CN1124001A

CN1124001A - 一种用于电信网络系统中的更新复制数据库的方法和系统

Info

Publication number: CN1124001A
Application number: CN95117313A
Authority: CN
Inventors: 金·K·勒恩基
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1994-09-13
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 1996-06-05
Also published as: EP0702497B1; CA2155058A1; CA2155058C; MX9503852A; EP0702497A2; US5913160A; EP0702497A3; DE69533838D1; JPH08111713A; DE69533838T2

Abstract

本发明公布了一种方法和系统，用于更新国外和国内电信网络系统中的复制数据库，以改善漫游用户在一国外区域的呼叫建立时间和系统可利用性。

Description

一种用于电信网络系统中的更新复制数据库的方法和系统

本发明涉及一种方法和系统，用于在国外和国内的电信网络系统中更新复制的数据库，从而改进呼叫建立时间和系统可利用性以支持国外区域的网络用户的全球移动性。

电信网络使世界变得越来越小，在无需在国外建设昂贵的传送网络的条件下，我们希望将电信网络全球化。实际上，某些国家不允许美国公司进入他们国家建设这种网络。其它支持全球移动性的扩展建设包括使用卫星来定位遍布全球的移动用户。而这种设计将很昂贵。

不论使用何种全球系统，对于一定的移动用户，与数据库的一个记录相对应的查询和更新的数目会急剧增长。因此，为了便于存取，实现高效率，系统可利用性以及改进的呼叫建立时间，将外国各种信令网络的多个地理位置(即地点)中的用户记录分布和复制，这是很有利的。

本发明的特征和优点克服了在外国建设昂贵的呼叫传送系统的缺点。该系统可用于外国的无线和有线网络。

依据本发明，公布了一种方法和系统用于在国外和国内的电信网络系统中更新复制数据库，以改进漫游的国内网络用户在国外区域的呼叫建立时间和系统可利用性。一个国外区域具有呼叫传送系统和交换机，用于将来自一电信站的呼叫通过呼叫传送系统转送到目的地。信令系统工作上连接到呼叫传送系统，并包括一访问者数据库在信令系统内，信令系统含有用户记录，用于呼叫路由选择和其他信令功能。

本国的国内信令系统有一本国数据库。访问者数据库与本国信令系统相连。用户记录在访问者数据库中被更新，与更新的数据库记录有关的信息通过本国信令网络发送到本国数据库，它含有数据库记录的以前的版本。设备对所有呼叫的完成作出响应，这些呼叫查询访问者和国内数库记录的先前版本，以删除数据库记录的先前版本。

当呼叫是原自国内到国外区域的网络用户时，查询国内数据库。当呼叫是原自国外区域到一网络用户时，查询访问者数据库。在本发明的一个方面，为在国外区域旅行的高度移动的用户保持了访问者数据库中现存的位置信息。包含在国内数据库中的标识符引导呼叫到访问者数据库以便查询。使用国内数据库中的标识符减少了对于国内数据库的恒定更新量。

当更新的数据库记录在访问者或国内数据库被处理后，记录更新活动被记录。当更新的数据库记录在国内数据库被处理后，从国内数据库送回一确认到访问者数据库。

在访问者和国内数据库中可保持用户记录的多种版本，从而对一呼叫的查询可以存取与之相连系的记录的同一版本，以用于一致的路由选择和信令信息。第一更新的记录可能包括该记录的版本号从而识别进行中的呼叫的查询所参考的记录。国内数据库中的记录由更新数据库记录的版本号序列更新。记录的每一种版本包括一个呼叫计数器字段，用于指示进行中的呼叫数，这些呼叫的查询以前曾经存取过该记录的那种版本。当一个呼叫建立完成时，如果一个新的呼叫参考它并减少呼叫计数器字段，则呼叫计数器字段增加，当呼叫计数器为0时，数据库记录以前的版本被删除。

参照附图，从下面的描述可以更全面地理解本发明的上述特征和优点。

图1是本发明用作说明的实施例的框图，示出在一有线和无线网络中使用本发明的方法和系统的电信业务。

图2是依照本发明的主记录器协议的时序图。

图3是主地点锁定协议的时序图。

图4是基本时间标记协议的时序图。

图5示出依照本发明的二点复制的呼叫错误指向。

图6示了依照本发明的5点复制的呼叫错误指向。

图7示出依照本发明的非均匀业务量负载的呼叫错误指向。

图8是一框图，示出为达到全球移动性使用依据本发明的协议的集中式数据库。

图9是一框图，示出为达到全球移动性，使用分布式国内数据库。

图10是一框图，示出为达到全球移动性，具有复制数据库的扩展的信令网络。

图11A和11B是一流程图，示出本发明的一般方法。

本发明现在允许电信网络系统中的复制数据库更新，以改进呼叫建立时间和系统可利用性，而并没有与并行控制协议(如主地点锁定和基本时间标记协议)典型地相连系的费用。

按照本发明，用户记录在一电信网络的信令系统内的主地点数据库中被更新，该电信网络包括一个具有交换机的呼叫传送系统，用于将来自本地电话站的呼叫通过呼叫传送系统转送至目的地。与更新的数据库记录有关的信息通过信令网络被发送到至少一个次地点数据库，它包含了主地点数据库记录的以前的复制版本。用户记录在次地点被改变以反映主地点数据库的变化。在主地点和次地点数据库都保存了记录的旧版本用于查询存取，直到对所有以前的查询在数据库地点记录版本的呼叫处理完成。

依照本发明的复制数据库设计也可用来支持全球移动性。它还可用于通用个人电信，个人通信业务(有线和无线)以及由智能网络提供的未来全球移动性业务。该设计能大量节省传输设备和运行费用，并使与呼叫建立时间相联系的延迟最小。实现时间较短，这是因为对于全球实现的设计是基于目前的网络构架的，它只需采用一小部分设备，该设计也与现有协议标准相一致。

为全球移动性提出的设计将世界(除美国外)分为几个地区，典型地覆盖几个国家。为支持全球移动性，在美国安装一个或多个国内数据库，每个地区安装一个访问者数据库。每一用户的信令数据的记录存贮在用户数据库中。如果一个用户正访问一个外国，用户记录也被复制在被访问区域的访问者数据库中。对来自美国和被访问区域的漫游用户的呼叫可分别由国内和访问者数据库处理。由于在被访问区域的信令信息的本地可利用性，该设计可减少传输设备和运行费用。呼叫建立时间和其他信令功能的响应时间也降低了。

图1示出一智能网，一般地示为10，它有一传送网络，一般地示为12，和一个信令网络例如普通的SS7网络14。传送网络12包括一个有线网络20，还可能包括一个无线网络16用于移动单元22。传送网络12连接到本地中心局23和本地电话站24。

信令网络包括至少一个主地点26，它包括用于路由选择和其它信令功能的数据库记录。次地点28在地理上与主地点26分开，并包括来自主地点26的复制的数据库记录，例如所示的与用户的一般路由和信令信息相对应的记录A。

为便于理解，先对系统的基本原理进行总的描述，再给出更详细的说明。

由于分布式数据库的问题对于PCN，UPT业务，以及IN内数据库(如网络控制点，NCPS)使用中的可能有的其它业务是很通用的，在下面的说明中采用分布式数据库系统的通用术语。相应于主地点和次地点(部分数据库所在地)的计算机系统30，30a在后文中被称为地点。对于呼叫路由选择，特征，业务简介以及其他信令信息的用户记录被称作记录。对于数据库的读和写分别地被称为查询和更新。为了从系统故障(除了磁盘损坏)中能复原，每一地点在一个稳定的存贮器36，36a(它可免于故障)中保存了对本地数据库作的所有更新的记录(也称为日志)。

安照用于电信业务的本发明，数据库26a包括一批个别记录，它是分布式的并在多个地点复制，例如次地点28a。与呼叫相联系的查询，和对用户的更新，存取数据库中某一特别记录。这样，一个查询和一个更新的读集和写集是一个记录。因此，如果查询和更新是自动地处理的，就可避免不必要的数据不一致。

进一步地，可进行几个查询以在呼叫建立时间(典型地持续几秒)、内存取有关记录。虽然记录可同时被更新，较为有利的作法是不立刻删除记录的过时拷贝，从而进行中的呼叫的后续查询可按以前记录以一种一致的方式处理。这就消除了对查询处理的锁定记录的需要，并无需关心数据的不一致性。另外，当用户记录被更新时，呼叫不会被误操作。如果查询和更新的续集和写集包含很多记录和文件，如其他应用的数据库系统中那样，由这将更为困难。

由于读集和写集包括一个记录，为了在不同地点分布和复制将记录作为“单元”处理是有利的。

由于每一查询(或更新)的读集(或写集)是一个记录，并行控制协议必需仅保持记录水平的内部和相互一致性。对于内部一致性，在每一地点的每一记录的数据项总是一致的。例如，记录中的路由选择数据必须有效从而呼叫可以被正确地选择路由。在对记录作了一些更新之后，如果在不同地点复制的记录拷贝在有限时间内变得相同，则保持了相互的一致性。设计了责任协议以使得系统从系统故障中复原，即那些已更新的不会被取消。如下所示，本发明提供了一个单独的协议，执行并行控制和责任功能。

本发明的电信系统有以下基本的工作参数：

a.所有地点由一信令网络连接，由一地点送往另一地点的

消息在网络中可能丢失。即使消息到达了它们的目的地，

他们也不一定按他们送出时的顺序到达。

b.数据库26a的记录在地点被分布和复制。例如，一个记

录(记录A)在N个地点被复制，记为i＝1，…，N。

为利用负载平衡，需要存取记录A的呼叫的初始查询被

送到那N个地点，这是按某些为技术人员熟知的呼叫分

布算法进行的，如广义round-robin算法，或静态方法。

如果呼叫建立包含了对同一记录的多次查询，为避免不

必要的数据不一致，呼叫的后续查询被安排到同一地点，

在那里呼叫的初始查询被处理。

c.每一地点26，28可保存一个记录的多个版本，从而对一

呼叫的查询可以存取一致路由和其他信令信息的相关记

录的同一版本。当所有查询它的呼叫的过程都完成以后，

该记录的过时版本被删除。

d.为了复原，每一地点将更新活动记录在一个稳定存贮的

记录内，它可以幸免于本发明中所考虑的系统故障。

对于每一记录A，选择具有该记录拷贝的一个地点作为其主地点(PS)26，而所有其他具有同一记录拷贝的地点被称作次地点(SS)28。(注意该PS也可作为存贮在该地点的很多其他记录的PS，对于简单的实现，很可能是这种情况)。依照所采用的呼叫分布算法，对于记录A的查询被安排到主地点26或次地点28中的任一地点。

然而，对于记录A的所有更新都首先提交给主地点26并由其处理。如果对于更新的处理完成，并未引起数据不一致，则更新在主地点进行。然后，与更新相关的信息由主地点26送到所有次地点来更新原始的数据库记录的所有复制拷贝。这一并行控制和责任协议称为主一记录器协议(PWP)。

为保证协议的正确运作，每一记录增加两个字段：1)版本号(VN)和2)呼叫计数器(CC)。版本号用来识别由进行中的呼叫查询所参考的记录版本，而呼叫计数器指示正在进行的呼叫的数目，这些呼叫以前曾存取过该记录的那种版本。如果呼叫计数器为0，并且记录乙被更新，则记录的旧版本被删除。在任一给定时间，在一地点可能只有很少的(如两个)同一记录的版本，这是因为所有的建立时间只持续几秒，并且更新间隔时间典型地大大长于建立时间。

为便于理解本发明的细节，采用下面一些符号。R_A(n)是具有版本号(VN)为n的记录A的版本，n＝0，1，2，…，呼叫计数器，CC(n)代表R_A(n)的CC。假设R_A(0)起始存在于系统中。进一步地，V-late为存在于一个地点的记录A的最新版本的VN。Un代表对于记录A的更新，它成功地产生R_A(n)。本发明的主—记录器协议可进一步描述如下。如果对记录A的查询是一呼叫的第一次查询，则begin 存取R_A(vn-late)；(*存取在该地点的记录A的最新

版本*)

对所有的呼叫，记录VN，vn-lale；CC(vn-late)

←CC(vn-late)＋1endelse begin

存取由该呼叫以前的查询所存取的R_A(n)；如果该查

询是该呼叫的最后一次查询，则begin

CC(n)←CC(n)－1；

如果CC(n)＝0并且vn-late＞n，则删除R_A(n)。endend

假定该地点能够确定该查询是否是该呼叫的最后一次。如果该地点无此能力，则假定当呼叫处理完成后，会有一单独的消息通知该地点。在这种情况下，当收到这样一个消息时执行下述操作：

CC(n)←CC(n)－1，以及

如果CC(n)＝0并且vn-late＞n，则删除R_A(n)。

检查在CC(n)←CC(n)－1的操作之前是否CC(n)＜0，这可作为一种健全检查，因为由定义CC(n)≥0。

在PS对于记录A更新的处理的细节如下述：如果更新没有引起数据不一致(例如由于用户提供的不完整的路由数据)，则

begin(*进行更新*)

产生R_A(vn-late)并置vn-late—vn-late＋1；记录所

进行的更新U_vn-late在记录中；如果CC(vn-late－1)＝

0，则删除R_A(vn-late－1)；送一更新消息(U_vn-late，

vn-late)给所有次地点；

对更新U_vn-late开始一超时时段

endelse begin(*更新中断*)

中断更新并通知源

end

在次地点i对记录A的更新处理的细节如下：对于更新消息(U_n，n)，在该地点将n与vn-late比较，如果n＞vn-late＋1，则

begin(*更新不按次序到达*)

将不按次序的更新(U_n，n)加到记录A的更新表内，为

便于将来处理，以VN的升序排序。

endelse if n＝vn-late＋1则

begin(*按正确定的VN更新*)

处理V_N，产生R_A(n)，并置vn-late—vn-late#1＋1；

记录所做的更新U_vn-late在记录中；

如果CC(vn-late－1)＝0，则删除R_A(vn-late－1)；

送一VN为vn-late的确定认和地点号i到

PS：

对于记录R_A，如果其VN等于vn-late＋1，则重复此过

程以处理在更新表中的第一更新。

endelse if n＜vn-late则

begin(*前面已处理过的复制更新*)

送一VN与n的确认和地点i给PS

end

在PS对于记录A的确认处理的细节如下：

如果以前曾收到过确认，则丢弃之，否则来自地点i的更新U_n的确认被记录在记录中，如果所有与U_n有关的确认接收自所有的次地点28，则超时被撤消，并送出一“完成”消息以通知源：记录A的所有拷贝都已成功地被更新。超时期满对PS的记录A的处理如下：

更新U_n被重新送到这样的地点，从那里未收到相关的确认。

如前所述，对于记录A的所有更新都首先由主地点26处理。如果一个更新到起任何数据不一致，则它会被主地点26拒绝(中断)；否则，进行更新。也发明的协议也保持了记录A的所有复制拷贝的内在一致性。

I.如果在主地点26和所有次地点28复制的R_A(0)的拷贝是一样的，并且内在一致，则本发明的协议保持了对于记录A的所有复制拷贝的内在一致性。

例如，考虑在PS进行的更新的集合{U_nj＝1，2，3…}，其中U_n将R_A(n－1)映射到R_A(n)。该映射表示为R_A(n)＝U_n(R_A(n－1))。由于R_A(0)是一致的，并且只有当U_n不会引起不一致时，U_n’s由PS进行，R_A(n)＝U_n(U_n－1(…U₁(R_A(0)…))对所有的n＝1，2，3……在主地点26总是内在一致的，利用VN’s，协议迫使Un’s布置在每一次地点28，其次序与由主地点26进行的次序一致。因此，在主地点26的内在一致性意味着对在所有次地点28的记录A的内在一致性。

本发明协议保持记录一致性的机制与W.W.Chu和J.Hellerstein提出的专用的记录器协议所采用的机制相似，发表在“在分布处理系统中，更新复制文件的专用的记录器方法”IEEE计算到会刊，(vol.c-34，No.6.June1985，pp489-500，尽管后一个协议没有考虑故障更新消息的延迟处理，故障恢复方面以及中信应用的特性。应当注意，一旦更新由主地点26进行，它总能在次地点进行。因此没有数据库重新运行的必要。

本发明的方法和系统还提供了相互一致性。当一些对于记录A的更新送到主地点26后，如果没有附加的更新提交给系统，则在地点的记录A的所有复制拷贝最终会在有限时段内变为相同，或许在一次有限时间的故障后倘若所有地点都是工作的。

II.如果在主地点和所有次地点复制的R_A(0)的拷贝都是相同的，则本发明的协议保持记录A的所有复制拷贝的相互一致性。

假设更新{U_n；n＝1，2，…，M}由主地点进行，并且没有提交时一步的更新。本发明的系统和方法使用的VN’S迫使更新U_n’s放置在所有次地点，其次序即，他们在主地点进行的次序。由于R_A(0)在所有地点都是相同的，在更新{U_n；n＝1，2，…，M}由所有地点处理后，R_A(M)的拷贝，它等于U_M(U_M－1(…V₁(R_A(0))…))，在所有的地点都是相同的。

系统允许在不同地点复制的记录的不一致拷贝能同时为呼叫处理所获得。这样，查询可以存取某些次地点的过时信息，而为了处理，进行更新，从而引起呼叫误指向。如前面讨论的那样，如果这种情况发生的概率足够小，则在更新过程中无需对记录专用存取。没有专用存取，系统就不会死锁。

进一步地，系统不需要各地点之间广泛的消息交换，而对于并行控制协议(如锁定以提供专用存取)则是需要的。因为一个记录在N个地点被复制，在一般情形下，对每一更新，主地点和次地点间消息交换的总数为2(N—1)。这是支持呼叫路由选择和信令所需相互和内部一致性程度的消息交换的最小数目。本发明的系统和方法也可用于其它应用，只要他们能容忍记录不一致性，并且参考过时数据的概率保持在一个可以接受的水平。

本发明的系统还有恢复能力，如对于下面的情况：

a.消息丢失和链路故障，更新和确认消息的丢失会引起在主

地点超时期满。此时，主地点将更新消息重新送给与所丢

失的消息相连系的地点：

b.地点故障：在一次更新在记录中进行之前，如果主地点发

生故障，则更新被简单地丢失。如果在一定时段后，没有

从主地点收到完成消息，则源会发现这一点，在一实行的

更新已写入记录中而主地点发生故障的情况下，主地点可

以在故障后恢复其工作，好象更新刚刚写入记录中一样。

因此，更新再一次被送到所有的次地点。对于那些已成功

地放置了更新的次地点，他们只是放弃复制的更新并将一

确认送回给主地点。如果一个次地点发生故障，则当与更

新相连系的超时期满时，主地点重新送更新(如果有的话)

给故障地点。

当多次重送更新给一个次地点后，主地点可宣布该次地点

不再可存取。在这种情况下，当次地点恢复工作时，可采

取其它复原步骤。当故障的次地点复原时，它也可恢复其

工作，好象上一次更新刚写入记录中，并请求PS重送所有

那些在故障期间完成的更新。

本发明的系统和方法与两个通常应用的协议相比较：主—地点锁定(PSL)(图3)和基本时间—标记(BTS)协议(图4)。另外，给出了几个数值例以描述本发明的系统的典型性能特性(图5—7)。

由于当更新进行时，对在某些次地点数据库过时信息的存取，本发明的方法可能会误指向一小部分呼叫，误指向的呼叫的比率是一个关键的性能指标，用来确定本发明的方法是否适用于某一特别应用。

如前所述，在本方法中，一个记录首先在主地点更新。对于在次地点的记录，定义一个易损的时段为：对于在主地点的记录从更新完成到更新被放置在次地点的时间间隔(图2)。由于在易损时为的开始，大多数更新记录在主地点可得到，在易损时段期间存取次地点的记录的查询会参考过时的数据，从而引起呼叫误指向。当然，假如没有记录复制，这种误指向是不会发生的。图2给出本发明的方法的一个时序图。比如，在次地点i的更新U_n的易损时段为从A到B。

易损时段的长度主要决定于两个因素：1)网络时延，它由从主地点送往次地点的更新消息引起，以及2)在次地点的更新响应时间(从一个更新的到达直到其处理完成的时间)。这些因素又取决于信令网络的特性，每一数据库的设计，业务量负载，查询和更新率之比，以及对查询和更新处理的业务时间安排项目。

基于当今电信网络中对典型参数的性能研究，图5—7中的结果表明：在个人通信网络(PCN)，无线网络，通用个人电信(VPT)业务和智能网(IN)提供的其它高级业务中，对于很大范围的予期的用户行为(依据呼叫通过量和记录读—写频率Rq的比率)本发明的方法中误指向呼叫的比例足够小(如小于10^-4)。

进一步地，当本发明的方法与其它并行控制协议为主—地点锁定和基本时间标记协议比较时，图3和图4表明：由于本发明的方法避免了数据库地点间现存协议所需的大量消息交换，它减少了易损时段，从而减少了呼叫误指向。

现在参照图11A和11B，它示出一个高次流图，它描述了利用本发明的主记录协议的本发明的方法。

如模块100中所示，在主地点的用户记录首先被更新。然后在模块102中检查该更新是否有数据不一致。如果有不一致，则更新程序在模块104终止。如果没有数据不一致，则更新在模块106被处理，并且该记录的一个新版本在模块108中产生。更新在模块110的记录中完成。与更新有关的信息则在模块112中被传送到次地点的数据库。在模块114中，次地点利用版本号更新。在模块116中次地点产生记录的新版本。在模块118中更新在次地点的记录中进行。在横块120中如果记录的最后一种版本的呼叫计数器为0，则旧数据库记录在模块122中被删除。不论呼叫计数器是否为0，当更新已在模块124中被成功地处理时，次地点送一确认给主地点。在模块126中该过程随着下一次更新而继续。

本发明的协议也可用于复制数据库设计，以支持有线和无线网络或二者结合的全球移动性。

为了支持业务，个人和终端移动性，通信网络必须存贮，维护和恢复用于信令目的的用户的移动信息。这个信息包括用户的参考环境中所说明的特征(例如，所使用的终端特性，予定业务，定位数据以及呼叫路由选择逻辑)。因此，移动性管理的一个关键问题是开发一种有效的数据库结构，使得为信令功能(例如呼叫建立和路由选择)的移动数据可容易地取得。

目前支持终端移动性的方法需要一个国内数据库(或国内定位寄存器，HLR)和一个访问者数据库(或访问者定位寄存器，VLR)。这种HLR—VLR结构实际上已确立为欧洲的移动电信全球系统(GSM)和北美的IS—41建议中的工业标准。国内数据库可由固定的，有线或无线网络存取，而访问者数据库连接到无线网络中的交换机(称为移动交换中心，MSC)。每一发自或去向一个移动用户的呼叫的路由选择和其它信令功能需要使用存贮在数据库中的定位信息。支持终端移动性的协议及相关结构已被很好地定义，并为熟练的技术人员所理解。

个人和业务移动性的概念是比较新的。因此，个人和业务移动性的协议和结构还有待于标准化。本发明与一个信令网络结构有关，它基于复制的数据库，为在全球旅行的用户提供个人和业务移动性。

在下面的描述中，研究了两种可能的数据库结构设计，它们可为移动性管理所采用。由于全球移动性的独特特性，提出了一种扩展的信令网络，它基于复制数据库以支持全球移动性。提出了该结构对于个人和业务移动性的可应用性以及对于终端移动性的工业标准的兼容性。还讨论了所提出结构的系统性能以及费用考虑。

本发明的系统和方法可应用于个人移动性的用户定位信息)路由选择数据)，如下面所解释的，本发明可以很容易地覆盖业务移动性和参考环境，如通用个人电信(VPT)业务。为使IN支持该业务，它必须依赖大量使用数据库，用于呼叫路由选择和其它信令功能，VPT呼叫的每一发源和接收端点可以是无线或有线的终端。

图8中示出支持国外旅行用户的VPT业务的一种现存数据结构设计的例子。用户定位信息存贮在一个实际上位于美国的集中式数据库200内。为使这一设计可行，它要求：

1.在向外旅行的用户必须从所访国家登记，以便通知网络他们现在的位置(例如在有线网络中依据POTS号，或在无线网络中依据移动站漫游号)。对所有预定VPT业务的用户的定位信息被存贮在集中式数据库中，它可由网络控制点NCP支持。美国网络中的信号转移点204与国家1以及210中任何其它国家中的信号转移点206通信。国家1包括连接到无线网络216中MSC214的VLR212。国家1还包括有线网络218。国家n还包括由撇号所参考的相似的部分。

2.每次用户改变位置，数据库中用户的定位数据(如有线网络中的POTS号，或HLR中的指针指向服务于所在区域的VLR212，其用户位于无线网络216中的一组单元)被更新。这种数据库更新可这样起动：a)由连接到一个有线网络的用户显式起动，与现行的500业务类似，或b)由用户所在的无线网络自动起动。

3.当一呼叫要到位于美国或国外的UPT用户时，信令网络查询集中式数据库200，以求得到呼叫建立和其它信令功能的定位信息。

图9示出利用分布式数据库于移动性管理的信令网络。在下面的描述中，与图8所描述的共同的部件以同一参考号码给出。在这一分布式数据库设计中，用户记录被分配和存贮(不是复制)在不同的实际地点，这些地点可看作是用户的国内地点230，出于这一原因，分布式数据库设计也被称为国内数据库设计。实际上，集中式数据库设计可被看作分布式设计的一种特殊情况，其所有数据都放在一个单独地点。另一方面，分布式数据库比集中式设计有潜在的优势，例如改进的可应用性，可靠性和负载平衡的灵活性。

这种分布式数据库设计可广泛用于多种业务。如高级800和软件定义网络(SDN)业务，其中同一业务的用户数据分布和存贮在多个NCP数据库。虽然出于可靠性原因，每个用户的记录存贮在一个主和次的NCP中，在通常的条件下，只有主拷贝用于信令功能，而次拷贝只作为故障情况下的备份。这样所使用的系统可被分类为分布式设计。

如此广泛使用分布式数据库的主要动因是为了克服每一NCP的处理能力的局限和存贮的制约。在刚开始起用一新业务时，需要一个或最多几个数据库(即NCP)。随着业务需求的增长，需要更多的数据库，从而使集中式数据库设计演化为分布式设计。如前面所讨论的，用于分布式数据库设计的呼叫建立，路由选择和其它功能的假定与工作和集中式数据库设计的相同，对于一给定用户，信令网络或交换机具有计算逻辑来确定众多数据库中哪一个包含了用户的信令数据。

由于目前的信令网络提供了高度的连通性，查询美国国内的分布式数据库不会引起不可接受的延迟，也不会带来呼叫建立和其它信令功能的高费用，使用分布式数据库仍将是一种可行的方法。如果在未来保持了高连通性，则无需在多个地点复制用户记录来减少查询延迟和相关的费用。然而，对于在其它全球区域的信令，则情况不同，如所预期的支持未来的全球移动性那样。在那种情况下，复制位于外国的访问者数据库的用户记录会降低工作成本，缩短查询延迟，如下文所述。

图10示出一个基于复制数据库的信令网络，它解释了用于全球移动性的本发明的复制数据库的基本应用。对于与图8和9的其它单元共同的部分采用相同的参考号码。

1.依赖于所予期的业务量负载和其它工程考虑，全球(除美

国外)被分成几个区域，每一区域覆盖了一定数量的外国，

如所示的区域A246和区域B248。

2.每区域实际上安装一对访问者数据库250，并连接到美国的

信令网络，例如，经过实际上位于那个区域的两个附加的

STP—252。安装在一个区域的STP数目和连接STP到美

国信令网络和信令链路数目可根据业务量，性能和可靠性

要求来调整和确定。

3.在访问外国的一个用户的注册过程中，用户的置和其它有

关信令信息的记录建立在该区域的访问者数据库250中，

这个新的信息还会被送回以更新在美国的相关的国内数据

库230，因此，每个漫游用户有两个信号数据的复制拷贝：

一个在美国的国内数据库中，另一个在实际上位于或接近

于所访问国家的访问者数据库中。当用户离开该区域时，

访问者数据库的记录被删除。

为了呼叫建立和其它信令目的，复制数据库可被存取。对于来自所访问的国家或地区并去往漫游用户的呼叫，可对访问者数据库进行查询，在美国起始的呼叫将查询国内数据库。利用复制数据库有三个主要优点：

1.大量节省成本

由于所需用户数据的本地可得性，可以节省来自所访问国家

或地区的呼叫信令信息的传输费用。对于下述情况节省的费

用是巨大的：a)用户围绕全球漫游一半路程，b)需要对数

据库进行多次查询的呼叫，未来的高级业务很可能是这种情

形，以及c)来自所访问国家或地区的大多数据呼叫，某些

商务用户也是这种情形。进一步地，随着经过长距离传送的

消息数目的减少，由于需要较少的传输设备(如信令链路)

来支持同一数量的呼叫业务量，设备费用也可降低。

2.增强的延迟性能。

可降低对于其它信令功能的呼叫建立时间和响应时间。

3.与现存无线标准的兼容性。

复制数据库设计到是与工业标准(如IS—41和无线网络的

GSM规范)兼容的。在一区域内的访问者数据库可被所访

问国家内的无线网络作为HLR。无线网络的其余标准化协

议仍然适用。当收到来自一本地无线网络的更新时，访问者

数据库负责将更新传送给美国的国内数据库。以保证国内和

访问者数据库中用户数据的一致性。因此，复制数据库设计

的确不仅适用于有线业务，也适用于无线业务。

按照本发明，必须保持国内和访问者数据库内存贮的用户数据的复制拷贝间的一致性。利用主一记录器协议(PWP)的本发明的系统和方法可应用于全球移动性的国内和访问者数据库。本发明的主—记录器协议是有利的，这是因为电信应用在短时间内能容忍复制记录间的不一致。如前所述，存取过时数据的主要后果是呼叫误指向。本发明的主记录器协议的性能分析证实，本发明的误指向概率对于无线网络和IN中予期用户行为是小的。本发明保持了内在和相互数据的一致性，还允许系统从某些类型的故障中复原。主记录器协议的主要优点是其低费用，特别是与计算机系统(如银行系统)的现存协议相比较，那些协议企图在所有时间维持较强的数据一致性。

利用本发明的主记录器协议来支持全球移动性，为了更新的目的，访问者数据库和国内数据库被分别指定为主地点和次地点。如前所述，这种安排是合适的，因为位置更新和信令信息的其它变化很可能由正在外国漫游的用户产生。

尽管上述讨论集中在UPT用户的定位信息，应当指出复制数据库设计实际上可很好地应用于业务移动性和参考环境。定位信息，预订业务和参考环境在每个用户的基础上具体说明。因此，复制数据库设计和相关的协议以与定位信息相同的方式，对待与予订业务和包含在参考环境中的其它数据项有关的每个用户信息。至于复制数据库设计的系统性能，各种数据项之间的唯一差别就是它们的查询—更新比(例如，对于一个UPT用户的查询率与定位更新率之比)。

然而，人们期望最频繁的更新数据项是一移动用户的定位信息，其它信令数据项的查询—更新比高于定位数据的查询—更新比。因此，本发明的更新算法也可用于包括予定业务，参考环境和其它信令信息的用户记录。

会使复制设计的性能下降的一个因素是查询—更新比。如果该比值高(即用户信息很少变化)，则更新复制记录的费用极少。反之，(如对于一个不断移动的移动用户)更新费用就很大。下述方法能在这种情况下提高复制设计的性能。

一个移动的；无线用户在国外漫游。当用户从一定位区域移动到另一区域时，访问者数据库中的用户定位信息被频繁地更新。国内数据库中相应的用户记录也被更新。因此，在国内数据库中维持当前定位信息的传输和处理费用就很高，特别是当用户远离美国的时候。如果用户不断移动而没有进行呼叫或收到呼叫，即没有得到收益以补偿处理数据库更新而带来的费用。情况会变得更糟。

一种减少定位更新费用的方法是只在访问者数据库中维持某些高度移动的用户的当前定位信息。与之相反，国内数据库含有一个标识符指向访问者数据库，当前定位信息存贮在访问者数据库中。(即访问者数据库具有与此漫游用户相联系的信息的完全记录。而国内数据库只有部分用户信息)。

因此，每次用户改变其国外的位置时，国内数据库无需更新定位信息。进一步地，原自美国去向一在国外旅行的用户的呼叫首先从国内数据库中检索到标识符，然后为了呼叫建立和其它信令功能存取在访问者数据库中的当前定位信息。

仅在访问者数据库中保存完整用户数据的提高方法不仅用于定位信息，也可用于其它频繁更新的数据项。此外，提高方法应在每用户的基础上使用，因为不同的用户具有不同的移动性和呼叫模式。如上面所讨论的，识别这些用户(提高方法所适用的)的关键参数包括：

2.源自所访问区域的用户的呼叫与去向那一用户的所有呼叫的比率。

2.数据库查询—更新比(例如，一种移动性指示)，以及

2.更新国内数据库(更新请求由所访问区域送出)的费用与为源自美国的呼叫遥程查询访问者数据库的费用的比率。

基于每一旅行用户的这些参数，信令网络可以确定提高方法是否适用于用户(即：只有访问者数据库含有用户的全部记录，国内数据库仅存贮了用户数据的一部分，即那些不很频繁更新的数据)。实际上，该方法可有规律地动态地适用一用户，即对于一旅行用户。网络可以周期性(如每晚)也接通或断开该方法这取决于用户的呼叫通过量以及在前一时段更新频率的统计量。

按照本发明，基于复制数据库的扩展的信令网络有许多好处，并可视为电话网络全球化的一种方法，实际上它无需在外国建设传输网络，即美国的电话公司通常是不被允许或不愿这样作的。然而，实际上的复制数据库设计利用国外的网络来支持网络用户的全球移动性。

复制设计的实现比其它系统方法(例如利用卫星来定位全世界的移动用户，即全球终端移动性)的实现花费要少。更重要的是，本发明的系统是基于有线和无线网络的现行结构，而且它与蜂窝网络的现存标准相一致。因此，当与其它数据库设计相比较时，复制设计不仅可降低运行成本和呼叫建立延迟，而且能使美国电话网络为用户更快地提供全球移动性业务。

所提出的设计还可帮助美国网络与一些外国电话公司竞争。网络可以选择仅由现存的商业伙伴的(有线或无线)网络允许对访问者数据库存取，存贮在和使用于访问者数据库中的信令信息不会提供给竞争者的网络。

因此，对于源于一外国并去向一网络漫游用户的呼叫，只有上述的公司的网络被装备来传送该呼叫。这样的安排也可用来提高美国网络在与国外的业务供应商合作中的地位。在另一商业安排中，为了费用，电话网络也可选择来为一些外国载体提供某些信令信息来传送去向在该国旅行的网络用户的呼叫。而且，如果电话网络能为其海外商业伙伴工作。则复制数据库设计可以另一种方式实现。

如果电话网络和其海外商业伙伴之间的一种安排可以达成，在该国家旅行的网络用户的记录可从国内数据库直接地装入到伙伴网络的一个数据库中，而不是在外国安装网络访问者数据库和STP。因此，如同原始复制数据库设计中的那样，每一旅行用户仍有他或她的信令信息两个拷贝。复制设计的协议和工作仍适用于这种新的装置，尽管美国电信网络实际上不拥有那个国家的访问者数据库和STP。

可以理解上述描述只是本发明的一个优选实施例，熟练的技术人员可以在不背离本发明的精神和范围的情况下，设计出众多的其它方案。

Claims

1.一种用于在国外和国内电信网络系统中更新复制数据库的方法，以改善漫游用户在国外区域的呼叫建立时间和系统可利用性，该方法包括下列步骤：

更新访问者数据库中的用户记录，该访问者数据库包含在国外电信网络的信令系统内的国外区域中，共中该电信网络包括一个具有交换机的呼叫传输系统，将来自本地国外站的呼叫通过呼叫传输系统传送到目的地。

将与更新的数据库记录有关的信息从访问者数据库通过国内电信系统的信令网络发送到一国内数据库，它含有在国外区域的访问者数据库记录的复制版本。

增加一个字段到与数据库记录的版本号相对应的数据库记录中，从而识别由进行中的呼叫查询参考的记录版本，以及

改变在本国的国内数据库记录，利用版本号序列反映在国外区域的访问者数据库中的变化，同时为了查询存取，在所有数据库地点保存数据库记录的旧版本，直到对所有以前查询数据库记录版本的呼叫的处理完成为止。

2.按照权利要求1的方法包括：当呼叫是源自本国到在国外区域的网络用户时，对国内数据库进行查询。

3.按照权利要求1的方法包括：当呼叫是源自国外区域到一用户时，对访问者数据库进行查询。

4.按照权利要求3的方法包括：如果用户不是在国外区域漫游，为了存取用户记录将查询引向国内数据库。

5.按照权利要求1的方法包括：当有关网络用户离开国外区域时，从访问者数据库中删除记录的步骤。

6.按照权利要求1的方法包括：在更新的数据库记录已分别在访问者和国内数据库中处理和提高后，将更新记录活动记录在一稳定的数据存贮区域内的记录中，通过以上方法提高访问者和国内数据库的更新记录。

7.按照权利要求1的方法包括：当一更新数据库记录已在国内数据库中处理时，自国内数据库送回一确认给访问者数据库。

8.按照权利要求1的方法包括：为在国外区域旅行的高度移动用户在访问者数据库中保存当前定位信息以及在国内数据库中保存一标志符。将呼叫引向访问者数据库以便查询的步骤。

9.按照权利要求8的方法包括：在国内数据库中保存一标志符，将呼叫引向访问者数据库，以便在每个用户基础上查询的步骤。

10.按照权利要求1的方法包括：在国内和访问者数据库中保存记录的多种版本，从而对一呼叫的查询可以存取同一数据库内相关记录的同一版本。以便一致的路由选择和信令信息。

11.按照权利要求1的方法包括：在对所有查询数据库记录的以前版本的呼叫的处理完成之后，删除在所有数据库地点的以前的数据库记录版本。

12.按照权利要求1的方法包括：增加一个字段到对应于呼叫计数器的记录中，以指示进行中的呼叫数目，这些呼叫的查询以前曾存取该记录的那一版本。

13.按照权利要求12的方法包括：如果一个新的呼叫参考呼叫计数器字段，则将其加1，如果一个呼叫建立完成，则将呼叫计数器字段减1。

14.按照权利要求13的方法包括：当呼叫计数器为0时，删除以前过时的数据库记录。

15.按照权利要求1的方法包括：在访问者地点数据库中检查更新的数据库记录是否有数据不一致的步骤。

16.按照权利要求1的方法，其中国外区域的呼叫传输系统包括一个无线电话网络和有线电话网络。

17.一个系统，它用于更新国外和国内电信网络系统的复制数据库以改善漫游用户在国外区域的呼叫建立时间和系统可利用性，该系统包括：

一个国外电信系统，它位于国外区域，具有呼叫传输系统和交换机，将来自一电信站的呼叫通过呼叫传输系统转送到目的地；

一个信令系统，工作上连接到国外呼叫传输系统，它包括一个在信令系统内的访问者数据库，该信令系统含有用户记录，用于呼叫路由选择和其它信令功能；

一个国内电信系统，它具有一国内信令系统和国内数据库，上述访问者数据库连接到上述国内信令系统；

更新访问者数据库中的用户记录的装置；

装置，它用于通过国内信令网络发送与更新的数据库记录有关的信息到国内数据库，国内数据库含有数据库记录的以前版本；以及

装置，它对查询访问者和国内数据库记录以前版本的所有呼叫的完成作出响应，以删除数据库记录以前的版本。

18.按照权利要求17的系统包括：当呼叫源自本国去到国外区域的网络用户时，对国内数据库进行查询的装置。

19.按照权利要求17的系统包括：当呼叫是源自国外区域到一网络用户时，到访问者数据库进行查询的装置。

20.按照权利要求17的系统包括装置，它用于在访问者数据库中与在国外区域旅行的高度移动用户保持当前定位信息，以及国内数据库中含有的标志符，它将呼叫引向访问者数据库以便查询。

21.按照权利要求17的系统包括：存贮装置，它用于当更新的数据库记录已分别在访问者和国内数据库中处理的提交后。，在访问者和国内数据库中记录更新的记录活动。

22.按照权利要求17的系统包括装置，它用于一个更新的数据库记录已在国内数据库中处理后，自国内数据库送回一确认给访问者数据库。

23.按照权利要求17的系统包括装置，它在访问者和国内数据库中保持用户记录的多种版本，从而对一呼叫的查询可以存取在同一数据库中相关记录的同一版本，以利于一致的路由选择和信令信息。

24.按照权利要求17的系统，其中每一更新记录包含一个识别字段，它与记录的一个版本号相对应，以识别由进行中的呼叫查询参考的记录。

25.按照权利要求24的系统包括装置，它利用更新的数据库记录的版本号序列来更新国内数据库中的记录。

26.按照权利要求17的系统，其中每一更新的记录包括一个呼叫计数器字段，用于指示正在进行的呼叫数，这些呼叫的查询以前曾存取过该记录的那个版本。

27.按照权利要求26的系统包括装置，如果一新的呼叫参考呼叫计数器字段，则将其加1；当一呼叫建立完成时，将呼叫计数器字段减1。

28.按照权利要求27的系统包括当呼叫计数器为0时删除以前的数据库记录的装置。

29.按照权利要求17的系统，其中国外区域的上述呼叫传输系统包括一无线电话网络和一有线电话网络。