当今的数字无线或移动通信网络主要是第二代(“2G”)网络。 所使用的主要协议是TDMA、GSM、和CDMA。这些网络只能为数 据(与语音相反)呼叫提供有限的服务。它们的标准带宽大约为9.6Kbits/ 秒。
现在已经提出了第三代(“3G”)网络。CDMA2000和UMTS 就是两种比较受欢迎的3G网络。这些提议的目的是想在网络中为更 多的语音用户提供服务并支持到移动站(诸如“蜂窝电话”)的更高 的数据速率(例如，高于144Kbits/秒)。
图1显示了UMTS网络100的典型布置图。将地理意义上的“覆 盖范围”划分成称为“小区”(没有显示)的多个较小的地理区域。 在覆盖范围中开机的移动站(MS)101通过无线信道与相应的节点102 进行通信。多个节点102a-n经链路103a-n与相应的无线网络控制器 (RNC)104进行通信。RNC104将来自节点的通信流量会聚在一起 并提供功能(诸如检测由MS101激活的服务选项)。节点102和RNC 104的组合称为通用陆地无线接入网(Universal Terrestrial Radio Access Network)(UTRAN)105。在网络中可能有很多UTRAN。
每个UTRAN105都经过信令链路106和承载线路中继线(bearer truck)107与呼叫服务器108(也称为MSC服务器或会话控制管理器) 进行通信，并经IP链路110与SGSN 111进行通信。在UTRAN和呼 叫服务器之间的业务(即，语音呼叫)可能是基于ATM的，并且由Iu-cs 接口来定义接口。呼叫服务器具有用于管理语音呼叫的控制逻辑和用 于交换输入的语音流量的承载平面(bearer plane)。
在UTRAN和SGSN之间的业务是基于分组的。通往SGSN的入 口是GTP(GPRS隧道协议)隧道，SGSN根据来自呼叫服务器中的 控制逻辑的指令交换这些隧道。这些指令包含在IP分组中，并从SGSN 发送到呼叫服务器，经链路120发送到IP网络118。类似地，UTRAN 也可能经SGSN和IP网络118、120将IP业务发送给呼叫服务器。在 GTP隧道中的业务可能是数据流量(例如，是到网站的业务)，或者 可能是分组化的语音流量，在这种情况下，将需要控制逻辑来对这种 业务进行特殊的管理，例如，QoS补偿(consideration)。(SGSN是 “服务GPRS支持节点”的工业缩写。)呼叫服务器108和SGSN 111 可能每个都要处理(缺省情况下是不同的)多个UTRAN 105a-n。
如果使用了Iu-CS接口，呼叫服务器108就负责处理基于电路的 语音呼叫。UTRAN 105负责检测诸如呼叫的活动，并在对这些活动的 响应中，与呼叫服务器一起建立通往呼叫服务器108的所需要的信令 链路106和承载电路107。除了与UTRAN合作之外，呼叫服务器还 建立通往语音网络的相应的信令链路112和承载电路114。更具体地 说，呼叫服务器与SS7信令网络113建立信令链路，并与PSTN承载 电路网络115建立承载电路。因此，就可以通过使用传统的信令和交 换和使用基于电路的技术来将语音呼叫路由到所呼叫的用户。
SGSN 111负责处理数据呼叫-既包括诸如因特网请求的传统数据 呼叫，也包括在数据网络上的语音呼叫。UTRAN 105负责检测这些呼 叫的活动，并在对这些活动的响应中，与SGSN 111一起建立经通往 SGSN 111的IP链路109所需的数据通路。然后，SGSN帮助建立始 于UTRAN并延伸到GGSN119的GTP隧道，以建立虚拟专用网络， 或“VPN”。用于这些交换行为的控制逻辑可以存储在呼叫服务器中。 (GGSN是网关GPRS支持节点”的工业缩写)。然后SGSN就可以 对接收到的信息进行处理并将其装入可以在专用IP网络118的信道上 承载的IP分组中。GGSN可能从多个SGSN 111j-1接收IP分组，并 在提供诸如安全性的其它服务之外还会聚这些业务。然后，就可以将 经过会聚的IP业务发送到诸如因特网121的公共IP网络上。
需要对语音和数据呼叫进行移动性的管理。对于电路交换的语音 呼叫来说，呼叫服务器108负责管理移动终端。呼叫服务器中的控制 逻辑访问通常与呼叫服务器放在一起的拜访位置寄存器(Visiting Location Register)(VLR)116以实现这个功能。VLR保存通常是存储 在本地位置寄存器(Home Location Register)(HLR)117中的信息的 子集的用户信息。对HLR进行更新从而对语音和数字呼叫进行移动 管理。当漫游的用户进行电路交换的语音呼叫的时候，就需要维持从 呼叫服务器到适当的UTRAN的电路连接。对于数字呼叫(包括分组 化的语音呼叫)来说，呼叫服务器同样负责进行移动性管理。在这种 情况下，当用户在网络中漫游时，就需要维持从适当的SGSN到适当 的UTRAN的GTP信道。在数据呼叫的情况下，移动性管理包括选择 和维持这种信道。实现这项功能的逻辑存储在呼叫服务器中，并且它 对HLR和VLR进行访问以执行这项功能。
当MS 101进行数据呼叫时(即，当它发起一个分组会话时)， UTRAN 105就接收信令信息、检测数据呼叫即将来临并开始从MS 101 接收分组。在检测出数据呼叫即将来临后，在呼叫服务器的移动性管 理模块中执行的代理软件就使用MS的用户ID、MS号(MSN)、终 端标识码、或类似的东西作为关键字(Key)来访问HLR 117，以获 得包括这个用户的“本地”GGSN的用户信息。在数据呼叫持续期间， 从UTRAN接收数据分组的SSGN就把数据分组通过IP网络发送给本 地GGSN，这个本地GGSN为了后续的向公共IP网络121、122的发 射而将分组会聚起来。
发明者相信静态的指定GGSN会导致效率低下和带来某些弊病。 例如，如果用户在漫游，那么处于隧道末端的GGSN就可能远离用户。 这样不仅使用网络的效率低下(因为IP分组可能不得不在网络中遇到 很多跳数(hop))，并且性能也下降了。这种性能的缺陷可能会使 得这种方法不适于使用网络的数据端在IP呼叫上进行的语音通信和进 行多媒体业务。
发明概要
在本发明中，提供了一种用于在移动通信网络中确定一个GGSN 来服务数据呼叫的方法和系统。对来自呼叫服务器的控制逻辑的消息 进行接收，并对其进行分析以判断消息是否请求GGSN的标识。如果 所接收到的消息请求GGSN的标识，就执行GGSN选择算法来标识一 个GGSN以服务来自特定的MS的数据呼叫。然后，就生成一个响应 并把它发送到标识所选择的GGSN的SGSN。
根据本发明的一个方面，选择距离SGSN最近的GGSN。根据本 发明的另一个方面，选择具有能够为来自特定的MS的数据呼叫提供 服务的能力的GGSN。根据本发明的另一个方面，根据将GGSN连接 到网络的网段的工作状态来选择GGSN。
根据本发明的另一个方面，IP分组接收逻辑从呼叫服务器的控制 逻辑接收消息，并且IP分组分析逻辑判断所接收到的消息是否请求 GGSN的标识。对IP分组分析逻辑进行响应的GGSN选择逻辑标识 一个GGSN以服务来自特定的MS的数据呼叫，并且IP分组响应逻 辑创建并向标识所选择的GGSN的SGSN发送响应分组。
根据本发明的另一个方面，逻辑是在与HLR和IP网络的通信的 交换平台上执行的软件逻辑。根据本发明的另一个方面，逻辑是在 HLR上执行的软件逻辑。根据本发明的另一个方面，逻辑是在与HLR 共同工作的附属设备上执行的软件逻辑。
在本发明的另一个实施例中，GGSN选择逻辑是类批处理的 (batch-like)。执行GGSN选择算法来标识GGSN以为来自SGSN 的数据呼叫提供服务，并将所标识的GGSN提供给HLR从而将所标 识的GGSN与SGSN联系起来。
附图说明
在附图中：
图1是说明性的3G移动网络的系统图；
图2是本发明的一个实施例中的说明性的3G移动网络的系统图；
图3显示了本发明的一个实施例中的GGSN选择逻辑；
图4-6是显示本发明的变通实施例的结构图。
详细描述
本发明的优选实施例提供了一种新的用于判断和标识GGSN从而 在移动通信网络中提供数据呼叫服务的系统和方法。更具体地说，本 发明的优选实施例根据各种标准来选择服务GGSN，而不是在所有情 况下都仅仅使用本地GGSN。选择可能是基于(其中的)GGSN在地 理上的临近程度、GGSN的可用能力、连接GGSN的网络段的容量、 和GGSN的工作状态或通往GGSN的链路。此外，服务提供商可能会 建立用于选择GGSN的策略，，所述策略又包含在GGSN的选择逻辑 中。尽管有许多优选的实施例(以近似实时的方式)动态地选择GGSN， 但是作为网络管理的一部分，有些实施例还是基于批处理式的选择来 进行选择。
图2显示了本发明的优选实施例中的典型无线网络。类似的数字 用来解释那些与图1中相同或类似的组件，但是出于简洁的目的就不 在重复对它们的说明了。系统200与图1的区别在于它包括位于专用 IP网络118和HLR 117之间并与它们进行通信的HLR代理交换机 205。(被领域普通技术人员应当理解，尽管所显示的HLR 117是单 一的数据库，但它的物理实现是具有多个实例的分布式数据库。)
在优选的实施例中，通过使用代理交换机来实现HLR代理205， 这种代理交换机在2000年11月22日提交的共同未决美国专利申请第 09/721,329号(转让给本发明的受让人)中被进行了描述，在此通过 参考方式将该文献结合近来。更具体地说，对在共同未决申请中描述 的代理交换机进行修改以根据IP协议和结合IP链路进行通信，和包 含这里所讨论的GGSN选择逻辑。
如同在共同未决申请中所描述的，代理交换机接受所有的信令消 息，并可以进行配置以根据所接收到的信令消息以及会话和系统的状 态来执行若干特定操作中的一种或几种。除了那些作为IP分组传送 的、而不是经SS7信令或类似的方式传送的信令信息以外，这些行为 都在本发明的实施例中得到了使用。
在某种实施例中，在对从专用IP网络118接收的IP分组的响应 中HLR 205执行下面所列的一个或多个操作：
1.HLR代理205将未改变的消息传送给HLR或SGSN；或
2.HLR代理205截获消息，不传送它们，而是对消息进行处 理，这包括(例如)生成对消息的响应。
下面描述了在每种情况下伴随着触发事件而执行的操作类型。如 同将在下面描述的，可以通过利用代理交换机截获预先指定的消息而 允许所有其它消息不加改变地通过的能力来实现HLR代理205。如同 下面所描述的，对代理交换机进行修改以处理所使用的3G或其它信 令协议和产生对所截获的信号的响应。
图3是图解说明优选实施例的GGSN选择逻辑的流程图。逻辑开 始于步骤300，并进行下去以接收来自网络(即，来自呼叫服务器118 并被寻址到HLR 117)的IP分组(步骤310)。对每个分组进行监视 (步骤315)以看看分组是否是为给定用户请求对应于GGSN的信息 元素(IE)的命令。(如同在上面所概述的，这些请求由呼叫服务器 108发起并发送给HLR 117以判断哪个GGSN将用于为指定的用户会 聚IP业务。如同在上面概述的，请求由HLR 117接收，然后它用用 户的本地GGSN进行响应。)所使用的具体IE是根据由具体的服务 提供商所提供的网络标准来决定的。
如果逻辑不包含这些命令，逻辑就继续执行以不加改变地将分组 转发给(例如)HLR 117(步骤320)。然后HLR就相应地对分组进 行处理。如果HLR 117作为处理分组过程的一部分发送响应分组，那 么HLR代理205就象上面那样对它进行处理。具体地说，HLR代理 205将进行接收(步骤310)、监视(步骤315)、和不加改变地传送 (步骤320)响应分组(根据定义，来自HLR的响应不包含请求带有 GGSN的IE的命令)。按照这种方式，就将响应发送给请求者，例如， SSGN 111。
如果分组确实包含请求带有GGSN的IE的命令，逻辑就根据(在 下面更详细地介绍的)预定义的算法来选择GGSN(步骤325)。然 后就将所选择的GGSN封装在响应分组中并发送(步骤330)给请求 者，即SSGN 111。原始的IP分组将不再发送给HLR。
一旦SSGN111接收到标识了可使用的GGSN的请求分组，除了 GGSN不是“本地”GGSN而是动态选择出来的以外，SSGN就象上 面所概述的那样建立通往所选择的GGSN的GTP隧道。然后，所选 择的GGSN将经过这个GGSN源自或发往用户的IP分组进行会聚。
如同上面所说的，用于选择GGSN的预定义的算法可能有很多种 形式。一个实施例选择距离MS或SSGN地理位置最近的GGSN。在 这种情况下，作为确定(步骤325)GGSN的一部分的HLR代理205 就参考网络拓扑数据库(没有显示)并查询它以找到距离发起请求的 SSGN最近的GGSN。例如，最近可以是指在SSGN和GGSN之间的 网络跳数的数量最少。
在另一种算法中，对性能指标和/或条件进行分析以选择GGSN。 例如，GGSN选择逻辑可能会查询管理数据库或设备来识别欠载 (underload)的IP网络段，然后从这样的网络段中选择GGSN。这个 方法可以与上述方法结合使用或作为上述方法的替代方法。
变通地，算法可以根据可靠性信息来选择GGSN，诸如避免GGSN 经历大量的故障状态并替代地选择“备份”的GGSN。
可以由管理员从一组这样的算法中选择实际使用的算法。在这个 例子中，HLR代理205将包括可以让用户进行算法选择或可以让用户 指定选择规则(例如，在需求量大的时段选择一种算法，而在另外的 时段选择另一种算法)的网络管理员界面(没有显示)。
尽管上面的描述是与HLR代理205相关的，但是本发明的其它 实施例也可以把GGSN选择逻辑放在网络中的其它地方。例如，图4 显示了一个实施例，其中GGSN选择逻辑405(例如，如同在这里所 描述的那种)包含在HLR 417中。图5显示了一个实施例，其中GGSN 选择逻辑505在与HLR117共同工作的附属设备上执行。图6显示了 一个实施例，其中GGSN选择逻辑605作为网络管理设备的一部分象 类似批处理的工作那样周期性地运行。GGSN可以根据网络性能和可 靠性信息进行选择以与MS相关联。然后逻辑605可以经过数据接口 610访问HLR并相应地指定GGSN。这种访问和更新以类似于以将本 地GGSN编程到HLR中的方式执行，但是在这里GGSN是基于其它 条件的。
变化
现在，有很多要求提供HSS-本地用户服务器的提议。HSS将为 PSTN和IP实体的用户资料和数据需求提供服务。HSS也可以用做移 动交易服务器，它可以让用户购买商品而帐单是与HSS联系的。
在这种情况下，将根据移动商务的考虑来选择GGSN，例如，如 果用户要购买商品，网络就把他或她转换到具有更安全的IP会话的其 它一些GGSN上。
在描述了典型的实施例之后，本领域普通技术人员应当理解，在 不背离本发明的精神和范围的情况下可以对所描述的实施例进行修 改。