 300 umfaßt Software, welche alle Signalisierungsnachrichten
akzeptiert und in Abhängigkeit
von der Nachricht und dem Zustand des Systems mindestens eines der
folgenden durchführt:
- 1. Weitergabe der nicht geänderten Nachricht zu dem MSC
oder BS, welcher in der Nachricht adressiert ist;
- 2. Abfangen von Nachrichten zwischen dem MSC und BS;
- 3. für
einige abgefangene Nachrichten Konvertieren der abgefangenen Nachrichten
in eine unterschiedliche Nachricht und Senden der konvertierten
Nachricht anstelle der originalen abgefangenen Nachricht zu dem
MSC oder BS, welcher in der abgefangenen Nachricht adressiert ist;
- 4. Schleusen der Nachricht von dem Mobil- und PSTN-basierten
Netzwerk an ein alternatives Netzwerk.
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Die
Arten von Aktionen, welche in jedem der Fälle durchgeführt werden,
werden gemeinsam mit den auslösenden
Ereignissen unten beschrieben.
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Oftmals
kann, insbesondere wenn eine Nachricht von einer MS 114 geschleust
ist und der Verkehr an ein alternatives Netzwerk gerichtet ist,
der Proxy-Schalter 300 als
ein MSC wirken. In einer solchen Rolle erfüllt der Proxy-Schalter die Verantwortlichkeiten
und Rollen, die ein traditionelles MSC durchführen würde. Einige dieser Funktionen
und Rollen gehören
zum Mobilitätsmanagement.
Es sei der Fall einer MS beim Roaming betrachtet; wenn sie von einer
Zelle zu einer anderen roamt, kann sie zu einer Zelle roamen, welche
durch ein unterschiedliches MSC bedient wird, und so eine Gesprächsumschaltung
zwischen den Quellen- und Ziel-MSCs notwendig gemacht werden. Wenn
der Proxy-Schalter 300 die Nachricht geschleust hat und
der Anruf/die Sitzung an ein alternatives Netzwerk geleitet wurde, dann
muß die
Gesprächsumschaltung
durch den Proxy-Schalter gemanaget werden in analoger Weise zu der
Art, wie eine Gesprächsumschaltung
durch ein konventionelles MSC gemanaget würde. Der Proxy-Schalter muß sicherstellen,
daß die
geeigneten Datenbanken mit dem neuen Ort der MS aktualisiert werden.
Eine weitere Funktion des Proxy-Schalters gehört zu der Zuordnung von Resourcen.
Insbesondere wenn eine MS eine Nachricht initiiert, welche einen
neuen Anruf/eine neue Sitzung anfordert, müssen geeignete Leitungen (Kanäle) für diese
Sitzung zugeordnet werden. In Abhängigkeit von der Konfiguration
des Systems und des Systemzustands macht der Proxy-Schalter solche
Zuordnungen analog zu der Art und Weise, wie ein konventionelles
MSC Leitungen zuordnet.
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4 zeigt
einen beispielhaften Einsatz, bei welchem der Proxy-Schalter 300 mit
mehreren alternativen Netzwerken verbunden ist, wie beispielsweise
IP-Haupttrasse 412 (backbone) oder einem alternativen leitungsbasierenden
Netzwerk 414, wie beispielsweise einem unterschiedlichen
Träger.
Diese alternativen Netzwerke können
verwendet werden, um Sprach- und/oder Datenverkehr an gewünschte Ziele
zu tragen, während
im Ganzen oder teilweise das PSTN 120 gemeinsam mit den
kostenträchtigen Resourcen
des MSC 110 vermieden ist. Alternativ können diese Einrichtungen auf
eine solche Weise verwendet werden, daß der Leitungsverkehr an ein unterschiedliches
Netzwerk zurückbefördert werden kann;
beispielsweise könnte
der Leitungsverkehr von Nashua, NH zurückbefördert werden zu einem MSC in
Waltham, MA. Oder sie können
mit anderen Netzwerken verbunden werden. Beispielsweise kann die IP-Haupttrasse 412 mit
IP-Sprachnetzwerken 418 oder dem Internet 416 kommunizieren.
Wie unten erläutert
wird, können
beim Schleusenverkehr an ein alternatives Netzwerk sowohl Kontrollinformationen (beispielsweise
von Signalisierungsnachrichten) als auch Sprache oder Daten von
den Trägerleitungen auf
Verbindungen 306 über
ein alternatives Netzwerk gesendet werden.
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Um
diese beispielhaften Einsätze
zu unterstützen
und Transparenz aufrechtzuerhalten, stellen Ausführungsformen der Erfindung
bestimmte Kernfunktionalitäten
bereit. Die Kernfunktionalitäten
erleichtern das Schleusen des Verkehrs von den Linien 306,
bevor sie das MSC 110 erreichen; erleichtern das Einspeisen
von Verkehr auf die Linien 306 aus alternativen Netzwerken;
erleichtern eine transparente Arbeitsweise; dienen als Baublöcke für Anwendungen
auf höherem
Niveau; und/oder unterstützen
Fehlerwiederholungsprozeduren.
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Prozedur für Mobilitätsmanagement
in der Anwesenheit eines Proxy-Schalters
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Wenn
eine MS 114 in einem Netzwerk roamt, dann machen Standardprozeduren
für Mobilitätsmanagement
es für
die MS erforderlich, Orts-Updates oder Registrierungsmitteilungen
auszugeben, wenn die MS von einer Zelle zu einer anderen roamt.
Diese Updates werden durch das MSC 110 empfangen (über das
BSC), und schließlich
ist der VLR/HLR-Komplex mit dem neuen Ort der MS aktualisiert. Jedoch
können
Standardprozeduren in bestimmten Ausführungsformen und Systemzuständen der
Erfindung nicht arbeiten. Beispielsweise kann die MS in einen Anruf
involviert sein, der nicht das MSC verwendet (beispielsweise einen,
welcher durch ein alternatives Netzwerk durchgeführt wird) und es jedoch für die MS
erforderlich sein, Orts-Updates oder Gesprächsumschaltungsnachrichten
auszugeben. Dazu stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Mobilitätsmanagementlogik
für den
Proxy-Schalter bereit,
welche unter Bezugnahme auf die 3 und 5 gemeinsam
beschrieben wird.
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Falls
eine Orts-Update- oder Gesprächsumschaltungsnachricht
von dem BS 107 durch den Proxy-Schalter 300 empfangen
wird, bestimmt der Proxy-Schalter 300,
ob die MS gegenwärtig
in einen Anruf 505 involviert ist. Ist die MS nicht in
einen Anruf involviert, dann erlaubt der Proxy-Schalter 300 es
der Orts-Update-Nachricht, durch 510 zu dem MSC 110 zu
passieren. Das MSC 110 aktualisiert dann 515 das VLR 116,
wie es dies konventionell tut. Der logische Fluß endet dann 599.
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Wenn
der Proxy-Schalter 300 ermittelt, daß die MS 114 in einen
Anruf involviert ist, dann prüft 520 der
Proxy-Schalter, um zu sehen, ob das MSC 110 in den Anruf
involviert ist. Beispielsweise kann dies dadurch getan werden, indem
Statusinformationen für
den Anruf (welcher auch als "Sitzung" (session) bezeichnet
wird) analysiert werden, welcher durch den Proxy-Schalter aufrechterhalten
wird. Wenn der MSC in einen Anruf mit der MS involviert ist, dann
fährt der
Proxy-Schalter wie oben beschrieben fort mit der Ausnahme, daß dieses
Mal eine Gesprächsumschaltungsnachricht
zu den MSC 110 durchgeleitet wird.
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Wenn
die MS in einen Anruf involviert ist und das MSC nicht mit diesem
Anruf involviert ist, dann fängt
der Proxy-Schalter 300 die Gesprächsumschaltungsnachricht 525 von
dem BS 107 ab und konvertiert unter Verwendung der Informationen
in der Gesprächsumschaltungsnachricht
die Gesprächsumschaltungsnachricht
in eine Orts-Update-Nachricht 530. Die Orts-Update-Nachricht
wird dann zu dem MSC 110 gesandt 535 und der Proxy-Schalter
aktualisiert seine eigene lokale Datenbank (nicht gezeigt), welches
die Änderung
widerspiegelt. Diese lokale Datenbank dient als VLR für den Proxy-Schalter
und hält
alle Informationen, die ein VLR hält (da der Proxy-Schalten beizeiten ähnlich wie
ein MSC funktionieren muß).
Der Proxy-Schalter 300 sendet dann eine Bestätigungsnachricht 540 zu
dem BS 107. Der logische Fluß endet dann 599.
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Prozedur für Management
zusätzlicher
Merkmale bei der Anwesenheit eines Proxy-Schalters
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Unter
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung kann eine MS beizeiten beschäftigt sein, wenn das MSC glaubt,
daß die
MS untätig
ist; beispielsweise kann die MS beschäftigt sein mit einem Daten-
oder Sprachanruf, welcher durch ein alternatives Netzwerk abgewickelt
wird, wenn das MSC versucht, einen Anruf zu der MS von dem PSTN 120 abzuliefern.
Zur Unterstützung
einer solchen Situation stellt der Proxy-Schalter 300 Logik
bereit, um die MS von einer solchen Situation zu informieren. Unter
dieser Logik können
zusätzliche
Dienste wie beispielsweise traditionelles Anrufwarten durch den
Proxy-Schalter bereitgestellt werden. Darüber hinaus können auch
neue Formen des Anrufwartens und andere neue Dienste auf dieser
Kernunterstützungsfunktion
aufgebaut sein.
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Bezugnehmend
gemeinsam auf die 3 und 6A bestimmt,
wenn ein Anruf in den Proxy-Schalter 300 von dem MSC 110 kommt,
der Proxy-Schalter, ob oder ob nicht die MS involviert ist in einen
Anruf zu der Zeit, zu der die Nachricht eintrifft 602.
Wenn die MS nicht beschäftigt
ist, dann erlaubt der Proxy-Schalter 300 es der Nachricht,
welche von dem MSC stammt, durch den BS 603 zu passieren. Der
logisch Fluß endet
dann 699.
-
Wenn
die MS beschäftigt
ist, dann ermittelt 604 der Proxy-Schalter, ob der MS-Anruf
durch den Proxy-Schalter abgewickelt wird, aber nicht durch das
MSC; beispielsweise kann der Anruf durch ein alternatives Netzwerk
abgewickelt werden, welches mit dem Proxy-Schalter (siehe 4)
verbunden ist; in diesem Falle muß der Proxy-Schalter den Anruf abwickeln,
indem er auf ähnliche
Weise wie ein MSC wirkt; der Proxy-Schalter läßt Nachrichten nicht nur einfach
durch. Wenn der Anruf durch den Proxy-Schalter abgewickelt wird
aber nicht durch das MSC, dann fängt 605 der
Proxy-Schalter den Anruf von dem MSC 110 ab und konvertiert 606 die
abgefangene Nachricht in eine Merkmalsmitteilungsnachricht. Der
Proxy-Schalter 300 gibt dann 607 die Merkmalsmitteilungsnachricht
an das BS 107 zur nachfolgenden Übertragung an die MS 114 weiter,
die verwendet wird, um dem Benutzer den eingehenden Anruf mitzuteilen.
Der Proxy-Schalter fängt 608 Antworten
von dem BS auf die Merkmalsmitteilungsnachricht ab und handelt dementsprechend.
Wie der Proxy-Schalter handelt, hängt von der Anwendung ab, welche
diese Logik verwendet.
-
Wenn
die MS in einen Anruf involviert ist, welcher durch den Proxy abgewickelt
wird und auch involviert ist mit einem Anruf, welcher durch das
MSC abgewickelt wird, dann wählt
der Proxy-Schalter eine Aktion 609 aus, welche als eine
Antwort für
solch einen Zustand identifiziert ist. Diese Aktion hängt von der
besonderen Anwendung ab, die involviert ist. Traditionelles Anrufwarten
ist nur einer von solchen Diensten, die auf der obigen Kernfunktion
aufbaubar sind.
-
Wenn
zu irgendeinem Zeitpunkt die MS involviert ist in zwei Anrufe, wobei
beide das alternative Netzwerk involvieren, und ein dritter Anruf
für die
MS entweder von dem alternativen Netzwerk oder dem MSC ankommt,
dann leitet der Proxy-Schalter diesen dritten Anruf gemäß der Logik
der Anwendung um. Beispielsweise würde in Anrufwarteanwendungen der
dritte Anruf gemäß Instruktionen,
welche in dem Abonnentenprofil enthalten sind, umgeleitet werden; eine
gemeinsame Option ist es, den Anruf zu der Sprachmail des Abonnenten
umzuleiten. Eine ähnliche
Logik wird verwendet, wenn die MS involviert ist in zwei Anrufe,
welche beide das MSC involvieren, und ein dritter Anruf für die MS
von dem alternativen Netzwerk ankommt; wiederum diktiert das Abonnentenprofil,
wie dieser dritte Anruf abzuwickeln ist und dieser Logik wird durch
den Proxy-Schalter gefolgt. Schließlich sollte bemerkt werden,
daß das
MSC selber, wenn die MS involviert ist in zwei Anrufe, welche das
MSC involvieren und ein dritter Anruf für die MS ankommt, in diesem
Fall die Logik bestimmt, welcher es folgt, um diesen dritten Anruf
abzuwickeln.
-
Beispielsweise
zeigen 3 und 6B gemeinsam
eine exemplarische Anrufwarteanwendung. Die Logik handelt wie oben
beschrieben durch die Aktionen, welche mit 608 oder 609 bezeichnet werden
(es ist zu beachten, daß 6B mit
den Blöcken 608 oder 609 startet,
im Gegensatz zu 600); dies bedeutet, daß, obwohl 6B hilft,
ein besonderes ergänzendes
Merkmal wie traditionelles Anrufwarten zu beschreiben, die anfänglichen
Aktionen für dieses
zusätzliche
Merkmal diejenigen sind, welche unter Bezugnahme auf 6A beschrieben
wurden.
-
Wenn
die Logik bei 608 beginnt, dann bedeutet dies, daß der Proxy-Schalter
bereits detektiert hat, daß die
MS involviert ist mit einem Anruf, der Proxy-Schalter den Anruf abwickelt, jedoch
das MSC nicht. An diesem Punkt hat der Proxy-Schalter bereits Anrufanforderungen
von dem MSC abgefangen, sie in eine Merkmalsmitteilung konvertiert
und sendet die Merkmalsmitteilung an das BS. Der Proxy empfängt dann
und fängt
ab Antworten auf eine solche Nachricht von dem BS.
-
Unter
der Anrufwarteanwendungslogik der 6B konvertiert 615 der
Proxy-Schalter,
wenn der Benutzer angezeigt hat, gewillt zu sein, den Anruf zu akzeptieren,
die Antwort auf eine Nachricht, welche angibt, daß die MS
einen neuen Anruf von dem MSC akzeptiert. Der Proxy-Schalter 300 gibt 620 dann die konvertierte
Nachricht zu dem MSC. An diesem Punkt "denkt" bei diesem Beispiel das MSC, daß der Anruf
ein gewöhnlicher
Anruf ist, d. h. der MSC-Status
widerspiegelt nur eine Anrufsitzung zu der MS. Tatsächlich empfängt der
Benutzer mit Akzeptieren des neuen Anrufs zwei Anrufe im Anrufwartemodus: Ein
Anruf wird durch das MSC abgewickelt und ein anderer durch den Proxy-Schalter.
Der Proxy-Schalterzustand reflektiert die zwei Anrufe. Der Proxy-Schalter 300 unterstützt 625 das
MSC 110 mit dem Einrichten eines neuen Anrufs. (Dieser
letzte Schritt wird nur erreicht, wenn der Benutzer den Anruf akzeptiert;
wenn der Benutzer ihn nicht akzeptiert hat, dann geht die Proxy-Logik
in eine Auszeit und es wird keine Aktion 625 durchgeführt.) Beispielsweise kann
es für
den Proxy-Schalter 300 nötig sein, Anrufe von einem
alternativen Netzwerk zu parken, so daß der angenommene Anruf von
dem MSC zu der MS durchgehen kann. Der Proxy-Schalter 300 fängt dann 630 nachfolgende
Merkmalsmitteilungsantworten von der MS ab und leitet sie um zum
MSC oder Proxy-Schalter, je nach Bedarf. Beispielsweise möchte der
Benutzer zwischen Anrufen, welche durch das Mobil- und das alternative
Netzwerk bereitgestellt werden, "umschalten". Für den Proxy-Schalter
kann es erforderlich sein, diese Antwort, den einen Anruf zu parken
und den anderen mit dem Benutzer zu verbinden, als Teil der Maßnahme des
Abfangens von nachfolgenden Merkmalsmitteilungen zu interpretieren.
Unter anderen Umständen
kann es für
den Proxy-Schalter notwendig sein, diese Art von Antwort zu dem
MSC zu senden, wenn das MSC eine Vielzahl von Anrufen (einige geparkt)
hat, welche zur Verbindung mit der MS vorgesehen sind. Wenn der Anruf
endet, dann sendet 640 der Proxy-Schalter 300 geeignete
Rechnungsinformationen zu dem System. Dies ist notwendig, so daß dem Benutzer
auf geeignete Weise in Rechnung gestellt wird, wenn Dienste durchgeführt werden,
welche nicht das MSC involvieren. Die Art und Weise, in welcher
die Informationen behalten werden und zu einem Rechnungssystem gesendet
werden, hängt
von der Implementierung und von dem Dienstanbieter, welcher das
System verwendet, ab. Die meisten Diensteanbieter spezifizieren
die Art, in welcher Rechnungsinformationen gesammelt werden müssen, formatiert
werden müssen
und geliefert werden müssen.
-
Wenn
die MS 114 mit einem Anruf involviert ist und auch mit
einem Anruf involviert ist, welcher durch das MSC abgewickelt wird,
und wenn das MSC einen neuen Anruf anzeigt, welcher für die MS
gedacht ist, dann kann der Proxy-Schalter 300 konfiguriert
sein, um die Merkmalsmitteilungsnachricht von dem MSC abzufangen 650,
welche für
das BS 107 bestimmt ist. Die Merkmalsmitteilungsnachricht
wird blockiert 655 von einem Durchgang zu dem BS und infolge
davon wird keine Antwort an das MSC von dem BS ausgegeben 660,
weil die Merkmalsmitteilungsnachricht vom Senden zu dem BS blockiert
wurde. Der logische Fluß endet
dann 699. Das MSC erhält
keine Antwort und nimmt an, daß die
MS den Anruf nicht empfangen möchte.
Das MSC verwendet dann Standardprozeduren, um den Anruf zu beenden,
beispielsweise Sprachmail eines Abonnenten oder spielt eine Nachricht,
welche mitteilt, daß der Abonnent
nicht verfügbar
ist.
-
Die
Anrufwarteanwendungslogik der 6B ist
begrenzt auf die Abwicklung von zwei gleichzeitigen Anrufen. Der
gleiche allgemeine Zugang kann ausgedehnt werden auf die Abwicklung
von mehr als zwei Anrufen für
Anrufwarten, um eine Mehrzahl von Anrufen von einem alternativen
Netzwerk abzuwickeln, um Datenanrufe und Sprachanrufe abzuwickeln,
und dergleichen.
-
Prozedur für Fehlermanagement
in der Anwesenheit eines Proxy-Schalters
-
Es
existieren Standardprozeduren für
Fehlermanagement der Signalisierungsverbindungen zwischen dem BS 107 und
dem MSC 110. Unter diesen Prozeduren werden sowohl das
BS als auch das MSC als gleichrangig (Peers) betrachtet, wie beispielsweise
Peer1 und Peer2. Beide Peers erhalten zwei Sätze von Nummern aufrecht, welche
als Vorwärtssequenznummer
(Forward Sequence Number – FSN)
und als Rückwärtssequenznummer
(Backward Sequence Number – BSN)
bezeichnet werden. Die FSN identifizieren die letzte Nachricht,
welche an einen Peer gesandt wurde und die BSN identifiziert die letzte
Nachricht, welche von einem Peer her empfangen wurde. Es sei beispielsweise
angenommen, daß zwei
Signalisierungsverbindungen SLC0 und SLC1 zwischen Peer1 und Peer2
existieren. Wenn Peer1 FSN = 5 hat und Peer2 BSN = 3 hat, dann weiß Peer1,
daß er
alle Nachrichten bis zu einschließlich Nachricht 5 an Peer2
gesandt hat; Peer2 weiß,
daß er
alle Nachrichten bis zu einschließlich Nachricht 3 empfangen
hat. Wenn SLC0 unterbricht und Peer1 eine solche Unterbrechung detektiert,
dann sendet Peer1 eine Change Over Order (COO)-Nachricht an Peer2
mit der Aufforderung an Peer2, auf die Verbindung SLC1 zu wechseln.
Peer2 antwortet mit COA (Change Over Acknowledged – Wechsel
bestätigt). In
diese Nachrichten sind die BSN-Nummern eingeschlossen, auf deren
Basis fehlende Nachrichten erneut ausgesandt werden können. Beispielsweise müssen bei
dem obigen Beispiel Nachrichten 4 und 5 erneut an Peer2 geschickt
werden.
-
Als
weiteres Beispiel sei ein Fall betrachtet, bei dem Peer1 FSN = 10
hat und BSN = 6; Peer2 hat FSN = 8 und BSN = 5. Es sei auch angenommen, daß es zwei
Signalisierungsverbindungen zwischen Peer1 und Peer2 gibt, welche
als SLC0 und SLC1 bezeichnet werden, und daß SLC0 unterbrochen ist, wie
es durch Peer1 detektiert wird. Peer1 sendet dann eine COO-Nachricht
unter Verwendung der Verbindung SLC1 an Peer2 und schließt seine
BSN (= 6) in die COO-Nachricht ein. Wenn Peer2 diese Nachricht empfängt, vergleicht
er die empfangene BSN mit seiner internen FSN (= 8) und bestimmt dann,
daß die
letzten zwei Nachrichten (8 – 6
= 2) erneut gesandt werden müssen.
Peer2 stellt die letzten zwei Nachrichten in eine Schlange zur erneuten
Sendung und sendet eine COA-Nachricht aus, welche sein BSN (= 5)
enthält.
Peer1 empfängt
die COA-Nachricht und vergleicht die empfangene BSN mit seinem internen
FSN (= 10) und ermittelt, daß die letzten
fünf Nachrichten
(10 – 5
= 5) erneut gesandt werden müssen.
Die letzten fünf
Nachrichten werden durch Peer1 in eine Schlange gestellt zum erneuten Senden
an Peer2.
-
Bei
bevorzugten Ausführungsformen
wird nicht erwartet, daß Standardwiederholungs-
und -erholungsmechanismen zwischen dem BS und der MS arbeiten. In
Kürze,
das BS 107 kann Nachrichten zu dem Proxy-Schalter senden,
die niemals durch das MSC empfangen wurden, beispielsweise geschleuste
Nachrichten und umgekehrt beispielsweise MSC-Nachrichten, die blockiert
sind.
-
Folglich
reflektiert der Grund-FSN/BSN-Zustand an dem BS und dem MSC nicht
genau den Zustand des ganzen Systems.
-
Dementsprechend
stellt der Proxy-Schalter bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eine
neue Form von Fehlermanagement bereit. Unter gemeinsamer Bezugnahme
auf die 3 und 7A–B schafft 705 der
Proxy-Schalter einen
Satz von FSN- und BSN-Zählern
für jede
Verbindung zu dem MSC 110 und einen Satz von FSN- und BSN-Zählern für jede Verbindung
zu dem BS 107. Unter besonderer Bezugnahme auf 7B,
welche eine einzige Verbindungsanordnung zur Illustrierung des Konzepts
zeigt, sind das FSN/BSN-Paar 787 auf dem MSC für die Verbindung 785 und
das FSN/BSN-Paar 789 für die Verbindung 786 konventionell.
Das Paar 787 verfolgt die Anzahl an Nachrichten, welche
auf dem Linksegment 785 aus an das MSC gesandt werden und
bestätigt
(oder "acked") werden; das Paar 789 verfolgt
das Gleiche aber weg von dem BS. Der Proxy-Schalter 300 umfaßt FSN/BSN-Paare 788 und 790.
Das Paar 788 verfolgt die Anzahl an Nachrichten, welche
auf dem Verbindungssegment 786 von dem Proxy-Schalter 300 aus zu
dem BS 107 gesandt werden und bestätigt werden; das Paar 790 verfolgt
die Anzahl an Nachrichten, welche auf dem Verbindungssegment 785 von dem
Proxy-Schalter 300 aus
zu dem MSC 110 gesandt und bestätigt werden.
-
Wie
oben angedeutet, wird nicht erwartet, daß die Werte für das Paar 787 gleich
sind zu den Werten für 788.
Beispielsweise kann eine MSC-Nachricht blockiert werden von der Übertragung
zu dem BS 107 als Teil einer normalen Proxy-Schalterlogik,
wie hier diskutiert. Durch ein solches Blockieren der Nachricht
sollte der FSN-Wert von 787 um eins höher sein als der von 788.
Zusätzlich
besteht keine Erwartung, daß die
Diskrepanz zwischen FSN und BSN von 787 und von den FSN und
BSN 788 gleich sein sollte. Beispielsweise sei der einfache
Fall einer Nachricht von MSC 110 angenommen, welche blockiert
sein soll am Proxy-Schalter 300 als Teil einer normalen
Proxy-Schaltlogik, wie hier diskutiert. Die Diskrepanz bei 787 ist
eins bis eine Bestätigung
am MSC 110 empfangen wird, jedoch gibt es keine Diskrepanz
am Paar 788, weil keine Nachrichten zum BS 107 gesandt
wurden.
-
Wenn
Nachrichten an dem Proxy-Schalter 300 empfangen werden,
fängt der
Proxy-Schalter diese ab und aktualisiert die FSN/BSN-Paare wie oben
beschrieben.
-
Wenn
der Proxy-Schalter 300 eine COO-Nachricht von dem MSC 110 detektiert 715,
unter Angabe, daß die
Verbindung 785 heruntergegangen ist, dann fängt der
Proxy-Schalter 300 diese Nachricht 720 ab und
erlaubt es ihr nicht, zu dem BS 107 durchzugehen. Das COO
umfaßt
die BSN-Informationen des Paars 787 und identifiziert eine
neue Verbindung (nicht gezeigt), zu der die Signalisierung wechseln
sollte. Der Proxy-Schalter verursacht dann eine Unterbrechung 725 einer
Verbindung 786 zwischen dem Proxy-Schalter und dem BS (Verbindung 786 entspricht
der Verbindung 785). Die Unterbrechung wird wie folgt simuliert.
Alle paar Millisekunden senden konventionelle BSs und die MSCs Nachrichten
aus, welche als "fill
in signals" (Ausfüllsignale)
bezeichnet werden, die empfangen werden und der Empfänger weiß dann,
daß die
Verbindungen einsatzfähig
sind. Wenn der Empfänger
kein fill-in-Signal in der spezifizierten Zeitlänge erhält, dann nimmt er eine Unterbrechung
an und sendet eine COO-Nachricht. Um eine Unterbrechung zu simulieren,
modifiziert eine Ausführungsform
der Erfindung die softwarebasierte Protokollzustandsmaschine, kein "fill in signal" zu senden, um so
eine Unterbrechung zu signalisieren und zu bewirken, daß eine COO
an dem Proxy-Schalter erzeugt wird (die Modifikation ist relativ
zum konventionellen MSC).
-
Der
Proxy-Schalter erzeugt eine COO-Nachricht an das BS 107 mit
BSN des Paars 788, wie es entgegengesetzt ist zu den BSN-Informationen
in der originalen COO-Nachricht, welche Informationen für das Paar 787 beinhaltet
hat. Diese neue COO informiert das BS über die Zahl der Nachrichten,
welches es über
die (in der Emulation unterbrochene) Verbindung (d. h. BSN von 788)
erhalten hat. Die erzeugte COO verwendet eine neue Verbindung (in 7B nicht
gezeigt), welche verwendet wird zum Wechsel. Diese neue Verbindung
entspricht der Wechselverbindung zwischen dem Proxy-Schalter 300 und
dem MSC 110.
-
Die
modifizierten BSN-Nummern werden dann mit der neuen COO-Nachricht
zu dem BS 107 gesandt 735. Die COO wird über eine
ununterbrochene Verbindung gesandt. Der Proxy-Schalter 300 wartet
dann auf und empfängt
eine COA (Bestätigungs)-Nachricht 740 von
dem BS 107, und erzeugt 745 eine neue COA-Nachricht.
Die neue COA enthält die
BSN-Informationen des Paars 790, wie es entgegengesetzt
ist zu den Informationen im Paar 789. Die neue COA wird
zu dem MSC 110 gesandt 750.
-
Der
Proxy-Schalter wartet dann auf und empfängt erneut gesandte Informationen,
welche auf der neuen Verbindung von dem MSC und von dem BS zu senden
sind. Alle empfangenen Informationen werden dann erneut gesandt 755 zu
dem jeweiligen Ziel oder abgewickelt, so wie es der Fall wäre beim gewöhnlichen
Verlauf der Dinge (einschließlich
potentielles Blockieren und dergleichen wie hier beschrieben). Der
logische Fluß endet 799.
-
Unter
der obigen Ausführungsform
verläßt sich
der Proxy-Schalter auf das BS oder das MSC, um Unterbrechungen in
jeweiligen Signalisierungsverbindungen zu detektieren. Die Unterbrechung
in der Signalisierungsverbindung wird erzwungen als Ergebnis gegenwärtiger BS-Architekturen;
dies bedeutet, daß Unterbrechungen
benötigt
werden, um die notwendigen Ereignisse für COOs zu erzeugen. Unter anderen
Ausführungsformen
kann der Proxy-Schalter Unterbrechungen detektieren und als Antwort
auf solche würde
der Proxy-Schalter
ein MSC simulieren in Relation zu einem BS oder ein BS simulieren
in Relation zu einem MSC.
-
Prozedur für das automatische
Auslösen
von Schleusen basierend auf COO-Nachrichten
-
Unter
bestimmten Ausführungsformen
der Erfindung kann der Proxy-Schalter dynamisch ermitteln, wenn
das System profitiert von dem Umleiten (oder Schleusen [siphoning])
von Nachrichten an ein alternatives Netzwerk (siehe beispielsweise 400, 4).
Beispielsweise überwacht
unter einer Ausführungsform
der Erfindung der Proxy-Schalter 300 die Signalisierungsbandbreite direkt
oder indirekt als ein Maß der
Systembandbreite (beispielsweise reduzierte Signalisierungsbandbreite,
welche in reduzierte Systembandbreite übersetzt). Bei einer Ausführungsform
kann eine Change Over Order (COO) von dem MSC verwendet werden als
ein Signal einer Überlastung
an dem MSC, oder zumindest, daß die Bandbreite
zu/von dem MSC beeinträchtigt
ist, bis die betroffene Verbindung wieder hergestellt ist und der
Verkehr rückgewechselt
wird zu dieser Verbindung. Auf diese Weise interpretiert der Proxy-Schalter 300 eine
COO als ein auslösendes
Ereignis für "Verlangsamung" des Verkehrs an
das MSC und initiiert als Antwort darauf eine Verkehrsschleusung
an ein alternatives Netzwerk, welches mit dem Proxy-Schalter verbunden
ist.
-
Eine
Ausführungsform
einer beispielhaften Logik in dieser Hinsicht ist unter Bezugnahme
auf 8 gezeigt. Der Proxy-Schalter schafft 805 einen Satz
von FSN- und BSN-Zählern
für jede
Verbindung zu dem MSC 110 und zu dem BS 107. Jede
Nachricht zu oder von dem BS wird abgefangen und die Sequenznummern
werden entsprechend aktualisiert 810. Wenn der Proxy-Schalter 300 eine
COO-Nachricht vom MSC 110 detektiert 850, dann
fängt der Proxy-Schalter 300 die
Nachricht 820 ab und erlaubt es ihr nicht, zu dem BS 107 durchzugehen.
In dieser Hinsicht reflektiert die COO nur den angeforderten Wechsel
und zeigt nicht an, daß Nachrichten
wiederholt werden müssen.
Der Proxy-Schalter 300 erzeugt dann eine COA-Nachricht 825 mit
modifizierten BSN-Nummern für
MSC und sendet die COA-Nachricht 830 zu dem MSC 110.
Die modifizierten Sequenznummern sind diejenigen, welche durch den Proxy-Schalter
während
der Verarbeitung der Nachrichten erzeugt werden, ähnlich zu
den oben beschriebenen. So glaubt das MSC nun, daß sein COO stattgefunden
hat. Die Kommunikationsbandbreite zwischen dem MSC und dem BS ist
niedriger als Konsequenz des Wechsels, da eine Signalisierungsverbindung
weniger zur Verfügung
steht.
-
Jedoch
ist, obwohl die Bandbreite zwischen dem Proxy-Schalter 300 und
dem MSC als Ergebnis einer COO wie oben beschrieben verschlechtert
sein kann, die Bandbreite zwischen dem BS 107 und dem Proxy-Schalter 300 nicht
beeinträchtigt.
Der Proxy-Schalter kann Vorteile aus diesem Kontext ziehen durch
Schleusen von Verkehr an ein alternatives Netzwerk. Entsprechend
initiiert der Proxy-Schalter Verkehr zum Schleusen 835 für Verkehr,
welcher von der BS-Seite des Proxy-Schalters erzeugt wird. Es existieren
viele Arten von alternativen Netzwerken, die verwendet werden können, um
sowohl Sprach- als auch Datenverkehr von einer MS 114 (siehe
beispielsweise 4) zu tragen. Wenn eine Mehrzahl von
Arten an alternativen Netzwerken mit dem Proxy-Schalter verbunden
sind, dann kann der Proxy-Schalter die Art des alternativen Netzwerks
basierend auf der Kommunikationsart auswählen, beispielsweise Daten
oder Sprache. Durch die Initiierung des Schleusens konfiguriert
der Proxy-Schalter die Datenebene, wie es erforderlich ist, um bestimmten
Trägerleitungsverkehr
an geeignete alternative Netzwerke zu richten (wie es unten erläutert wird). Beispielsweise
kann die VoIP-Anordnung 404 mit Informationen konfiguriert
sein, welche von den Signalisierungsnachrichten herausgezogen sind.
-
Das
Schleusen von Verkehr wird für
die gegebene Sitzung fortgesetzt. Der Proxy-Schalter 300 hält danach
die FSN-, BSN-Nummern wie oben beschrieben aufrecht. Jede COO-Nachricht
vom BS 107 wird dann abgefangen und eine COA wird erzeugt
und zu dem BS gesandt, während
die FSN- und BSN-Zähler
aufrechterhalten werden.
-
Alle
COO-Nachrichten von dem MSC 110 werden abgefangen 850 und
geprüft,
um zu sehen, ob sie angeben, daß das
MSC wieder bereit ist, um Verkehr auf der vorher nicht bereiten
Verbindung zu empfangen, d. h. um zu sehen, ob die COO eine Rückwechselnachricht
ist. Wenn es eine solche Rückwechselnachricht
gibt, dann interpretiert der Proxy-Schalter dieses in der Bedeutung,
daß das MSC
wiederum ein höheres
Niveau des Verkehrs abwickeln kann und führt Aktionen durch, um die
geschleusten Verbindungen und Verkehr wieder zu verbinden. (Wenn
die COO keine Wiederverbindungsnachricht ist, dann kann sie dennoch
eine andere Wechselnachricht sein, welche einen Kontext anzeigt,
der von weiterem Schleusen des Verkehrs profitieren kann.).
-
Wenn
es eine Rückverbindungsnachricht gibt,
wird eine neue COO erzeugt 855 mit modifizierten BSNs und
zu dem BS 107 gesandt 860. Die modifizierten BSN
sind diejenigen, welche durch den Proxy wie oben diskutiert aufrechterhalten
werden. Der Proxy-Schalter 300 wartet dann auf und empfängt eine
COA-Nachricht 865 von der BS 107. Eine neue COA-Nachricht
wird dann erzeugt 870 mit modifizierten BSN-Nummern und
zu dem MSC 110 gesandt 875. Der Proxy-Schalter
unterbricht dann die Verkehrsschleusungsprozedur. Die Kontrollebene
instruiert die Datenebene entsprechend.
-
Unter
bestimmten Ausführungsformen
kann die Entscheidung, Verkehr zu schleusen, andere Erwägungen umfassen.
Beispielsweise kann das alternative Netzwerk QoS-Garantien bereitstellen,
die durch die Proxy-Schalterlogik berücksichtigbar sind. Bei einer
Ausführungsform
findet Schleusen nur an Sitzungsgrenzen statt. Entsprechend wird
ein Anruf, der geschleust werden soll, am Anrufursprung geschleust.
-
Die
obige Beschreibung beruhte darauf, daß die COO als Indikation für eine Netzwerküberlastung gesendet
wird. Unter einer anderen Ausführungsform der
Erfindung wird die oben beschriebene Logik für automatisches Schleusen ergänzt durch
die Fehlermanagementlogik, welche in Relation zu den 7a–b beschrieben
ist. In dieser Ausführungsform führt das
MSC zu jeder Zeit, bei der der Proxy-Schalter 300 eine
COO von dem MSC erhält,
die Wiederholungslogik wie oben diskutiert durch. COO-Nachrichten
von dem BS werden jedoch immer als Unterbrechung in der Signalisierungsverbindung
behandelt und Wiederholungslogik wird durchgeführt, aber nicht Schleusen.
-
Prozedur zum
Bewahren von Punktcodes über
BSC und MSC
-
In
SS7-Netzwerken werden alle Netzwerkkomponenten durch eindeutige
Nummern adressiert, welche "Punktcodes" (point codes) genannt
werden. Folglich haben alle BSCs und MSCs eindeutige Punktcodes.
Eine Nachricht von einem BSC zu einem MSC enthält im allgemeinen einen Zielpunktcode,
beispielsweise der Punktcode des beabsichtigten MSC, und einen Ursprungspunktcode,
beispielsweise den Punktcode des BSC, welcher Quelle der Nachricht
ist.
-
Nachrichten
von dem BSC zu dem MSC für Anrufe,
welche von der MS stammen, verlangen zusätzlich, daß eine Trägerleitung dem Anruf zugeordnet
wird. Trägerleitungen
(die Sprache oder Daten tragen) werden durch Leitungsidentifikationscodes (Circuit
Identification Codes – CIC)
identifiziert.
-
Um
eine transparente Operation durch den Proxy-Schalter zu unterstützen, werden
die Punktcodes und CICs, welche zwischen den BSC und MSC wandern,
für alle
Nachrichten bewahrt. Dieses Erfordernis wird durch die Tatsache
kompliziert, daß, während einige
der Leitungen, welche Trägerverkehr tragen,
transparent von dem BSC zu dem MSC führen, andere Leitungen, welche
von dem BSC ausgehen, an dem Proxy-Schalter enden, und daß MSC in Unkenntnis
von solchen Abschlüssen
ist.
-
Wie
oben erwähnt,
sind einige Linien 308 vorausgestattet für die direkte
Verbindung zwischen dem BS und dem MSC, während andere Linien 312 mit
dem Proxy-Schalter verbunden sind. Analog sind unter bevorzugten
Ausführungsformen
einige Trägerleitungen
vorausgestattet für
die direkte Verbindung zwischen dem BS und dem MSC ("Durchgangsleitungen") und die verbleibenden
Leitungen enden an dem Proxy-Schalter ("schleusbare Leitungen").
-
Unter
einer Ausführungsform
kann bei normaler Operation das MSC die schleusbaren Leitungen nicht
zuordnen für
irgendwelche Anrufe. Bei Schleusenverkehr (wie oben beschrieben)
kann der Proxy-Schalter eine schleusbare Leitung zuordnen für einen
Anruf von dem BS (über
Kommunikation des geeigneten CIC zu dem BS), und das BS antwortet
durch Senden der Sprache oder Daten auf der Leitung. Wie unten erläutert wird,
können
die Sprache oder Daten dann von dieser Leitung gelesen werden und
an ein alternatives Netzwerk weitergegeben werden, entsprechend über DACS 402.
-
Um
die Konsistenz der Informationen an dem MSC im Falle eines Proxy-Schalterversagens
sicherzustellen, greift unter einer Ausführungsform der Erfindung ein
Netzwerkmanagementsystem auf die CIC-Datenbank an dem MSC zu und
markiert die schleusbaren Leitungen als zur Verfügung stehend. Als Ergebnis
einer solchen Aktion wird das MSC denken, daß diese Leitungen zur Verfügung stehen
zur Zuordnung, und das Netzwerk wird sich wie ein konventionelles
Mobilnetzwerk (d. h. eines mit Fehlen eines Proxy-Schalters) verhalten.
-
Wenn
der Proxy-Schalter sich erholt, greift das Netzwerkmanagementsystem
wieder auf die CIC-Datenbank an dem MSC zu, aber markiert dieses
Mal die schleusbaren Leitungen als "nicht zur Verfügung stehend". Es greift auch
auf die Proxy-Schalterdatenbank zu und markiert die schleusbaren
Leitungen als "zur
Verfügung
stehend". Diese Leitungen
sind dann zuordenbar durch den Proxy-Schalter wie oben beschrieben.
Unter einigen Ausführungsformen
können
die schleusbaren Leitungen als "nicht
zur Verfügung
stehend" an dem
MSC markiert werden und als "zur
Verfügung
stehend" an dem
Proxy-Schalter in einer graduellen Art und Weise, so daß der Proxy-Schalter
graduell Kontrolle gewinnt über
mehr der schleusbaren Leitungen.
-
Zur
Durchführung
des Einsatzes der 3B müssen die oben beschriebenen
Techniken ergänzt werden.
Insbesondere muß zur
Durchführung
des Einsatzes der 3B der Proxy-Schalter Nachrichten
von dem BS abfangen und Punktcodes wechseln, um ein wieder abgebildetes
MSC zu reflektieren. Unter einer Ausführungsform wird dies auf einem
Sitzungsniveau der Granularität
durchgeführt,
was bedeutet, daß die
Wiederabbildung auf ein neues MSC bestimmt werden kann an Sitzungsgrenzen.
Alternativ kann das Wiederabbilden an anderen Niveaus der Granularität durchgeführt werden,
beispielsweise wenn eine MS angeschaltet wird. Einige Ausführungsformen
führen
die Abbildung durch Korrelation von Geräteseriennummern (wie sie beispielsweise
in Nachrichten enthalten sind, wenn ein MS angeschaltet wird) mit
MSCs und ihren entsprechenden Punktcodes durch.
-
Hardware-Architektur
-
Gemeinsam
bezugnehmend auf die 3 und 4 umfassen
bevorzugte Ausführungsformen des
Proxy-Schalters 300 eine Kontrollebene 302 und eine
Datenebene 304. Die Kontrollebene umfaßt eine Kombination von verarbeitender
Hardware und zugeordneter Software. Die Datenebene umfaßt im wesentlichen
Hardware, welche auf Befehle von der Kontrollebene anspricht.
-
Die
Kontrollebene umfaßt
programmierbare Signalisierungskarten (beispielsweise PMC 8260, welche
von Force Systems erhältlich
ist), um die Signalisierungsinformationen von den Signalisierungsverbindungen 312, 314 zu
empfangen und um die anfängliche
Bearbeitung davon durchzuführen.
Diese anfängliche
Verarbeitung umfaßt
Senden und Abschließen
von Informationen auf den Signalisierungsverbindungen und Herausziehen,
unter Programmkontrolle, der Nachrichteninformationen, welche in den
Signalisierungsnachrichten enthalten sind. Sobald die Nachrichteninformationen
gesammelt sind, bewirken die Signalisierungskarten, daß die Nachrichteninformationen
zu einer programmierbaren Prozessorkarte (beispielsweise RPC 3305
und 3306, welche von Radisys erhältlich
sind) weitergeleitet werden, welche dann verantwortlich ist für die Durchführung der
Funktionalität
des Proxy-Schalters als Antwort darauf wie oben beschrieben.
-
Die
Kontrollebene ist aufgebaut mit passiven Fehlertoleranzmechanismen.
Diese Mechanismen stellen sicher, daß auf katastrophales Versagen
der Kontrollebene die Signalisierungsverbindungen, welche durch
eine Seite der Kontrollebene empfangen werden, an die andere Seite
umgeleitet werden. Auf diese Weise werden, wenn die Kontrollebene
ausfällt,
die Verbindungen über
die Kontrollebene in einem Bypass umgeleitet und das BSC und MSC
können
kommunizieren, wie sie es konventionell tun.
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Die
Datenebene 304 einer beispielhaften Ausführungsform
ist in 4 gezeigt. Sie umfaßt eine DACS 402,
eine Voice over IP-Einrichtung 404, ein Datenabschlußmodul 406 (beispielsweise
um A5-Daten in CDMA-Netzwerken abzuschließen), eine PPP-Relaiseinrichtung 408 und
eine PPP-Abschlußeinrichtung 410.
Die verschiedenen Einrichtungen können auf ein oder mehrere Module
gepackt sein.
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Das
DACS 402 empfängt
die Trägerleitungen
der Linien 306 und schließt die Informationen ab, welche
auf den Linien empfangen werden; es überträgt auch Sprache und Daten auf
diesen Linien. Vorbereitgestellte Ports für den DACS 402 sind
mit dem VoIP 404 verbunden und der Datenabschlußeinrichtung 408.
Die Datenabschlußeinrichtung 408 wiederum
ist mit dem PPP-Relais 408 verbunden, welches wiederum
in Kommunikation steht mit der PPP-Abschlußeinrichtung 410.
Darüber
hinaus kann die Datenebene auch benutzt werden, um mit alternativen leitungsbasierten
Netzwerken zu verbinden, wie beispielsweise Rückförderungsverkehr an ein Leitungs-MSC
in einem anderen regionalen Netzwerk.
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Alle
Datenebenengebilde empfangen Kontrollbefehle von der Kontrollebene 302 über Kontrollkanäle 401,
welche benutzt werden, um Informationen gemäß H.248 oder Media Gateway
Control Protocol (MGCP) zu tragen. Der Kontrollkanal wird unter anderem
dazu benutzt, das DACS 402 zu informieren, wie die Trägerleitungen
bereitzustellen sind. Beispielsweise ist eine Eingabeleitung von
dem BS 107 auf einen Ausgangsport zu einer der Einrichtungen abgebildet.
Der Kontrollkanal wird auch benutzt, um Kontrollinformationen zu
den verschiedenen Einrichtungen zu übertragen. Beispielsweise umfassen
die Signalisierungsinformationen Kontrollinformationen wie Ziel-IP-Adressen,
die benutzt werden können, um
Zieladressen zu schaffen, welche durch die VoIP-Einrichtung benötigt werden. Diese Informationen
werden dann durch die VoIP-Einrichtung benutzt, um die Sprachinformationen
zu liefern, welche von dem DACS her empfangen werden, durch entsprechende
Paketbildung der Informationen und deren Senden gemäß geeigneten
Protokollen, wie beispielsweise RTP/UDP/IP.
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Die
Datenebene ist ausgebildet mit passiven Fehlertoleranzmechanismen.
Diese Mechanismen stellen sicher, daß auf Versagen der Datenebene
die Linien, welche durch eine Seite des DACS empfangen werden, über die
Datenebene in einem Bypass umgeleitet werden und BSC und MSC kommunizieren
können,
wie sie es konventionell tun.
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Software-Architektur
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Gemeinsam
bezugnehmend auf die 9 bis 10 führt unter
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
die Kontrollebenensoftware Sitzungsmanagerprozesse und Kommunikationsprozesse durch.
Diese Sitzungsmanagerprozesse umfassen einen Proxy-Sitzungsmanager
(Proxy Session Manager – PSM) 904 und
einen Kernsitzungsmanager (Core Session Manager – CSM) 1002. Die Kommunikationsprozesse
umfassen SS7-Nachrichtenabwickler (SS7MsgHdlr) 902a–n und IP-Nachrichtenabwickler
(IPMsgHdlr) 906a–n.
Wie die Namen vorschlagen, umfassen die Sitzungsmanagerlogik zum
Managen und Abwickeln von Anrufsitzungen, während die Nachrichtenabwickler
Logik umfassen zum Abwickeln von Nachrichten. Die Nachrichtenabwickler fassen
die Logik für
die Abwicklung von Nachrichten zusammen, so daß andere Software die Nachrichtenabwicklungsbesonderheiten
nicht zu wissen braucht. Auf ähnliche
Weise fassen die Sitzungsmanager die Logik zum Abwickeln von Sitzungen
zusammen, so daß andere
Software wie beispielsweise die Nachrichtenabwickler den Sitzungszustand
oder dergleichen nicht zu wissen braucht.
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Die
SS7MsgHdlr- und IPMsgHdlr-Prozesse sind verantwortlich für das Annehmen
von einlaufenden Nachrichten und das Senden von ausgehenden Nachrichten.
Ersterer empfängt
und sendet Signalisierungsnachrichten von und zu dem MSC 110 und/oder
dem BS 107. Der letztere SS7MsgHdlr und IPMsgHdlr empfängt und
sendet Kontrollnachrichten an die Datenebene. Der PSM-Prozeß 904 wickelt
alle Anrufe oder Sitzungen ab, welche "Durchfluß"-Anrufe
oder nicht-geschleuste Anrufe sind. Der CSM-Prozeß 1002 wickelt
alle Anrufe oder Sitzungen ab, die durch den Proxy-Schalter 300 weggeschleust
sind. Als solches stellt der CSM-Prozeß 1002 vieles von der
gleichen Funktionalität
wie das Leitungs-MSC und ein BS in dem Sinne bereit, daß er antwortet
wie ein MSC auf Nachrichten von dem BS und antwortet auf Nachrichten
von der MS, als ob es ein BS wäre. Allgemein
laufen eine Mehrzahl von PSM- und CSM-Prozessen gleichzeitig auf
verschiedenen Prozessorkarten, um die nötige Skalierbarkeit und Leistung
bereitzustellen. Zusätzliche
Softwareprozesse werden bereitgestellt für Ersatz und Zuverlässigkeit. Diese
werden in der Zeichnung bezeichnet als PSM' 904' und CSM' 1002'. Der Zweck dieser "gestrichenen" Prozesse liegt darin,
Ersatz für
andere PSM- und CSM-Prozesse bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform
hat jeder PSM und CSM einen "Schatten"-PSM'/CSM'-Prozeß, welcher "Schatten-"Versorgung bereitstellt.
In dem Falle, daß ein
PSM- oder CSM-Prozeß ausfällt, ist
der entsprechende Schatten-PSM'/CSM'-Prozeß ausgebildet,
um von dem ausgefallenen Prozeß zu übernehmen.
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Bezugnehmend
auf die 9 werden Signalisierungsnachrichten,
wenn sie von dem BSC und MSC ankommen, durch ein SS7MsgHdlr 902a–n abgewickelt,
welches auf der SS7-Verarbeitungskarte ausführt. Es gibt ein SS7MsgHdlr,
welches mit jeder Signalisierungsverbindung zu oder von dem Proxy-Schalter
verbunden ist. Die SS7-Verarbeitungskarten (oben erwähnt) ziehen
genügend
Informationen von der Signalisierungsnachricht, um einen entsprechenden
SS7MsgHdldlr zu identifizieren, zu dem die Signalisierungsnachricht,
weitergereicht wird.
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Der
SS7MsgHdlr empfängt
die Nachrichten und ordnet eine (bevorzugterweise) eindeutige logische
Referenznummer dieser Nachricht zu. Diese Referenznummer wird später verwendet,
um nachfolgende Nachrichten zu identifizieren, die zu dem gleichen
fortlaufenden Anruf/Sitzung gehören.
Die zugeordnete logische Referenznummer wird rückkommuniziert zu dem Softwaresystem,
welches in dem BS oder MSC läuft
(beispielsweise dem SCCP Protocol Stack), welches dann diese Referenznummer
in allen nachfolgenden Nachrichten benutzt, welche zu diesem Anruf/Sitzung
gehören.
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Nach
der obigen Verarbeitung wählt
dann der SS7MsgHdlr 902 einen PSM 904 aus, um
die Nachricht zu verarbeiten. Bei einer Ausführungsform untersucht der SS7MsgHdlr
den Punktcode des Nachrichtenursprungs und wählt ein PSM, das mit dem Code
verbunden ist. Beispielsweise kann eine Tabelle benutzt werden,
um solche Beziehungen zu speichern.
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Der
PSM 904 bestimmt dann, ob diese Nachricht für einen
Anruf/Sitzung ist, der geschleust werden muß. Bei einer Ausführungsform
wird diese Bestimmung durch Untersuchung des Dienstoptionsfeldes
gemacht, welches in der Nachricht enthalten ist, das zwischen Datensitzungen
und Sprachanrufen unterscheidet. Bei einer anderen Ausführungsform wird
diese Unterscheidung gemacht durch Untersuchung der Anrufer- und
angerufenen Teilnehmernummern, um festzustellen, ob beides Mobiltelefonnummern
sind. Bei einer weiteren Ausführungsform wird
diese Bestimmung gemacht durch Untersuchung der Anruferteilnehmernummer,
um zu bestimmen, ob die anrufende Partei einen VoIP-Diensteanbieter
gewählt
hat. Sobald die Bestimmung gemacht ist, um diesen Anruf/Sitzung
zu schleusen, leitet der PSM 904 die Nachricht weiter an
den CSM 1002. Wenn eine Bestimmung gemacht wird, diesen
Anruf/Sitzung nicht zu schleusen, erzeugt der PSM eine Nachricht,
die verwendet wird zur Rücksendung
an das MSC oder das BS über
die SS7MsgHdlr-Prozesse.
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Die
PSM-Prozesse 904 können
auch über ein
internes Protokoll mit den CSM-Prozessen 1002 kommunizieren,
siehe beispielsweise 10. Das interne Protokoll einer
bevorzugten Ausführungsform ist
zustandslos und textbasiert. Wie oben ausgeführt, hat der PSM mit solchen
Sitzungen/Anrufen zu tun, die nicht-schleusbar sind. Sobald es einer
Sitzung/einem Anruf begegnet, welcher schleusbar ist, gibt es den
Kontext dieser Sitzung/dieses Anrufs an einen CSM-Prozeß weiter.
Der CSM-Prozeß ist
verantwortlich für
das Abwickeln aller Anrufe/Sitzungen, die geschleust sind. Der CSM
kommuniziert mit der Datenebene über
Standardkontrollprotokolle, wie beispielsweise H.248 und MGCP (Media
Gateway Control Protocol).
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Die
interne Architektur der PSM- und CSM-Prozesse ist ähnlich.
Bezugnehmend auf 11 werden einlaufende Nachrichten
durch das Netzwerkschnittstellenmudul 1102 empfangen. Das Netzwerkschnittstellenmodul
sendet dann die Nachricht zu dem Protokoll-Engine 1104.
Beispielsweise ist dieser Engine 1104 unter CDMA-Ausführungsformen
verantwortlich für
das Codieren und Decodieren von Nachrichten gemäß dem IS-634-Protokoll. Das Zustandsmaschinenmodul 1106 ist
verantwortlich für das
Verarbeiten der Nachricht und Aufzeichnung des Zustands gemäß dem Protokoll.
Beispielsweise gibt unter einem vorgegebenen Protokoll eine vorgegebene
Nachricht einen bekannten Zustandsübergang unter dem Protokoll
an. Das Zustandsmaschinenmodul 1106 umfaßt die Logik
zum Aufzeichnen des Zustands und zum Implementieren des Zustandsübergangs.
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Das
aktive Verzeichnismodul 1108 interagiert mit den externen
Mobilitätsmanagementfunktionen
des MSC und ist verantwortlich für
das Erhalten und Aktualisieren von Abonnentenprofilen und anderen
Benutzer-Abonnentendaten. Bei einem traditionellen MSC ist das Besucherregister
(Visiting Location Register – VLR)
typischerweise dem MSC zugeordnet; das VLR umfaßt die Abonnenteninformationen
(Profile), die gegenwärtig
innerhalb des Gebiets, welches durch das MSC abgedeckt wird, roamen. Zusätzlich ist
das MSC mit einer anderen Datenbank verbunden, welche als Heimregister
(Home Location Register – HLR)
bezeichnet wird und alle Abonnenten enthält, die in dem gegenwärtigen Netzwerk "zu Hause" sind. Typischerweise
fordert das MSC, wenn ein Abonnent roamt und in ein Gebiet eintritt,
welches durch das MSC versorgt wird, beim HLR an, das Profil des
Abonnenten zu senden und speichert es in dem (lokalen) VLR. Wenn
der Abonnent außerhalb des
Gebiets roamt, welches durch das MSC versorgt wird (zu einem Gebiet,
welches durch einen anderen MSC versorgt wird), dann wird dieses
Abonnentenprofil gelöscht.
Das aktive Verzeichnismodul in dem Proxy-Schalter handelt als Client
der HLR-Datenbank, fordert Abonnentenprofile von dem HLR für Abonnenten,
die in das Gebiet roamen, welches durch den Proxy-Schalter versorgt
wird, und aktualisiert die lokale Datenbank, d. h. das aktive Verzeichnismodul
und seine zugeordneten Datenbanken wirken/verhalten sich wie ein
traditionelles VLR für
roamende Abonnenten.
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Das
Media Gateway Controller (MGC)-Modul 1110 interagiert mit
der Datenebene 304 des Proxy-Schalters über offene Kontrollprotokolle,
wie beispielsweise H.248 und MGCP. Auf den Empfang einer Aktionsanforderung
von dem IS-634-Zustandsmaschinenmodul 1106 sendet das MGC 1110 eine Nachricht
im H.248- oder MGCP-Protokoll an die Datenebene 304, um
die benötigten
Aktionen auszuführen.
Bei einer Ausführungsform,
dem sogenannten TDM-VoIP-Fall,
instruieren diese Aktionsnachrichten von dem MGC 1110 an
die Datenebene die Datenebene, einkommenden Leitungs-(TDM)-Verkehr
an einem Eingangsport zu empfangen und ihn in RTP/UDP/IP-Pakete
zu konvertieren und ihn von den Ausgangsporten zu senden. Auf diese
Weise wird bei dieser Ausführungsform
einlaufender Datenverkehr in Pakete gebündelt und ausgesandt als Pakete.
Diese Ausführungsform
kann benutzt werden, um Leitungsanrufe zu nehmen, und sie als Voice
over IP (VoIP)-Anrufe zu transportieren. Bei einer anderen Ausführungsform,
dem sogenannten TDM-TDM-Fall, instruiert
das MGC 1110 die Datenebene 304, einlaufenden
Leitungs(TDM)-Verkehr an einem Einlaufport zu empfangen und als
Leitungs-(TDM)-Verkehr
aus einem Ausgangsport zu schalten. In diesem Fall wird einkommender
Leitungsverkehr erhalten als Leitung und auf ein alternatives Leitungsnetzwerk
geschaltet.
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12 bis 14 werden
verwendet, um die obigen Konzepte mit vereinfachten Architekturdiagrammen
zu illustrieren. Die Figuren werden verwendet, um die verschiedenen
Interaktionen der Softwareprozesse als Antwort auf Signalisierungsnachrichten
zu zeigen. Trägerleitungen
sind in einigen der Figuren der Einfachheit halber nicht gezeigt. Darüber hinaus
sind der Einfachheit halber einige Beispiele der PSM- und CSM-Prozesse
gezeigt.
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12 dient
dazu, den Kontrollfluß zu
zeigen, wenn eine neue Anrufnachricht von dem BS 107 her
zu dem MSC 110 initiiert wird, und um einen "Durchgangsanruf" zu zeigen. Ein Durchgangsanruf ist
ein Anruf, bei welchem der Proxy-Schalter 300 nicht verantwortlich
ist für
das Managen des Anrufs und bei welchem der Anruf durchgeleitet werden
muß zum
Abwickeln durch das MSC 110. Der Proxy-Schalter 300 ist
transparent für
die Zwecke dieses Anrufs (obwohl er Punktcodes ändern kann, um beispielsweise
eine Wieder-Abbildung
von MSCs durchzuführen,
wie es unter Bezugnahme auf 3B erläutert wurde).
Das BS 107 sendet 1205 eine Dienstanforderung
(wie beispielsweise ein CSR), welche bestimmt ist für das MSC 110.
Die Dienstanforderung umfaßt
ein Dienstoptionsfeld, welches spezifiziert, ob dies eine Anforderung
für einen Sprachanruf
oder einen Datenanruf ist. Der Proxy-Schalter empfängt die
Nachricht (weil er in dem Signalpfad zwischen dem BSC und dem MSC
ist); insbesondere empfängt
der SS7MsgHdlr-Prozeß 902 den
Anruf, ordnet dieser Nachricht eine eindeutige lokale Referenznummer
zu (dies ist die Initialisierungsnachricht für eine potentielle fortlaufende
Anrufnachfrage) und richtet 1210 sie zu dem PSM-Prozeß 904 zur
weiteren Verarbeitung. Der PSM-Prozeß 904 decodiert
die ankommende Nachricht und bestimmt unter Benutzung der IS-634-Zustandsmaschine
(für CDMA-Ausführungsformen),
ob dieser Anruf geschleust werden muß (beispielsweise zu einem
alternativen Netzwerk) oder ob es erlaubt wird, daß er durch
das MSC 110 abgewickelt wird. Da in diesem Beispiel der
Anruf nicht geschleust werden muß, wird die Nachricht verschlüsselt und
zurückgesandt 1215 zu
dem SS7MsgHdlr-Prozeß 902.
Bei einer Ausführungsform
ist das Kommunikationsprotokoll zwischen den SS7MsgHdlr- und PSM-Prozessen
ein zustandsloses textbasiertes Protokoll, welches einen Abstraktionsgrad
(relativ zur Sitzungslogik) des zugrundeliegenden Signalisierungsprotokolls
bereitstellt. Der SS7MsgHdlr-Prozeß 902 sendet dann
erneut 1220 die IS-634-Nachricht an das MSC 110.
Das MSC verarbeitet diese Nachricht und antwortet 1225.
Diese Antwort wird auch durch den Proxy-Schalter 300 empfangen,
da aber diese Antwort einen fortlaufenden, aber nicht schleusbaren
Anruf betrifft (wie es von der lokalen Referenznummer bestimmt wird,
welche der anfänglichen
CSR-Anforderungsnachricht wie oben erläutert zugeordnet ist), leitet
der SS7MsgHdlr-Prozeß 902 diese
Nachricht nicht zu dem PSM 904. Anstelle davon sendet 1230 der SS7MsgHdlr
diese Nachricht transparent weiter zu dem BS 107. Allen
anderen Vermittlungen, welche diesen Anruf betreffen, wird erlaubt,
transparent zwischen dem BS und dem MSC zu gehen mit Ausnahme einer
Anruffreigabenachricht (Call Release Message) am Ende des Anrufs.
In Antwort auf einen Call Release stellt der Proxy-Schalter 300 sicher,
daß das "Losreißen" des Anrufs stattfindet
einschließlich
der Übergabe
der lokalen Referenznummer. Die Call-Release-Nachricht wird auch
zu dem BS 107 über
den Proxy-Schalter gesandt, so daß das BS mit den Losreißprozessen
fortfahren kann.
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13 wird
benutzt, um den Fall einer Anrufnachricht zu zeigen, welche durch
das BS 107 zu dem MSC 110 initiiert wird, und
wird auch benutzt, um Proxy-Linien zu zeigen, d. h. Fernmeldelinien, welche
kontrolliert und zugeordnet werden durch das MSC 110. Das
BS 107 sendet 1305 eine Dienstnachfrage, welche
für das
MSC 110 gedacht ist. Der Proxy-Schalter empfängt diese
Nachricht und der SS7MsgHdlr-Prozeß 902 empfängt den
Anruf, weist dieser Nachricht eine eindeutige lokale Referenznummer
zu und lenkt 1310 sie zu dem PSM-Prozeß 904 zur weiteren
Verarbeitung. Der PSM-Prozeß 904 decodiert
die einlaufende Nachricht und bestimmt, ob dieser Anruf geschleust
werden muß (beispielsweise an
ein alternatives Netzwerk) oder es erlaubt ist, daß er durch
das MSC 110 abgewickelt wird. Da bei diesem Beispiel der
Anruf nicht geschleust werden muß, wird die Nachricht verschlüsselt und
zurückgesandt 1315 zu
dem SS7MsgHdlr-Prozeß 902.
Der SS7MsgHdlr-Prozeß 902 sendet
dann erneut 1320 die Nachricht zu dem MSC 110.
Das MSC 110 antwortet 1325 auf die Anruf-set-up-Anforderung
durch Zuordnung eines Kanals zu dem Anruf (wie oben beschrieben).
Diese Kanalzuordnung wird durch den Proxy-Schalter 300 empfangen, welcher
die Zuordnung zu dem PSM 904 weiterleitet 1330,
welcher wiederum antwortet 1335, daß er die Zuordnung 1330 aufgezeichnet
hat. Der Proxy-Schalter sendet dann 1340 die Kanalzuordnungsforderung
weiter an das BS 107. Alle weiteren Vermittlungen, welche
sich auf diesen Anruf beziehen, werden zwischen dem BSC und dem
MSC erlaubt, um auf transparente Weise durch den Proxy-Schalter
zu gehen, bis zur Call-Release-Nachricht.
Der Call-Release löst
die Losreißprozesse
in dem Proxy-Schalter
aus.
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14 dient
dazu, den Fall eines "geschleusten
Anrufs" zu zeigen.
Ein geschleuster Anruf ist ein Anruf, welcher durch das BS 107 initiiert
ist, der abgefangen wird und umgeleitet wird an ein alternatives
Netzwerk durch den Proxy-Schalter. Bei einem solchen Beispiel muß die ganze
Signalisierung durch den Proxy-Schalter abgewickelt werden und die
Linien, welche den Benutzerverkehr tragen, müssen durch den Proxy-Schalter
kontrolliert werden. Das BS 107 sendet 1405 eine
Dienstnachfrage, welche für
das MSC 110 bestimmt ist. Der Proxy-Schalter empfängt diese
Nachricht und ordnet eine eindeutige lokale Referenznummer dieser
Nachricht zu und leitet 1410 sie zu dem PSM-Prozeß 904 zur
weiteren Verarbeitung. Der PSM-Prozeß 904 decodiert die einlaufende
Nachricht und bestimmt unter Verwendung der IS-634-Zustandsmaschine
(für CDMA-Ausführungsformen),
daß der
Anruf geschleust werden muß.
Da in diesem Beispiel der Anruf an ein alternatives Netzwerk geschleust
werden muß,
sendet 1415 das PSM die Nachricht zu dem CSM-Prozeß 1002. Der
CSM-Prozeß 1002 beginnt
nun, sich wie ein konventionelles MSC zu verhalten und gibt 1420 eine Kanalzuordnung
für diesen
Anruf aus, wobei eine Linie zwischen dem BS und der Datenebene des
Proxy-Schalters zugeordnet wird. Die Kanalzuordnung wird dann zu
dem SS7MsgHdlr gesandt 1435. Der SS7MsgHdlr-Prozeß sendet 1430 diese
Kanalzuordnungsinformationen zu dem BS, so daß das BS sie für Benutzerverkehr
verwenden kann. Das CSM sendet auch eine Nachricht zu der Datenebene
des Proxy-Schalters (wie oben beschrieben unter Verwendung von H.248-
oder MGCP-Protokollen), diesem mitteilend, ankommenden Benutzerverkehr
auf dem zugeordneten Kanal zu empfangen und diesen auf ein alternatives
Netzwerk umzuleiten. Wie oben erwähnt, kann bei einer Ausführungsform
das alternative Netzwerk ein IP-Netzwerk sein. Alle weiteren Vermittlungen
zwischen den BSC- und CSM-Prozessen treten auf, bis der Call-Release-Befehl
durch das MSC ausgegeben wird, welcher eine Freigabe von Resourcen
bewirkt (den Losreißprozeß).
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Bei
einer anderen Ausführungsform
kann die Software-Architektur nur einen einzigen Prozeß zur Ausführung der
Proxy-Funktionen benutzen anstatt zweier verschiedener Prozesse
(PSM und CSM). Bei einer solchen Ausführungsform bestimmt der PSM-Prozeß allein,
wie zuvor, ob ein Anruf geschleust werden muß oder nicht. Wenn es sich
nicht um einen schleusbaren Anruf handelt, dann wird erlaubt, zu
dem MSC fortzufahren. Wenn es ein schleusbarer Anruf ist, dann wickelt
das PSM selber den Anruf ab und sendet und empfängt Nachrichten von dem BS 107 und
dem MSC 110. In anderen Worten wirkt der PSM in solch einer
Ausführungsform
wie ein MSC und BS 107 und wickelt alle Signalisierungsnachrichten
in diesem Zusammenhang ab. Als solches stellt der PSM-Prozeß vieles
der gleichen Funktionalität
bereit wie das Leitungs-MSC und ein BS 107 im Sinne, daß er antwortet
wie ein MSC auf Nachrichten von dem BS 107, und antwortet
auf Nachrichten von der MS, als ob es ein BS 107 wäre. Im allgemeinen
laufen eine Vielzahl von PSM-Prozessen gleichzeitig auf verschiedenen
Prozessorkarten, um die notwendige Skalierbarkeit und Leistung bereitzustellen.
Zusätzliche
Softwareprozesse werden bereitgestellt für Ersatz und Zuverlässigkeit.
Der Zweck dieser Prozesse liegt darin, Ersatz für andere PSM-Prozesse bereitzustellen.
Bei einer Ausführungsform
hat jeder PSM einen "Schatten"-Prozeß, welcher "Schatten"-Versorgung bereitstellt.
Im Falle, daß ein
PSM-Prozeß ausfällt, wird
der entsprechende Schattenprozeß vorgesehen,
um von dem ausgefallenen Prozeß zu übernehmen.
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Variationen
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Die
obigen Ausführungsformen
erleichtern alle die Realisierung eines transparenten Schalters. Untermengen
der Funktionalität
stellen jedoch Vorteile über
den Stand der Technik bereit. Beispielsweise kann ein Schalter,
der teilweise für
das Netzwerk sichtbar ist, noch viele der oben diskutierten Vorteile bereitstellen.
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Weiterhin
wurden die Ausführungsformen teilweise
mit Bezug auf CDMA-Protokolle
beschrieben, wobei die Ausführungsformen
auch modifiziert werden können,
um mit GSM, IS-136 und/oder anderen 2G- und 3G-Protokollen zu arbeiten.
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Die
Verbindung von Linien von dem Proxy-Schalter zu MSC ist optional.
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Es
wurde eine beispielhafte Ausführungsform
beschrieben, wobei Änderungen
zu der Ausführungsform
gemacht werden können,
ohne von dem Gegenstand der Erfindung abzuweichen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Proxy-Schalter, Kommunikationsmethoden und Kommunikationslogik zur
Verwendung in einem Mobilnetzwerk werden beschrieben. Ein Proxy-Schalter
wird eingesetzt zwischen einem Basisstationsubsystem und einem Mobilstationszentrum. Er
empfängt
Signalisierungsnachrichten und sendet sie entweder weiter, blockiert
sie, konvertiert sie oder schleust sie an ein alternatives Netzwerk.
Neben Bereitstellung einer Möglichkeit,
Mobilverkehr abzuladen, stellt er eine Plattform für neue Kommunikationsdienste
bereit. Unter anderem umfaßt
ein Proxy-Schalter zur Abwicklung von Mobilitätsmanagement innerhalb des
Netzwerks eine Signalisierungsnachrichten-Bearbeitungslogik zum
Empfangen von Signalisierungsnachrichten von dem MSC und BS gemäß einem
Mobilsignalisierungsprotokoll. Der Schalter kann auch Zustandslogik
zum Aufrechterhalten von Zustandsinformationen von Anrufsitzungen
und Mobilstationen (MSs) umfassen, welche innerhalb des Mobilkommunikationsnetzwerks
verwendet werden, und Nachrichtenabfanglogik zum Detektieren, ob
die Signalisierungsnachricht eine Gesprächsumschaltungsnachricht von
einer MS ist. Die Nachrichtenabfanglogik verhindert, daß Gesprächsumschaltungsnachrichten
weitergeleitet werden an das MSC, wenn die MS involviert ist in
den Anruf, und wenn das MSC nicht involviert ist in den Anruf. Der
Schalter umfaßt
ferner Nachrichtenkonversionslogik zum Konvertieren einer Gesprächsumschaltungsnachricht
an eine Orts-Update-Nachricht zum Senden an das MSC, wenn die MS
involviert ist in den Anruf, und wenn das MSC nicht involviert ist
in den Anruf; und Nachrichtensendelogik zum Senden der Gesprächsumschaltungsnachrichten
an das MSC, wenn die MS nicht involviert ist in den Anruf.