用於電信網絡中修改複製資料庫的方法和系統的製作方法
2023-08-13 02:15:56 1
專利名稱：用於電信網絡中修改複製資料庫的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於在電信網絡中修改複製的資料庫以改善呼叫建立時間和系統的可用性的方法和系統。
隨著移動通信和其它類似電信業務的增長，智能網(IN)和與之相連的通用個人電信(UPT)，及個人通信網絡(PCN)的業務變得越來越重要。在一個PCN中，例如，需要對有線信息網和無線網進行維護。PCN允許大量的移動用戶在從一個位置移動至另一位置的發出和接收呼叫、用戶的位置可被跟蹤並且他們的位置信息保存在網絡資料庫中。
支持終端移動的一種方法要求本地資料庫(或本地位置寄存器，HLR)和一個訪問者資料庫(或訪問者位置寄存器，VLR)。在一種設計中，本地資料庫由固定的有線網絡存取，而訪問者資料庫連到無線網的一個交換機上。從移動用戶發出和發到移動用戶的每個呼叫的路由和其它信令功能需要使用資料庫中存貯的信息。
通用個人電信業務允許個人的移動性。實際上，每個用戶可以使用一個專用個人電話號碼(稱作個人電信號碼，PTN)在任何固定的或移動的終端上發出或接收呼叫而不管用戶的地理位置。因此，對一個到特定PTN的呼叫可以被送到用戶家中、辦公室、汽車、或按照用戶規定的路由計劃所確定的應答服務，而且對於呼叫接續和其它信令功能要求大量使用信號資料庫，如網絡資料庫。
隨著這些業務變得越來越普及和與這些業務相關的業務量的增加，對資料庫的查詢和修改(對應於一條用戶記錄)量也大幅度增加。因此，把用戶記錄分配和複製到信令網的多個地理位置，以便於存取，獲得較高的效率和系統可用性，並可改善呼叫建立時間。
通常，數據分配和複製的缺點是由為保持存貯在不同位置的記錄的正確性和一致性所採用的並行性控制協議而引起的額外開銷。為了在不同地點發生系統故障時能夠恢復，就需要一套提交協議。這些提交協議不僅使系統設計複雜，而且給系統操作添加更多的額外開銷。所以，需要在數據分配和複製所獲得較高的性能和額外開銷所引起效率降低間折衷。
一些高安全性的計算機資料庫系統，如銀行使用的資料庫，需要嚴格的協議，如主地點鎖定(PSL)，或當安全性要求不太高時，採用基本時間標記(BTS)協議。在銀行資料庫計算機系統中主地點鎖定系統是必須的，其中任何一個輔屬資料庫都要被鎖定直至所有數據都被修改並且驗證為正確的。否則即使一個取款操作可以刪除帳號，仍可在兩個不同地點同時進行取款操作，這樣實際上當帳號中已沒有錢款時第二個事務還可以取出錢來。為了防止這種情況的發生，修改時要鎖定輔屬資料庫以使取款操作無法發生，這樣會使銀行處理時間大大加長。
但在電信系統中，用戶記錄的複製拷貝的不一致在短時間內是可以忍受的，這是由於存取過時信息的主要後果就是把呼叫連接到錯誤的目的地。如果錯誤路由的呼叫的數目與總的呼叫次數相比是非常小的，則網絡可以允許發生一小部分的呼叫路由錯誤。
本發明的特徵和優點是克服了採用如主地點鎖定和基本時間標記的並行性控制協議的缺陷，這些並發控制協議會增加系統的開銷和延長呼叫處理時間。
按照本發明，公開了一種方法和系統用於在電信網絡中修改複製的資料庫以改善呼叫建立時間和系統可用性，即所謂的主寫入協議。系統包括一個呼叫傳送系統，它具有交換機把呼叫從本地局通過呼叫傳送系統傳送到目的地。一個信令系統連接到呼叫傳送系統上，它包括了存貯用於呼叫路由和其它信令功能的用戶記錄的主地點資料庫，和至少一個存貯了主地點資料庫的複製用戶記錄的輔屬地點資料庫。
按照本發明的一個方面，每個用戶記錄加上一個對應於這條記錄版本號的欄位以標識進行中的呼叫查詢所指的記錄。通過使用被修改的資料庫記錄的版本號序列來修改輔屬地點資料庫中的記錄。另外加上一個對應於呼叫計數的欄位以指明以前存取記錄的某個版本的進行中呼叫的數目。當一個新的呼叫建立時引用這條記錄則呼叫計數欄位加1，當呼叫建立完成後就減1。當呼叫計數為零時就刪除這條以前(即過時)的資料庫記錄。
按照本發明的另一方面，主地點資料庫的被修改的資料庫記錄也要驗證其數據的一致性。如果存在數據的不一致，就放棄修改並且/或在資料庫記錄傳送到輔屬地點資料庫前根據源數據重新修改資料庫記錄。
如果成功地修改了主地點資料庫中的用戶記錄，與被修改的資料庫記錄相關的信息通過信號網絡傳送給包含記錄以前複製版本的輔屬地點資料庫，按照版本號順序處理對輔屬地點資料庫的修改。在刪除了資料庫記錄以前的版本前完成所有對主地點和輔屬地點資料庫的呼叫查詢的處理。這些記錄的多個版本保存在主地點和輔屬地點資料庫中以便於對一個呼叫的查詢可以存取相關記錄的，同一版本，用於一致的接續和其它信令信息。
前述的本發明的特徵和優點可以從以下描述中充分體現，參考如下附圖
圖1是本發明說明性性實施例的方框圖，顯示了在有線和無線網絡中使用本發明方法和系統的電信業務。
圖2是按照本發明的主寫入協議的時序圖。
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是一個顯示了按照本發明兩地點複製的錯誤的呼叫接續的圖形。
圖6是一個顯示了按照本發明五個地點複製的錯誤的呼叫接續的圖形。
圖7是一個顯示了按照本發明非均勻業務負載的錯誤的呼叫接續的圖形。
圖8是一個顯示使用了遵循本發明協議用於全球移動性的集中式資料庫的方框圖。
圖9是一個顯示用於全球移動性的分布的本地資料庫的使用的方框圖。
圖10是一個顯示用於全球移動性帶有複製資料庫的擴展信號網絡的方框圖。
圖11A和11B是顯示了本發明一般方法的流程圖。
本發明現在允許在電信網絡系統中修改複製庫，以改善呼叫建立時間和系統可用性而不會增加使用如主地點鎖定和基本時間標記協議等並發控制協議所引起的額外開銷。
根據本發明，在一個電信網絡的信號系統中修改主地點資料庫中的用戶記錄，電信網絡包括具有交換機的呼叫傳送系統用於把呼叫從本地話機通過呼叫傳送系統送到目的地，與被修改的資料庫記錄相關的信息通過信令網絡傳送到包括主地點資料庫記錄的以前複製版本的至少一個輔屬地點資料庫，在輔屬地點修改用戶記錄以反映主地點資料庫的變化。記錄的較老版本為了查詢存取而保存在主地點和輔屬地點資料庫中直至完成了所有以前呼叫對在資料庫地點的記錄版本的查詢處理。
根據本發明的複製資料庫的設計也可用於支持全球移動性，它可以應用於通用個人電信，個人通信業務(有線的和無線的)和未來由智能網提供的全球移動業務。設計將大大節省傳輸設備和操作的花費，並使與呼叫建立時間相關的延遲降到最低。因為實現全球移動通信的設計是基於目前的網絡結構，所以需較短的處理時間及使用少量的設備。本設計也與目前協議標準相一致。
一種用於全球移動性的設計把世界(不包括美國)劃分成覆蓋一些國家的若干地區。為支持全球移動性，在美國建立一個或多個本地資料庫並在每個地區建立一個訪問者資料庫。包括每個用戶的信令數據的記錄存貯在本地資料庫中。如果用戶到了國外，這個用戶的記錄也被複製到他所訪問地區處的訪問者資料庫中。從美國和被訪問地區發出的對漫遊用戶的呼叫可分別由本地資料庫和訪問者資料庫處理。由於可在被訪問地區的當地得到信號信息，這種設計可以減少傳輸設備和運行花費，也可降低呼叫建立時間和其它信號功能的響應時間。
圖1表示了一個智能網絡10，它有一個傳輸網絡12，和公共信令SS7網絡14的信令網絡。傳輸網絡12包括一個有線網絡20，同時可包括用於移動單元22的無線網絡16。傳輸網絡12連接到本地中心局23和本地話機24上。
信令網絡包括至少一個主地點26，它包括了用於接續目的和其它信令功能的資料庫記錄。輔地點28在地理位置上與主地點26相隔開並且包括了從主地點26複製來的資料庫記錄，如在圖中所示的對應於一個用戶的路由和信號信息的記錄A。
為了便於理解，先給出系統的整體描述，再給出詳細的說明。
因為分布資料庫的技術普遍應用於PCN，UPT業務及在IN網絡中使用資料庫的其它業務(如網終控制點，NCP)。所以在以下的描述中採用分布資料庫系統的一般術語。部分資料庫所處的主地點和輔地點處的計算機系統30，30a在以後稱為基站。用於呼叫路由、特徵、業務特性和其它信令信息的用戶記錄被稱為記錄。對資料庫的讀和寫也被分別稱為查詢和修改。為了當系統發生故障時(除了磁碟損壞)可以恢復，每個基站保存一個日誌(log)，用來在穩定的存貯器36、36a中記錄對本地資料庫的所有修改，這樣可以恢復故障前的狀況。
根據使用電信業務的本發明，資料庫26a包含了單個記錄的集合，它們分布和複製在多個基站，如輔地點資料庫28a，與呼叫相關的查詢和對一個用戶的修改存取資料庫中一條特定的記錄。這樣，一個查詢和一個修改的讀出集合和寫入集合就是一條記錄。因此，如果查詢和修改自動處理，就可避免數據的不一致。
進一步地，在呼叫建立時可發出幾個查詢存取相關記錄，一般持續幾秒鐘。雖然可以同時修改記錄，最好不要馬上刪除記錄的過時拷貝以便於進行中呼叫的隨後查詢可以按照以前的記錄以一致的方式處理。這可不考慮數據的不一致性，消除為查詢處理而鎖定記錄的必要。另外，當修改用戶記錄時，也不會錯誤地處理呼叫，正如其它應用的資料庫系統一樣，如果查詢和修改的讀出和寫入集合包括許多記錄和文件，處理起來將會變得困難。
因為讀出集和寫入集只包括一條記錄，在不同的基站分布和複製時把記錄當作一個"單元"是十分有利的。
由於每個查詢(或修改)的讀出集(或寫入集)是一條記錄，並發控制協議必須只能在記錄級別上保持內部和相互的一致性。當具有了內部一致性時，在每個基站的每個記錄中的數據項總是一致的，例如，記錄中的路由數據必須是有效的以便正確地傳送呼叫。如果在對記錄的修改請求已發出後的一段有限時間內在不同地點複製的記錄拷貝是相同的，則可保持相互的一致性。提交協議的設計使發生系統故障時可以恢復系統，即已經提交的修改將不能被恢復。如以下所示的，本發明提供了單一的協議，可以執行並發控制和提交功能。
本發明的電信系統有如下基本的操作參數(1)所有基站連接在一個信令網絡上並且從一個基站發向另一個基站的消息可能丟失，即使信息到達了目的地，它們到達的順序也可能與它們被發送的順序不同。
(2)資料庫26a的記錄被分布和複製在各地點。例如，一個記錄(記錄A)在N個地點被複製，序號為i＝1，2，…N。為了使負載平衡，要求存取記錄A的呼叫的初始查詢可按照本領域技術人員所熟知的呼叫分布算法，如普遍環帶算法或一個靜態方案，被送至這N個地點。為避免不必要的數據不一致，如果呼叫建立涉及對同一記錄的多個查詢，則呼叫隨後的查詢都送至處理呼叫初始查詢的同一地點。
(3)每個地點26，28可以保存一條記錄的多個版本以便呼叫的查詢存取相關記錄的同一版本用於一致的路由選擇和其它信號功能。當所有呼叫查詢處理都完成後，刪除記錄的一個過時版本。
(4)為了能恢復系統，對每個記錄的修改活動被記錄在穩定的存儲裝置的日誌中，當發生本發明認為的系統故障時，穩定的存貯裝置是不會失效的。
對每個記錄A，選定存貯有這個記錄拷貝的一個地點作為主地點(PS)26，而存貯同一記錄拷貝的其它所有地點都作為輔地點(SS)28，(注意這個PS也可作為存貯在這個地點的其它許多記錄的PS。為了實現簡單起見，本方明就採用這種方案)。按照使用的分布算法，對記錄A的查詢送到主地點26或輔地點28中的任一個。
但對記錄A的所有修改首先送給主地點26並由它處理。如果完成修改的處理後沒有引起數據的不一致，修改就在主地點被提交了。然後，與修改相關的信息從主地點26送到所有輔地點以修改初始資料庫記錄的所有複製拷貝，這種並發控制和提交協議被稱為主寫入協議(PWP)。
為了保證協議的正確操作，每個記錄要加上兩個欄位1)一個版本號(VN)和2)一個呼叫計數(CC)。使用版本號以識別進行中呼叫的查詢所指的記錄的版本，呼叫計數指明以前曾存取該記錄的那個版本的進行中呼叫的個數。如果呼叫計數為0，並且已經修改了記錄，刪除掉欄位較舊的版本。在任何給定的時間，由於所有呼叫的建立時間只持續幾秒鐘並且修改的間隔時間一般遠長於呼叫建立時間，所以存在於一個地點的同一記錄可能只有非常少的版本(如2個)。
為了理解本發明的細節，使用如下的記號RA(n)是記錄A的版本，具有版本號VN，其中n＝0，1，2…；CC(n)代表RA(n)和呼叫計數(CC)。假設RA(O)初始時存在於系統中，讓V—late為存在於這個地點的記錄A的最新版本VN。Un代表對記錄A的一個修改，這個修改成功地創建了RA(n)。本發明的主寫入協議可進一步描述如下If對記錄A的查詢是呼叫的第一次查詢，則假設地點可以確定查詢是否為呼叫的最後一個。如果地點不具備這個能力，則假設當呼叫處理完成由一個單獨的消息通知這個地點，在這種情況下，當接收到這個消息執行以下操作CC(n)←CC(n)-1，andifCC(n)＝0 and vn_late＞n，then RA(n) isdeleted.
在CC(n)←CC(n)—1操作前應檢查CC(n)是否大於0，因為按定義CC(n)應大於等於0；在PS處理對記錄A的一個修改處理如下如果修改沒有引起數據不一致(如，由於用戶提供了不完全的接續數據)，則處理在輔地點i對記錄A的修改如下對一個修改信息(Un，n)，比較在這個地點的n和vn—late，
在PS的對記錄A的確認處理的細節如下描述如果以前已經接收到確認消息，放棄這個確認消息；否則，將在地點i對修改Un的確認記錄於日誌中，如果與Un相關的所有確認消息已從所有的輔地點28接收到，則停止記時並且發送一個"完成″消息以通知其源已成功地修改了記錄A的所有拷貝。
在PS對記錄A的超時處理如下修改的Un重新發送給那些沒有接收到確認消息的地點。
正如以上指出，對記錄A的所有修改首先在主地點26處理。如果一個修改引起數據不一致，主地點26拒絕(中止)這個修改；否則就提交這個修改。本發明的協議也能保持記錄A的所有複製拷貝和內部一致性。
I.如果在主地點26和所有輔地點28複製的RA(O)的拷貝都是相同的和內部一致的，則本發明的協議保證記錄A的所有複製拷貝的內部一致性。
例如，考慮在PS處提交的一系列修改{Un，n＝1，2，3，…}，其中Un使RA(n－1)變換為RA(n)，這個變換用RA(b)＝Un(RA(n－1))表示，因為RA(O)是一致的並且僅當變換Un沒引起不一致時這些變換才被提交，對所有n＝1，2，3，…，RA(n)＝Un(Un－1(…Un(RA(O))…))在主地點26總是內部一致的。通過使用VN，協議使Un按照它們在主地點提交的同一順序發送給每個輔地點28。因此，在主地點26的內部一致性隱含了在所有輔地點28記錄A的內部一致性。
本發明協議保持記錄一致性的機制類似於W.W.Chu和J.Hellerstain在IEEE Transaetions on Computers，Volumn C—34，No.6，June 1985，PP489—500上的文章″在分布處理系統中修改複製文件的互斥寫入方法″中提出的一種互斥寫入協議，雖然後一種協議沒有考慮到發生故障的修改消息的延遲處理、故障恢復和電信應用的特點。應該注意，一旦主地點26提交一個修改，在輔地點28這種修改總是可以提交的。因此，這裡不需要資料庫的重新運行。
本發明的方法和系統也提供了相互一致性。如果在一些對記錄A的修改已經送給主地點26後沒有另外的修改提交給系統，在可能發生故障後的有限的一段時間後所有的地點都是正常運行的條件下，經過一段有限時間後在各個地點的所有記錄A的複製拷貝最終將變成相同的。
II.如果在主地點和所有輔地點複製的RA(O)的拷貝是相同的，本發明的協議保證記錄A的所有複製拷貝的相互一致性。
假設主地點已經提交了修改{Un；n＝1，2，…M}並且沒有提交其它修改，系統使用VN和本發明的方法把修改Un按他們在主地點提交的順序發送給所有的輔地點。因為在所有地點的RA(O)是相同的，在所有地點已經處理了修改{Un，n＝1，2…M}後等於UM(UM－1(…UM－1(RA(O)…))的RA(M)的拷貝在所有地點是相同的。
系統允許在不同地點複製的記錄的不一致的拷貝同時用於呼叫處理，當正在處理某些修改時，在一些輔地點的查詢可能存取過時信息，從而引起路由錯誤。正如以前討論的，如果這種情況發生的概率是足夠地小，就不必在修改中只允許互斥地存取記錄。不採用互斥存取機制系統就可避免死鎖。
而且，不象例如通過鎖定以實現互斥存取的並發控制協議，系統10不需要各地點間的大量消息交換。因為要在N個地點複製一個記錄，一般情況下在主地點和輔地點間交換消息的總數為2(N－1)，這是支持呼叫路由和信令一定程度的相互和內部一致性的消息交換所必須的最小數目。本發明的系統和方法也可應用在其它應用中只要它們可以忍受記錄的不一致並且對過時數據的存取的概率可保持在一個可接受的水平。
本發明的系統也可具有恢復能力，如在以下情況中a)丟失消息和鏈路故障修改和確認消息的丟失會引起主地點的超時，當這種情況發生時，主地點向與丟失消息相關的地點重新發送修改消息。
b)地點故障如果在一個修改被記錄在日誌中前，主地點發生故障，這個修改就簡單地丟失了。消息源在經過某段時間後發現仍未從主地點按收到完成消息。當一個提交的修改已經寫入到日誌後，主地點發生故障時，主地點可在故障後重新恢復其操作好象修改剛寫入口志一樣。因此，這個修改又會被送至所有的輔地點。對那些已成功地修改了的輔地點，它們只要簡單的丟棄重複的修改，然後給主地點發回一個確認消息。如果輔地點發生故障，當超過與修改相關的時間間隔後，主地點重新向失敗的地點發送修改，(如果有的話)。
當已向輔地點重新發送修改若干次後，主地點可以認定輔地點不再是可存取的了。在這種情況下，當輔地點重新恢復操作時可以採用其它恢復方法。當輔地點恢復操作後，它也可以恢復操作好象最後的修改剛剛寫入日誌並且請求PS重新發送那些在其失效期間完成的修改。
把本發明的系統和方法與兩個普遍使用的協議主地點鎖定(PSL)(圖3)和基本時間標記(BTS)協議(圖4)相比較。另外提供一些數字例子以反映本發明典型的性能特徵(圖5—7)。
當處理修改時，因為在一些輔地點的資料庫存取了過時信息，按本發明的方法一部分呼叫可能會發生路由錯誤，錯誤路由的呼叫的比例為決定本發明方法是否適用於特定應用的關鍵性能衡量指標。
正如以前指出的，按照本方法首先在主地點修改記錄。對於在輔地點的記錄定義一段易於出錯的時間間隔作為從在主地點完成對記錄的修改到輔地點發送修改的時間間隔。在這段易於出錯的時間間隔的開始，在主地點的大多數修改的記錄已是可被正確存取的，而在這段易於出錯間隔內存取輔地點記錄的查詢將存取過時的數據，因此會導致錯誤的呼叫路由。當然，如果沒有記錄的複製，也就不會發生路由錯誤。圖2給出了本發明方法的時序圖。例如，在輔地點i修改Un的易於出錯的時間間隔為從時間A到B。
易出錯時間的長度主要取決於兩個因素1)由主地點向輔地點發送一個修改消息引起的網絡延時2)在輔地點的修改響應時間(即從修改到達時到完成對它們處理間的時間)這些因素依次依賴於信令網絡的特性，每個資料庫的設計、業務負載、查詢和修改的比例，及查詢和修改處理的業務調度準則。
根據當前電信網絡的典型參數的性能研究，圖5—7中的結果顯示了在多種系統中用戶的一般行為下(呼叫次數和記錄讀寫頻率Rq的比值)使用本發明的方法引起的錯誤路由的呼叫是足夠地小(例如，小於10-4)；所述系統包括個人通信網絡(PCN)，無線網絡，通用個人電信(UPT)業務和由智能網提供的其它高級業務。
進一步地，當把本發明的方法與其它並發控制協議如主地點鎖定和基本時間標記協議相比較時，圖3和圖4顯示了由於本發明的方法避免了現行協議在資料庫地點間的過量消息交換，從而縮短了易於出錯的時間間隔，減少了錯誤路由的呼叫。
現在參考圖11A和11B，它們圖示了使用本發明的主寫入協議，描述了本發明方法的高層流程圖。
正如功能塊100所示，首先修改在主地點的用戶記錄。接著在功能塊102檢查是否有數據的不一致。如果存在數據的不一致，在功能塊104終止修改程序的執行。如果不存在數據的不一致，在功能塊106處理修改，在功能塊108創建記錄的一個新版本；在功能塊110在日誌中提交這個修改；在功能塊112把與這個修改相關的信息傳送給輔地點的資料庫；在功能塊114通過使用版本號修改輔地點的記錄；在功能塊116創建記錄新的版本，在功能塊118在輔地點日誌中提交修改，如果在功能塊120記錄的上一個版本的呼叫計數是零，則在功能塊122刪除記錄的上一個版本。不管呼叫計數是否為0，當在功能塊124已經成功地處理修改後，輔地點向主地點發送一個確認消息。在功能塊126，繼續處理過程進行下一次修改。
本發明的協議也通用於支持全球移動性的無線和有線網或兩者結合的複製資料庫中使用。
為了支持業務的、個人的和終端的移動性，電信網絡為信號的需要存貯、維護和檢索用戶的移動信息，它包括了在用戶參考環境中所指定的一些信息(如使用終端的特性，所預訂的業務，位置數據和呼叫路由邏輯)。因此，移動性管理的關鍵問題在於開發一種有效的資料庫體系結構以便用於如呼叫建立和路由的信令功能的移動數據可以很方便地獲得。
當前支持終端移動性的方法需要一個本地資料庫(或本地位置寄存器，HLR)和一個訪問者資料庫(或訪問者位置寄存器，VLR)。這種HLR—VLR的體系結構已被建立作為一種工業標準而被歐洲的全球移動電信系統(GSM)和北美的IS—41建議所採用。本地資料庫可以通過固定的，有線的或無線網絡訪問。訪問者資料庫連接到無線網絡的一個交換機上(引用為移動變換中心，MSC)，移動用戶發出和接收的每個呼叫和路由和其它信令功能要求使用存貯在資料庫中的位置信息。支持終端移動性的協議和與之相關的體系結構很好地被定義，且被本領域的技術人員所熟知。
個人和業務的移動性的概念相對而言是較新的。因此，個人和業務移動性的協議和體系結構還未標準化。本發明涉及一個基於的複製資料庫的信號網絡體系結構，用於向漫遊世界的用戶提供個人和業務移動性。
在以下描述中，檢查了兩種可能用於移動管理的資料庫體系設計，由於全球移動性的唯一特點，提出了支持全球移動性的基於複製資料庫的擴展信令網絡，並討論了用於個人和業務移動的體系結構的可用性和其與終端移動性工業標準的兼容性；所提出的體系結構的系統性能和費用方面的考慮也加以討論。
本發明的系統和方法可以應用於個人移動性的用戶位置信息(即，路由數據)。正如以下解釋的，本發明也很容易地包括了業務的移動性和參考環境，如通用個人電信業務(UPT)。為了使IN支持這些業務，本發明必須依賴於大量使用資料庫用於呼叫路由和其它信號功能。每個UPT呼叫的發起端和接收端可以是一個有線或無線終端。
圖8顯示了現有的一個支持漫遊世界的UPT業務的資料庫體系結構的設計。用戶位置信息存貯在位於美國的一個中心資料庫中。為了使設計可行，它要求1.出國旅行的用戶必須從他們所訪問的國家登錄以通知網絡他們現在的位置(如，以有線網絡的POTS號碼或無線網絡的移動基站漫遊號碼形式)。預訂UPT業務的所有用戶折位置信息存貯在中心資料庫中，這個資料庫可由網絡控制點NCP支持。在美國網絡中的信號傳輸點204與國家1中的信號傳輸點206和其它國家中的信號傳輸號210通信。國家1包括一個與無線網216中的MSC214相連的VLR212，國家1還包括一個有線網絡218；國家n同樣包括了由以上記號所表示的類似單元。
2.每當用戶的位置改變時，修改資料庫中的用戶位置信息(如有線網中的POTS號碼，或HLR中的一個指針，包括向服務在無線網絡216中用戶所處地區或一組單元的VLR212)，這種修改可以由以下方法發起a)明顯地由連接在有線網上的用戶發起，類似於當前的500號業務；或b)自動地由用戶所在的無線網絡發起。
3.當一個呼叫是發到位於美國或國外的UPT用戶時，信令網絡為呼叫建立和其它信令功能查詢中心資料庫200以獲得位置信息。
圖9顯示了使用分布資料庫用於移動管理的信令網絡。在以下的描述中，與圖8中單元功能相同的單元被賦給相同的引用號碼。在這個分布資料庫設計中，用戶記錄被劃分和存貯(但不複製)在不同物理位置，這些位置可認為是用戶的本地位置230。因此，分布資料庫的設計也可稱為是本地資料庫的設計。實際上，中央資料庫的設計也可看作是分布設計中的一種特殊情況，其中所有的數據都處於單一的位置。另外，分布資料庫比集中式設計具有潛在的優點，如更高的可用性、可靠性和負載平衡的靈活性。
這種分布資料庫設計也可廣泛地使用在許多業務中，如先進的800號業務和軟體定義網絡(SDN)業務，其中同一業務的用戶數據被分布和存貯在多個NCP資料庫中。雖然為了可靠性的原因每個用戶記錄存貯在主的和輔的NCP中，但對於普通條件下的信號功能只使用主拷貝而輔拷貝反被作為發生故障時的備份。因此使用的系統應根據分布設計來劃分。
廣州使用分布資料庫的主要目的是克服每個NCP的處理能力和內存的限制。當最初實現一項新業務時需要使用一個或幾個資料庫(即NCP)。隨著業務需求的增長，需要另加資料庫，因此要在分布設計中引入集中資料庫的設計。正如以上討論的，分布資料庫設計中的呼立建立，路由選擇和其它功能的假設和操作與上述集中資料庫設計是相同的。對於一個給定的用戶，信號網絡或交換機具有計算邏輯，可以從包含用戶信號數據的多個資料庫中選取一個使用。
因為當前的信令網絡有很高的可連通性，跨越美國查詢分布資料庫並不會對呼叫建立和其它信號功能引起不可接受的延遲或較高的花費。使用分布資料庫繼續會是一種有生命力的方法。如果將來仍能保持高連通性，就沒有必要為減少延遲和相應的花費而在多個地點複製用戶記錄。但是，對於在其它全球區域的信號傳送並不是象支持將來全球移動性期望的這種情況。在那裡，正如以下所解釋的，在位於國外的訪問者資料庫中複製用戶記錄將會降低運行費用和縮短查詢延時。
圖10顯示了基於複製資料庫的信令網絡，圖示了用於全球移動性的本發明的複製資料庫的基本使用，對於與圖8和圖9中功能相同的單元使用相同的引用號碼。
1.依據於預計的話務量負載和其它工程上的考慮，可把整個世界(不包括美國)分成若干地區，每個地區包括了一些國家，如所示的地區A246和地區B248。
2.在每個地區安裝一對訪問者資料庫250，並與美國的信令網絡相連，例如，通過位於那個地區的兩個附加STP252，按照話務量性能和可靠性的要求，可以調整和確定在一個地區安裝的STP的數目和把STP與美國信號網絡相連的信令鏈路的數目。
3.在用戶訪問國外的登錄過程中，在訪問該地區的訪問者資料庫250中建立一條有關用戶位置和其它相關信令信息的記錄。這條新的信息可以送回以修改相關的在美國的本地資料庫230。因此，每個漫遊用戶有兩個信令數據的複製拷貝一個在美國的本地資料庫中，另一個在位於或靠近於被訪問國家的訪問者資料庫中。當用戶離開這個地區時，刪除訪問者資料庫中的這條記錄。
為了呼叫建立和其它信令目的可以訪問複製資料庫，對於在訪問國家或地區中的漫遊用戶發出或接收的呼叫，可向訪問者資料庫發出查詢。從美國發出的呼叫將查詢本地資料庫。使用複製資料庫三個主要優點1.大量節省費用由於可在本地獲得所需數據，可節省從被訪問的國家和地區發出的呼叫的信令消息的傳輸費用。費用會大大地節省，因為a)用戶半程(half way)地漫遊世界。b)如將來的先進業務那樣，呼叫會要求多次查詢資料庫。c)對一些從事商務活動的用戶，他們主要從被訪問國家和地區發出呼叫。而且，隨著長距離傳送消息的數目的減少，需要支持相同呼叫話務量的傳輸設備(如，信號鏈路)也會減少，從而降低設備費用。
2.改善的延遲性能用於其它信號功能的呼叫建立時間和響應時間會降低。
3.與現有無線標準的兼容性。
複製資料庫的設計與無線網絡的如IS—41和GSM規範的工業標準相兼容。在一個地區的訪問者資料庫可以作為被訪問國家無線網絡的HLR。無線網絡的其它標準協議保持其可用性。當接收到從本地無線網絡來的修改時，訪問者資料庫負責將這個修改轉發給在美國的本地資料庫以保證用戶數據在本地和訪問者資料庫的一致性。因此，複製資料庫的設計不僅應用於有線業務而且應用於無線業務。
按照本發明必須保持存貯在本地和訪問者資料庫的用戶數據的複製拷貝的一致性。使用主寫入協議(PWP)的本發明的系統和方法可以應用於全球移動性的本地和訪問者資料庫。本發明的主寫入協議是有利的因為電信應用可以短時間忍受複製記錄的不一致。正如以上討論的，存取過時數據的主要後果是導致呼叫的錯誤路由。本發明的主寫入協議的性能分析顯示根據本發明在無線網絡和IN的用戶預期行為下錯誤路由概率是很小的。本發明可以保持內部和相互的數據一致性，並且允許系統在發生某種故障時恢復操作。主寫入協議的主要優點是它的較低開銷，特別是與總是要保持存貯數據一致性的計算機系統(如，銀行系統)的現行協議相比時。
使用支持全球移動性的本發明的主寫入協議把訪問者資料庫和本地資料庫按照修改的目的分別指定為主地點和輔屬地點。正如以上所討論的，這種安排是合適的因為位置的改變和信令信息的其它修改多數可能從在國外漫遊的用戶產生。
雖然以上的討論集中在用於UPT用戶的位置信息，應當注意到複製資料庫的設計實際上也能很好應用於業務移動性和參考環境，預訂業務的位置信息和參考環境都是基於每個用戶規定的。因此，複製資料庫的設計和相關協議可以按照與位置信息相同的方式處理與預訂業務相關的每個用戶信息和包括在參考環境中的其它數據項。對於複製資料庫的系統性能面言，多種數據項的唯一區別是他們的查詢一修改比(如，查詢速率與對UPT用戶的位置修改速率之比)。
儘管如此，希望最頻繁被修改的數據項是移動用戶的位置信息；其它信令數據項的查詢與修改的比將高於位置數據的查詢/修改比。因此，本發明的修改算法也可應用於包含預訂業務、參考環境和其它信號信息的用戶記錄。
可能降低複製設計性能的因素是查詢一修改比。如果比值很高(即，用戶信息很少被修改)，用於修改複製記錄的開銷就很小。否則(例如，一個移動用戶從一個位置移動到另一個位置)，修改的開銷就比較大。在這種情況下，以下的策略將改善複製設計的性能。
一個移動的無線用戶正在國外漫遊。當用戶從一個地點移動到另一個地點時，要頻繁地修改在訪問者資料庫中用戶的位置信息。在本地資料庫中相應的用戶記錄也被修改。因此，維護在本地資料庫中的當前位置信息的傳輸和處理費用是很大的，特別是在用戶遠離美國的情況下。如果用戶從一個地點移動到另一個地點而沒有發出或接收呼叫，情況將變得更槽；即，沒有得到服務費以補償處理資料庫修改所引起花費。
減少位置修改費用的一種方法是僅在訪問者資料庫中保持某個頻繁移動用戶的當前位置信息。相反地，本地資料庫僅包含一個指向存貯當前位置信息的訪問者資料庫的標識符。(即訪問者資料庫有與這個漫遊用戶相關的完整信息記錄，而本地資料庫只有部分用戶信息。)因此，每當國外的用戶改變他的位置時本地資料庫不必修改位置信息。而且，當進行呼叫建立和其它信號功能時，從美國呼叫在國外旅行的用戶將首先從本地資料庫檢索標識符然後才存取訪問者資料庫的當前位置信息。
用於僅在訪問者資料庫中保持完整用戶數據的改善方法不僅應用於位置信息，也可應用於其它被頻繁訪問的數據項。另外，由於不同的用戶有不同的移動性和呼叫模式，應該依據每個用戶不同情況使用改善的方法。正如以上討論，用於標識使用改善方案的這些用戶的關鍵參數包括1.用戶從被訪問地區發出呼叫與他們接收呼叫之比。
2.資料庫查詢一修改的比例(例如，移動性的指示)，和3.用於修改本地資料庫(從被訪問發送修改請求)的花費和從美國發出呼叫的遠端查詢訪問者資料庫的花費的比。
依據每個旅行用戶的這些參數，信令網絡可以確定改善的方法是否可以應用於這個用戶(即，只有訪問者資料庫包含用戶的全部記錄而本地資料庫只存貯不經常訪問用戶數據的部分信息)。實際上，可根據通常的估計動態地應用此方法於一個用戶，即對一個旅行用戶網絡可以根據以前一段時間內用戶的呼叫流量和修改頻率統計周期性地(如每個晚上)使用或不使用這種方法。
按照本發明，根據複製資料庫的擴展信令網絡有許多好處並且可以作為使電話網絡全球化的一種裝置，使得在外國無需實際建設傳輸網絡，而通常在這些國家是不允許或不願意美國的電話公司搞這種建設的。因此，複製資料庫的設計實際上仍然利用國外的網絡以支持網絡用戶的全球移動性。
複製資料庫設計比其它如使用衛星在全球定位移動用戶(即全球的終端移動性)的系統方法花費少。更為重要的，本發明的系統基於有線和無線網絡的當前的體系結構並且它遵從蜂窩網絡的現行標準。因此，複製設計上與其它的資料庫設計相比不僅減少操作費用和呼叫建立延遲，而且使美國的電話網絡可以儘早地給用戶提供全球移動性業務。
所建議的設計也能幫助美國網絡與一些外國電話公司競爭。該網絡可以選擇僅讓現在的商業夥伴通過(無線和有線)網絡存取訪問者資料庫；而不向競爭者網絡提供在訪問者資料庫中存貯和使用的信號信息。
因此，對於從國外發出的呼叫和網絡漫遊用戶接收的呼叫，只有所討論公司的網絡才配備承辦的能力。這種安排也可用於加強美國網絡公司和國外電信業務公司合作的地位。在另一種商業安排中，電話網絡公司也可收費地向一些外國電話公司提供某種信令信息以使在這個國家旅行的網絡用戶可以接收呼叫。並且，如果電話網絡可以與它的國外商業夥伴一起工作，可以用一種另外方法實現複製資料庫的設計。
如果可在電話網絡公司和它的國外商業夥伴建立一種設置，而不是在國外建立網絡訪問者資料庫和STP。在外國旅行的網絡用戶的記錄就可以直接從本地資料庫裝入到合作者網絡的資料庫中，因此，與最初複製資料庫設計一樣，每個旅行用戶仍然有兩個用於信令的信息拷貝。複製設計的協議和操作對新的設置仍為可用的，雖然美國的電信網絡公司並不物理上擁有訪問者資料庫和STP。
應該認識到以上描述只是本發明的一種優選實施方式。在不脫離本發明實質和範圍前提下本領域熟練技術人員可以提出許多其它的安排。
權利要求
1.用於在電話網絡系統中修改複製資料庫以改善呼叫建立時間和系統可用性的方法包含以下步驟修改一個電話網絡的信令系統中的主地點資料庫中的用戶記錄，其中電話網絡包括一個具有交換機的呼叫傳送系統，通過這個呼叫傳送系統把呼叫從本地電話機轉發到目的地，通過信令網絡把有關修改資料庫記錄的信息傳送給包含主地點資料庫記錄的複製拷貝的至少一個輔地點資料庫，給資料庫記錄添加一個欄位，對應於資料庫記錄的版本號以標識進行中呼叫查詢所引用記錄的版本，並且通過使用修改資料庫記錄的版本號序列修改在輔地點的資料庫記錄以反映在主地點資料庫的變化，並且為查詢訪問在所有資料庫地點保存資料庫記錄的較老版本直至完成了所有以前呼叫查詢資料庫記錄版本的處理。
2.按照權利要求1的方法包括在已經處理修改的資料庫記錄並分別在主地點和輔地點提交之後通過在穩定數據存貯區的日誌中記錄修改記錄的活動來向主地點和輔地點資料庫提交修改的記錄。
3.按照權利要求1的方法包括當在輔地點已經處理了一條修改資料庫的記錄時，從輔地點資料庫向主地點資料庫發回一條確認消息。
4.按照權利要求1的方法包括當主地點向所有輔地點資料庫發送有關修改資料庫記錄的信息時啟動一個計時器；
5.按照權利要求4的方法包括如果在時間到之前仍未從所述地點接收到處理完成的確認消息時重發與輔地點資料庫修改記錄相關的信息。
6.按照權利要求1的方法包括當輔地點接收到有關一個修改資料庫記錄的拷貝信息時，發送一條具有有關該記錄版本號和輔地點資料庫的標識的確認信息給主地點。
7.按照權利要求1的方法包括如果信息的處理導線具有順序不對的版本號的有關記錄的一個新的版本時，存貯有關修改資料庫記錄的信息用於輔地點以後的處理。
8.按照權利要求1的方法包括如果重複接收到確認消息，就在主地點放棄它們。
9.按照權利要求1的方法包括在完成了所有呼叫對資料庫記錄以前版本的查詢所處理後在所有資料庫地點刪除以前的資料庫記錄版本。
10.按照權利要求1的方法包括在主地點和輔地點資料庫保存記錄的多個版本以便一個呼叫的查詢可以存取同一資料庫中有關記錄的同一版本用於一致的路由和信號信息。
11.按照權利要求1的方法包括在記錄中添加一個相應於呼叫計數的欄位以指明那些以前查詢記錄一個版本的進行中呼叫的總數。
12.按照權利要求1的方法包括如果一個新的呼叫引用這條記錄，則呼叫計數欄位加1；當一個呼叫建立完成時呼叫計數欄位減1。
13.按照權利要求12的方法包括當呼叫計數為零時刪除資料庫記錄的以前版本。
14.按照權利要求1的方法包括在主地點資料庫中驗證修改資料庫記錄的數據一致性的步驟。
15.按照權利要求1的方法，其中呼叫傳送系統包括一個無線電話網絡和一個有線電話網絡。
16.用於在電話網絡系統中修改複製資料庫以改善呼叫建立時間和系統可用性的系統包括一個具有交換機的呼叫傳送系統，用於通過呼叫傳送系統從本地電話機將呼叫給轉發目的地，一個與呼叫傳送系統連接的信令系統，並且包括一個信令系統中包含用於呼叫路由和其它信號功能的用戶記錄的主地點資料庫和至少一個包含至少一些主地點資料庫用戶記錄的輔地點資料庫，用於主地點資料庫中修改用戶記錄的裝置，用於通過信令網絡把有關修改資料庫記錄的信息傳送給包含資料庫記錄以前版本的輔地點資料庫的裝置，和響應查詢主地點和輔地點資料庫記錄以前版本的所有呼叫的完成消息，用於刪除資料庫記錄的以前版本的裝置，
17.按照權利要求16的系統包括在主地點和輔地點處理完修改的資料庫記錄後記錄修改記錄活動的存貯裝置。
18.按照權利要求16的系統包括在輔地點資料庫中處理完一個修改的資料庫記錄，後從輔地點資料庫向主地點資料庫發回一條確認消息的裝置。
19.按照權利要求16的系統包括用於在主地點和輔資料庫中保持用戶記錄的多個版本以便呼叫的查詢為一致的路由和信令信息存取在同一資料庫中有關記錄的同一版本的裝置。
20.按照權利要求16的系統，其中每個修改記錄包括對應於記錄版本號的標識欄位以便於標識由進行中呼叫查詢所引用的記錄。
21.按照權利要求20的系統包括通過修改的資料庫記錄的版本號序列在輔地點資料庫中修改記錄的裝置。
22.按照權利要求16的系統，其中每個修改記錄包括一個呼叫計數欄位以指明以前查詢記錄的一個版本的進行中呼叫的總數。
23.按照權利要求22的系統包括如另一個新的呼叫引用這條記錄，則呼叫計數欄位加1；當一個呼叫建立完成時計數欄位減1的裝置。
24.按照權利要求23的系統包括當呼叫計數為零時，刪除資料庫記錄的以前版本的裝置。
25.按照權利要求1 6的系統，其中所述的呼叫傳送系統包括一個無線電話網絡和一個有線電話網絡。
全文摘要
本文公開了一種用於電信網絡中修改複製資料庫的方法和系統。網絡系統中的資料庫改進了費用、建立時間和系統的可用性。具有交換機的呼叫傳送系統把從本地電話機的呼叫轉發給目的地。信令系統連接到呼叫傳送系統上並且包括一個在信號網絡中包含用於呼叫路由和其它信令功能的用戶記錄的主地點資料庫和至少一個包含主地點資料庫的用戶記錄的輔地點資料庫。主地點和輔地點資料庫保存同一用戶記錄的多個版本以便於呼叫的查詢。
文檔編號G06F17/30GK1124000SQ9511656
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