蜂窝移动通信移动交换中心/拜访位置寄存器的实现方法

摘要

本发明提供了一种蜂窝移动通信系统移动交换中心/拜访位置寄存器(MSC/VLR)的实现方法,以多个MSC/VLR分模块分布式地实现MSC/VLR。每一个MSC/VLR分模块在收到操作请求后,进行定位操作,根据一定的算法确定应该处理该操作请求的MSC/VLR分模块。通过本发明提供的方法,可以降低系统对硬件处理能力的要求,提高整个系统的可靠性。

说明书

本发明涉及蜂窝移动通信系统，具体地涉及蜂窝移动通信系统移动交换中心/拜访位置寄存器(以下也称“MSC/VLR设备”)的实现方法。

以GSM(global Mobile System)为标准的蜂窝移动通信系统或码分多址(CDMA)蜂窝移动通信系统都大致可分为基站子系统BSS、交换子系统NSS以及操作维护子系统OSS几大部分。基站子系统BSS包括基站控制器BSC和基站收发信机BTS；交换子系统NSS包括移动业务交换中心MSC，归属位置寄存器HLR和拜访位置寄存器VLR，还可以包含鉴权中心AUC和设备识别寄存器EIR；操作维护子系统OSS的硬件实体是操作维护中心OMC。

在实际的蜂窝移动通信系统中，为了尽可能减少系统设备费用，通常对以上各种功能实体在各子系统内部进行组合，形成各自的蜂窝移动通信系统设备。图1是一个典型的GSM系统组成框图：移动交换中心MSC和拜访位置寄存器VLR组合成MSC/VLR设备102，与公用通信网101相连，并连接一个或一个以上基站控制器BSC104。基站控制器BSC104与MSC/VLR设备102相连，并连接一个或多个基站收发信机BTS105。移动终端设备MS106通过空中偏偏以与基站收发信机BTS105进行通信。移动台终端设备106即是移动用户。有的MSC/VLR设备上还连接有归属位置寄存器HLR103。

在蜂窝移动通信系统中，为了与其他移动用户或固定用户进行通信，每个移动用户都配置有一些用户数据，如用户状态、用户类别等，这些数据的原始信息存贮在归属位置寄存器HLR103中。每个MSC/VLR设备所连接的基站子系统(104,105)所覆盖的区域称为一个MSC/VLC区域，当一个移动用户访问(即漫游到)某一特定的MSC/VLR区域时，需要在该MSC/VLR设备的拜访位置寄存器VLR中进行登记，即：移动终端设备MS向拜访位置寄存器VLR发出登记请求；拜访位置寄存器VLR收到登记请求后，向该移动用户的归属位置寄存器HLR发获取移动终端设备数据的请求；蜂窝移动通信系统将归属位置寄存器HLR中与该移动终端设备相关的用户数据发到拜访位置寄存器VLR。每个MSC/VLR设备中还存储着一些系统资源数据，如临时移动用户识别码TMSI，移动用户漫游号码MSRN等，用于临时分配给该MSC/VLR区域中的移动终端设备。

拜访位置寄存器VLR服务于该MSC/VLR区域内的移动用户，存储着进入该区域内的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要数据。当移动用户离开该MSC/VLR区域而进入另一个MSC/VLR区域时，需要在另一个MSC/VLR设备的拜访位置寄存器VLR中重新登记，原拜访位置寄存器VLR则取消该移动用户的数据。因此，拜访位置寄存器VLR实际上包含一个存储着系统资源数据和动态用户数据的数据库，称为VLR数据库。

现有技术中，移动业务交换中心MSC是采用单模块、集中式的方式实现的，相应的VLR数据库也是采用了集中式来实现的。例如申请号为93119713、公开号为CN1092235A、名称为“蜂窝式移动电话无线电系统中管理辅助业务程序的方法”的发明专利就是采用的这种方式。对于VLR数据库来说，这种集中式实现方式存在着一定的弊端：首先，VLR数据库是一个动态更新相当频繁的数据库，操作处理的负荷量相当大，因此这种集中式的数据库对硬件的处理能力要求很高，不容易满足；第二，采用集中式数据库对VLR数据库软件和拜访位置寄存器VLR硬件的稳定性也提出了很高的要求。由于VLR数据库在整个蜂窝移动通信系统中的重要性，一旦发生故障，整个系统都可能瘫痪。这种情况下，即便能够在短时间内进行恢复处理，其带来的后果也将是难以估量的。

因此，本发明的目的，就是克服现有技术中的上述缺陷，提供一种蜂窝移动通信系统中移动业务交换中心/拜访位置寄存器MSC/VLR的实现方法，能够分散地处理蜂窝移动通信中的交换接续和数据存取，以使移动业务交换中心/拜访位置寄存器MSC/VLR的一部分出现故障时，不致影响其它部分的正常工作。

为此，本发明提供了一种蜂窝移动通信系统中移动交换中心/拜访位置寄存器MSC/VLR的实现方法，所述蜂窝移动通信系统包括移动交换中心/拜访位置寄存器MSC/VLR(102)，归属位置寄存器HLR(103)，基站控制器BSC(104)，和基站收发信机BTS(105)，所述移动交换中心/拜访位置寄存器MSC/VLR(102)包括N(N＞=2)个移动交换中心/拜访位置寄存器分模块(MSC/VLR分模块)(203)，所述MSC/VLR分模块包括拜访位置寄存器数据库分模块(VLR数据库分模块)(304)，所述方法包括以下步骤：

(1)所述VLR数据库分模块I接收外界的操作请求；

(2)所述VLR数据库分模块I进行定位处理，将所述操作请求定位在VLR数据库分模块J(0＜=J＜=N-1)；

(3)所述VLR数据库分模块J处理所述操作请求；

(4)如果J=I，则由所述VLR数据库分模块I将所述操作请求的处理结果返回外界；否则，执行步骤(5)～(6)；

(5)所述VLR数据库分模块J将所述操作请求的处理结果返回所述VLR数据库分模块I；

(6)所述VLR数据库分模块I将所述操作请求的处理结果返回所述外界。所述步骤(2)包括下列步骤：

(2.1)所述VLR数据库分模块I接收所述操作请求，提取索引项Idex；

(2.2)用所述索引项Idex模除VLR数据库分模块总数ModNum，模除结果为Reslt1；

(2.3)判断是否I=Reslt1，如果是，则令J=I，定位在VLR数据库分模块J，返回步骤(3)；否则令J=Reslt1，继续步骤(2.4)；

(2.4)判断VLR数据库分模块J运行状态是否正常，如果正常，则定位在VLR数据库分模块J，返回步骤(3)；否则，如果VLR数据库分模块J运行不正常，则继续步骤(2.5)；

(2.5)用所述索引项Idex模除当前的实际模块数ActModNum，模除结果为Reslt2；

(2.6)判断Reslt2是否等于所述VLR数据库分模块I的实际序号ActNo，若相等，则令J=I，定位在VLR数据库分模块J；若不相等，则定位在实际序号ActNo等于Reslt2的VLR数据库分模块，并令J等于该VLR数据库分模块的总序号。

此外，所述方法还包括将系统资源号码分配到所述N个VLR数据库分模块的步骤。

通过本发明提供的蜂窝移动通信系统中拜访位置寄存器(VLR)的实现方法，克服了现有技术中的上述缺陷，降低了系统对硬件处理能力的要求，并且当部分移动业务交换中心/拜访位置寄存器(MSC/VLR)分模块发生故障时，整个系统仍然能够正常运行，大大地提高了整个系统的可靠性。

以下结合附图和实施例，进一步说明本发明所述的蜂窝移动通信系统及其实现方法。

图1所示为采用本发明方法的蜂窝移动通信系统的组成示意图；

图2所示为应用本发明方法的分布式MSC/VLR设备的结构框图；

图3所示为图2中一个移动业务交换中心/拜访位置寄存器分模块(MSC/VLR分模块)的结构示意图；

图4为本发明实施例中VLR数据库分模块的程序结构示意图；

图5为VLR数据库分模块对操作请求的定位处理流程图；

图6为本发明实施例中正常状态下系统资源数据和用户数据在各VLR数据库分模块中的分配示意图；

图7为本发明实施例中VLR数据库分模块2发生故障情况下，系统资源数据和用户数据在各VLR数据库分模块中的分配示意图。

本发明实施例中，移动业务交换中心MSC主要硬件设备采用本申请人研制、生产的C&C08数字程控交换机。如图2所示，移动业务交换中心MSC主要由管理模块201，通信模块202和多个MSC/VLR分模块203组成。管理模块201管理控制通信模块202和各MSC/VLR分模块203，并作为各个MSC/VLR分模块与操作维护台OMC之间消息的分发和转发站。通信模块202提供各个MSC/VLR分模块间呼叫接续的通路。各MSC/VLR分模块之间除了可以通过通信模块202进行通信外，还可以有一个VLR数据库通信网，专门负责各VLR数据库分模块间的数据传输，其物理媒介可以是局域网，也可以是总线、光纤等其它媒体形式。通信模块202、管理模块201和移动交换中心MSC的其它结构是程控交换机和无线通信领域广为人知的技术，在此不再赘述。

MSC/VLR分模块203的内部结构基本上可采用现有技术的通用结构。如图3所示，通信网络单元301是MSC/VLR分模块的核心部分，在呼叫接续过程中，通信网络单元301调用局用数据存储器306中的数据，并通过信令处理单元303从拜访位置寄存器VLR304中调用移动用户数据，提供交换接续的必要条件。固定网接口单元302处理与固定网通信的各种协议，如TUP,MTP,SCCP等，提供中继接口，使MSC/VLR分模块与固定网(PSTN,PSPDN,ISDN等)相连，有的MSC/VLR分模块还通过固定网接口单元302接到归属位置寄存器HLR上。移动网接口单元305也提供中继接口，基站控制器BSC104则通过移动网接口单元305连接到特定的MSC/VLR分模块上。通信网络单元301，固定网接口单元302，通信处理单元303，移动网接口单元305和局用数据存储器306共同构成移动交换中心MSC310。

本发明所说的分布式实现方案是MSC/VLR设备的内部实现方案，对外仍然是一个完整的MSC/VLR设备，提供符合移动通信标准的对外接口。

如前所述，当移动用户进入某一个MSC/VLR区域时，需要在该VLR数据库进行登记，即将有关用户数据从归属位置寄存器HLR或者其它拜访位置寄存器VLR中读出，存储在当前所属拜访位置寄存器VLR的VLR数据库中；当移动用户发起呼叫或接收呼叫时，需要从当前所属的VLR数据库中读取有关用户数据。由于本发明中拜访位置寄存器VLR在硬件上是由多个(设总数为ModNum个，本实施例中取ModNum=5)VLR分模块组成的，相应的VLR数据库也是由ModNum个VLR数据库分模块组成的，因此就自然地存在一个问题：如何将用户数据分散存储在各个VLR数据库分模块中？换句话说，对某一个特定的移动用户，它的用户数据应该存储在哪一个VLR数据库分模块中？又从哪一个VLR数据库分模块中读取数据？当归属位置寄存器HLR、移动交换中心MSC或其它拜访位置寄存器VLR需要查询、删除、插入、修改数据时，从哪一个VLR数据库分模块去操作？为叙述的简便起见，定义两个概念：

“外界”：指归属位置寄存器HLR，移动交换中心MSC或其它VLR数据库；

“操作请求”：指外界向VLR数据库发出的、要求VLR数据库进行插入、删除、查询或修改用户数据，分配移动用户漫游号码MSRN，分配临时移动用户识别码TMSI等操作的请求；

并对ModNum个VLR数据库分模块编号：VLR数据库分模块0，VLR数据库分模块1,…,VLR数据库分模块ModNum-1。

那么上述问题就简化为：某外界对VLR数据库的操作请求应该定位在哪一个VLR数据库分模块上？

一个较直接的方法是：移动用户在哪个VLR数据库分模块的控制区域内，与该移动用户有关的操作请求就定位在哪个VLR数据库分模块上。这种做法存在一个弊端：移动用户在同一个MSC/VLR设备的不同MSC/VLR分模块的控制区域间移动时，该移动台的全部用户数据需要在不同的VLR数据库分模块之间频繁地转移，这样不仅实现起来很复杂，而且也容易造成网络拥塞。因此，本发明采用了另一种操作请求的定位方法。

以下将详细说明本实施例中与上述硬件方案相对应的分布式VLR数据库的软件实现方法，具体地说，即是将外界的操作请求定位到合适的VLR数据库分模块的方法。

每一个MSC/VLR设备上均分配有一些系统资源号码，如移动用户漫游号码MSRN，临时移动用户识别码TMSI等。系统资源号码需要预先存储在各VLR数据库分模块中。因此在设计系统时，应该采用一定的规则将系统资源号码分配到各个VLR数据库分模块中。分配规则如下：以系统资源号码模除以VLR数据库分模块总数ModNum，模除结果为0则分配到VLR数据库分模块0，模除结果为1则分配到VLR数据库分模块1，依此类推。图6中，临时移动用户识别码TMSI以十六进制表示，移动用户漫游号码MSRN和移动用户识别码IMSI以十进制表示，这是与GSM协议规定的格式相符的。由图6表格可看出，每个VLR数据库分模块中所分配的临时移动用户识别码TMSI和移动用户漫游号码MSRN模除以总模块数的结果与该VLR数据库分模块的总序号是相等的，例如对于VLR数据库分模块3，有：

TMSI:0×00000003 mod 5=3

MSRN:861390292003 mod 5=3

当某个MSC/VLR分模块发生故障时，系统并不重新分配系统资源号码。此时由于发生故障的MSC/VLR分模块不能使用，因而该MSC/VLR分模块上分配的系统资源号码也暂时废弃不用。从图7所示表格中可以看出，当MSC/VLR分模块2发生故障时，其它各分模块上分配的系统资源号码与图6所示正常状态下是一样的。这时候，暂存在其它数据库分模块上的用户临时占用暂存分模块上的系统资源号码。当故障恢复后，重新定位，并释放临时占用的系统资源号码。

各个VLR数据库分模块中的数据库管理程序(软件)是完全一样的，所不同的是各自存储的具体数据内容。VLR数据库分模块的程序结构如图4所示，操作处理部分402与数据部分403共同构成VLR数据库分模块的内核，这个内核与现有技术中的VLR数据库基本相同。定位部分401用于完成上述定位操作。当某个VLR数据库分模块I(0＜=I＜=ModNum-1)接收到外界的一个操作请求后，首先运行定位部分程序，确定应该处理该操作请求的VLR数据库分模块J(0＜=J＜=ModNum-1)，然后交由VLR数据库分模块J的内核程序进行处理，处理结束后将结果返回VLR数据库分模块I，由VLR数据库分模块I将结果返回发出操作请求的外界。

下面结合图5，来说明VLR数据库分模块中的定位部分程序的处理流程。

在步骤501,VLR数据库分模块I(也称为“本模块”)接收来自外界的操作请求，从中提取一个索引项Idex。这个索引项Idex只可能是移动用户识别码IMSI、临时移动用户识别码TMSI或移动用户漫游号码MSRN三者之中的一项。

在步骤502，用索引项Idex模除以VLR数据库分模块总数ModNum，模除结果为Reslt1。

在步骤503，判断Reslt1是否等于本模块的总序号I，如果是(即I=Reslt1)，则定位在本模块，返回；否则在步骤504，找到总序号等于Reslt1的VLR数据库分模块J(即令J=Reslt1)，继续步骤505。

在步骤505，判断VLR数据库分模块J运行状态是否正常，如果正常，则定位在VLR数据库分模块J；否则，如果VLR数据库分模块J运行不正常，则继续步骤506。

步骤506，用索引项Idex模除以当前的实际模块数ActModNum(即实际正常运行的模块数)，模除结果为Reslt2；

步骤507，判断Ruslt2是否等于本模块的实际序号ActNo(即VLR数据库分模块I在正常运行的多个模块中的顺序号)，若相等，则定位在本模块；若不相等，则在步骤508，令J的取值为实际序号ActNo等于Reslt2的VLR数据库分模块的总序号，并定位在VLR数据库分模块J。

以下结合两个具体例子，来进一步解释上述步骤。本实施例中“用户”和“移动用户”具有相同的含义，是指移动终端设备，即移动电话。假定在某一时刻，用户甲和用户乙都处于VLR数据库分模块0的控制区域，换句话说，都处于VLR数据库分模块0所连接的基站控制器BSC及其基站收发信机BTS的控制区域内；并且假定用户甲和用户乙都已在当前所属的VLR数据库登记过。其中用户甲的移动用户识别码IMSI=460007209000000，用户乙的移动用户识别码IMSI=460007209000002。

以用户甲、用户乙作为被叫用户时其移动用户漫游号码MSRN的提供过程为例。当移动用户作为被叫时，会由其所登记的HLR向它当前所在的VLR发起“提供移动用户漫游号码”的操作请求，根据GSM协议的规定，此时该操作请求是以移动用户识别码IMSI作为索引项Idex的。该操作请求由HLR发出，由VLR数据库分模块0(I=0)接收到。

在正常状态下，对于用户甲，当VLR数据库分模块0接收到“提供移动用户漫游号码”的操作请求后，即执行图5所示各步骤的操作，即：在步骤501，提取移动用户识别码IMSI=460007209000000；在步骤502，用该移动用户识别码IMSI模除以总模块数5，结果为0，即

IMSI:460007209000000 mod 5=0在步骤503，由于VLR数据库分模块0的总序号即为0，等于上述模除结果，所以该操作请求就定位在本模块即VLR数据库分模块0。定位完成。

在正常状态下，对于用户乙，当VLR数据库分模块0接收到“提供移动用户漫游号码”的操作请求后，即执行图5所示各步骤的操作，即：在步骤501，提取移动用户识别码IMSI=460007209000002；在步骤502，用该移动用户识别码IMSI模除以总模块数5，结果为2，即：

460007209000002 mod 5=2在步骤503，判断模除结果2不等于VLR数据库分模块0的总序号，因此继续执行步骤504，令J=2；在步骤505，判断总序号为2的VLR数据库分模块2运行状态正常，所以此次操作请求即定位在VLR数据库分模块2。定位完成。

如果某一个VLR数据库分模块，例如VLR数据库分模块2发生了故障，无法止常通信，这时候用户甲、用户乙的处理过程如下：

对于用户甲，其实现过程与正常状态下完全相同，仍定位在VLR数据库分模块0；

对于用户乙，当VLR数据库分模块0接收到该操作后，则执行图5所示各步骤的操作。即：在步骤501，提取移动用户识别码IMSI=460007209000002；在步骤502，用该移动用户识别码IMSI模除以总模块数5，结果为2，即：

460007209000002 mod 5=2

在步骤503，判断模除结果2不等于MSC/VLR数据库分模块0的总序号，因此继续执行步骤504，令J=2。

在步骤505，判断总序号等于2的VLR数据库分模块2不正常，存在故障，所以继续执行步骤506，用移动用户识别码IMSI=460007209000002模除以当前实际模块数4，结果为2，即有：

460007209000002 mod 4=2

在步骤507，判断该模除结果不等于VLR数据库分模块0(I=0)的实际序号，在步骤508,J取值为3，(因为VLR数据库分模块3的实际序号为2，总序号为3)，定位在VLR数据库分模块3，定位完成。

根据步骤508定位的VLR数据库分模块J在进行操作处理时，如果该操作请求是插入一条新的用户记录，则需要将该用户记录标记为“暂存”，以表明这是临时存储的用户数据，便于在故障模块恢复止常时将其从VLR数据库分模块J中删除；还可以进一步标明本来应该存储该用户数据的VLR数据库分模块的总序号，以便在故障恢复后能够转移到VLR数据库分模块J上。

通过上面的描述不难看出，系统资源号码的分配规则与操作请求的定位步骤是相对应的；并且存储在特定模块上的用户只能分配该模块上预先存储的系统资源号码，这样，不管外界来的操作请求是以用户本身的识别码IMSI还是以系统临时分配给该用户的TMSI或移动用户漫游号码MSRN号码作为索引项，根据模除结果都是定位到相同的模块上。

在每个VLR数据库分模块中都存储着一份“模块状态表”，以记录当前各VLR数据库分模块的运行状态是否正常。通信模块CM定时地向各VLR数据库分模块发消息，或者各VLR数据库分模块定时地向其它VLR数据库分模块发消息，可以根据消息是否得到正常回应来判断分模块的运行状态是否正常。

当故障分模块恢复正常之后，需要将暂存于其他分模块的用户数据转移回该分模块。处理步骤如下：

(1)释放在暂存分模块上临时分配的系统资源号码(TMSI,MSRN等)；

(2)将标记为“暂存”的用户数据转移到本模块；

(3)在暂存的分模块上删除这部分用户数据。