一種用於電信網絡系統中的更新複製資料庫的方法和系統的製作方法
2023-08-13 02:16:31
專利名稱：一種用於電信網絡系統中的更新複製資料庫的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種方法和系統，用於在國外和國內的電信網絡系統中更新複製的資料庫，從而改進呼叫建立時間和系統可利用性以支持國外區域的網絡用戶的全球移動性。
電信網絡使世界變得越來越小，在無需在國外建設昂貴的傳送網絡的條件下，我們希望將電信網絡全球化。實際上，某些國家不允許美國公司進入他們國家建設這種網絡。其它支持全球移動性的擴展建設包括使用衛星來定位遍布全球的移動用戶。而這種設計將很昂貴。
不論使用何種全球系統，對於一定的移動用戶，與資料庫的一個記錄相對應的查詢和更新的數目會急劇增長。因此，為了便於存取，實現高效率，系統可利用性以及改進的呼叫建立時間，將外國各種信令網絡的多個地理位置(即地點)中的用戶記錄分布和複製，這是很有利的。
本發明的特徵和優點克服了在外國建設昂貴的呼叫傳送系統的缺點。該系統可用於外國的無線和有線網絡。
依據本發明，公布了一種方法和系統用於在國外和國內的電信網絡系統中更新複製資料庫，以改進漫遊的國內網絡用戶在國外區域的呼叫建立時間和系統可利用性。一個國外區域具有呼叫傳送系統和交換機，用於將來自一電信站的呼叫通過呼叫傳送系統轉送到目的地。信令系統工作上連接到呼叫傳送系統，並包括一訪問者資料庫在信令系統內，信令系統含有用戶記錄，用於呼叫路由選擇和其他信令功能。
本國的國內信令系統有一本國資料庫。訪問者資料庫與本國信令系統相連。用戶記錄在訪問者資料庫中被更新，與更新的資料庫記錄有關的信息通過本國信令網絡發送到本國資料庫，它含有資料庫記錄的以前的版本。設備對所有呼叫的完成作出響應，這些呼叫查詢訪問者和國內數庫記錄的先前版本，以刪除資料庫記錄的先前版本。
當呼叫是原自國內到國外區域的網絡用戶時，查詢國內資料庫。當呼叫是原自國外區域到一網絡用戶時，查詢訪問者資料庫。在本發明的一個方面，為在國外區域旅行的高度移動的用戶保持了訪問者資料庫中現存的位置信息。包含在國內資料庫中的標識符引導呼叫到訪問者資料庫以便查詢。使用國內資料庫中的標識符減少了對於國內資料庫的恆定更新量。
當更新的資料庫記錄在訪問者或國內資料庫被處理後，記錄更新活動被記錄。當更新的資料庫記錄在國內資料庫被處理後，從國內資料庫送回一確認到訪問者資料庫。
在訪問者和國內資料庫中可保持用戶記錄的多種版本，從而對一呼叫的查詢可以存取與之相連繫的記錄的同一版本，以用於一致的路由選擇和信令信息。第一更新的記錄可能包括該記錄的版本號從而識別進行中的呼叫的查詢所參考的記錄。國內資料庫中的記錄由更新資料庫記錄的版本號序列更新。記錄的每一種版本包括一個呼叫計數器欄位，用於指示進行中的呼叫數，這些呼叫的查詢以前曾經存取過該記錄的那種版本。當一個呼叫建立完成時，如果一個新的呼叫參考它並減少呼叫計數器欄位，則呼叫計數器欄位增加，當呼叫計數器為0時，資料庫記錄以前的版本被刪除。
參照附圖，從下面的描述可以更全面地理解本發明的上述特徵和優點。
圖1是本發明用作說明的實施例的框圖，示出在一有線和無線網絡中使用本發明的方法和系統的電信業務。
圖2是依照本發明的主記錄器協議的時序圖。
圖3是主地點鎖定協議的時序圖。
圖4是基本時間標記協議的時序圖。
圖5示出依照本發明的二點複製的呼叫錯誤指向。
圖6示了依照本發明的5點複製的呼叫錯誤指向。
圖7示出依照本發明的非均勻業務量負載的呼叫錯誤指向。
圖8是一框圖，示出為達到全球移動性使用依據本發明的協議的集中式資料庫。
圖9是一框圖，示出為達到全球移動性，使用分布式國內資料庫。
圖10是一框圖，示出為達到全球移動性，具有複製資料庫的擴展的信令網絡。
圖11A和11B是一流程圖，示出本發明的一般方法。
本發明現在允許電信網絡系統中的複製資料庫更新，以改進呼叫建立時間和系統可利用性，而並沒有與並行控制協議(如主地點鎖定和基本時間標記協議)典型地相連繫的費用。
按照本發明，用戶記錄在一電信網絡的信令系統內的主地點資料庫中被更新，該電信網絡包括一個具有交換機的呼叫傳送系統，用於將來自本地電話站的呼叫通過呼叫傳送系統轉送至目的地。與更新的資料庫記錄有關的信息通過信令網絡被發送到至少一個次地點資料庫，它包含了主地點資料庫記錄的以前的複製版本。用戶記錄在次地點被改變以反映主地點資料庫的變化。在主地點和次地點資料庫都保存了記錄的舊版本用於查詢存取，直到對所有以前的查詢在資料庫地點記錄版本的呼叫處理完成。
依照本發明的複製資料庫設計也可用來支持全球移動性。它還可用於通用個人電信，個人通信業務(有線和無線)以及由智能網絡提供的未來全球移動性業務。該設計能大量節省傳輸設備和運行費用，並使與呼叫建立時間相聯繫的延遲最小。實現時間較短，這是因為對於全球實現的設計是基於目前的網絡構架的，它只需採用一小部分設備，該設計也與現有協議標準相一致。
為全球移動性提出的設計將世界(除美國外)分為幾個地區，典型地覆蓋幾個國家。為支持全球移動性，在美國安裝一個或多個國內資料庫，每個地區安裝一個訪問者資料庫。每一用戶的信令數據的記錄存貯在用戶資料庫中。如果一個用戶正訪問一個外國，用戶記錄也被複製在被訪問區域的訪問者資料庫中。對來自美國和被訪問區域的漫遊用戶的呼叫可分別由國內和訪問者資料庫處理。由於在被訪問區域的信令信息的本地可利用性，該設計可減少傳輸設備和運行費用。呼叫建立時間和其他信令功能的響應時間也降低了。
圖1示出一智能網，一般地示為10，它有一傳送網絡，一般地示為12，和一個信令網絡例如普通的SS7網絡14。傳送網絡12包括一個有線網絡20，還可能包括一個無線網絡16用於移動單元22。傳送網絡12連接到本地中心局23和本地電話站24。
信令網絡包括至少一個主地點26，它包括用於路由選擇和其它信令功能的資料庫記錄。次地點28在地理上與主地點26分開，並包括來自主地點26的複製的資料庫記錄，例如所示的與用戶的一般路由和信令信息相對應的記錄A。
為便於理解，先對系統的基本原理進行總的描述，再給出更詳細的說明。
由於分布式資料庫的問題對於PCN，UPT業務，以及IN內資料庫(如網絡控制點，NCPS)使用中的可能有的其它業務是很通用的，在下面的說明中採用分布式資料庫系統的通用術語。相應於主地點和次地點(部分資料庫所在地)的計算機系統30，30a在後文中被稱為地點。對於呼叫路由選擇，特徵，業務簡介以及其他信令信息的用戶記錄被稱作記錄。對於資料庫的讀和寫分別地被稱為查詢和更新。為了從系統故障(除了磁碟損壞)中能復原，每一地點在一個穩定的存貯器36，36a(它可免於故障)中保存了對本地資料庫作的所有更新的記錄(也稱為日誌)。
安照用於電信業務的本發明，資料庫26a包括一批個別記錄，它是分布式的並在多個地點複製，例如次地點28a。與呼叫相聯繫的查詢，和對用戶的更新，存取資料庫中某一特別記錄。這樣，一個查詢和一個更新的讀集和寫集是一個記錄。因此，如果查詢和更新是自動地處理的，就可避免不必要的數據不一致。
進一步地，可進行幾個查詢以在呼叫建立時間(典型地持續幾秒)、內存取有關記錄。雖然記錄可同時被更新，較為有利的作法是不立刻刪除記錄的過時拷貝，從而進行中的呼叫的後續查詢可按以前記錄以一種一致的方式處理。這就消除了對查詢處理的鎖定記錄的需要，並無需關心數據的不一致性。另外，當用戶記錄被更新時，呼叫不會被誤操作。如果查詢和更新的續集和寫集包含很多記錄和文件，如其他應用的資料庫系統中那樣，由這將更為困難。
由於讀集和寫集包括一個記錄，為了在不同地點分布和複製將記錄作為「單元」處理是有利的。
由於每一查詢(或更新)的讀集(或寫集)是一個記錄，並行控制協議必需僅保持記錄水平的內部和相互一致性。對於內部一致性，在每一地點的每一記錄的數據項總是一致的。例如，記錄中的路由選擇數據必須有效從而呼叫可以被正確地選擇路由。在對記錄作了一些更新之後，如果在不同地點複製的記錄拷貝在有限時間內變得相同，則保持了相互的一致性。設計了責任協議以使得系統從系統故障中復原，即那些已更新的不會被取消。如下所示，本發明提供了一個單獨的協議，執行並行控制和責任功能。
本發明的電信系統有以下基本的工作參數a.所有地點由一信令網絡連接，由一地點送往另一地點的消息在網絡中可能丟失。即使消息到達了它們的目的地，他們也不一定按他們送出時的順序到達。
b.資料庫26a的記錄在地點被分布和複製。例如，一個記錄(記錄A)在N個地點被複製，記為i＝1，…，N。
為利用負載平衡，需要存取記錄A的呼叫的初始查詢被送到那N個地點，這是按某些為技術人員熟知的呼叫分布算法進行的，如廣義round-robin算法，或靜態方法。
如果呼叫建立包含了對同一記錄的多次查詢，為避免不必要的數據不一致，呼叫的後續查詢被安排到同一地點，在那裡呼叫的初始查詢被處理。
c.每一地點26，28可保存一個記錄的多個版本，從而對一呼叫的查詢可以存取一致路由和其他信令信息的相關記錄的同一版本。當所有查詢它的呼叫的過程都完成以後，該記錄的過時版本被刪除。
d.為了復原，每一地點將更新活動記錄在一個穩定存貯的記錄內，它可以倖免於本發明中所考慮的系統故障。
對於每一記錄A，選擇具有該記錄拷貝的一個地點作為其主地點(PS)26，而所有其他具有同一記錄拷貝的地點被稱作次地點(SS)28。(注意該PS也可作為存貯在該地點的很多其他記錄的PS，對於簡單的實現，很可能是這種情況)。依照所採用的呼叫分布算法，對於記錄A的查詢被安排到主地點26或次地點28中的任一地點。
然而，對於記錄A的所有更新都首先提交給主地點26並由其處理。如果對於更新的處理完成，並未引起數據不一致，則更新在主地點進行。然後，與更新相關的信息由主地點26送到所有次地點來更新原始的資料庫記錄的所有複製拷貝。這一併行控制和責任協議稱為主一記錄器協議(PWP)。
為保證協議的正確運作，每一記錄增加兩個欄位1)版本號(VN)和2)呼叫計數器(CC)。版本號用來識別由進行中的呼叫查詢所參考的記錄版本，而呼叫計數器指示正在進行的呼叫的數目，這些呼叫以前曾存取過該記錄的那種版本。如果呼叫計數器為0，並且記錄乙被更新，則記錄的舊版本被刪除。在任一給定時間，在一地點可能只有很少的(如兩個)同一記錄的版本，這是因為所有的建立時間只持續幾秒，並且更新間隔時間典型地大大長於建立時間。
為便於理解本發明的細節，採用下面一些符號。RA(n)是具有版本號(VN)為n的記錄A的版本，n＝0，1，2，…，呼叫計數器，CC(n)代表RA(n)的CC。假設RA(0)起始存在於系統中。進一步地，V-late為存在於一個地點的記錄A的最新版本的VN。Un代表對於記錄A的更新，它成功地產生RA(n)。本發明的主—記錄器協議可進一步描述如下。如果對記錄A的查詢是一呼叫的第一次查詢，則begin 存取RA(vn-late)；(*存取在該地點的記錄A的最新版本*)對所有的呼叫，記錄VN，vn-lale；CC(vn-late)←CC(vn-late)＋1endelse begin存取由該呼叫以前的查詢所存取的RA(n)；如果該查詢是該呼叫的最後一次查詢，則beginCC(n)←CC(n)－1；如果CC(n)＝0並且vn-late＞n，則刪除RA(n)。endend
假定該地點能夠確定該查詢是否是該呼叫的最後一次。如果該地點無此能力，則假定當呼叫處理完成後，會有一單獨的消息通知該地點。在這種情況下，當收到這樣一個消息時執行下述操作CC(n)←CC(n)－1，以及如果CC(n)＝0並且vn-late＞n，則刪除RA(n)。
檢查在CC(n)←CC(n)－1的操作之前是否CC(n)＜0，這可作為一種健全檢查，因為由定義CC(n)≥0。
在PS對於記錄A更新的處理的細節如下述如果更新沒有引起數據不一致(例如由於用戶提供的不完整的路由數據)，則begin(*進行更新*)產生RA(vn-late)並置vn-late—vn-late＋1；記錄所進行的更新Uvn-late在記錄中；如果CC(vn-late－1)＝0，則刪除RA(vn-late－1)；送一更新消息(Uvn-late，vn-late)給所有次地點；對更新Uvn-late開始一超時時段endelse begin(*更新中斷*)中斷更新並通知源end在次地點i對記錄A的更新處理的細節如下對於更新消息(Un，n)，在該地點將n與vn-late比較，如果n＞vn-late＋1，則begin(*更新不按次序到達*)
將不按次序的更新(Un，n)加到記錄A的更新表內，為便於將來處理，以VN的升序排序。
endelse if n＝vn-late＋1則begin(*按正確定的VN更新*)處理VN，產生RA(n)，並置vn-late—vn-late#1＋1；記錄所做的更新Uvn-late在記錄中；如果CC(vn-late－1)＝0，則刪除RA(vn-late－1)；送一VN為vn-late的確定認和地點號i到PS對於記錄RA，如果其VN等於vn-late＋1，則重複此過程以處理在更新表中的第一更新。
endelse if n＜vn-late則begin(*前面已處理過的複製更新*)送一VN與n的確認和地點i給PSend在PS對於記錄A的確認處理的細節如下如果以前曾收到過確認，則丟棄之，否則來自地點i的更新Un的確認被記錄在記錄中，如果所有與Un有關的確認接收自所有的次地點28，則超時被撤消，並送出一「完成」消息以通知源記錄A的所有拷貝都已成功地被更新。超時期滿對PS的記錄A的處理如下更新Un被重新送到這樣的地點，從那裡未收到相關的確認。
如前所述，對於記錄A的所有更新都首先由主地點26處理。如果一個更新到起任何數據不一致，則它會被主地點26拒絕(中斷)；否則，進行更新。也發明的協議也保持了記錄A的所有複製拷貝的內在一致性。
I.如果在主地點26和所有次地點28複製的RA(0)的拷貝是一樣的，並且內在一致，則本發明的協議保持了對於記錄A的所有複製拷貝的內在一致性。
例如，考慮在PS進行的更新的集合{Unj＝1，2，3…}，其中Un將RA(n－1)映射到RA(n)。該映射表示為RA(n)＝Un(RA(n－1))。由於RA(0)是一致的，並且只有當Un不會引起不一致時，Un’s由PS進行，RA(n)＝Un(Un－1(…U1(RA(0)…))對所有的n＝1，2，3……在主地點26總是內在一致的，利用VN’s，協議迫使Un’s布置在每一次地點28，其次序與由主地點26進行的次序一致。因此，在主地點26的內在一致性意味著對在所有次地點28的記錄A的內在一致性。
本發明協議保持記錄一致性的機制與W.W.Chu和J.Hellerstein提出的專用的記錄器協議所採用的機制相似，發表在「在分布處理系統中，更新複製文件的專用的記錄器方法」IEEE計算到會刊，(vol.c-34，No.6.June1985，pp489-500，儘管後一個協議沒有考慮故障更新消息的延遲處理，故障恢復方面以及中信應用的特性。應當注意，一旦更新由主地點26進行，它總能在次地點進行。因此沒有資料庫重新運行的必要。
本發明的方法和系統還提供了相互一致性。當一些對於記錄A的更新送到主地點26後，如果沒有附加的更新提交給系統，則在地點的記錄A的所有複製拷貝最終會在有限時段內變為相同，或許在一次有限時間的故障後倘若所有地點都是工作的。
II.如果在主地點和所有次地點複製的RA(0)的拷貝都是相同的，則本發明的協議保持記錄A的所有複製拷貝的相互一致性。
假設更新{Un；n＝1，2，…，M}由主地點進行，並且沒有提交時一步的更新。本發明的系統和方法使用的VN』S迫使更新Un’s放置在所有次地點，其次序即，他們在主地點進行的次序。由於RA(0)在所有地點都是相同的，在更新{Un；n＝1，2，…，M}由所有地點處理後，RA(M)的拷貝，它等於UM(UM－1(…V1(RA(0))…))，在所有的地點都是相同的。
系統允許在不同地點複製的記錄的不一致拷貝能同時為呼叫處理所獲得。這樣，查詢可以存取某些次地點的過時信息，而為了處理，進行更新，從而引起呼叫誤指向。如前面討論的那樣，如果這種情況發生的概率足夠小，則在更新過程中無需對記錄專用存取。沒有專用存取，系統就不會死鎖。
進一步地，系統不需要各地點之間廣泛的消息交換，而對於並行控制協議(如鎖定以提供專用存取)則是需要的。因為一個記錄在N個地點被複製，在一般情形下，對每一更新，主地點和次地點間消息交換的總數為2(N—1)。這是支持呼叫路由選擇和信令所需相互和內部一致性程度的消息交換的最小數目。本發明的系統和方法也可用於其它應用，只要他們能容忍記錄不一致性，並且參考過時數據的概率保持在一個可以接受的水平。
本發明的系統還有恢復能力，如對於下面的情況a.消息丟失和鏈路故障，更新和確認消息的丟失會引起在主地點超時期滿。此時，主地點將更新消息重新送給與所丟失的消息相連繫的地點b.地點故障在一次更新在記錄中進行之前，如果主地點發生故障，則更新被簡單地丟失。如果在一定時段後，沒有從主地點收到完成消息，則源會發現這一點，在一實行的更新已寫入記錄中而主地點發生故障的情況下，主地點可以在故障後恢復其工作，好象更新剛剛寫入記錄中一樣。
因此，更新再一次被送到所有的次地點。對於那些已成功地放置了更新的次地點，他們只是放棄複製的更新並將一確認送回給主地點。如果一個次地點發生故障，則當與更新相連繫的超時期滿時，主地點重新送更新(如果有的話)給故障地點。
當多次重送更新給一個次地點後，主地點可宣布該次地點不再可存取。在這種情況下，當次地點恢復工作時，可採取其它復原步驟。當故障的次地點復原時，它也可恢復其工作，好象上一次更新剛寫入記錄中，並請求PS重送所有那些在故障期間完成的更新。
本發明的系統和方法與兩個通常應用的協議相比較主—地點鎖定(PSL)(圖3)和基本時間—標記(BTS)協議(圖4)。另外，給出了幾個數值例以描述本發明的系統的典型性能特性(圖5—7)。
由於當更新進行時，對在某些次地點資料庫過時信息的存取，本發明的方法可能會誤指向一小部分呼叫，誤指向的呼叫的比率是一個關鍵的性能指標，用來確定本發明的方法是否適用於某一特別應用。
如前所述，在本方法中，一個記錄首先在主地點更新。對於在次地點的記錄，定義一個易損的時段為對於在主地點的記錄從更新完成到更新被放置在次地點的時間間隔(圖2)。由於在易損時為的開始，大多數更新記錄在主地點可得到，在易損時段期間存取次地點的記錄的查詢會參考過時的數據，從而引起呼叫誤指向。當然，假如沒有記錄複製，這種誤指向是不會發生的。圖2給出本發明的方法的一個時序圖。比如，在次地點i的更新Un的易損時段為從A到B。
易損時段的長度主要決定於兩個因素1)網絡時延，它由從主地點送往次地點的更新消息引起，以及2)在次地點的更新響應時間(從一個更新的到達直到其處理完成的時間)。這些因素又取決於信令網絡的特性，每一資料庫的設計，業務量負載，查詢和更新率之比，以及對查詢和更新處理的業務時間安排項目。
基於當今電信網絡中對典型參數的性能研究，圖5—7中的結果表明在個人通信網絡(PCN)，無線網絡，通用個人電信(VPT)業務和智能網(IN)提供的其它高級業務中，對於很大範圍的予期的用戶行為(依據呼叫通過量和記錄讀—寫頻率Rq的比率)本發明的方法中誤指向呼叫的比例足夠小(如小於10-4)。
進一步地，當本發明的方法與其它並行控制協議為主—地點鎖定和基本時間標記協議比較時，圖3和圖4表明由於本發明的方法避免了資料庫地點間現存協議所需的大量消息交換，它減少了易損時段，從而減少了呼叫誤指向。
現在參照圖11A和11B，它示出一個高次流圖，它描述了利用本發明的主記錄協議的本發明的方法。
如模塊100中所示，在主地點的用戶記錄首先被更新。然後在模塊102中檢查該更新是否有數據不一致。如果有不一致，則更新程序在模塊104終止。如果沒有數據不一致，則更新在模塊106被處理，並且該記錄的一個新版本在模塊108中產生。更新在模塊110的記錄中完成。與更新有關的信息則在模塊112中被傳送到次地點的資料庫。在模塊114中，次地點利用版本號更新。在模塊116中次地點產生記錄的新版本。在模塊118中更新在次地點的記錄中進行。在橫塊120中如果記錄的最後一種版本的呼叫計數器為0，則舊資料庫記錄在模塊122中被刪除。不論呼叫計數器是否為0，當更新已在模塊124中被成功地處理時，次地點送一確認給主地點。在模塊126中該過程隨著下一次更新而繼續。
本發明的協議也可用於複製資料庫設計，以支持有線和無線網絡或二者結合的全球移動性。
為了支持業務，個人和終端移動性，通信網絡必須存貯，維護和恢復用於信令目的的用戶的移動信息。這個信息包括用戶的參考環境中所說明的特徵(例如，所使用的終端特性，予定業務，定位數據以及呼叫路由選擇邏輯)。因此，移動性管理的一個關鍵問題是開發一種有效的資料庫結構，使得為信令功能(例如呼叫建立和路由選擇)的移動數據可容易地取得。
目前支持終端移動性的方法需要一個國內資料庫(或國內定位寄存器，HLR)和一個訪問者資料庫(或訪問者定位寄存器，VLR)。這種HLR—VLR結構實際上已確立為歐洲的移動電信全球系統(GSM)和北美的IS—41建議中的工業標準。國內資料庫可由固定的，有線或無線網絡存取，而訪問者資料庫連接到無線網絡中的交換機(稱為移動交換中心，MSC)。每一發自或去向一個移動用戶的呼叫的路由選擇和其它信令功能需要使用存貯在資料庫中的定位信息。支持終端移動性的協議及相關結構已被很好地定義，並為熟練的技術人員所理解。
個人和業務移動性的概念是比較新的。因此，個人和業務移動性的協議和結構還有待於標準化。本發明與一個信令網絡結構有關，它基於複製的資料庫，為在全球旅行的用戶提供個人和業務移動性。
在下面的描述中，研究了兩種可能的資料庫結構設計，它們可為移動性管理所採用。由於全球移動性的獨特特性，提出了一種擴展的信令網絡，它基於複製資料庫以支持全球移動性。提出了該結構對於個人和業務移動性的可應用性以及對於終端移動性的工業標準的兼容性。還討論了所提出結構的系統性能以及費用考慮。
本發明的系統和方法可應用於個人移動性的用戶定位信息)路由選擇數據)，如下面所解釋的，本發明可以很容易地覆蓋業務移動性和參考環境，如通用個人電信(VPT)業務。為使IN支持該業務，它必須依賴大量使用資料庫，用於呼叫路由選擇和其它信令功能，VPT呼叫的每一發源和接收端點可以是無線或有線的終端。
圖8中示出支持國外旅行用戶的VPT業務的一種現存數據結構設計的例子。用戶定位信息存貯在一個實際上位於美國的集中式資料庫200內。為使這一設計可行，它要求1.在向外旅行的用戶必須從所訪國家登記，以便通知網絡他們現在的位置(例如在有線網絡中依據POTS號，或在無線網絡中依據移動站漫遊號)。對所有預定VPT業務的用戶的定位信息被存貯在集中式資料庫中，它可由網絡控制點NCP支持。美國網絡中的信號轉移點204與國家1以及210中任何其它國家中的信號轉移點206通信。國家1包括連接到無線網絡216中MSC214的VLR212。國家1還包括有線網絡218。國家n還包括由撇號所參考的相似的部分。
2.每次用戶改變位置，資料庫中用戶的定位數據(如有線網絡中的POTS號，或HLR中的指針指向服務於所在區域的VLR212，其用戶位於無線網絡216中的一組單元)被更新。這種資料庫更新可這樣起動a)由連接到一個有線網絡的用戶顯式起動，與現行的500業務類似，或b)由用戶所在的無線網絡自動起動。
3.當一呼叫要到位於美國或國外的UPT用戶時，信令網絡查詢集中式資料庫200，以求得到呼叫建立和其它信令功能的定位信息。
圖9示出利用分布式資料庫於移動性管理的信令網絡。在下面的描述中，與圖8所描述的共同的部件以同一參考號碼給出。在這一分布式資料庫設計中，用戶記錄被分配和存貯(不是複製)在不同的實際地點，這些地點可看作是用戶的國內地點230，出於這一原因，分布式資料庫設計也被稱為國內資料庫設計。實際上，集中式資料庫設計可被看作分布式設計的一種特殊情況，其所有數據都放在一個單獨地點。另一方面，分布式資料庫比集中式設計有潛在的優勢，例如改進的可應用性，可靠性和負載平衡的靈活性。
這種分布式資料庫設計可廣泛用於多種業務。如高級800和軟體定義網絡(SDN)業務，其中同一業務的用戶數據分布和存貯在多個NCP資料庫。雖然出於可靠性原因，每個用戶的記錄存貯在一個主和次的NCP中，在通常的條件下，只有主拷貝用於信令功能，而次拷貝只作為故障情況下的備份。這樣所使用的系統可被分類為分布式設計。
如此廣泛使用分布式資料庫的主要動因是為了克服每一NCP的處理能力的局限和存貯的制約。在剛開始起用一新業務時，需要一個或最多幾個資料庫(即NCP)。隨著業務需求的增長，需要更多的資料庫，從而使集中式資料庫設計演化為分布式設計。如前面所討論的，用於分布式資料庫設計的呼叫建立，路由選擇和其它功能的假定與工作和集中式資料庫設計的相同，對於一給定用戶，信令網絡或交換機具有計算邏輯來確定眾多資料庫中哪一個包含了用戶的信令數據。
由於目前的信令網絡提供了高度的連通性，查詢美國國內的分布式資料庫不會引起不可接受的延遲，也不會帶來呼叫建立和其它信令功能的高費用，使用分布式資料庫仍將是一種可行的方法。如果在未來保持了高連通性，則無需在多個地點複製用戶記錄來減少查詢延遲和相關的費用。然而，對於在其它全球區域的信令，則情況不同，如所預期的支持未來的全球移動性那樣。在那種情況下，複製位於外國的訪問者資料庫的用戶記錄會降低工作成本，縮短查詢延遲，如下文所述。
圖10示出一個基於複製資料庫的信令網絡，它解釋了用於全球移動性的本發明的複製資料庫的基本應用。對於與圖8和9的其它單元共同的部分採用相同的參考號碼。
1.依賴於所予期的業務量負載和其它工程考慮，全球(除美國外)被分成幾個區域，每一區域覆蓋了一定數量的外國，如所示的區域A246和區域B248。
2.每區域實際上安裝一對訪問者資料庫250，並連接到美國的信令網絡，例如，經過實際上位於那個區域的兩個附加的STP—252。安裝在一個區域的STP數目和連接STP到美國信令網絡和信令鏈路數目可根據業務量，性能和可靠性要求來調整和確定。
3.在訪問外國的一個用戶的註冊過程中，用戶的置和其它有關信令信息的記錄建立在該區域的訪問者資料庫250中，這個新的信息還會被送回以更新在美國的相關的國內資料庫230，因此，每個漫遊用戶有兩個信號數據的複製拷貝一個在美國的國內資料庫中，另一個在實際上位於或接近於所訪問國家的訪問者資料庫中。當用戶離開該區域時，訪問者資料庫的記錄被刪除。
為了呼叫建立和其它信令目的，複製資料庫可被存取。對於來自所訪問的國家或地區並去往漫遊用戶的呼叫，可對訪問者資料庫進行查詢，在美國起始的呼叫將查詢國內資料庫。利用複製資料庫有三個主要優點1.大量節省成本由於所需用戶數據的本地可得性，可以節省來自所訪問國家或地區的呼叫信令信息的傳輸費用。對於下述情況節省的費用是巨大的a)用戶圍繞全球漫遊一半路程，b)需要對資料庫進行多次查詢的呼叫，未來的高級業務很可能是這種情形，以及c)來自所訪問國家或地區的大多數據呼叫，某些商務用戶也是這種情形。進一步地，隨著經過長距離傳送的消息數目的減少，由於需要較少的傳輸設備(如信令鏈路)來支持同一數量的呼叫業務量，設備費用也可降低。
2.增強的延遲性能。
可降低對於其它信令功能的呼叫建立時間和響應時間。
3.與現存無線標準的兼容性。
複製資料庫設計到是與工業標準(如IS—41和無線網絡的GSM規範)兼容的。在一區域內的訪問者資料庫可被所訪問國家內的無線網絡作為HLR。無線網絡的其餘標準化協議仍然適用。當收到來自一本地無線網絡的更新時，訪問者資料庫負責將更新傳送給美國的國內資料庫。以保證國內和訪問者資料庫中用戶數據的一致性。因此，複製資料庫設計的確不僅適用於有線業務，也適用於無線業務。
按照本發明，必須保持國內和訪問者資料庫內存貯的用戶數據的複製拷貝間的一致性。利用主一記錄器協議(PWP)的本發明的系統和方法可應用於全球移動性的國內和訪問者資料庫。本發明的主—記錄器協議是有利的，這是因為電信應用在短時間內能容忍複製記錄間的不一致。如前所述，存取過時數據的主要後果是呼叫誤指向。本發明的主記錄器協議的性能分析證實，本發明的誤指向概率對於無線網絡和IN中予期用戶行為是小的。本發明保持了內在和相互數據的一致性，還允許系統從某些類型的故障中復原。主記錄器協議的主要優點是其低費用，特別是與計算機系統(如銀行系統)的現存協議相比較，那些協議企圖在所有時間維持較強的數據一致性。
利用本發明的主記錄器協議來支持全球移動性，為了更新的目的，訪問者資料庫和國內資料庫被分別指定為主地點和次地點。如前所述，這種安排是合適的，因為位置更新和信令信息的其它變化很可能由正在外國漫遊的用戶產生。
儘管上述討論集中在UPT用戶的定位信息，應當指出複製資料庫設計實際上可很好地應用於業務移動性和參考環境。定位信息，預訂業務和參考環境在每個用戶的基礎上具體說明。因此，複製資料庫設計和相關的協議以與定位信息相同的方式，對待與予訂業務和包含在參考環境中的其它數據項有關的每個用戶信息。至於複製資料庫設計的系統性能，各種數據項之間的唯一差別就是它們的查詢—更新比(例如，對於一個UPT用戶的查詢率與定位更新率之比)。
然而，人們期望最頻繁的更新數據項是一移動用戶的定位信息，其它信令數據項的查詢—更新比高於定位數據的查詢—更新比。因此，本發明的更新算法也可用於包括予定業務，參考環境和其它信令信息的用戶記錄。
會使複製設計的性能下降的一個因素是查詢—更新比。如果該比值高(即用戶信息很少變化)，則更新複製記錄的費用極少。反之，(如對於一個不斷移動的移動用戶)更新費用就很大。下述方法能在這種情況下提高複製設計的性能。
一個移動的；無線用戶在國外漫遊。當用戶從一定位區域移動到另一區域時，訪問者資料庫中的用戶定位信息被頻繁地更新。國內資料庫中相應的用戶記錄也被更新。因此，在國內資料庫中維持當前定位信息的傳輸和處理費用就很高，特別是當用戶遠離美國的時候。如果用戶不斷移動而沒有進行呼叫或收到呼叫，即沒有得到收益以補償處理資料庫更新而帶來的費用。情況會變得更糟。
一種減少定位更新費用的方法是只在訪問者資料庫中維持某些高度移動的用戶的當前定位信息。與之相反，國內資料庫含有一個標識符指向訪問者資料庫，當前定位信息存貯在訪問者資料庫中。(即訪問者資料庫具有與此漫遊用戶相聯繫的信息的完全記錄。而國內資料庫只有部分用戶信息)。
因此，每次用戶改變其國外的位置時，國內資料庫無需更新定位信息。進一步地，原自美國去向一在國外旅行的用戶的呼叫首先從國內資料庫中檢索到標識符，然後為了呼叫建立和其它信令功能存取在訪問者資料庫中的當前定位信息。
僅在訪問者資料庫中保存完整用戶數據的提高方法不僅用於定位信息，也可用於其它頻繁更新的數據項。此外，提高方法應在每用戶的基礎上使用，因為不同的用戶具有不同的移動性和呼叫模式。如上面所討論的，識別這些用戶(提高方法所適用的)的關鍵參數包括2.源自所訪問區域的用戶的呼叫與去向那一用戶的所有呼叫的比率。
2.資料庫查詢—更新比(例如，一種移動性指示)，以及2.更新國內資料庫(更新請求由所訪問區域送出)的費用與為源自美國的呼叫遙程查詢訪問者資料庫的費用的比率。
基於每一旅行用戶的這些參數，信令網絡可以確定提高方法是否適用於用戶(即只有訪問者資料庫含有用戶的全部記錄，國內資料庫僅存貯了用戶數據的一部分，即那些不很頻繁更新的數據)。實際上，該方法可有規律地動態地適用一用戶，即對於一旅行用戶。網絡可以周期性(如每晚)也接通或斷開該方法這取決於用戶的呼叫通過量以及在前一時段更新頻率的統計量。
按照本發明，基於複製資料庫的擴展的信令網絡有許多好處，並可視為電話網絡全球化的一種方法，實際上它無需在外國建設傳輸網絡，即美國的電話公司通常是不被允許或不願這樣作的。然而，實際上的複製資料庫設計利用國外的網絡來支持網絡用戶的全球移動性。
複製設計的實現比其它系統方法(例如利用衛星來定位全世界的移動用戶，即全球終端移動性)的實現花費要少。更重要的是，本發明的系統是基於有線和無線網絡的現行結構，而且它與蜂窩網絡的現存標準相一致。因此，當與其它資料庫設計相比較時，複製設計不僅可降低運行成本和呼叫建立延遲，而且能使美國電話網絡為用戶更快地提供全球移動性業務。
所提出的設計還可幫助美國網絡與一些外國電話公司競爭。網絡可以選擇僅由現存的商業夥伴的(有線或無線)網絡允許對訪問者資料庫存取，存貯在和使用於訪問者資料庫中的信令信息不會提供給競爭者的網絡。
因此，對於源於一外國並去向一網絡漫遊用戶的呼叫，只有上述的公司的網絡被裝備來傳送該呼叫。這樣的安排也可用來提高美國網絡在與國外的業務供應商合作中的地位。在另一商業安排中，為了費用，電話網絡也可選擇來為一些外國載體提供某些信令信息來傳送去向在該國旅行的網絡用戶的呼叫。而且，如果電話網絡能為其海外商業夥伴工作。則複製資料庫設計可以另一種方式實現。
如果電話網絡和其海外商業夥伴之間的一種安排可以達成，在該國家旅行的網絡用戶的記錄可從國內資料庫直接地裝入到夥伴網絡的一個資料庫中，而不是在外國安裝網絡訪問者資料庫和STP。因此，如同原始複製資料庫設計中的那樣，每一旅行用戶仍有他或她的信令信息兩個拷貝。複製設計的協議和工作仍適用於這種新的裝置，儘管美國電信網絡實際上不擁有那個國家的訪問者資料庫和STP。
可以理解上述描述只是本發明的一個優選實施例，熟練的技術人員可以在不背離本發明的精神和範圍的情況下，設計出眾多的其它方案。
權利要求
1.一種用於在國外和國內電信網絡系統中更新複製資料庫的方法，以改善漫遊用戶在國外區域的呼叫建立時間和系統可利用性，該方法包括下列步驟更新訪問者資料庫中的用戶記錄，該訪問者資料庫包含在國外電信網絡的信令系統內的國外區域中，共中該電信網絡包括一個具有交換機的呼叫傳輸系統，將來自本地國外站的呼叫通過呼叫傳輸系統傳送到目的地。將與更新的資料庫記錄有關的信息從訪問者資料庫通過國內電信系統的信令網絡發送到一國內資料庫，它含有在國外區域的訪問者資料庫記錄的複製版本。增加一個欄位到與資料庫記錄的版本號相對應的資料庫記錄中，從而識別由進行中的呼叫查詢參考的記錄版本，以及改變在本國的國內資料庫記錄，利用版本號序列反映在國外區域的訪問者資料庫中的變化，同時為了查詢存取，在所有資料庫地點保存資料庫記錄的舊版本，直到對所有以前查詢資料庫記錄版本的呼叫的處理完成為止。
2.按照權利要求1的方法包括當呼叫是源自本國到在國外區域的網絡用戶時，對國內資料庫進行查詢。
3.按照權利要求1的方法包括當呼叫是源自國外區域到一用戶時，對訪問者資料庫進行查詢。
4.按照權利要求3的方法包括如果用戶不是在國外區域漫遊，為了存取用戶記錄將查詢引向國內資料庫。
5.按照權利要求1的方法包括當有關網絡用戶離開國外區域時，從訪問者資料庫中刪除記錄的步驟。
6.按照權利要求1的方法包括在更新的資料庫記錄已分別在訪問者和國內資料庫中處理和提高後，將更新記錄活動記錄在一穩定的數據存貯區域內的記錄中，通過以上方法提高訪問者和國內資料庫的更新記錄。
7.按照權利要求1的方法包括當一更新資料庫記錄已在國內資料庫中處理時，自國內資料庫送回一確認給訪問者資料庫。
8.按照權利要求1的方法包括為在國外區域旅行的高度移動用戶在訪問者資料庫中保存當前定位信息以及在國內資料庫中保存一標誌符。將呼叫引向訪問者資料庫以便查詢的步驟。
9.按照權利要求8的方法包括在國內資料庫中保存一標誌符，將呼叫引向訪問者資料庫，以便在每個用戶基礎上查詢的步驟。
10.按照權利要求1的方法包括在國內和訪問者資料庫中保存記錄的多種版本，從而對一呼叫的查詢可以存取同一資料庫內相關記錄的同一版本。以便一致的路由選擇和信令信息。
11.按照權利要求1的方法包括在對所有查詢資料庫記錄的以前版本的呼叫的處理完成之後，刪除在所有資料庫地點的以前的資料庫記錄版本。
12.按照權利要求1的方法包括增加一個欄位到對應於呼叫計數器的記錄中，以指示進行中的呼叫數目，這些呼叫的查詢以前曾存取該記錄的那一版本。
13.按照權利要求12的方法包括如果一個新的呼叫參考呼叫計數器欄位，則將其加1，如果一個呼叫建立完成，則將呼叫計數器欄位減1。
14.按照權利要求13的方法包括當呼叫計數器為0時，刪除以前過時的資料庫記錄。
15.按照權利要求1的方法包括在訪問者地點資料庫中檢查更新的資料庫記錄是否有數據不一致的步驟。
16.按照權利要求1的方法，其中國外區域的呼叫傳輸系統包括一個無線電話網絡和有線電話網絡。
17.一個系統，它用於更新國外和國內電信網絡系統的複製資料庫以改善漫遊用戶在國外區域的呼叫建立時間和系統可利用性，該系統包括一個國外電信系統，它位於國外區域，具有呼叫傳輸系統和交換機，將來自一電信站的呼叫通過呼叫傳輸系統轉送到目的地；一個信令系統，工作上連接到國外呼叫傳輸系統，它包括一個在信令系統內的訪問者資料庫，該信令系統含有用戶記錄，用於呼叫路由選擇和其它信令功能；一個國內電信系統，它具有一國內信令系統和國內資料庫，上述訪問者資料庫連接到上述國內信令系統；更新訪問者資料庫中的用戶記錄的裝置；裝置，它用於通過國內信令網絡發送與更新的資料庫記錄有關的信息到國內資料庫，國內資料庫含有資料庫記錄的以前版本；以及裝置，它對查詢訪問者和國內資料庫記錄以前版本的所有呼叫的完成作出響應，以刪除資料庫記錄以前的版本。
18.按照權利要求17的系統包括當呼叫源自本國去到國外區域的網絡用戶時，對國內資料庫進行查詢的裝置。
19.按照權利要求17的系統包括當呼叫是源自國外區域到一網絡用戶時，到訪問者資料庫進行查詢的裝置。
20.按照權利要求17的系統包括裝置，它用於在訪問者資料庫中與在國外區域旅行的高度移動用戶保持當前定位信息，以及國內資料庫中含有的標誌符，它將呼叫引向訪問者資料庫以便查詢。
21.按照權利要求17的系統包括存貯裝置，它用於當更新的資料庫記錄已分別在訪問者和國內資料庫中處理的提交後。，在訪問者和國內資料庫中記錄更新的記錄活動。
22.按照權利要求17的系統包括裝置，它用於一個更新的資料庫記錄已在國內資料庫中處理後，自國內資料庫送回一確認給訪問者資料庫。
23.按照權利要求17的系統包括裝置，它在訪問者和國內資料庫中保持用戶記錄的多種版本，從而對一呼叫的查詢可以存取在同一資料庫中相關記錄的同一版本，以利於一致的路由選擇和信令信息。
24.按照權利要求17的系統，其中每一更新記錄包含一個識別欄位，它與記錄的一個版本號相對應，以識別由進行中的呼叫查詢參考的記錄。
25.按照權利要求24的系統包括裝置，它利用更新的資料庫記錄的版本號序列來更新國內資料庫中的記錄。
26.按照權利要求17的系統，其中每一更新的記錄包括一個呼叫計數器欄位，用於指示正在進行的呼叫數，這些呼叫的查詢以前曾存取過該記錄的那個版本。
27.按照權利要求26的系統包括裝置，如果一新的呼叫參考呼叫計數器欄位，則將其加1；當一呼叫建立完成時，將呼叫計數器欄位減1。
28.按照權利要求27的系統包括當呼叫計數器為0時刪除以前的資料庫記錄的裝置。
29.按照權利要求17的系統，其中國外區域的上述呼叫傳輸系統包括一無線電話網絡和一有線電話網絡。
全文摘要
本發明公布了一種方法和系統，用於更新國外和國內電信網絡系統中的複製資料庫，以改善漫遊用戶在一國外區域的呼叫建立時間和系統可利用性。
文檔編號H04Q3/00GK1124001SQ9511731
公開日1996年6月5日 申請日期1995年9月11日 優先權日1994年9月13日
發明者金·K·勒恩基 申請人:美國電報電話公司