ИЗБЫТОЧНОСТЬ МОБИЛЬНЫХ УЗЛОВ БАЗОВОЙ СЕТИ
BASE NETWORK MOBILE NODE REDUNDANCY

Область техники
Настоящее изобретение относится к предоставлению в пределах сети избыточности узла, используя пул узлов и пул, прокси-сервер совместного использования пула. Изобретение используется, в частности, хотя и не обязательно, для эффективного предоставления пула узлов мобильного коммутационного центра в пределах ядра коммутации каналов системы мобильной связи.
Уровень техники
В традиционной сети мобильной связи второго поколения каждая географическая сота сети обслуживается приемопередатчиком базовой станции (BST), которая предусматривает сетевую сторону радиоинтерфейса. Набор BST физически соединяется с контроллером базовой станции (BSC), который отвечает за выделение радиоресурсов для абонентов. Каждый BSC, в свою очередь, физически соединяется с центром мобильной коммутации, который отвечает за маршрутизацию входящих и исходящих вызовов для мобильной сети и отвечает, в частности, за обработку мобильности абонентских устройств. В случае 3G-сети так называемые Node B (узлы В) в общем эквивалентны для BST 2G-сети, пока контроллер радиосети (RNC) занимает место BSC. И 2G-, и 3G-сети могут содержать базовые сети с коммутацией пакетов в дополнение к базовой сети с коммутацией каналов. В сетевой архитектуре с коммутацией пакетов MSC замещается обслуживающим узлом поддержки GPRS (SGSN).
Традиционно, вертикально интегрированные сети построены для доставки индивидуальных служб, например, телефония или доступ к данным. Фиг.1 иллюстрирует вертикально интегрированную архитектуру в случае 2G-сети. Однако для того, чтобы увеличить "модульность" сетевых компонентов и, следовательно, снизить затраты на создание и функционирование сети, вводилось решение, иногда известное как архитектура решения мобильного программного коммутатора (MSS). Эта архитектура описана в опубликованном в Интернете техническом описании, озаглавленном "Эффективная программная коммутация", Ericsson AB, Август 2006 г., которое может быть найдено на:http://www.ericsson.com/technology/whitepapers/8107_efficient_soflswitching_a.pdf. Программная коммутация в комбинации с IP-технологией допускает подход многоуровневой архитектуры, согласно которому выполнение службы, управление и возможность соединения могут быть горизонтально интегрированы с помощью многочисленных сетей доступа. Программные коммутации разделяют управление вызовом и функции коммутации на различные узлы, следовательно, разделяя управление и уровни возможности соединения.
В качестве конкретного примера, традиционный MSC разделен в многоуровневой архитектуре программной коммутации на MSC-сервер (MSC-S), который обрабатывает сигнализацию управляющей плоскости, и мобильный медиа-шлюз (M-MGW), который обрабатывает трафик пользовательской плоскости. Протокол управления шлюзом (GCP) используется между MSC-S и M-MGW, для того чтобы разрешить MSC управлять однонаправленными каналами пользовательской плоскости. Все сообщения сигнализации GCP передаются между M-MGW и MSC-S, используя совмещение продолжительного протокола передачи управления потоками (SCTP), создаваемого между двумя объектами. Хотя M-MGW не использует сигнализацию управляющей плоскости как таковую, эта сигнализация ретранслируется с помощью M-MGW, промежуточного от BSC/RNC в MSC-S. Более конкретно, возможно передавать эту сигнализацию по второму совмещению SCTP, создаваемому между M-MGW и MSC-S.
В современных усовершенствованных сетях MSS организация пула сервером является стандартизированной идеей для достижения географической избыточности в сетях. Это избегает, среди прочего, сбоя единственного сервера, что приводит к сбою сети для предоставления служб для абонентов. Обобщенная архитектура организации пула сервером MSS проиллюстрирована на фиг.2. В случае пула MSC-S будет принято во внимание, что если MSC-S выходит из строя, BSC/RNC, выделенные в настоящее время для этого MSC-S, могут быть перераспределены. В объединенной архитектуре пул прокси-сервера MSC может быть внедрен между BSC/RNC и пулом MSC-S для поддержки BSC/RNC, которые не поддерживают объединение MSC-S. Этот пул прокси-сервера действует как единственная точка контакта для BSC/RNC для MSC-S-пула. В более общих терминах пул прокси-сервера используется для соединения с сетевыми узлами для узлов пула. Такими узлами пула могут быть серверы пула. В то время как пул прокси-сервера MSC может быть автономным узлом, предпочтительно интегрировать эти функциональные возможности в M-MGW для того, чтобы сэкономить операционные издержки.
Объединенный подход к предоставлению сетевых узлов предусматривает защиту в отношении сбоя отдельного узла пула. Тем не менее, пул прокси-сервера сам по себе создает элемент архитектуры, который является критической точкой сбоя. Следовательно, желательно внедрить избыточность пула прокси-сервера в архитектуру, например, как проиллюстрировано на фиг.3 для случая MSC-S-пула. Один подход к этому включает в себя конфигурирование каждого BSC/RNC, чтобы иметь возможность независимо адресовать два (или более) пула прокси-сервера, где в этом примере прокси-серверы пула расположены в соответствующих M-MGW.
BSC или RNC могут быть неосведомленными о присутствии прокси-сервера пула, с BSC или RNC, обращающихся единственно к прокси-серверу, который использует код пункта сигнализации (SPC), как если бы прокси-сервер был бы постоянным MSC. Подобная BSC или RNC не может отдельно обращаться ко множеству прокси-серверов пула (или MSC, как BSC или RNC рассматривают их).
Проблема, к которой необходимо обратиться, следовательно, в том, как внедрить избыточность прокси-серверов пула в сети без порождения конфликтующей сигнализации по интерфейсу между прокси-серверами пула и BSC/RNC или другими сетевыми узлами.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является преодоление или, по меньшей мере, смягчение проблемы, отмеченной выше. Эта задача решается тем, что отправляют периодический сигнал из активного прокси-сервера пула в пассивный прокси-сервер пула через узлы пула.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предоставляется устройство, сконфигурированное с возможностью функционирования в пределах сети связи как прокси-сервер пула, маршрутизирующее трафик сигнализации между первым узлом и одним из набора вторых узлов пула, при этом устройство дополнительно сконфигурировано с возможностью функционирования в одном из активного состояния и пассивного состояния в отношении первого узла и, когда в упомянутом активном состоянии, с возможностью отправки периодического сигнала в, по меньшей мере, один из упомянутых вторых узлов пула для ретрансляции в одноранговый прокси-сервер пула и, когда в упомянутом пассивном состоянии, с возможностью приема периодического сигнала от однорангового прокси-сервера пула, ретранслируемого через, по меньшей мере, один из упомянутых вторых узлов пула, в котором, при событии, когда не принимается никакой периодический сигнал или принимаемый сигнал не удовлетворяет некоторому минимальному критерию, когда в пассивном состоянии, устройство сконфигурировано с возможностью активации себя как прокси-сервер пула в отношении первого сетевого узла.
Варианты осуществления изобретения позволяют узлу нисходящего потока соединяться с многочисленными прокси-серверами пула, в то же самое время разрешая только одному из прокси-серверов пула быть видимым в любой указанный момент времени. Таким образом, можно избежать конфликтов сигнализации.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предоставлено устройство, сконфигурированное с возможностью функционирования в пределах сети связи как один из набора вторых узлов пула, которые обслуживают один или более первых узлов, при этом устройство дополнительно сконфигурировано с возможностью приема периодического сигнала от активного прокси-сервера пула и с возможностью ретрансляции периодического сигнала в пассивный прокси-сервер пула.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предоставлен способ предоставления избыточности в пределах сети связи, содержащей два или более прокси-сервера пула, маршрутизирующих трафик сигнализации между первым узлом и одним из набора вторых узлов пула, при этом способ содержит этапы, на которых поддерживают один из прокси-серверов пула в активном состоянии в отношении упомянутого первого узла и другой прокси-сервер пула в пассивном состоянии, отправляют периодический сигнал (105) из активного прокси-сервера пула в пассивный прокси-сервер пула через один или более из упомянутых вторых узлов пула и, при событии, когда периодический сигнал не принимается в пассивном прокси-сервере, активируют (104) этот прокси-сервер в отношении первого узла.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предоставлен способ предоставления избыточности в пределах сети связи, которая содержит два или более прокси-сервера пула, маршрутизирующих трафик сигнализации между первым узлом и одним из набора вторых узлов пула, при этом способ содержит этапы, на которых в одном из упомянутых прокси-серверов пула поддерживают (103) прокси-сервер в пассивном состоянии в отношении упомянутого первого узла, принимают (101, 102) периодический сигнал от одного или более из упомянутых вторых узлов пула и, в событии, когда периодический сигнал не принимается, активируют (104) прокси-сервер пула в отношении упомянутого первого узла.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предоставлен способ предоставления избыточности в пределах сети связи, которая содержит два или более прокси-сервера пула, маршрутизирующих трафик сигнализации между первым узлом и одним из набора вторых узлов пула, при этом способ содержит этапы, на которых в одном из упомянутых вторых узлов пула принимают (202) периодический сигнала от одного из упомянутых прокси-серверов пула и ретранслируют (203) периодический сигнал в другие прокси-серверы пула.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения предоставлена компьютерная программа, которая содержит средство компьютерного программного кода, выполненное с возможностью осуществления способа вышеизложенных аспектов изобретения, когда упомянутая программа выполняется на компьютере.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 иллюстрирует схематично сеть упрощенного радиодоступа и архитектуру базовой сети для 2G/3G-сети;
Фиг.2 иллюстрирует схематично исходную архитектуру пула серверов, в которой прокси-сервер пула используется для соединения с сетевыми узлами нисходящего потока с серверами пула;
Фиг.3 схематично иллюстрирует архитектуру решения мобильного программного коммутатора, реализованную в пределах 2G/3G-сети и в которой прокси-серверы пула совместно расположены с M-MGWs;
Фиг.4 иллюстрирует сигнализацию, ассоциируемую с управлением пассивным и активным прокси-сервером пула MSC архитектуры MSS;
Фиг.5 схематично иллюстрирует прокси-сервер пула MSC согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6 схематично иллюстрирует сервер MSC согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.7 является блок-схемой последовательности операций способа, которая иллюстрирует функционирование прокси-сервера пула MSC на фиг.5; и
Фиг.8 является блок-схемой последовательности операций способа, которая иллюстрирует функционирование сервера MSC фиг.6.
Подробное описание
Ссылаясь на 2G-архитектуру решения мобильного программного коммутатора (MSS) фиг.3, согласно которому каждый BSC (или RNC согласно 3G) соединяется в двумя мобильными медиа-шлюзами (M-MGWs), теперь будет описан вариант осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления прокси-серверы пула MSC реализуются в M-MGW.
Кроме того, BSC этого варианта осуществления не осведомлен, что он соединяется с двумя прокси-серверами пула M-MGW/MSC, так как связи с ними принадлежат тому же самому набору связей. BSC конфигурируется с единственным кодом пункта сигнализации (SPC), который он использует через интерфейс GSM A (протокол BSSAP) для осуществления связи с MSC. Как таковой, BSC может быть действующим (например, GSM) BSC.
Текущие правила SS7 и стандарты разрешают BSC лишь обращаться к единственному SPC. Если BSC соединен с двумя или более сетевыми узлами, которые имеют тот же самый SPC, обработка сообщений SNM (сетевое управление сигнализацией) становится невозможной. Возможное решение для этой проблемы включает конфигурирование двух прокси-серверов пула с тем же самым SPC, но гарантируя, что только один из них является активным в любой момент времени. Только при событии, когда активный прокси-сервер пула дает сбой, пассивный прокси-сервер активируется. Это тем не менее не значит, что (в случае интегрированного прокси-сервера пула M-MGW/MSC) M-MGW, в котором постоянно находится пассивный прокси-сервер пула MSC, также находится в пассивном состоянии. Напротив, предполагая, что узел функционирует нормально, операции обработки медиаплоскости M-MGW будут активными. Как описано, периодический сигнал отправляется из активного прокси-сервера пула MSC в пассивный прокси-сервер пула MSC для того, чтобы управлять состоянием последнего.
Активный прокси-сервер может передавать периодический сигнал через прямой канал связи (подобные прямые каналы связи в настоящий момент не реализованы) в пассивный прокси-сервер. При условии, что периодический сигнал принимается пассивным прокси-сервером, этот прокси-сервер остается пассивным. Только если периодический сигнал не принимается, пассивный прокси-сервер активирует себя. Проблема в этом подходе, т.е. отправка периодического сигнала через прямой канал связи между прокси-серверами, заключается в том, что если пассивный прокси-сервер не принимает периодический сигнал, это может быть вследствие сбоя активного прокси-сервера или из-за того, что прямой канал связи вышел из строя. В последнем случае активный прокси-сервер все еще функционирует и активация пассивного прокси-сервера приведет к конфликту сообщений и возможному сбою служб.
Теперь описано решение для этой проблемы, рассматривая в качестве примера архитектуру MSS фиг.3. Тем не менее, принято во внимание, что изобретение может применяться к любой архитектуре узлов пула, что требует избыточности прокси-серверов пула.
В пределах как активных, так и пассивных прокси-серверов пула MSC каналы связи сигнализации TDM создаются с помощью BSC для цели передачи сигнализации BSSAP, который относится, например, к управлению мобильностью и установлением соединения. Эти каналы связи показаны на фиг.3. Тем не менее, активен только канал связи для активного прокси-сервера MSC. Протокол передачи управления потоками (SCTP) используется для того, чтобы гарантировать надежную передачу сообщений между каждым прокси-сервером пула MSC и пула MSC-S. Более конкретно, одна ассоциация с SCTP создается между каждым прокси-сервером пула и каждым MSC-S. Кроме того, эти ассоциации с SCTP являются полностью активными только для активного прокси-сервера пула MSC, и в то же время они являются неактивными в случае пассивного прокси-сервера пула MSC. Таким образом, не возникает никаких конфликтов по интерфейсу А. В дополнение к BSSAP, связанному с ассоциациями с SCTP, ассоциации с SCTP создаются между каждым M-MGW и каждым из пула MSC-S с целью переноса сигнализации GCP (протокол управления шлюзами). Эти относящиеся к GCP ассоциации являются активными, даже для M-MGW, в котором постоянно находится пассивный прокси-сервер пула MSC.
Для того чтобы разрешить пассивному прокси-серверу пула MSC быть способным идентифицировать эффективный сбой активного прокси-сервера пула MSC либо из-за сбоя активного прокси-сервера пула MSC, либо сбоя связанных с BSSAP каналов связи между активным прокси-сервером пула MSC и MSC (что имеет тот же самый результат, как и сбой прокси-сервера пула), периодические сигналы отправляются из активного прокси-сервера пула MSC в пассивный прокси-сервер пула MSC через MSC-S. В более общих терминах серверы из пула серверов ретранслируют периодические сигналы из активного прокси-сервера пула в пассивный прокси-сервер пула. Предпочтительно, чтобы периодические сигналы передавались между активным прокси-сервером пула MSC MSC-S по связанным с BSSAP ассоциациям SCTP, хотя в качестве альтернативы могут использоваться связанные с GCP ассоциации SCTP. Между MSC-S и пассивным прокси-сервером пула MSC периодические сигналы передаются по связанным с GCP ассоциациям SCTP, которые используют отдельно назначаемые SPC для прокси-серверов пула MSC (или тот же самый SPC, используемый для сигнализации GCP в отношении M-MGW, где расположен пассивный прокси-сервер пула MSC).
Периодический сигнал является типично периодически передаваемым сообщением, которое согласовывается с соответствующим протоколом. В одном примере это может быть сообщение типа "ping" ("запрос отклика"), т.е. не содержащее полезной нагрузки. В другом примере периодический сигнал может состоять из сообщений, каждое содержит идентичность отправляющего прокси-сервера пула и/или идентичность ретранслирующего MSC-S и/или временную метку (для целей безопасности). Скорее, чем устанавливаемые периодически, сообщения, составляющие периодический сигнал, могут инициироваться "событиями". В этом случае пассивный прокси-сервер пула MSC может задавать окно, в пределах которого он ожидает приема периодического сообщения, сбрасывая таймер каждый раз, когда принимается периодическое сообщение.
Для того чтобы гарантировать, что периодические сигналы принимаются с помощью пассивного прокси-сервера пула MSC, даже если единственный MSC-S имеет активные соединения и с активными, и с пассивными прокси-серверами пула MSC, активный прокси-сервер пула MSC отправляет периодические сигналы на основе циклического алгоритма в MSC-S. Другие соответствующие механизмы выбора могут использоваться альтернативно. Например, прокси-сервер пула может случайно выбирать MSC-S, либо использовать только подмножество всех доступных MSC-S.
Вслед за установкой архитектуры MSS, описанной в данном документе, один из прокси-серверов пула MSC (PP A) задан как активный и другой (PP B) как пассивный. Пассивный прокси-сервер конфигурируется для прослушивания передаваемого периодического сигнала и чтобы оставаться пассивным, как только периодический сигнал принят, в пределах заранее заданной минимальной частоты и/или шаблона. Например, пассивный прокси-сервер может оставаться пассивным, пока периодические сообщения не приняты от, по меньшей мере, одного из MSC-S и с некоторой минимальной частотой. Тем не менее, если ожидаемый периодический сигнал не принят, пассивный прокси-сервер пула MSC активирует себя, так это подразумевает, что либо активный прокси-сервер пула MSC дал сбой, либо все из его каналов связи с пулом MSC-S вышли из строя (т.е. пассивный прокси-сервер пула может отдельно определять, отказали ли его каналы связи с MSC-S). Активированный прокси-сервер пула MSC теперь активирует связанные с BSSAP ассоциации SCTP в отношении пула MSC-S и каналы связи сигнализации в отношении BSC. Он также начинает отправлять свои собственные периодические сигналы в "неисправный" прокси-сервер пула MSC через пул MSC-S. Как таковой, если неисправный прокси-сервер пула MSC (или его каналы связи с пулом MSC-S) впоследствии восстанавливается, он сам себя не активирует повторно.
Сигнализация, ассоциированная со сбоем прокси-сервера пула, проиллюстрирована на фиг.4, где в этом упрощенном примере пул MSC-S состоит из пары MSC-S, а именно MSC A и MSC B. Первоначально, первый прокси-сервер пула (PP A) является активным, и в то же время второй прокси-сервер пула (PP B) является пассивным. PP A отправляет периодические сообщения в MSC A и MSC В, в свою очередь, которые ретранслируют сообщения в PP B. PP В остается пассивным, пока сообщения принимаются. Предположим теперь, что ассоциация SCTP между PP A и MSC утеряна, но что ассоциация между PP A и MSC В остается действующей. В этом случае периодические сообщения продолжают ретранслироваться в PP В через MSC B и PP В остается пассивным. При событии, что ассоциация SCTP между PP A и MSC В также утеряна, и предполагая, что PP A остается постоянно включенным (т.е. существуют только ассоциации SCTP, которые утеряны), как проиллюстрировано, PP A отключает свои каналы связи с BCS и его ассоциации SCTP восходящего потока. PP В уведомляет теперь, что никакие периодические сообщения не принимаются им (истечение времени ожидания) и, следовательно, переключается в активное состояние. Он активирует свои каналы связи с BSC, активирует ассоциации SCTP в направлении, противоположном основному трафику, с MSC A и MSC B и начинает отправлять периодические сообщения в PP A.
В событии, когда пассивный прокси-сервер пула MSC повторно запускается по любой причине, или теряет возможность соединения (включая GCP-соединения), он по умолчанию останется в пассивном состоянии, когда он восстанавливается, до тех пор, пока, естественно, он не примет периодический сигнал (согласно заранее определенной политике пороговых величин), указывая сбой активного прокси-сервера или ассоциированных с GCP каналов связи, в случае которых он активируется.
Ретрансляция периодических сообщений в MSC-S может быть выполнена либо через ретрансляцию M3UA, либо через ретрансляцию SCCP. В случае ретрансляции M3UA периодические сообщения ретранслируются, используя SPC, хотя в случае ретрансляции SCCP номера подсистем и глобальные заголовки могут также использоваться для маршрутизации.
Фиг.5 иллюстрирует схематично структуру прокси-сервера 1 пула MSC для использования в пределах сетевой архитектуры, описанной выше. Контроллер 2 расположен в пассивном рабочем состоянии для приема периодических сигналов от серверов пула MSC. В событии, когда контроллер дает сбой в приеме периодического сигнала, обозначая сбой активного прокси-сервера или ассоциированные каналы связи GCP, он управляет переключателем 3, включая генератор 7 периодического сигнала для предоставления выходного периодического сигнала. Контроллер 2 активирует прокси-сервер пула MSC, создавая и управляя необходимыми каналами связи и ассоциациями с SCTP. Фиг.6 иллюстрирует схематично MSC-S 4 для использования в пределах описанной архитектуры. Он содержит контроллер 5 для управления, между прочим, переключателем 6, который принимает периодический сигнал от одного из прокси-серверов пула и ретранслирует его в другой.
Фиг.7 и 8 являются блок-схемой последовательности операций способа, которая иллюстрирует способ функционирования прокси-сервера пула и, соответственно, узел сервера. Рассматривая фиг.7, это включает в себя этапы пассивного прокси-сервера пула, который прослушивает периодические сигналы от активного прокси-сервера пула, определяет, корректно ли принят сигнал, и поддерживает себя в активном или, соответственно, пассивном состоянии. Только если он поддерживается в активном состоянии, формируется периодический сигнал. Рассматривая фиг. 8, каждый MSC-S в пуле сервером отвечает за прием периодических сообщений от активного прокси-сервера пула и для их ретрансляции в пассивный прокси-сервер пула. Будет принято во внимание, что проиллюстрированный процесс может быть реализован с помощью кода компьютерной программы, выполняющегося на соответствующих платформах аппаратного обеспечения.
И в то же время изобретение описано выше со ссылкой на предоставление пула MSC-S, будет принято во внимание, что принципы применимы в целом к любому сценарию, где пул узлов обслуживается двумя или более прокси-серверами и где избыточность прокси-серверов необходима. Является лишь релевантным, чтобы периодический сигнал ретранслировался от активного прокси-сервера пула к пассивному прокси-серверу пула через один или более из узлов пула.
Специалистами в данной области техники будет принято во внимание, что различные модификации могут быть выполнены для вышеописанных вариантов осуществления без отклонения от объема настоящего изобретения. Например, пока вышеописанное рассмотрение относилось к 2G-архитектуре, изобретение применимо к 3G-архитектуре, в которой BSC замещаются RNC, и протокол RANAP используется вместо протокола BSSAP. Изобретение также применимо к сетевой архитектуре прокси-сервера пула SGSN, в которой BSC/RNC соединены с пулом SGSN через два (или более) прокси-сервера пула. В этом случае периодические сигналы между прокси-серверами пула и SGSN переносятся через выделенные каналы связи сигнализации.