DE60122925T2 - Verfahren zur verbindung in einem mobilen netz - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Bereich der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf Mobilkommunikation und insbesondere auf die Verwendung einer Proxy-Schalteinrichtung in einem Mobilkommunikationsnetzwerk, um die Kapazität und Kosteneffektivität von Kommunikationsnetzwerken zu verbessern und um eine Plattform für neue Mobildienste zu bieten.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Alle modernen Mobilkommunikationssysteme haben eine hierarchische Anordnung, in der ein geographischer "Abdeckbereich" in eine Anzahl an kleinere geographische Bereiche so genannte "Zellen" unterteilt wird. Bezug nehmend auf 1 wird jede Zelle vorzugsweise durch eine Basis-Sende-Empfangsstation (BTS) 102a mit Diensten versorgt ("served"). Mehrere BTS 102b-n sind über feste Links 104a-n in einem Basisstationscontroller (BSC) 106a vereint. Die BTSs und BSC werden manchmal umgangssprachlich als Basisstationsuntersystem (BS) 107 bezeichnet. Mehrere BSCs 106b-n können über feste Links 108a-n in einem Mobilschaltzentrum (MSC) 110 vereint werden.
  • Das MSC 110 wirkt als lokale Schalt-Vermittlungsstelle (mit zusätzlichen Funktionen zum Handhaben der nachfolgend beschriebenen Mobilitätsmanagementerfordernisse) und kommuniziert mit dem Telefonnetzwerk (PSTN) 120 über Trunkgruppen. Bei US-Mobilnetzwerken existiert das Konzept eines Heimat-MSC und eines Gateway-MSC. Das Heimat-MSC ist das MSC, das der Vermittlungsstelle entspricht, die zu einer Mobilstation (MS) zugehörig ist; diese Zuordnung basiert auf der Telefonnummer der MS, wie z.B. der Vorwahl. (Das Heimat-MSC ist für das nachfolgend beschriebene HLR verantwortlich.) Das Gateway-MSC ist andererseits die Vermittlungsstelle, die verwendet wird, um den MS-Anruf mit dem PSTN zu verbinden. In Folge dessen sind manchmal das Heimat-MSC und das Gateway-MSC dieselbe Funktionseinheit, aber manchmal sind sie dies auch nicht (z.B. wenn die MS Roaming durchführt). Typischerweise ist ein Aufenthaltsregister (VLR) 116 zusammen mit dem MSC 110 angeordnet und ein logisch singuläres HLR wird in dem Mobilnetzwerk verwendet. Wie nachfolgend erklärt wird, werden das HLR und das VLR zum Speichern vieler Arten an Teilnehmerinformationen und Profile verwendet.
  • Kurzum sind dem gesamten Abdeckbereich etliche Funkkanäle 112 zugeordnet. Die Funkkanäle sind in Kanalgruppen unterteilt, die einzelnen Zellen zugeordnet sind. Die Kanäle werden zum Tragen von Signalisierungsinformationen verwendet, um Anrufverbindungen und dergleichen zu errichten und um Stimm- oder Dateninformationen zu tragen, sobald eine Anrufverbindung errichtet ist.
  • Auf einem relativ hohen Abstraktionsniveau involviert die Mobilnetzwerksignalisierung zumindest zwei Hauptaspekte. Ein Aspekt involviert die Signalisierung zwischen einer MS und dem Rest des Netzwerks. Bei 2G ("2G" ist die Industriebezeichnung, die für "zweite Generation" verwendet wird) und späterer Technologie betrifft diese Signalisierung Zugriffsverfahren, die durch die MS verwendet werden (z.B. Zeitmultiplexzugriff oder TDMA; Codemultiplexzugriff oder CDMA), Zuordnung von Funkkanälen, Authentifizierung, usw. Ein zweiter Aspekt involviert die Signalisierung zwischen den verschiednen Funktionseinheiten in dem Mobilnetzwerk, wie beispielsweise die Signalisierung zwischen MSCs, VLRs, HLRs, usw. Dieser zweite Teil wird manchmal als MAP (MAP = "Mobile Application Part"/Mobilanwendungsteil) bezeichnet, insbesondere wenn er im Zusammenhang mit Signalisierungssystem Nr. 7 (SS7) verwendet wird.
  • Die verschiednen Formen der Signalisierung (sowie die Daten- und Stimmkommunikation) werden entsprechend verschiedener Standards übertragen und empfangen. Beispielsweise helfen die Electronics Industrien Association (EIA) und die Telecommunications Industry Association (TIA) dabei, viele US-Standards, wie beispielsweise IS-41 zu definieren, welcher ein MAP-Standard ist. Analog helfen der CCITT und der ITU internationale Standards zu definieren, wie beispielsweise GSM-MAP, der ein internationaler MAP-Standard ist. Informationen über diese Standards sind wohl bekannt und können von den relevanten Organisationseinrichtungen sowie aus Literatur erlangt werden, siehe z.B. Bosse, Signaling in Telecommunications Networks (Wiley 1998).
  • Um einen Anruf von einer MS 114 zu übermitteln, wählt ein Benutzer die Nummer drückt auf einem zellularen Telefon oder einer anderen MS auf "Senden". Die MS 114 sendet die gewählte Nummer, was dem MSC 110 über die BS 107 die angeforderten Dienste anzeigt. Das MSC 110 überprüft mit einem zugehörigen VLR 116 (mehr dazu nachfolgend), um zu bestimmen, ob die MS 114 den geforderten Dienst anfordern darf. Das Gateway-MSC routet den Anruf zur lokalen Vermittlungsstelle des gewählten Benutzers in dem PSTN 120. Die lokale Vermittlungsstelle alarmiert das angerufene Benutzerterminal und ein Rückantwortsignal wird über den mit Diensten versorgenden MSC 110 zurück zur MS 114 geroutet, der dann den Sprachpfad zu der MS fertigstellt. Sobald der Aufbau ("setup") fertig gestellt ist, kann der Anruf fortgeführt werden.
  • Um einen Anruf an eine MS 114 zu liefern, (angenommen, dass der Anruf seinen Ursprung in dem PSTN 120 hat), wählt der PSTN-Benutzer die der MS zugeordnete Telefonnummer. Zumindest gemäß den US-Standards routet das PSTN 120 den Anruf an das Heimat-MSC der MS (welches dasjenige sein kann, welches die MS mit Diensten versorgt, aber nicht dasjenige sein muss). Das MSC fragt dann das HLR 118 ab, um zu bestimmen, welches MSC gegenwärtig die MS mit Diensten versorgt. Dies dient auch dazu, das mit Diensten versorgende MSC zu informieren, dass ein Anruf kommt. Das Heimat-MSC routet dann den Anruf an das mit Diensten versorgende MSC. Das mit Diensten versorgende MSC führt über das zuständige BS ein Paging der MS durch. Die MS antwortet und die entsprechenden Signalisierungslinks werden aufgebaut.
  • Während eines Anrufs können die BS 107 und die MS 114 kooperieren, um Kanäle oder BTSs 102 zu ändern, wenn dies erforderlich ist, beispielsweise aufgrund von Signalzuständen. Diese Änderungen sind als "Hand-Offs" (Übergaben) bekannt und involvieren ihre eigenen Arten an bekannten Mitteilungen und Signalisierungen.
  • Ein Aspekt des MAP involviert "Mobilitätsmanagement". Kurzum kann es sein, dass verschiedene BSs und MSCs erforderlich sind und verwendet werden, um eine MS mit Diensten zu versorgen, während die MS 114 ein Roaming zu verschiedenen Standorten durchführt. Mobilitätsmanagement stellt sicher, dass das Gateway-MSC das Teilnehmerprofil und andere Informationen hat, die das MSC erfordert, um Anrufe korrekt mit Diensten zu versorgen (und in Rechnung zu stellen). Zu diesem Zweck verwenden die MSCs ein Aufenthaltsregister (VLR) 116 und ein Zuhauseregister (HLR) 118. Das HLR wird verwendet, um die Mobilidentifikationsnummer (MIN), die elektronische Seriellnummer (ESN) den MS-Status und das MS-Dienstprofil, usw. zu speichern und zu erlangen. Das VLR speichert ähnliche Informationen zusätzlich zum Speichern einer MSC-Identifikation, die den Gateway-MSC identifiziert. Zusätzlich werden bei geeigneten MAP-Protokollen Standortaktualisierungsprozeduren (oder Registrierungsnotifikationen) durchgeführt, so dass das Heimat-MSC eines mobilen Teilnehmers den Standort seiner Benutzer kennt. Diese Prozeduren werden verwendet, wenn eine MS von einem Standort zu einem anderen roamt oder wenn eine MS eingeschaltet wird und sich selbst registriert, um auf das Netzwerk zuzugreifen. Beispielsweise kann eine Standortaktualisierungsprozedur damit fortfahren, dass die MS 114 eine Standortaktualisierungsaufforderung über das BS 107 an das VLR 116 und das MSC 110 sendet. Das VLR 116 sendet eine Standortaktualisierungsmitteilung an das HLR 118, welches die MS 114 mit Diensten versorgt, und das Teilnehmerprofil wird von dem HLR 118 an das VLR 116 heruntergeladen. Der MS 114 wird eine Bestätigung einer erfolgreichen Standortaktualisierung gesendet. Das HLR 118 fordert das VLR (falls eines vorhanden ist), welches vorhergehend Profildaten trug, auf, die Daten zu löschen, welche sich auf die neu platzierte MS 114 beziehen.
  • 2 zeigt detaillierter die Signalisierungs- und Benutzerverkehrsschnittstellen zwischen einem BS 107 und einem MSC 110 in einem CDMA-Mobilnetzwerk. Die BS 107 kommuniziert Signalisierungsinformationen unter Verwendung der A1-Schnittstelle. Die A2-Schnittstelle trägt den Benutzerverkehr (z.B. Stimmsignale) zwischen der Schaltkomponente 204 des MSC und der BS 107. Die A5-Schnittstelle wird verwendet, um einen Pfad für Benutzerverkehr für durchgeschaltete Datenanrufe (im Gegensatz zu Stimmanrufen) zwischen der Quell-BS und dem MSC bereitzustellen.
  • Während die Anzahl an Zellenstandorten oder die Anzahl an Teilnehmern zunimmt, erhöht sich die Last auf den MSC 110. Diese erhöhte Last zwingt den Dienstprovider dem System mehr Kapazität hinzuzufügen. Um mehr Kapazität hinzuzufügen, fügt der Dienstprovider mehr Schaltmodule zu dem MSC hinzu oder verwendet zusätzliche MSCs in dem Netzwerk. Jede Alternative involviert wesentliche Kosten.
  • Darüber hinaus fordern Teilnehmer neuere Dienste, z.B. "Datenanrufe" in das Internet. Für einige dieser Dienste sind MSCs nicht kostengünstig, weil sie primär für Stimmanrufe entworfen wurden. Die Integration neuer Dienste in das MSC ist kompliziert oder nicht durchführbar und zwar aufgrund der geschützten und geschlossenen Bauweisen, die von vielen MSC-Softwarearchitekturen verwendet werden. Das heißt es ist nicht einfach, die Softwarelogik, die erforderlich ist, um die Dienste bereitzustellen, zu dem MSC 110 hinzuzufügen. Oft wird ein Schaltzusatz verwendet, um solche Dienste bereitzustellen. Beispielsweise ist die IWF (IWF = "Inter Working Function"/Zusammenarbeitsfunktion) ein Zusatz zum Routen eines Datenanrufs zum Internet. Jeder Ansatz – Integrieren von Funktionalität in das MSC oder Hinzufügen eines trunkseitigen Zusatzes – involviert das MSC in die Lieferung von Diensten. Da erwartet wird, dass die neuen Dienste die Nachfrage anregen, ist es wahrscheinlich, dass die Integration neuer Dienste über MSC-Bauweisenveränderungen oder über trunkseitige Zusätze die Netzwerküberlastung an dem MSC verschlimmert und kostspielige MSC-Ressourcen erfordert.
  • Anderer Stand der Technik ( US 6 490 451 ) ersetzt das durchgeschaltete ("circuit-switched") Netzwerk mit einem paketvermittelten ("packet-switched") Netzwerk.
  • Zusammenfassung
  • Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Mobilkommunikation gemäß den Ansprüchen bereit. Insbesondere werden Schaltvorgänge zwischen zumindest einem Mobilschaltzentrum (MSC) und zumindest einem Basisstationsuntersystem (BS) durchgeführt. Das Schalten gemäß einem Aspekt der Erfindung erlaubt, Kommunikationsverkehr zu oder von einem alternativen Netzwerk umzulenken ("to be siphoned"). Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Schalten mit einer Proxy-Schalteinrichtung durchgeführt, die gegenüber dem Mobilnetzwerk mittels Punktcodeerhaltungsverfahren und -logik transparent gemacht werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung hat ein Mobilkommunikationsnetzwerk zumindest ein BS, zumindest eine MS, zumindest ein MSC und zumindest eine Schalteinrichtung, die in Kommunikation mit zumindest einem der BSs und zumindest einem der MSCs ist. Ein BS ist in Trunkleitungskommunikation mit der Schalteinrichtung und die Trunkleitungskommunikation wird als Trägerschaltung bzw. Bearer-Circuit organisiert, wobei jede Trägerschaltung mit einem Schaltungsidentifikationscode (CIC) identifizierbar ist. Die Schalteinrichtung empfängt Signalisierungsmitteilungen von dem BS und bestimmt, ob ein Anruf entsprechend zur Signalsierungsmitteilung durch das alternative Kommunikationsnetzwerk zu handhaben ist. Wenn dies so ist, ordnet die Schalteinrichtung für eine Trägerschaltung einen CIC für den Anruf zu und kommuniziert den CIC zu dem BS. Danach empfängt die Schalteinrichtung Informationen auf der CIC-identifizierten Trägerschaltung und gibt die empfangenen Informationen an das alternative Netzwerk weiter.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung werden die Zustandsinformationen beibehalten um die CICs zu identifizieren, die für die Kommunikation mit dem alternativen Kommunikationsnetzwerk verwendet werden, und wenn die Schalteinrichtung versagt, wird auf eine CIC-Datenbank in dem MSC zugegriffen und alle CICs, die für die Kommunikation mit dem alternativen Kommunikationsnetzwerk verwendet wurden, werden als verfügbar markiert.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird, wenn sich die Schalteinrichtung vom Versagen erholt, auf die CIC-Datenbank in dem MSC zugegriffen und alle CICs, die für die Kommunikation mit dem alternativen Kommunikations netzwerk verwendet wurden, werden als nicht verfügbar markiert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • In den Zeichnungen zeigen,
  • 1 ein Systemschaubild von Mobilnetzwerken vom Stand der Technik;
  • 2 eine Schnittstelle vom Stand der Technik zwischen einer BS und einem Mobilschaltzentrum in einem Netzwerk vom Stand der Technik;
  • 3A-B eine Proxy-Schalteinrichtung und bestimmte Anwendungen in einem Mobilnetzwerk gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung;
  • 4 eine exemplarische Datenebene einer Proxy-Schalteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 5 eine Mobilitätsmanagementlogik einer Proxy-Schalteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 6A-B eine Zusatzfunktionslogik einer Proxy-Schalteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 7A eine Versagensmanagementlogik einer Proxy-Schalteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 7B einen FSN- und BSN-Zähler einer Proxy-Schalteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 8 eine Mitteilungsumlenklogik einer Proxy-Schalteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 9 eine Softwareprozessarchitektur einer Proxy-Schalteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 10 eine Softwareprozessarchitektur einer Proxy-Schalteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 11 eine Softwaremodularchitektur eines bestimmten Prozesses einer Proxy-Schalteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 12-14 vereinfachte Architekturschaubilder zum Darstellen eines Mitteilungsflusses und eines Softwareprozesszusammenwirkens.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung stellen eine Proxy-Schalteinrichtung und ein Verfahren zu dessen Verwendung in einem Mobilkommunikationsnetzwerk bereit. Die Proxy-Schalteinrichtung wird vorzugsweise "transparent" gegenüber den anderen Komponenten zwischen einem MSC und einem BS angeordnet, was bedeutet, dass weder das BS oder das MSC die Proxy-Schalteinrichtung kennen muss noch dass sie aufgrund der Existenz der Proxy-Schalteinrichtung deren Verhalten oder Funktionalität kennen müssen. Anstatt dessen funktionieren das BS und das MSC wie herkömmlich, die Existenz der Proxy-Schalteinrichtung ignorierend.
  • Unter den vielen Vorteilen, kann die Proxy-Schalteinrichtung dabei helfen, die Überlastung in einem Mobilnetzwerk zu lindern. Beispielsweise kann die Proxy-Schalteinrichtung verwendet werden, um (a) Kommunikationsverkehr, der seinen Ursprung in einer MS hat, von dem Netzwerk abzuziehen ("siphon"), bevor er ein MSC erreicht, und um (b) den abgezogenen Verkehr über ein alternatives Netzwerk, wie beispielsweise einem paketbasierten Netzwerk an das gewünschte Ziel zu senden. Ähnlich kann die Proxy-Schalteinrichtung dazu verwendet werden, Kommunikationen von einem alternativen Netzwerk an eine MS zu senden. In Folge dessen können kostspielige MSC- und PSTN-Ressourcen vermieden werden und die Proxy-Schalteinrichtung kann verwendet werden, um den Kapitaldienst der Netzwerkkosten effektiv zu erhöhen.
  • Zusätzlich definiert die Proxy-Schalteinrichtung eine Reihe an Freigabefunktionen, die erlauben, dass neue Kommunikationsdienste an das Netzwerk bereitgestellt werden. Beispielsweise können unter Verwendung der Proxy-Schalteinrichtung neue Anklopfdienste in das Mobilnetzwerk integriert werden.
  • 3A zeigt eine bevorzugte Anwendung einer Proxy-Schalteinrichtung 300, bei der die Proxy-Schalteinrichtung 300 zwischen dem BS 107 und dem MSC 110 angeordnet ist. Nur eine Untergruppe an Trunks 306, welche Benutzerverkehr tragen, müssen an der Proxy-Schalteinrichtung enden; andere Trunks 308 können direkt das MSC 110 und das BS 107 verbinden. Alle Steuerlinks 312 von dem BS 107 enden an der Proxy-Schalteinrichtung 300. Die Proxy-Schalteinrichtung enthält eine Steuerebene 302 und eine Datenebene 304 (auch als "bearer plane" bzw. Trägerebene bekannt). Die Steuerebene 302 handhabt den Signalisierungsverkehr und die Datenebene 304 handhabt den gesamten Benutzerverkehr für die Trunks, die mit der Proxy-Schalteinrichtung verbunden sind.
  • Bei den bevorzugten Anwendungen kommuniziert die Proxy-Schalteinrichtung 300 auf beiden Seiten der Steuerebene 302 gemäß demselben Signalisierungsprotokoll. Beispielsweise befördern in den Ausführungsbeispielen, die für die CDMA-Technologie geeignet sind, die Signalisierungslinks 312 zwischen dem BS 107 und der Proxy-Schalteinrichtung 300 Informationen gemäß der IS-634/IOS-A1-Schnittstelle. Ähnlich befördern die Signalisierungslinks 314 zwischen dem MSC 110 und der Proxy-Schalteinrichtung 300 Informationen gemäß der A1-Schnittstelle. Diese Situation steht im Gegensatz zu anderen Mobilschaltkomplexen, wie beispielsweise dem MSC oder dem BS, bei denen verschiedene Signalisierungsstandards für die Kommunikation auf verschiedenen Seiten der Schalteinrichtung 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 der Schalteinrichtung).
  • In anderen Ausführungsbeispielen beendet die Proxy-Schalteinrichtung neuere Zugangsschnittstellen A8, A9 und Ausgangsschnittstellen A10, A11 für CDMA 2000 zum Tragen von paketbasiertem Verkehr, sowohl Signalisierung als auch Benutzerverkehr. Gegenwärtige MSCs unterstützen diese Zugangsschnittstellen nicht.
  • Die Datenebene 304 der Proxy-Schalteinrichtung verwendet die gleichen Standards auf jeder Seite der Schalteinrichtung. Die BS-seitigen Trunks 306 in dem CDMA-Ausführungsbeispielen kommunizieren gemäß den A2- und A5-Schnittstellen abhängig davon, ob jeweils Stimme oder Daten auf den Trunks getragen werden. Ähnlich verwenden die MSC- seitigen Trunks 307 dieselben Schnittstellen. Im Gegensatz dazu weist das MSC A2/A5 auf einer Seite auf, aber kommuniziert gemäß dem PSTN 64kb/s-impulscodierenten Modulationsstandards auf der anderen Seite.
  • Zusätzlich dazu, während alle der anderen Funktionseinheiten in einem Mobilnetzwerk ihre eignen Punktcodes innerhalb ihrer Signalisierung ("Punktcodes" werden als einzigartige Identifikatoren im Netzwerk) verwenden, verwendet in bestimmten Ausführungsbeispielen die Proxy-Schalteinrichtung 300 ihren Punktcode nicht und verwendet anstatt dessen die Punktcodes, die in den Mitteilungen enthalten sind, die sie empfängt. Durch Verwendung der Punktcodes des BS oder des MSC anstatt der Punktcodes für die Proxy-Schalteinrichtung wird die Transparenz der Proxy-Schalteinrichtung unterstützt.
  • Bei bestimmten Ausführungsbeispielen gibt es eine Eins- zu Eins-Korrespondez zwischen einem MSC und einer Proxy-Schalteinrichtung. Mehrere BSs können mit einer einzigen Proxy-Schalteinrichtung arbeiten.
  • 3B zeigt eine andere bevorzugte Anwendung. In der Anwendung aus 3B kann die Proxy-Schalteinrichtung 300 in Kommunikation mit mehr als einem MSC 110j -110k sein. Die Steuerebene 302 der Proxy-Schalteinrichtung 300 kann, wie die Anwendung aus 3a, Steuersignale 312a-n von mehreren BSs 107a-n empfangen. Zusätzlich kann die Datenebene 304 Trunks 306a-n von mehreren BSs empfangen. Anders als in der Anwendung der 3a empfängt und sendet die Anwendung aus 3b jedoch auch Informationen auf Signalisierungslinks 314j-k an mehrere MSCs 110j-k.
  • Die Anwendung aus 3b kann so aufgebaut sein, dass es sie die Datenlast besser auf dem System verteilt, um die Zuverlässigkeit zu verbessern (durch Bereitstellen eines alternativen Pfades an eine MS) und um Dienste bereitzustellen, die durchwegs zu einem Benutzerprofil passen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel, welches die Anwendung 3B verwendet, kann das System so aufgebaut sein, das Anrufe von einem gegebenen Anrufer zu einem MSC geroutet werden, das das meiste des Benutzerverkehrs handhabt (im Gegensatz dazu, dass sie nur ein geographischer Standort ist, an dem der Benutzer seine oder ihre MS 114 anschaltet). Diese Bestimmung kann auf eine statistische Überwachung basieren oder kann in einem Benutzerprofil konfiguriert werden. Durch derartiges Konfigurieren des Systems kann die Menge an Standortaktualisierungsmitteilungen und dergleichen verringert werden. Unter anderem kann ein Ausführungsbeispiel so aufgebaut sein, dass die Proxy-Schalteinrichtung so konfiguriert sein kann, dass Anrufe zu MSCs gerichtet werden, die relativ gesehen nicht ausgenutzt sind. In dieser Manier können Systemadministratoren die Datenlast beim Managen besser auf das gesamte Kommunikationssystem verteilen. Zusätzlich können Anrufe zu MSCs geroutet werden, die zu einem gegebenen Benutzerprofil stimmige Dienste bereitstellen.
  • Die Proxy-Schalteinrichtung 300 enthält Software, die alle Signalisierungsmitteilungen akzeptiert und abhängig von der Mitteilung und dem Zustand des Systems zumindest eines der folgenden ausführt:
    • 1. Gibt die Mitteilung unverfälscht an das MSC oder das BS weiter, welches in der Mitteilung adressiert ist;
    • 2. Fängt Mitteilungen zwischen dem MSC und dem BS ab;
    • 3. Wandelt für einige abgefangenen ("intercepted") Mitteilungen die abgefangenen Mitteilungen in eine unter schiedliche Mitteilung um und sendet die umgewandelte Mitteilung anstatt der ursprünglichen abgefangenen Mitteilung an das MSC oder das BS, das in der abgefangenen Mitteilung adressiert ist;
    • 4. Lenkt die Mitteilung von dem Mobil- und PSTN-basierten Netzwerk an ein alternatives Netzwerk um.
  • Die Arten an Aktionen, die in jedem Fall zusammen mit dem auslösenden Ereignis durchgeführt werden, werden nachfolgend beschrieben.
  • Bei vielen Gelegenheiten, insbesondere wenn eine Mitteilung von einer MS 114 umgelenkt und der Verkehr zu einem alternativen Netzwerk gerichtet wird, kann die Proxy-Schalteinrichtung 300 als ein MSC 110 wirken. In solch einer Rolle erfüllt die Proxy-Schalteinrichtung die Zuständigkeiten und Rollen, die ein herkömmliches MSC ausführen würde. Einige dieser Funktionen und Rollen betreffen das Mobilitätsmanagement. Betrachtet man den Fall einer ein Roaming durchführenden MS, kann diese, während sie von einer Zelle zu einer anderen roamt, zu einer anderen Zelle roamen, die von einem unterschiedlichen MSC mit Diensten versorgt wird, was folglich eine Übergabe zwischen den Quell- und Ziel-MSCs erforderlich macht. Wenn die Proxy-Schalteinrichtung 300 die Mitteilung umgelenkt hat und der Anruf/die Sitzung zu einem alternativen Netzwerk gerichtet wurde, dann muss die Übergabe durch die Proxy-Schalteinrichtung analog dazu gemanagt werden, wie eine Übergabe durch ein herkömmliches MSC gehandhabt werden würde. Die Proxy-Schalteinrichtung muss sicherstellen, dass geeignete Datenbanken mit dem neuen Standort der MS aktualisiert werden. Eine andere Funktion der Proxy- Schalteinrichtung betrifft die Zuordnung von Ressourcen. Insbesondere wenn eine MS eine Mitteilung initiiert, welche einen neuen Anruf/eine Sitzung anfordert, müssen für diese Sitzung geeignete Schaltungen (Kanäle) zugeordnet werden. Abhängig von der Konfiguration des Systems und dem Systemzustand macht die Proxy-Schalteinrichtung solche Zuordnungen analog dazu, wie ein herkömmliches MSC Schaltungen zuordnet.
  • 4 zeigt eine exemplarische Anwendung, in der die Proxy-Schalteinrichtung 300 mit mehreren alternativen Netzwerken verbunden ist, wie beispielsweise einem IP-Backbone 412 oder einem alternativen schaltungsbasierten Netzwerk 414, z.B. einem unterschiedlichen Träger. Diese alternativen Netzwerke können verwendet werden, um Stimm- und/oder Datenverkehr zu gewünschten Zielen zu tragen, während insgesamt oder teilweise das PSTN 120 zusammen mit kostenintensiven Ressourcen des MSC 110 vermieden wird. Alternativ können diese Anordnungen so verwendet werden, dass Schaltungsverkehr zu einem unterschiedlichen Netzwerk Rücktransportiert werden könnte; beispielsweise könnte Schaltungsverkehr von Nashua, NH zu einem MSC in Waltham, MA rücktransportiert ("backhauled") werden. Oder sie können verwendet werden, um andere Netzwerke zu verbinden. Beispielsweise kann das IP-Backbone 412 mit IP-Stimmnetzwerken 418 oder dem Internet 416 kommunizieren. Wie nachfolgend erklärt wird, wenn der Verkehr zu einem alternativen Netzwerk umgelenkt wird, können sowohl Steuerinformationen (z.B. von Signalisierungsmitteilungen) als auch Stimme oder Daten von den Trägerschaltungen auf den Links 306 über ein alternatives Netzwerk gesendet werden.
  • Um diese exemplarischen Anwendungen zu unterstützen und um die Transparenz beizubehalten, stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung bestimmte Kernfunktionalitäten bereit. Die Kernfunktionen erleichtern das Umlenken von Verkehr von den Trunks 306 bevor sie das MSC 110 erreichen; erleichtern die Injektion von Verkehr von alternativen Netzwerken auf die Trunks 306; erleichtern den transparenten Betrieb; dienen als Baublöcke für Anwendungen höheren Niveaus und/oder unterstützen Fehlererholungsprozeduren.
  • Prozedur für das Mobilitätsmanagement bei Anwesenheit einer Proxy-Schalteinrichtung
  • Wenn eine MS 114 in einem Netzwerk ein Roaming durchführt, erfordern Standardprozeduren für Mobilitätsmanagement, dass die MS Standortaktualisierungen oder Registrierungsnotifikationen ausgibt, während die MS von einer Zelle zu einer anderen roamt. Diese Aktualisierungen werden durch das MSC 110 (über den BSC) empfangen und schließlich wird der VLR/HLR-Komplex mit dem neuen Standort der MS aktualisiert. Jedoch kann es sein, dass die Standardprozeduren in bestimmten Ausführungsbeispielen und Systemzuständen der Erfindung nicht ablaufen. Beispielsweise kann die MS in einen Anruf involviert sein, der das MSC nicht verwendet (z.B. einer, der durch ein alternatives Netzwerk gehandhabt wird) dennoch kann es sein, dass die MS erfordert, Standortaktualisierungs- oder Übergabemitteilungen auszugeben. Zu diesem Zweck stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung eine Mobilitätsmanagementlogik für die Proxy- Schalteinrichtung bereit, die Bezug nehmend auf die 3 zusammen mit 5 beschrieben wird.
  • Wenn eine Standortaktualisierungs- oder Übergabemitteilung durch die Proxy-Schalteinrichtung 300 von dem BS 107 empfangen wird, bestimmt die Proxy-Schalteinrichtung 300 bei 505, ob die MS gegenwärtig in einen Anruf involviert ist. Wenn die MS nicht in einen Anruf involviert ist, dann erlaubt die Proxy-Schalteinrichtung 300 bei 510, dass die Standortaktualisierungsmitteilung zu dem MSC 110 passiert. Das MSC 110 aktualisiert dann bei 515 das VLR 116, wie es dies herkömmlich macht. Der Logikfluss endet dann bei 599.
  • Wenn die Proxy-Schalteinrichtung 300 bestimmt, dass die MS 114 in einen Anruf involviert ist, überprüft die Proxy-Schalteinrichtung bei 520, ob das MSC 110 in den Anruf involviert ist. Dies kann beispielsweise durch Analysieren von Zustandsinformationen für den Anruf (auch als "Sitzung" bekannt) gemacht werden, der durch die Proxy-Schalteinrichtung aufrechterhalten wird. Wenn das MSC in einen Anruf mit der MS involviert ist, dann fährt die Proxy-Schalteinrichtung fort, wie vorstehend beschrieben, außer dass diesmal eine Übergabemitteilung an das MSC weitergegeben wird.
  • Wenn die MS in einen Anruf involviert ist und das MSC nicht in den Anruf involviert ist, fängt die Proxy-Schalteinrichtung 300 die Übergabemitteilung von der BS 107 bei 525 ab und wandelt bei 530 unter Verwendung der Informationen in der Übergabemitteilung die Übergabemitteilung in eine Standortaktualisierungsmitteilung um. Die Standortaktualisierungsmitteilung wird dann bei 535 an das MSC 110 gesendet und die Proxy-Schalteinrichtung aktualisiert ihre eigene Standortdatenbank (nicht dargestellt), die die Änderung widerspiegelt. Diese Standortdatenbank dient als ein VLR für die Proxy-Schalteinrichtung und enthält alle Informationen, die ein VLR enthält (da die Proxy-Schalteinrichtung zeitweise ähnlich einem MSC funktionieren muss). Die Proxy-Schalteinrichtung 300 sendet dann bei 540 eine Bestätigungsmitteilung an die BS 107. Der Logikfluss endet dann bei 599.
  • Prozedur zum Handhaben zusätzlicher Merkmale bei Anwesenheit einer Proxy-Schalteinrichtung
  • Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung kann es sein, dass eine MS zeitweise arbeitet, wenn das MSC annimmt, das sich die MS im Leerlauf befindet; beispielsweise kann die MS mit einem Daten- oder Stimmanruf beschäftigt sein, der durch ein alternatives Netzwerk gehandhabt wird, wenn das MSC versucht, einen Anruf von dem PSTN 120 zu der MS zu liefern. Um solch eine Situation zu unterstützen, liefert die Proxy-Schalteinrichtung 300 eine Logik zum Informieren der MS über solche eine Situation. Unter Verwendung dieser Logik können zusätzliche Dienste, wie beispielsweise herkömmliches Anklopfen, durch die Proxy-Schalteinrichtung bereitgestellt werden. Darüber hinaus können neue Formen des Anklopfens und andere neue Dienste auf dieser Kernunterstützungsfunktion aufgebaut werden.
  • Bezug nehmend auf die 3 und 6A zusammen, wenn ein Anruf von dem MSC 110 in der Proxy-Schalteinrichtung 300 ankommt, bestimmt die Proxy-Schalteinrichtung bei 602, ob die MS zu dem Zeitpunkt, zu dem die Mitteilung ankommt, in einen Anruf involviert ist. Wenn die MS nicht arbeitet, dann erlaubt die Proxy-Schalteinrichtung 300 bei 603 der von dem MSC herbeikommenden Mitteilung zu der BS zu passieren. Der Logikfluss endet dann bei 699.
  • Wenn die MS arbeitet, dann bestimmt die Proxy-Schalteinrichtung bei 604, ob der MS-Anruf durch die Proxy-Schalteinrichtung gehandhabt wird, aber nicht durch das MSC gehandhabt wird; beispielsweise kann der Anruf durch ein alternatives Netzwerk gehandhabt werden, welches mit der Proxy-Schalteinrichtung verbunden ist (siehe 4), wobei in diesem Fall die Proxy-Schalteinrichtung den Anruf ähnlich eines MSC handhaben muss; die Proxy lässt die Mitteilung nicht einfach hindurch. Wenn der Anruf durch die Proxy-Schalteinrichtung gehandhabt wird, aber nicht durch das MSC gehandhabt wird, fängt bei 605 die Proxy-Schalteinrichtung den Anruf von dem MSC 110 ab und wandelt bei 606 die abgefangene Mitteilung in eine Funktionsnotifikationsmitteilung um. Die Proxy-Schalteinrichtung 300 gibt dann bei 607 die Funktionsnotifikationsmitteilung an die BS 107 für die nachfolgende Übertragung an die MS 114 aus, welche verwendet werden wird, um den Benutzer über den ankommenden Anruf in Kenntnis zu setzen. Die Proxy-Schalteinrichtung fängt bei 608 jegliche Antworten von dem BS auf die Funktionsnotifikationsmitteilung ab und agiert dementsprechend. Wie die Proxy-Schalteinrichtung agiert hängt von der Anwendung ab, welche diese Logik verwendet.
  • Wenn die MS in einen Anruf involviert ist, der von der Proxy gehandhabt wird und ebenso in einen Anruf involviert ist, der durch das MSC gehandhabt wird, dann ergreift die Proxy-Schalteinrichtung bei 609 eine Aktion, die als eine Antwort für solch einen Zustand identifiziert ist. Diese Aktion hängt von der bestimmten involvierten Anwendung ab.
  • Herkömmliches Anklopfen ist nur ein solcher Dienst der auf die Kernfunktion aufgebaut werden kann.
  • Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt die MS in zwei Anrufe involviert ist, die beide das alternative Netzwerk involvieren und ein dritter Anruf für die MS entweder vom alternativen Netzwerk oder von dem MSC ankommt, wird die Proxy-Schalteinrichtung diesen dritten Anruf gemäß der Logik der Anwendung ausrichten. Beispielsweise bei Anwendungen des Anklopfens, würde der dritte Anruf gemäß den in dem Teilnehmerprofil enthaltenen Instruktionen geroutet werden; eine gängige Option ist, den Anruf zur Voicemail des Teilnehmers auszurichten. Eine ähnliche Logik wird verwendet, wenn die MS in zwei Anrufe involviert ist, wobei beide das MSC involvieren, und ein dritter Anruf für die MS von einem alternativen Netzwerk ankommt; erneut gibt das Teilnehmerprofil vor, wie dieser dritte Anruf zu handhaben ist und die Proxy-Schalteinrichtung folgt dieser Logik. Schließlich sollte zur Kenntnis genommen werden, dass wenn die MS in zwei Anrufe involviert ist, welche beide das MSC involvieren und ein dritter Anruf für die MS ankommt, in diesem Fall das MSC selbst die Logik bestimmt, der es folgt, um diesen dritten Anruf zu handhaben.
  • Beispielsweise veranschaulichen die 3 und 6B zusammen exemplarisch eine Anwendung zum Anklopfen. Die Logikeinheit agiert wie vorstehend beschrieben über die Aktionen, die mit 608 oder 609 bezeichnet sind (zu beachten ist, dass die 6B mit dem Block 608 oder 609 beginnt, im Gegensatz zu 600); das heißt obwohl 6B hilft, eine bestimmte Zusatzfunktion zu beschreiben, wie das herkömmliche Anklopfen, sind die Anfangsaktionen für diese Zusatz funktion solche, die Bezug nehmend auf 6A beschrieben wurden.
  • Wenn die Logik bei 608 beginnt, d.h. dass die Proxy-Schalteinrichtung bereits erfasst hat, dass die MS in einen Anruf involviert ist, handhabt die Proxy-Schalteinrichtung den Anruf, aber das MSC tut dies nicht. An diesem Punkt hat die Proxy-Schalteinrichtung bereits Anrufaufforderungen von dem MSC abgefangen, sie in eine Funktionsnotifikation umgewandelt und die Funktionsnotikikation an das BS ausgegeben. Die Proxy empfängt dann Antworten auf solche Mitteilungen von dem BS und fängt diese ab.
  • Wenn in der Anklopfanwendungslogik aus 6B der Benutzer angezeigt hat, dass er bereit ist, den Anruf zu akzeptieren, wandelt die Proxy-Schalteinrichtung bei 615 die Antwort auf eine Mitteilung um, die anzeigt, dass die MS den neuen Anruf von dem MSC akzeptiert. Die Proxy-Schalteinrichtung 300 gibt dann bei 620 die konvertierte Mitteilung an das MSC aus. An diesem Punkt dieses Beispiels "denkt" das MSC, dass der Anruf ein normaler Anruf wäre, das heißt der MSC-Zustand spiegelt nur 1 Anrufsitzung an die MS wieder. Tatsächlich empfängt der Benutzer mit dem Akzeptieren des neuen Anrufs zwei Anrufe im Anklopfmodus: Einen Anruf, der durch das MSC gehandhabt wird, und einen anderen, der durch die Proxy-Schalteinrichtung gehandhabt wird. Der Proxy-Schalteinrichtungs-Zustand spiegelt zwei Anrufe wieder. Die Proxy-Schalteinrichtung 300 assistiert bei 625 dem MSC 110 beim Aufbau eines neuen Anrufs. (Dieser letzte Aufbau wird nur erreicht, wenn der Benutzer den Anruf akzeptiert hat; wenn der Benutzer ihn nicht akzeptiert hat, wird die Proxy-Logik zeitabgeschaltet und kommt nie zur Aktion in 625.) Beispielsweise kann es erforderlich sein, dass die Proxy-Schalteinrichtung 300 Anrufe von einem alternativen Netzwerk parkt, so dass der angenommene Anruf von dem MSC zu der MS hindurchgehen kann. Die Proxy-Schalteinrichtung 300 fängt dann bei 630 jegliche nachfolgenden Funktionsnotifikationsantworten von der MS ab und richtet sie erforderungsgemäß neu zu dem MSC oder der Proxy-Schalteinrichtung aus. Beispielsweise könnte der Benutzer zwischen den Anrufen "hin- und herschalten" wollen, die durch das mobile und das alternative Netzwerk versorgt werden. Es kann erforderlich sein, dass die Proxy-Schalteinrichtung diese Antwort interpretiert, um einen Anruf zu parken und den anderen als Teil des Vorgangs des Abfangens nachfolgender Funktionsnotifikationen mit dem Benutzer verbindet. In anderen Fällen kann es erforderlich sein, dass die Proxy-Schalteinrichtung diese Art an Antwort an das MSC sendet, wenn das MSC mehrere Anrufe (einige geparkt) aufweist, für die beabsichtigt ist, dass sie mit der MS verbunden werden. Wenn der Anruf endet, sendet die Proxy-Schalteinrichtung 300 bei 640 geeignete Rechnungsinformationen an das System. Dies ist erforderlich, so dass der Benutzer eine angemessene Rechnung erhält, wenn Dienste erbracht werden, welche nicht das MSC involvieren. Die Art, mit der die Informationen aufbewahrt werden und an ein Abrechnungssystem gesendet werden, hängt von der Umsetzung und dem Dienstprovider ab, welche das System verwenden. Die meisten Serviceprovider spezifizieren die Art und Weise, mit der die Rechnungsinformationen zu sammeln, zu formatieren und zu liefern sind.
  • Wenn die MS 114 in einen Anruf involviert ist und auch in einen Anruf involviert ist, der durch das MSC gehandhabt wird, und wenn das MSC anzeigt, dass ein neuer Anruf für die MS beabsichtigt ist, dann kann die Proxy-Schalteinrichtung 300 so konfiguriert sein, dass sie bei 650 die Funktionsnotifikationsmitteilung von dem MSC abfängt, die für die BS 107 bestimmt ist. Die Funktionsnotifikationsmitteilung wird bei 655 darin blockiert, zu der BS weitergegeben zu werden und in Folge davon, wird bei 660 keine Antwort an das MSC von dem BS abgegeben, weil die Funktionsnotifikationsmitteilung darin blockiert wurde an das BS gesendet zu werden. Der Logikfluss endet dann bei 699. Das MSC bekommt keine Antwort und geht davon aus, dass die MS keinen Anruf empfangen möchte. Das MSC verwendet dann Standardprozeduren, um diesen Anruf zu beenden, z.B. Voicemail des Teilnehmers oder spielt eine Mitteilung ab, die angibt, dass der Teilnehmer nicht erreichbar ist.
  • Die Anklopfanwendungslogik aus 6B ist darauf begrenzt, zwei nebeneinander ablaufende Anrufe zu handhaben. Derselbe allgemeine Ansatz kann darauf ausgedehnt werden, dass mehr als zwei Anrufe für das Anklopfen gehandhabt werden, dass mehrere Anrufe von einem alternativen Netzwerk gehandhabt werden, dass Datenanrufe und Stimmanrufe gehandhabt werden oder dergleichen.
  • Prozedur für das Versagensmanagement bei Anwesenheit einer Proxy-Schalteinrichtung
  • Es existieren Standardprozeduren für das Versagensmanagement der Signalisierungslinks zwischen dem BS 107 und dem MSC 110. Bei diesen Prozeduren werden sowohl das BS als auch das MSC als Peers betrachtet, nämlich Peer1 und Peer2. Beide Peers führen zwei Reihen an Nummern, die als FSN ("Forward Sequence Number") und als BSN ("Backward Sequence Number") bezeichnet werden. Die FSN identifiziert die letzte Mitteilung, die an ein Peer gesendet wird und die BSN identifiziert die letzte Mitteilung, die von einem Peer empfangen wird. Beispielsweise angenommen es existieren zwei Signalisierungslinks SLC0 und SLC1 zwischen Peer1 und Peer2. Wenn Peer1 FSN = 5 hat und Peer2 BSN = 3 hat, dann weiß Peer1, dass er alle Mitteilungen bis zur und einschließlich Mitteilung 5 an Peer2 gesendet hat; Peer2 weiß, dass er alle Mitteilungen bis zu und einschließlich Mitteilung 3 empfangen hat. Wenn SLC0 unterbricht und Peer1 solch eine Unterbrechung erfasst, sendet Peer1 eine COO-Mitteilung (COO = "Change Over Order"/Wechselbefehl) an Peer2 anfordernd, dass Peer2 zu dem Link SLC1 wechselt. Peer2 antwortet mit einer COA (COA = "Change Over Acknowledged"/Wechselbestätigung). In diesen Mitteilungen enthalten sind die BSN-Nummern auf denen basierend fehlende Mitteilungen erneut übertragen werden können. Beispielsweise ist es in dem vorstehenden Beispiel erforderlich, dass die Mitteilungen 4 und 5 erneut an Peer2 übertragen werden.
  • Als weiteres Beispiel wird eine Situation betrachtet, bei der Peer1 FSN = 10 und BSN = 6 hat; Peer2 hat FSN = 8 und BSN = 5. Ebenfalls angenommen, dass es zwei Signalisierungslinks gibt, die zwischen Peer1 und Peer2 existieren, die als SLC0 und SLC1 gekennzeichnet sind, und dass SLC0 unterbricht, wie durch Peer1 erfasst. Dann sendet Peer1 eine COO-Mitteilung unter Verwendung des Link SLC1 an Peer2 und schließt seine BSN (=6) in die COO-Mitteilung ein. Wenn Peer2 diese Mitteilung empfängt, vergleicht er die empfangene BSN mit seiner internen FSN (=8) und bestimmt folglich, dass die letzten zwei Mitteilungen (8 – 6 = 2) erneut übertragen werden müssen. Peer2 reiht die letzten zwei Mit teilungen, die erneut zu übertragen sind, auf und sendet eine COA-Mitteilung ab, welche seine BSN (=5) enthält. Peer1 empfängt die COA-Mitteilung, vergleicht die empfangene BSN mit seiner internen FSN (=10) und bestimmt, dass die letzten 5 Mitteilungen (10 – 5 = 5) erneut übertragen werden müssen. Diese letzten 5 Mitteilungen werden von Peer1 aufgereiht, um zu Peer2 erneut übertragen zu werden.
  • Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen wird nicht erwartet, dass der Standardwiederholungs- und -wiederherstellungsmechanismus zwischen dem BS und der MS ablaufen. Kurzum, das BS 107 könnte Mitteilungen an die Proxy-Schalteinrichtung senden, welche niemals durch das MSC empfangen werden, z.B. umgelenkte Mitteilungen, und umgekehrt, z.B. MSC-Mitteilungen, die blockiert werden. Infolgedessen spiegelt der Basis-FSN/BSN-Zustand an dem BS und dem MSC nicht exakt den Zustand des gesamten Systems wider.
  • Dementsprechend liefert bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung die Proxy-Schalteinrichtung eine neue Form an Versagensmanagements. Bezug nehmend auf die 3 und 7A-B zusammen, kreiert die Proxy-Schalteinrichtung bei 705 eine Reihe an FSN- und BSN-Zählern für jeden Link zu dem MSC 110 und eine Reihe an FSN- und BSN-Zählern für jeden Link zu dem BS 107. Insbesondere Bezug nehmend auf 7B, die eine Einzellinkanordnung zur Veranschaulichung des Konzepts darstellt, sind das FSN/BSN-Paar 787 an dem MSC für den Link 785 und das FSN/BSN-Paar 789 für den Link 786 konventionell. Das Paar 787 verfolgt die Anzahl an Mitteilungen, die auf dem Linksegment 785 aus dem MSC gesendet und bestätigt (oder "acked") werden; das Paar 789 verfolgt dieselben, aber aus dem BS. Die Proxy-Schalteinrichtung 300 enthält FSN/BSN-Paare 788 und 790. Das Paar 788 verfolgt die Anzahl an Mitteilungen, die auf dem Linksegment 786 aus der Proxy-Schalteinrichtung 300 hin zu dem BS 107 gesendet und acked wurden; das Paar 790 verfolgt die Anzahl an Mitteilungen, die auf dem Linksegment 785 aus der Proxy-Schalteinrichtung 300 hin zu dem MSC 110 gesendet und acked wurden.
  • Bezogen auf das Vorstehende wird nicht erwartet, dass die Werte für Paar 787 gleich zu den Werten für 788 sein werden. Beispielsweise kann eine MSC-Mitteilung darin blockiert werden, zu dem BS 107 als Teil einer normalen Proxy-Schalteinrichtungs-Logik übertragen zu werden, wie hier beschrieben. Durch derartiges Blockieren der Mitteilung, sollte der FSN-Wert von 787 um 1 höher sein, als der von 788. Zusätzlich besteht nicht die Erwartung, dass die Diskrepanz zwischen FSN und BSN von 787 und der von FSN und BSN 788 gleich sein sollte. Beispielsweise angenommen den einfachen Fall von 1 Mitteilung von dem MSC 110, die an der Proxy-Schalteinrichtung 300 als ein Teil einer normalen Proxy-Schalteinrichtungs-Logik blockiert werden soll, wie hier beschrieben. Die Diskrepanz bei 787 wird 1 sein, bis bei dem MSC 110 eine Bestätigung empfangen wird, aber es wird keine Diskrepanz bei Paar 788 geben, weil keine Mitteilungen an das BS 107 gesendet werden.
  • Während Mitteilungen an der Proxy-Schalteinrichtung 300 empfangen werden, fängt die Proxy-Schalteinrichtung sie ab und aktualisiert die FSN/BSN-Paare wie vorstehend umrissen.
  • Wenn die Proxy-Schalteinrichtung 300 bei 715 eine COO-Mitteilung von dem MSC 110 erfasst, die anzeigt, dass der Link 785 untergeht, dann fängt die Proxy-Schalteinrichtung 300 diese Mitteilung bei 720 ab und erlaubt ihr nicht, zu dem BS 107 zu passieren. Der COO enthält die BSN-Informationen des Paares 787 und identifiziert einen neuen Link (nicht dargestellt), zu dem die Signalisierung überwechseln sollte. Die Proxy-Schalteinrichtung erzwingt dann eine Unterbrechung bei 725 auf einem Link 786 zwischen der Proxy-Schalteinrichtung und dem BS (Link 786 entsprechend zu dem Link 785). Die Unterbrechung wird folgendermaßen simuliert. Alle paar Millisekunden senden herkömmliche BSs und MSCs Mitteilungen aus, die als "Auffüllsignale" bezeichnet werden, welche empfangen werden und wobei der Empfänger dann weiß, dass die Links betriebsbereit sind. Wenn der Empfänger kein Auffüllsignal in der spezifizierten Zeitdauer erhält, nimmt er eine Unterbrechung an und sendet eine COO-Mitteilung. Um somit eine Unterbrechung zu simulieren, ändert ein Ausführungsbeispiel der Erfindung den softwarebasierten Protokollzustandsautomat, das "Auffüllsignal" nicht zu senden und folglich eine Unterbrechung zu signalisieren und zu veranlassen, dass an der Proxy-Schalteinrichtung ein COO erzeugt wird (wobei die Änderung in Beziehung zum herkömmlichen MSC steht).
  • Die Proxy-Schalteinrichtung erzeugt eine COO-Mitteilung an das BS 107 mit der BSN des Paares 788 und zwar im Gegensatz zu der BSN-Information in der ursprünglichen COO-Mitteilung, die Informationen für Paar 787 enthielt. Dieser neue COO informiert das BS über die Anzahl an Mitteilungen, die es auf (der nachgeahmt-unterbrochenen) dem Link (d.h. BSN von 788) empfangen hat. Der COO verwendet einen neuen Link (nicht in 7B dargestellt), der verwendet wird, um zu ihm überzuwechseln. Dieser neue Link entspricht einem Wechsellink zwischen der Proxy-Schalteinrichtung 300 und dem MSC 110.
  • Die modifizierten BSN-Nummern werden dann bei 735 mit der neuen COO-Mitteilung an das BS 107 gesendet. Der COO wird auf einem nicht unterbrochenen Link gesendet. Die Proxy-Schalteinrichtung 300 wartet dann auf eine COA-Mitteilung (Bestätigungsmitteilung) 740 von dem BS 107 und empfängt diese, und erzeugt bei 745 eine neue COA-Mitteilung. Die neue COA wird die BSN-Informationen des Paares 790 enthalten und zwar im Gegensatz zu den Informationen in Paar 789. Die neue COA wird bei 750 zu dem MSC 110 gesendet.
  • Die Proxy-Schalteinrichtung wartet dann auf die neu übertragenen Informationen, die auf dem neuen Link von dem MSC und von dem BS zu senden sind und empfängt diese. Alle empfangenen Informationen werden dann bei 755 an die entsprechende Bestimmung erneut übertragen oder behandelt, wie sie beim normalen Gang der Dinge würden (einschließlich dessen, dass sie möglicherweise blockiert werden usw. wie hier beschrieben). Der Logikfluss endet bei 799.
  • Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel verlässt sich die Proxy-Schalteinrichtung auf das BS oder das MSC, um Unterbrechungen in den entsprechenden Signalisierungslinks zu erfassen. Die Unterbrechungen in den Signalisierungslinks werden als Ergebnis gegenwärtiger BS-Architekturen erzwungen; d.h. die Unterbrechungen sind erforderlich, um die erforderlichen Ereignisse für COOs zu erzeugen. Bei anderen Ausführungsbeispielen könnte die Proxy-Schalteinrichtung Unterbrechungen erfassen und als Antwort auf diese würde die Proxy-Schalteinrichtung ein MSC bezüglich einem BS imitieren oder würde ein BS bezüglich einem MSC imitieren.
  • Prozedur zum automatischen Auslösen einer Umlenkung basierend auf COO-Mitteilungen
  • Bei bestimmten Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Proxy-Schalteinrichtung dynamisch bestimmen, wann das System von Neuausrichtungsmitteilungen (oder Umlenkmitteilungen) an ein alternatives Netzwerk (siehe z.B. 400, 4) profitieren könnte. Beispielsweise überwacht bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Proxy-Schalteinrichtung 300 die Signalisierungsbandbreite direkt oder indirekt als ein Maß der Systembandbreite (z.B. verringerte Signalisierungsbandbreite übersetzt in verringerte Systembandbreite). In einem Ausführungsbeispiel kann ein COO (COO = "Change Over Order"/Wechselbefehl) von dem MSC als Signal der Überlastung an dem MSC verwendet werden, oder dass zumindest die Bandbreite zu/von dem MSC beeinträchtigt ist, bis der bewirkte Link neu in Gang gebracht wurde und der Verkehr zu diesem Link zurückgewechselt wurde. Folglich interpretiert die Proxy-Schalteinrichtung 300 einen COO als Auslöseereignis eines "verlangsamenden" Verkehrs an das MSC und initiiert als Antwort eine Verkehrsumlenkung zu einem alternativen Netzwerk, welches mit der Proxy-Schalteinrichtung verbunden ist.
  • Eine Form einer beispielhaften Logik ist diesbezüglich unter Bezugnahme auf 8 dargestellt. Die Proxy-Schalteinrichtung erzeugt bei 805 eine Reihe an FSN- und BSN-Zählern für jeden Link an das MSC 110 und das BS 107. Jede Mitteilung zu und von dem BS wird abgefangen und die Sequenznummern werden dementsprechend bei 810 aktualisiert. Wenn die Proxy-Schalteinrichtung 300 bei 815 eine COO- Mitteilung von dem MSC 110 erfasst, dann fängt die Proxy-Schalteinrichtung 300 diese Mitteilung bei 820 ab und erlaubt ihr nicht zu dem BS 107 zu passieren. In diesem Beispiel reflektiert der COO nur den angeforderten Wechsel und zeigt nicht an, dass die Mitteilungen wiederholt werden müssen. Die Proxy-Schalteinrichtung 300 erzeugt dann bei 825 eine COA-Mitteilung mit modifizierten BSN-Nummern für das MSC und sendet eine COA-Mitteilung 830 an das MSC 110. Die modifizierten Sequenznummern sind diejenigen die durch die Proxy-Schalteinrichtung während der Verarbeitung der Mitteilungen ähnlich zum oben Beschriebenen erzeugt werden. Folglich geht das MSC nun davon aus, das sein COO stattgefunden hat. Die Kommunikationsbandbreite zwischen dem MSC und dem BS wird in Folge des Wechsels niedriger sein, da 1 Signalisierungslink weniger zur Verfügung steht.
  • Obwohl jedoch die Bandbreite zwischen der Proxy-Schalteinrichtung 300 und dem MSC in Folge des vorstehend beschriebenen COO beeinträchtigt werden kann, ist die Bandbreite zwischen dem BS 107 und der Proxy-Schalteinrichtung 300 nicht beeinträchtigt. Die Proxy-Schalteinrichtung kann aus diesem Zusammenhang einen Vorteil ziehen, indem sie den Verkehr zu einem alternativen Netzwerk umlenkt. Dementsprechend initiiert die Proxy-Schalteinrichtung bei 835 ein Verkehrsumlenken für Verkehr, der von der BS-Seite der Proxy-Schalteinrichtung erzeugt wird. Es gibt viele Arten an alternativen Netzwerken, die verwendet werden können, um Stimm- sowie Datenverkehr von einer MS 114 (siehe z.B. 4) zu tragen. Wenn es mehrere Arten an alternativen Netzwerken gibt, die mit der Proxy-Schalteinrichtung verbunden sind, dann kann die Proxy-Schalteinrichtung die Art des alternativen Netzwerks basierend auf der Art der Kommu nikation, z.B. Daten oder Stimme, auswählen. Beim Initiieren der Umlenkung, konfiguriert die Proxy-Schalteinrichtung die Datenebene so wie erforderlich, um bestimmten Träger-Schaltungsverkehr zu geeigneten alternativen Netzwerken zu lenken (wie nachfolgend erklärt wird). Beispielsweise kann die VoIP-Baugruppe 404 mit Informationen konfiguriert werden, die von den Signalisierungsmitteilungen extrahiert werden.
  • Die Umlenkung des Verkehrs setzt sich für die gegebene Sitzung fort. Die Proxy-Schalteinrichtung 300 behält die FSN-, BSN-Nummern danach bei, wie vorstehend beschrieben. Alle COO-Mitteilungen von dem BS 107 werden dann abgefangen, und es wird eine COA erzeugt und an das BS gesendet während die FSN- und BSN-Zähler beibehalten werden.
  • Alle COO-Mitteilungen von dem MSC 110 werden bei 850 abgefangen und überprüft, um zu sehen, ob sie anzeigen, dass das MSC erneut bereit ist, Verkehr auf dem vorhergehenden Downlink zu empfangen, d.h. um zu sehen, ob der COO eine Zurückwechselmitteilung ist. Wenn solch eine Mitteilung vorhanden ist, interpretiert die Proxy-Schalteinrichtung dies so, dass das MSC erneut ein höheres Niveau an Verkehr handhaben kann und ergreift Aktionen zum "Wiederverbinden" der umgelenkten Verbindungen und des Verkehrs. (Wenn der COO keine Zurückwechselmitteilung ist, kann er noch eine weitere Wechselmitteilung sein, die einen Zusammenhang anzeigt, der von einer weiteren Umlenkung des Verkehrs profitieren würde.)
  • Wenn eine Zurückwechselmitteilung vorhanden ist, wird eine neuer COO bei 855 mit modifizierten BSNs erzeugt und bei 860 an das BS 107 gesendet. Die modifizierten BSN sind diejenigen, die von der Proxy wie vorstehend beschrieben beibehalten werden. Die Proxy-Schalteinrichtung 300 wartet dann bei 865 auf eine COA-Mitteilung von dem BS 107 und empfängt diese. Eine neue COA-Mitteilung wird dann bei 870 mit modifizierten BSN-Nummern erzeugt und bei 875 an das MSC 110 gesendet. Die Proxy-Schalteinrichtung setzt dann die Verkehrsumlenkprozedur nicht fort. Die Steuerebene instruiert die Datenebene dementsprechend.
  • Bei bestimmten Ausführungsbeispielen kann die Entscheidung, Verkehr umzulenken, andere Überlegungen beinhalten. Beispielsweise kann das alternative Netzwerk QoS-Garantien vorsehen, die von der Proxy-Schalteinrichtungs-Logik berücksichtigt werden können. In einem Ausführungsbeispiel gibt es Umlenken nur an Sitzungsgrenzen. Wenn dementsprechend ein Anruf umzulenken ist, wird er an einem Anrufsursprung umgelenkt.
  • Die vorstehende Beschreibung basiert darauf, dass der COO als Indikator der Netzwerküberlastung gesendet wird. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die vorstehend beschriebene Logik zum automatischen Umlenken mit der Versagensmanagementlogik ergänzt, die bezüglich der 7a-b beschrieben wurde. In diesem Ausführungsbeispiel führt die Proxy-Schalteinrichtung 300 jedes Mal, wenn sie einen COO von dem MSC erhält, die Wiederholungslogik aus, die vorstehend beschrieben wurde. COO-Mitteilungen von dem BS werden jedoch immer als eine Unterbrechung in dem Signalisierungslink behandelt und die Wiederholungslogik ausgeführt, aber es wird kein Umlenken ausgeführt.
  • Prozedur zum Erhalten von Punktcodes über BSC und MSC hinweg
  • In SS7-Netzwerken werden alle Netzwerkkomponenten durch einzigartige Nummern so genannten "Punktcodes", adressiert. In Folge dessen haben alle BSCs und MSCs einzigartige Punktcodes. Eine Mitteilung von einem BSC zu einem MSC enthält im Allgemeinen einen Zielpunktcode, z.B. der Punktcode des beabsichtigten MSC, und einen Ursprungspunktcode, z.B. der Punktcode des BSC, von dem die Mitteilung stammt.
  • Mitteilungen von dem BSC zu dem MSC, für von der MS stammende Anrufe, fordern zusätzlich an, dass eine Trägerschaltung für den Anruf zugeordnet wird. Trägerschaltungen die Stimme oder Daten tragen, werden durch CICs (CIC = "Circuit Identification Codes"/Schaltungsidentifikationscodes) identifiziert.
  • Um den Transparentbetrieb durch die Proxy-Schalteinrichtung zu unterstützen, werden die Punktcodes und die CICs, die zwischen dem BSC und dem MSC wandern, für alle Mitteilungen gewahrt. Dieses Erfordernis wird durch die Tatsache verkompliziert, dass während manche Schaltungen Trägerverkehr tragen, diese transparent von dem BSC zu dem MSC verlaufen, werden andere Schaltungen die von dem BSC abgehen, an der Proxy-Schalteinrichtung abgebaut, und das MSC ist in Unkenntnis solcher Abbaus.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind manche Trunks 308 vorab für die direkte Verbindung zwischen dem BS und dem MSC vorgesehen, wohingegen andere Trunks 312 mit der Proxy-Schalteinrichtung verbunden sind. Analog sind bei bevorzugten Ausführungsbeispielen einige Trägerschaltungen vorab für die direkte Verbindung zwischen dem BS und dem MSC vorgesehen ("Durchführ-Schaltungen") und die verbleibenden Schaltungen enden an der Proxy-Schalteinrichtung ("umlenkbare Schaltungen").
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass das MSC die umlenkbaren Schaltungen für jeden Anruf im Normalbetrieb nicht zuordnen kann. Wenn Verkehr umgelenkt wird (wie vorstehend beschrieben), kann die Proxy-Schalteinrichtung für einen Anruf von dem BS eine umlenkbare Schaltung zuordnen (durch Kommunizieren des geeigneten CIC an das BS), und die BS antwortet durch Senden von Stimme oder Daten auf dieser Schaltung. Wie nachfolgend erklärt wird, können Stimme oder Daten dann von dieser Schaltung gelesen werden und dann zu einem alternativen Netzwerk entsprechend über DACs 402 weitergegeben werden.
  • Um die Übereinstimmung von Informationen an dem MSC beim Ereignis eines Proxy-Schalteinrichtungs-Versagens sicherzustellen, greift bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Netzwerkmanagementsystem bei dem MSC auf die CIC-Datenbank zu und markiert die umlenkbaren Schaltungen als verfügbar. Als Ergebnis solch einer Aktion denkt das MSC, dass diese Schaltungen für die Zuordnung zur Verfügung stehen und das Netzwerk verhält sich wie ein herkömmliches Mobilnetzwerk (d.h. eines ohne Proxy-Schalteinrichtung).
  • Wenn die Proxy-Schalteinrichtung wiederhergestellt ist, greift das Netzwerkmanagementsystem erneut an dem MSC auf die CIC-Datenbank zu, markiert dieses Mal aber die umlenkbaren Schaltungen als "nicht verfügbar". Es greift auch auf die Proxy-Schalteinrichtungs-Datenbank zu und markiert die umlenkbaren Schaltungen als "verfügbar". Diese Schaltungen sind dann durch die Proxy-Schalteinrichtung zuorden bar, wie vorstehend beschrieben. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die umlenkbaren Schaltungen in einer abgestuften Art und Weise an dem MSC als "nicht verfügbar" und an der Proxy-Schalteinrichtung als "verfügbar" markiert werden, so dass die Proxy-Schalteinrichtung stufenweise die Steuerung über mehr der umlenkbaren Schaltungen übernimmt.
  • Um die Anwendung aus 3B zu handhaben, müssen die vorstehend beschriebenen Techniken hinzugefügt werden. Insbesondere ist es im Handhaben der Anwendung aus 3B erforderlich, dass die Proxy-Schalteinrichtung Mitteilungen von dem BS abfängt und Punktcodes ändert, um eine neu zugeordnete MSC widerzuspiegeln. Bei einem Ausführungsbeispiel wird dies auf einem Sitzungsniveau an Granularität gemacht, was bedeutet, dass die Neuzuordnung an das neue MSC an den Sitzungsgrenzen bestimmt werden kann. Alternativ kann die Neuzuordnung auf anderen Niveaus an Granularität durchgeführt werden, beispielsweise wenn eine MS eingeschaltet wird. Einige Ausführungsbeispiele führen die Zuordnung durch Korrelieren von Einrichtungsseriellnummern (z.B. in Mitteilungen enthalten, wenn eine MS eingeschaltet wird) zu MSCs und ihren entsprechenden Punktcodes durch.
  • Hardware Architektur
  • Bezug nehmend auf 3 und 4 zusammen, umfassen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Proxy-Schalteinrichtung 300 eine Steuerebene 302 und eine Datenebene 304. Die Steuerebene umfasst eine Kombination aus Hardwareverarbeitung und zugehöriger Software. Die Datenebene umfasst größtenteils Hardware, die auf Anweisungen von der Steuerebene anspricht.
  • Die Steuerebene enthält programmierbare Signalisierungskarten (z.B. PNC 8260 die von Force Systems verfügbar sind), um die Signalisierungsinformationen von den Signalisierungslinks 312, 314 zu empfangen und um die deren Anfangsverarbeitung auszuführen. Diese Anfangsverarbeitung beinhaltet das Senden und Beenden von Informationen auf den Signalisierungslinks und das Extrahieren der Mitteilungsinformationen, die in den Signalisierungsmitteilungen enthalten sind, unter programmatischer Steuerung. Sobald die Mitteilungsinformationen gesammelt sind, veranlassen die Signalisierungskarten, dass die Mitteilungsinformationen an eine programmierbare Prozessorkarte (z.B. RPC 3305 und 3306 verfügbar von Radisys) weitergegeben werden, die dann zum Ausführen der Funktionalität der Proxy-Schalteinrichtung darauf ansprechend verantwortlich ist, wie vorstehend beschrieben.
  • Die Steuerebene ist mit passiven Versagenstoleranzmechanismen aufgebaut. Diese Mechanismen stellen sicher, dass bei Totalversagen der Steuerebene die Signalisierungslinks, die durch eine Seite der Steuerebene empfangen werden, zur anderen Seite vorbeigeführt werden. Wenn folglich die Steuerebene versagt, werden die Links über die Steuerebene hinweg vorbeigeführt und das BSC und das MSC können kommunizieren, wie sie dies herkömmlich machen.
  • Die Datenebene 304 eines beispielhaften Ausführungsbeispiels, ist in 4 dargestellt. Sie enthält ein DACS 402, eine Stimme-über-IP-Baugruppe ("Voice over IP assembly") 404, ein Datenabschlussmodul 406 (z.B. um A5-Daten in CDMA-Netzwerken zu beenden), eine PPP-Relaisbaugruppe 408 und eine PPP-Abschlussbaugruppe 410. Die verschieden Baugruppen können in eine oder mehrere Module gepackt sein.
  • Das DACS 402 empfängt Trägerschaltungen an Trunks 406 und schließt die Informationen ab, die auf den Trunks empfangen werden; es überträgt auch Stimme und Daten auf solchen Trunks. Vorab vorgesehene Ports für das DACS 402 sind mit VoIP 404 und der Datenabschlussbaugruppe 408 verbunden. Die Datenabschlussbaugruppe 408 ist wiederum mit dem PPP-Relais 408 verbunden, welches wiederum in Verbindung mit der PPP-Abschlussbaugruppe 410 ist. Darüber hinaus kann die Datenebene verwendet werden, um alternative durchgeschaltete Netzwerke zu verbinden, z.B. um Verkehr zu einem Schaltungs-MSC in einem anderen regionalen Netzwerk rückzuführen.
  • Alle Funktionseinheiten der Datenebene empfangen Steueranweisungen von der Steuerebene 302 über Steuerkanäle 401, die verwendet wird, um Informationen gemäß H.248 oder MGCP ("Media Gateway Control Protocol") zu tragen. Der Steuerkanal wird unter anderem verwendet, um das DACS 402 zu informieren, wie die Trägerschaltungen bereitzustellen sind. Beispielsweise wird eine gegebene Eingabeschaltung von dem BS 107 einem Ausgangsport zu einer der Baugruppen zugewiesen. Der Steuerkanal wird auch dazu verwendet, Steuerinformationen an verschiedene Baugruppen weiterzugeben. Beispielsweise enthalten die Signalisierungsinformationen Steuerinformationen, wie eine Ziel-IP-Adresse, die verwendet werden kann, um Zieladressen zu erzeugen, die durch die VoIP-Baugruppe gefordert werden. Diese Informationen werden dann durch die VoIP-Baugruppe verwendet, um die Stimminformationen, die von dem DACS empfangen werden, zu liefern, indem die Informationen entsprechend in Pakete eingeteilt werden und diese gemäß der geeigneten Protokolle, z.B. RTP/UDP/IP, gesendet werden.
  • Die Datenebene ist mit passiven Versagenstoleranzmechanismen aufgebaut. Diese Mechanismen stellen sicher, dass bei Ausfällen der Datenebene die Trunks, die durch eine Seite des DACS empfangen werden, zu den Ausgabetrunks vorbeigeführt werden, die mit dem MSC verbunden sind. Wenn folglich die Datenebene versagt, werden die Trunks über die Datenebene hinweg vorbeigeführt und das BSC und das MSC können kommunizieren, wie sie dies herkömmlich machen.
  • Softwarearchitektur
  • Bezug nehmend auf die 9-10 zusammen, führt bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Steuerebene Sitzungsmanagementprozesse und Kommunikationsprozesse aus. Die Sitzungsmanagementprozesse enthalten einen Proxy-Sitzungsmanager (PSM) 904 und einen Kern-Sitzungsmanager (CSM) 1002. Die Kommunikationsprozesse enthalten SS7-Mitteilungshandhaber (SS7MsgHdlr) 902a-n und IP-Mitteilungshandhaber (IPMsgHdlr) 906a-n. Wie die Namen zum Ausdruck bringen, enthält der Sitzungsmanager Logik zum Managen und Handhaben von Anrufssitzungen, wohingegen der Mitteilungshandaber Logik zum Handhaben von Mitteilungen enthält. Der Mitteilungshandhaber schließt die Logik zum Handhaben von Mitteilungen ein, so dass andere Software die Mitteilungshandhabungseinzelheiten nicht zu wissen braucht. Ähnlich schließt der Sitzungsmanager die Logik zum Handhaben von Sitzungen ein, so dass andere Software, wie beispielsweise Mitteilungshandhaber nicht den Sitzungszustand oder dergleichen zu kennen braucht.
  • Die SS7MsgHdlr- und der IPMsgHdlr-Prozesse sind verantwortlich für das Annehmen ankommender Mitteilungen und das Senden ausgehender Mitteilungen. Ersterer nimmt Signalisierungsmitteilungen von dem MSC 110 und/oder dem BS 107 an und sendet sie an diese. Letzterer SS7MsgHdlr und IPMsgHdlr nimmt an und sendet Steuermitteilungen von/an die Datenebene. Der PSM-Prozess 904 handhabt alle Anrufe oder Sitzungen, die "Durchström"-Anrufe oder nicht-umgelenkte Anrufe sind. Der CSM-Prozess 1002 handhabt alle Anrufe oder Sitzungen, die durch die Proxy-Schalteinrichtung 300 abgezogen werden. Als solcher stellt der CSM-Prozess 1002 zu einem großen Teil dieselbe Funktionalität wie das Schaltungs-MSC und ein BS in dem Sinne bereit, dass er wie ein MSC auf Mitteilungen von dem BS antwortet, und auf Mitteilungen von der MS antwortet, als wenn es ein BS wäre. Im Allgemeinen gibt es mehrere PSM- und CSM-Prozesse, die simultan auf verschiedenen Prozessorkarten ablaufen, um die erforderliche Skalierbarkeit und Leistungsfähigkeit bereitzustellen. Zusätzliche Softwareprozesse sind zur Versagenssicherung und Zuverlässigkeit vorgesehen. Diese sind in unseren Diagrammen als PSM' 904' und CSM' 1002' bezeichnet. Der Zweck dieser "Primär-" Prozesse ist es, eine Versagenssicherung für andere PSM- und CSM-Prozesse bereitzustellen. In einem Ausführungsbeispiel hat jeder PSM und CSM einen "Schatten-" PSM'-/CSM'-Prozess, der eine "Schatten"-Abdeckung bereitstellt. Für den Fall, dass ein PSM- oder CSM-Prozess ausfällt, ist der entsprechende Schatten-PSM'/CSM'-Prozess so entworfen, dass er den Prozess, der versagt hat, übernimmt.
  • Bezug nehmend auf 9 werden Signalisierungsmitteilungen, während sie von dem BSC und MSC ankommen, durch einen SS7MsgHdlr 902a-n gehandhabt, der dies auf der SS7-Prozesskarte ausführt. Jedem Signalisierungslink zu oder von der Proxy-Schalteinrichtung ist jeweils ein SS7MsgHdlr zugeordnet. Die SS7-Prozesskarten (vorstehend erwähnt) extrahieren ausreichend Informationen von der Signalisierungsmitteilung, um einen entsprechenden SS7MsgHdlr zu identifizieren, an den die Signalisierungsmitteilung weitergegeben wird.
  • Der SS7MsgHdlr empfängt die Mitteilungen und ordnet eine (vorzugsweise) einzigartige logische Referenznummer zu dieser Mitteilung zu. Diese Referenznummer wird später verwendet, um nachfolgende Mitteilungen zu identifizieren, die denselben/dieselbe ablaufende(n) Anruf/Sitzung betreffen. Die zugeordnete logische Referenznummer wird zurück zum Softwaresystem kommuniziert, welches in dem BS oder dem MSC abläuft (z.B. dem SCCP-Protokollstapel), der dann die Referenznummer in allen nachfolgenden Mitteilungen verwendet, die diesen Anruf/diese Sitzung betreffen.
  • Nach der vorstehenden Verarbeitung, wählt dann der SS7MsgHdlr 902 einen PSM 904 aus, um die Mitteilung zu handhaben. In einem Ausführungsbeispiel untersucht der SS7MsgHdlr den Punktcode des Mitteilungsabsenders und wählt einen PSM aus, der zu diesem Code zugehörig ist. Beispielsweise kann eine Tabelle verwendet werden, um solche Beziehungen abzuspeichern.
  • Der PSM 904 bestimmt dann, ob diese Mitteilung für einen Anruf/eine Sitzung ist, die umzulenken ist. In einem Ausführungsbeispiel wird diese Bestimmung durch Untersuchen des Dienstoptionsfeldes durchgeführt, welches in der Mitteilung enthalten ist, welches zwischen Datensitzungen und einem Stimmenanrufen unterscheidet. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird diese Bestimmung durch Untersuchen der Nummern der anrufenden und der angerufenen Parteien durchgeführt, um sicherzustellen ob beide Mobiltelefonnummern sind. In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel wird diese Bestimmung durch Untersuchen der Nummer der anrufenden Partei gemacht, um zu bestimmen, ob die anrufende Partei einen VoIP-Dienstprovider ausgewählt hat. Sobald die Bestimmung durchgeführt wurde, um diesen Anruf/diese Sitzung umzulenken, gibt der PSM 904 die Mitteilung an den CSM 1002 weiter. Wenn eine Bestimmung gemacht wurde, diesen Anruf/diese Sitzung nicht umzulenken, erzeugt der PSM eine Mitteilung, die verwendet wird, um über die SS7MsgHdlr-Prozesse zu dem MSC oder dem BS zurück zu senden.
  • Die PSM-Prozesse 904 können ebenso über ein internes Protokoll an die CSM-Prozesse 1002 senden, siehe z.B. 10. Das interne Protokoll eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ist zustandsfrei und textbasiert. Wie vorstehend festgestellt, behandelt der PSM solche Sitzungen/Anrufe, welche nicht-umlenkbar sind. Sobald er auf eine Sitzung/einen Anruf stößt, der umlenkbar ist, führt er den Inhalt dieser Sitzung/dieses Anrufs an einen CSM-Prozess weiter. Der CSM-Prozess ist verantwortlich für das Handhaben aller Anrufe/Sitzungen, welche umgelenkt werden. Der CSM kommuniziert mit der Datenebene über Standardsteuerprotokolle, wie beispielsweise H.248 und MGCP ("Media Gateway Control Protocol").
  • Die interne Architektur des PSM- und CSM-Prozesses ist ähnlich. Bezug nehmend auf 11 werden ankommende Mitteilungen durch das Netzwerkschnittstellenmodul 1102 empfangen. Das Netzwerkschnittstellenmodul sendet dann die Mitteilung an die Protokoll-Engine 1104. Beispielsweise ist diese Engine 1104 bei CDMA-Ausführungsbeispielen verantwortlich für das Codieren und Decodieren von Mitteilungen gemäß dem IS-634-Protokoll. Das Zustandsautomatenmodul 1106 ist verantwortlich für das Handhaben der Mitteilung und das Aufzeichnen des Zustandes gemäß diesem Protokoll. Beispielsweise kennzeichnet bei einem gegebenen Protokoll eine gegebene Mitteilung einen bekannten Zustandsübergang bei diesem Protokoll. Das Zustandsautomatenmodul 1106 enthält die Logik zum Aufzeichnen des Zustandes und zum Umsetzen des Zustandsübergangs.
  • Das Aktivverzeichnismodul 1108 interagiert mit den externen Mobilitätsmanagementfunktionen des MSC und ist verantwortlich für das Erlangen und Aktualisieren der Teilnehmerprofile und anderer Benutzer/Teilnehmerdaten. In einem herkömmlichen MSC ist das Aufenthaltsregister (VLR) typischerweise zusammen mit dem MSC angeordnet; das VLR enthält die Teilnehmerinformationen (Profile), welche aktuell innerhalb des Bereichs, der durch das MSC abgedeckt wird, ein Roaming durchführen. Zusätzlich ist das MSC mit einer anderen Datenbank verbunden, die als Zuhauseregister (HLR) bezeichnet wird, welches alle Teilnehmer enthält, die in dem gegenwärtigen Netzwerk "zuhause" sind. Typischerweise fordert, während ein Teilnehmer ein Roaming durchführt und in einem Bereich eintritt, der durch das MSC abgedeckt wird, das MSC das HLR auf, das Profil des Benutzers zu senden und speichert es in dem (lokalen) VLR. Wenn der Teilnehmer aus dem Bereich roamt, der von dem MSC abgedeckt wird (zu einem Bereich, der durch ein anderes MSC abgedeckt wird), wird dieses Teilnehmerprofil gelöscht. Das Aktivverzeichnismodul in der Proxy-Schalteinrichtung agiert als Client der HLR-Datenbank, fordert Teilnehmerprofile von der HLR für Teilnehmer an, die in dem Bereich roamen, der durch die Proxy-Schalteinrichtung abgedeckt wird, und aktualisiert die lo kale Datenbank, d.h. das Aktivverzeichnismodul und seine zugehörige Datenbank agieren/verhalten sich wie die herkömmliche VLR für Roamingteilnehmer.
  • Das MGC-Modul 1110 (MGC = "Media Gateway Controller"/Medien-Gatewaycontroller), interagiert mit der Datenebene 304 der Proxy-Schalteinrichtung über Protokolle der offenen Steuerung, wie beispielsweise H.248 und MGCP. Nach dem Empfangen einer Aktionsaufforderung von dem IS-634-Zustandsautomatenmodul 1106, sendet der MGC 1110 eine Mitteilung in einem H.248- oder MGC-Protokoll an die Datenebene 304, um die erforderlichen Aktionen auszuführen. In einem Ausführungsbeispiel, dem so genannten TDM-VoIP-Fall, instruieren diese Aktionsmitteilungen von dem MGC 1110 an die Datenebene die Datenebene dahingehend, ankommenden Schaltungs(TDM)-Verkehr an einen Zugangsport zu empfangen und ihn in RTP/UDP/IP-Pakete umzuwandeln und ihn aus einem der Ausgangsports abzusenden. Folglich wird in diesem Ausführungsbeispiel ankommender Schaltungsverkehr in Pakete aufgeteilt und als Pakete versandt. Dieses Ausführungsbeispiel könnte zum Annehmen von Schaltungsanrufen verwendet werden und zum Transportieren dieser als VoIP-Anrufe (VoIP = "Voice over IP"). In einem anderen Ausführungsbeispiel, dem so genannten TDM-TDM-Fall, instruiert der MGC 1110 die Datenebene 304, ankommenden Schaltungsverkehr (TDM) an einem Zugangsport zu empfangen und ihn als Schaltungs(TDM)-Verkehr aus einem Ausgangsport zu schalten. In diesem Fall wird ankommender Schaltungsverkehr als Schaltung beibehalten und zu einem alternativen Schaltungsnetzwerk geschaltet.
  • Die 12-14 werden zur Veranschaulichung des vorstehenden Konzepts mit vereinfachten Architekturdiagram men verwendet. Die Figuren werden verwendet, um die verschiedenen Interaktionen der Softwareprozesse als Antwort auf die Signalisierungsmitteilungen darzustellen. Trägerschaltungen sind von einigen der Figuren aus Zwecken der Übersichtlichkeit ausgeschlossen. Darüber hinaus sind nur einzelne Zustände der PSM- und CSM-Prozesse aus Zwecken der Übersichtlichkeit dargestellt.
  • 12 wird verwendet, um den Steuerfluss darzustellen, wenn eine neue Anrufmitteilung von dem BS 107 zu dem MSC 110 initiiert wird, und um einen "Durchführanruf" darzustellen. Ein Durchführanruf ist ein Anruf, in dem die Proxy-Schalteinrichtung 300 nicht für das Managen des Anrufs verantwortlich ist und in dem der Anruf hindurchgereicht wird, um durch das MSC 110 gehandhabt zu werden. Die Proxy-Schalteinrichtung 300 ist für die Zwecke dieses Anrufs transparent (obwohl sie Punktcodes verändern kann, beispielsweise um Neuzuordnung der MSCs zu handhaben, wie Bezug nehmend auf 3B erklärt). Das BS 107 sendet bei 1205 eine Dienstaufforderung (wie beispielsweise eine CSR), die für das MSC 110 bestimmt ist. Die Dienstaufforderung enthält ein Dienstoptionsfeld, welches spezifiziert, ob dies eine Aufforderung für einem Stimmenanruf oder einen Datenanruf ist. Die Proxy-Schalteinrichtung empfängt diese Mitteilung (da sie sich im Signalisierungspfad zwischen dem BSC und dem MSC befindet); insbesondere empfängt der SS7MsgHdlr-Prozess 902 den Anruf, ordnet eine einzigartige lokale Referenznummer zu dieser Mitteilung zu (dies ist die Anfangsmitteilung für eine potentiell ablaufende Anrufsaufforderung), und routet bei 1210 diese zu dem PSM-Prozess 904 zur weiteren Verarbeitung. Der PSM-Prozess 904 kennzeichnet die ankommende Mitteilung und bestimmt unter Ver wendung des IS-634-Zustandsautomaten (für CDMA-Ausführungsbeispiele), ob dieser Anruf umzulenken ist (z.B. zu einem alternativen Netzwerk) oder ob es erlaubt ist, ihn durch das MSC 110 zu handhaben. Da in diesem Beispiel der Anruf nicht umzulenken ist, wird die Mitteilung codiert und bei 1215 zurück an den SS7MsgHdlr-Prozess 902 zurückgesendet. In einem Ausführungsbeispiel ist das Kommunikationsprotokoll zwischen den SS7MsgHdlr- und PSM-Prozessen ein zustandsfreies textbasiertes Protokoll, das ein Abstraktionsniveau (relativ zur Sitzungslogik) des zugrunde liegenden Signalisierungsprotokolls bereitstellt. Der SS7MsgHdlr-Prozess 902 überträgt bei 1220 die IS-634-Mitteilung erneut an den MSC 110. Der MSC verarbeitet diese Mitteilung und antwortet bei 1225. Diese Antwort wird auch durch die Proxy-Schalteinrichtung 300 empfangen, aber da sich die Antwort auf einen ablaufenden, aber nicht-umlenkbaren Anruf bezieht (wie aus der lokalen Referenznummer bestimmt, die wie vorstehend erklärt der anfänglichen CSR-Aufforderungsmitteilung zugeordnet wurde), gibt der SS7MsgHdlr-Prozess 902 diese Mitteilung nicht an den PSM 904 weiter. Anstatt dessen sendet der SS7MsgHdlr bei 1230 diese Mitteilung transparent zu dem BS 107. Alle weiteren Austausche bezüglich dieses Anrufs werden gestattet transparent zwischen dem BS und dem MSC zu passieren, außer einer Anruffreigabemitteilung bei Beendigung des Anrufs. Als Antwort auf eine Anruffreigabe stellt die Proxy-Schalteinrichtung 300 sicher, dass das "Abbauen" des Anrufs, einschließlich der Disposition der lokalen Referenznummer, stattfindet. Die Anruffreigabemitteilung wird ebenso durch die Proxy-Schalteinrichtung an das BS 107 gesendet, so dass das BS mit dem Abbauprozess fortfahren kann.
  • 13 wird verwendet, um den Fall einer Anrufmitteilung zu zeigen, die durch das BS 107 an das MSC 110 initiiert wird, und wird ebenso verwendet, um Proxy-Trunks darzustellen, d.h. Trunks welche durch das MSC 110 gesteuert und zugeordnet werden. Das BS 107 sendet bei 1305 eine Dienstaufforderung, die für das MSC 110 bestimmt ist. Die Proxy-Schalteinrichtung empfängt diese Mitteilung und der SS7MsgHdlr-Prozess 902 empfängt den Anruf, ordnet eine einzigartige lokale Referenznummer zu dieser Mitteilung zu und routet bei 1310 diese zu dem PSM-Prozess 904 für die weitere Verarbeitung. Der PSM-Prozess 904 decodiert die ankommende Mitteilung und bestimmt, ob dieser Anruf umzulenken ist (z.B. zu einem alternativen Netzwerk) oder ob es erlaubt ist, ihn durch das MSC 110 zu handhaben. Da in diesem Beispiel der Anruf nicht umzulenken ist, wird die Mitteilung codiert und bei 1315 zu dem SS7MsgHdlr-Prozess 902 zurückgesendet. Der SS7MsgHdlr-Prozess 902 überträt dann bei 1320 die Mitteilung zu dem MSC 110 zurück. Das MSC 110 antwortet bei 1325 auf die Anrufaufbauaufforderung durch Zuordnen eines Kanals zu dem Anruf (wie vorstehend beschrieben). Diese Kanalzuordnung wird durch die Proxy-Schalteinrichtung 300 empfangen, welche bei 1330 die Zuordnung an den PSM 904 weitergibt, welcher wiederum bei 1335 antwortet, dass er diese Zuordnung 1330 aufgezeichnet hat. Die Proxy-Schalteinrichtung überträgt dann bei 1340 die Kanalzuordnungsaufforderung hin zu dem BS 107. Allen weiteren Austauschen bezüglich dieses Anrufs zwischen dem BSC und dem MSC wird gestartet, bis zur Anruffreigabemitteilung transparent durch die Proxy-Schalteinrichtung hindurchzuführen. Die Anruffreigabe löst den Abbauprozess in der Proxy-Schalteinrichtung aus.
  • 14 wird verwendet, um den Fall eines "umgelenkten Anrufs" darzustellen. Ein umgelenkter Anruf ist ein Anruf der durch das BS 107 initiiert wird, welcher durch die Proxy-Schalteinrichtung abgefangen und neu auf ein alternatives Netzwerk ausgerichtet wird. In solch einem Beispiel ist die gesamte Signalisierung durch die Proxy-Schalteinrichtung zu handhaben und die Trunks, welche Benutzerverkehr tragen, sind durch die Proxy-Schalteinrichtung zu steuern. Das BS 107 sendet bei 1405 eine Dienstaufforderung, die für das MSC 110 bestimmt ist. Die Proxy-Schalteinrichtung empfängt diese Mitteilung und ordnet eine einzigartige lokale Referenznummer zu dieser Mitteilung zu und lenkt bei 1410 diese zu dem PSM-Prozess 904 für die weitere Verarbeitung. Der PSM-Prozesss 904 dekodiert die ankommende Mitteilung und bestimmt unter Verwendung des IS-634-Zustandsautomaten (für CDMA-Ausführungsbeispiele), dass der Anruf umzulenken ist. Da in diesem Beispiel der Anruf zu einem alternativen Netzwerk umzulenken ist, überträgt der PSM bei 1415 die Mitteilung zu dem CSM-Prozess 1002. Der CSM-Prozess 1002 startet nun, sich wie ein herkömmlicher MSC zu verhalten und gibt bei 1420 eine Kanalzuordnung für diesen Anruf aus, was einen Trunk zwischen dem BS und der Datenebene der Proxy-Schalteinrichtung zuordnet. Die Kanalzuordnung wird dann bei 1435 an den SS7MsgHdlr gesendet. Der SS7MsgHdlr-Prozess überträgt bei 1430 diese Kanalzuordnungsinformationen an das BS, so dass das BS diese für den Benutzerverkehr verwenden kann. Der CSM sendet auch eine Mitteilung an die Datenebene der Proxy-Schalteinrichtung (wie vorstehend beschrieben unter Verwendung von H.248 oder MGCP-Protokollen), darauf gerichtet ankommenden Benutzerverkehr auf dem zugeordneten Kanal zu empfangen und ihn auf ein alternatives Netzwerk auszurichten. Wie vorstehend erklärt, kann in einem Ausführungsbeispiel das alternative Netzwerk ein IP-Netzwerk sein. Alle weiteren Austausche finden zwischen dem BSC- und CSM-Prozess statt, bis die Anruffreigabeanweisung durch das MSC ausgegeben wird, was eine Freigabe der Ressourcen veranlasst (der Abbauprozess).
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die Softwarearchitektur nur einen einzigen Prozess zum Ausführen der Proxy-Funktionen verwendet, anstatt zwei verschiedene Prozesse (PSM und CSM) zu verwenden. In solch einem Ausführungsbeispiel bestimmt der PSM-Prozess alleine, wie zuvor, ob ein Anruf umzulenken ist oder nicht. Wenn es nicht ein umlenkbarer Anruf ist, ist ihm erlaubt, zu dem MSC fortzufahren. Wenn es ein umlenkbarer Anruf ist, handhabt der PSM selbst den Anruf und sendet/nimmt an Mitteilungen zu/von dem BS 107 und dem MSC 110. Mit anderen Worten ausgedrückt agiert der PSM in solch einem Ausführungsbeispiel wie ein MSC und ein BS 107 und handhabt alle Signalmitteilungen diesbezüglich. Als solcher liefert der PSM-Prozess zu großen Teilen dieselbe Funktionalität wie ein Schaltungs-MSC und ein BS 107 in dem Sinne, dass er wie ein MSC auf Mitteilungen von dem BS 107 antwortet und auf Mitteilungen von dem MS antwortet, als wenn es ein BS 107 wäre. Im Allgemeinen gibt es mehrere PSM-Prozesse, die simultan auf mehreren Prozessorkarten ablaufen, um die erforderliche Bauteilverkleinerung und Leistungsfähigkeit bereitzustellen. Zusätzliche Softwareprozesse sind zur Versagenssicherung und Zuverlässigkeit vorgesehen. Der Zweck dieser Prozesse ist, eine Versagenssicherung für andere PSM-Prozesse vorzusehen. In einem Ausführungsbeispiel hat jeder PSM einen "Schatten"-Prozess, der eine "Schatten"-Abdeckung bereitstellt. In dem Fall, in dem ein PSM-Prozess ausfällt, ist der entsprechende Schattenprozess so entworfen, dass er den Prozess, der versagt hat, übernimmt.
  • Variationen
  • Die vorstehenden Ausführungsbeispiele erleichtern alle die Realisierung einer transparenten Schalteinrichtung. Untergruppen der Funktionalität liefern jedoch Vorteile über den Stand der Technik hinaus. Beispielsweise kann eine Schalteinrichtung, die teilweise gegenüber dem Netzwerk sichtbar ist, immer noch viele der vorstehend beschriebenen Vorteile liefern.
  • Zusätzlich wurden die Ausführungsbeispiele teilweise mit Bezug auf CDMA-Protokolle beschrieben, aber die Ausführungsbeispiele können auch modifiziert werden, um mit GSM, IS-136 und/oder anderen 2G- und 3G-Protokollen zu arbeiten.
  • Die Verbindung von Trunks von der Proxy-Schalteinrichtung zu der MSC ist optional.
  • Obwohl ein exemplarisches Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, sollte Fachleuten ersichtlich sein, dass Veränderungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen gemacht werden können, ohne den Geist und Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Kommunizieren in einem Mobilkommunikationsnetzwerk mit zumindest einem Basisstationsuntersystem BS, zumindest einer Mobilstation MS, zumindest einem Mobilschaltzentrum MSC und zumindest einer Schalteinrichtung, die mit zumindest einem der BSs und zumindest einem der MSCs in Verbindung ist, wobei ein BS in Trunkleitungskommunikation mit der Schalteinrichtung steht, in der die Trunkleitungskommunikation in Form von Trägerschaltungen organisiert ist, wobei jede Trägerschaltung mit einem Schaltungsidentifikationscode CIC identifizierbar ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: die Schalteinrichtung empfängt Signalisierungsmitteilungen von dem BS; die Schalteinrichtung bestimmt, ob ein Anruf, der der Signalisierungsmitteilung entspricht, durch ein alternatives Kommunikationsnetzwerk zu handhaben ist; wenn der Anruf durch das alternative Kommunikationsnetzwerk zu handhaben ist, ordnet die Schalteinrichtung einen Schaltungsidentifikationscode CIC einer Trägerschaltung für den Anruf zu und kommuniziert diesen CIC an das BS; danach empfängt die Schalteinrichtung Informationen auf der CIC-identifizierten Trägerschaltung und gibt die empfangenen Informationen an das alternative Netzwerk weiter.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, des Weiteren mit den Schritten: Beibehalten von Zustandsinformationen, um die CICs zu identifizieren, die für die Kommunikation mit dem alternativen Kommunikationsnetzwerk verwendet werden; wenn die Schalteinrichtung versagt, Zugreifen auf eine CIC-Datenbank in dem MSC und markieren aller CICs als verfügbar, die für die Kommunikation mit dem alternativen Netzwerk verwendet wurden.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, des Weiteren mit dem Schritt: wenn die Schalteinrichtung sich vom Versagen erholt, Zugreifen auf eine CIC-Datenbank in dem MSC und Markieren aller CICs als nicht-verfügbar, die für die Kommunikation mit dem alternativen Kommunikationsnetzwerk verwendet wurden.
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