专利名称：自动监控通信中继线的连续性和完整性的方法
技术领域：
本发明涉及监控通信中继线的连续性和完整性，尤其涉及自动监控通信系统的通信中继线。
通信系统包括通过媒体(例如铜线，同轴电缆，光纤)彼此互连的各种通信设备，承载信息的通信信号通过这些媒质传输。通信设备是收发通过通信系统传输的通信信号的各种设备。通信系统被设计成拥有较大信息容量的媒体，用于在通信系统内或者不同通信系统之间传输信息。这种媒体是通信系统基础设施的重要部分，此后称为通信链路。通信链路例如用于将电话系统连接到无线通信系统。通信链路逻辑上被配置成一束通信信道，通常称为通信中继线。
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图1，示出了无线通信系统(100)，它利用通信链路使其通信设备互连，并且连接到另一通信系统。该另一通信系统是电话设备(例如电话，传真机)用户所熟悉的众所周知的电话系统，称为公用电话交换网142(PSTN)。无线通信系统100包括基站(BS)，代表了作为小区一部分或形成小区的设备。小区是确定了物理边界的各地理区域的象征表示，基站在前述边界内传输(即收发)用户信息。具体而言，BS128形成了小区134，BS130是小区136的一部分，BS132是小区140的一部分，BS133是小区138的一部分。基站是这样的通信设备，它包括在小区内的用户之间传输(即收发)通信信号，以及通过连接到交换机118和处理器124的通信中继线传输信息的无线设备。用户信息通常称为客户业务量，它是用户所生成的信息。基站还传输系统信息，后者是通信设备为了控制和运营通信系统而生成的信息。系统信息的一个例子是通信设备用于控制通信中继线中用户信息流所用的信令信息。在当前PSTN和无线通信系统，例如通信系统100部分中，客户话音业务量以称为脉码调制(PCM)的数字形式表示。
交换机118和处理器124是传输系统信息以运营和控制无线通信100的通信设备部分。交换机118和处理器124一般与其它设备共同位于称为移动交换中心(MSC)的位置上。因此，交换机118和处理器124位于MSC144。BS130通过通信链路106连接到交换机118。通信链路将BS132连接到交换机118。通信链路110将BS133连接到交换机118。每个基站通过系统通信链路连接到处理器124。为简明起见，各系统通信链路由虚线表示。系统通信链路(104，112，108，116)可以是一条通信链路的一部分，它们也可以是物理上分离的链路。系统通信链路连接在基站设备和处理器124之间。处理器124还通过系统通信链路(122)连接到交换机118。系统通信链路仅传输系统信息。在处理器124的控制下，交换机118在PSTN142和无线通信系统100之间利用通信链路120中的通信中继线发送用户信息。交换机118还通过连接到无线通信系统100基站的通信链路的各通信中继线发送用户系统信息。具体而言，通信链路102，106，110，112和114都包括通信中继线，通信系统100中的通信设备利用这些通信中继线传输用户信息。一种尤其广为人知的交换机是5ESS数字蜂房交换机(DCS)，由New Jersey州Murray Hill的Lucent Technologies设计和生产。处理器124所生成的系统信息使得处理器124能够控制交换机118，并控制通信中继线的操作。系统信息在处理器124和交换机118之间通过系统通信链路122传输。处理器124通过通信链路122中的通信中继线向交换机118发送命令，指令交换机118完成控制通信中继线操作的各种系统操作。
BS基站128通过通信链路102连接到交换机118。一些通信链路的物理长度过长，使通信信号质量不时恶化。这种情况下，为通信链路配备中继通信设备(例如中继器126)，使得通过这些通信链路传播的通信信号得以复原。信号恶化的原因也可能是沿通信链路的一个或多个点上出现的物理残缺(例如破损的电缆)。
无线通信系统和其它类型的通信系统的成功操作很大程度上取决于这些系统中采用的通信中继线。系统运营商，即通信设备和通信中继线的拥有者，采用了标准技术监控通信中继线，并确定这些中继线是否正常工作。为了易于理解并有利说明，利用通信链路102中的通信中继线讨论监控中继线的典型技术。
系统运营商所雇用的技术人员首先确定链路102中的中继线是否空闲。空闲中继线是没有传输用户信息的通信中继线。技术人员从交换机118或处理器124得到这类信息，从而确定特定中继线是否空闲。这种信息的处理和存储按照通信系统100所遵循的协议进行。协议是定义用户间以及通信设备间的通信如何启动，维护以及终止的一组规则。应当注意，技术人员可以请求将中继线置成空闲，这种情况下，交换机118在处理器124的控制下取消该中继线上的客户业务量，使该中继线空闲。
一旦技术人员确定中继线102空闲，技术人员向处理器124发送命令，请求链路102中的中继线终止服务，然后进行测试。该中继线用户的业务因此中断。技术人员操作处理器124发送命令，使所述设备发送信息，交换机118将该信息识别要求该中继线终止服务，然后进行测试的请求。处理器124还向BS128发送请求，指示链路102中特定中继线终止服务，然后进行测试。BS128一般包括在接收到这类命令之后激活的测试卡(未示出)，它与交换机118和处理器124一起完成连续性测试。BS128(以及其它基站)还包括通过其相应通信链路收发通信信号的无线设备(未示出)。处理器124完全控制中继线的操作，从而捕获(链路102中的)该中继线。然后，处理器124使该中继线“终止服务”(OOS)，意味着此后不允许用户信息在捕获的中继线上传输，直至该中继线测试完并被释放，或者重新开始服务。处理器124通过系统通信链路122发送命令，指令交换机118以测试模式操作通信链路102中的OOS中继线。处理器124还(通过系统链路104)指令BS128中的测试卡工作在测试模式。测试模式操作涉及从交换机118通过被测试的OOS通信链路向对应基站(即基站128)的测试卡发送特定可闻信号音。对应基站的测试卡予以响应，向交换机118发回相同信号音或不同信号音。编程或设置交换机118，使其检测出相同信号音或不同信号音。如果交换机118在指定时间段内接收到BS128的测试卡所发送的正确信号音，则(链路102中的)该中继线正常工作。否则，认为该通信中继线不可运行。因此，该测试确定了该通信中继线上传送的通信信号是否被BS128接收，即测试通信中继线的连续性。
以上述方式进行通信中继线的连续性测试具有若干不足。首先，连续性测试决定了中继线的当前状态；它并不连续监控中继线以确定该状态是否已改变。测试认为正常工作的中继线当然可以，并且相当可能在完成连续性测试之后的某一时间内无法正常工作。
其次，连续性测试要求中继线终止服务。在进行连续性测试期间，终止服务的中继线对用户不可用，从而对该中继线的有效使用造成不利影响。第三，连续性测试必须由技术人员启动。对系统运营商而言，利用技术人员启动这种测试增加了维护成本。
第四，连续性测试简单地确定了通信链路中是否存在任何损坏，使得信号(即信号音)无法被位于通信链路一端的基站接收。许多通信链路，例如链路102，连接有一个或多个中间设备(例如中继设备126)，如果操作不正确，可能会将发送的信号音反射回交换机118。如果设置交换机118，使其接收它发送的相同信号音，则通信中继链路可能会错误地认为正常工作，而实际上通信链路102的102a部分尚未测试，可能具有连续性中断点。
连续性测试并不测试通信链路和所述链路中中继线的完整性。通信链路(或所述链路中的中继线)的完整性是在其任一端提供能够理解的信息的能力。这样，对完整性可接受的链路而言，该通信链路的任一端的设备能够接收可理解信息。该通信链路可能处于相当差的物理环境中，或者可能具有相当差的电和/或光特性，从而对通过该通信链路传播的通信信号的质量造成不利影响。特性差的一些众所周知的表现是信号振幅降低，相位抖动和频率移动。尽管存在这些差的特性，但根据连续性测试的结果仍可能认为通信链路工作正常。
因此，需要一种自动监控通信链路中的通信中继线以确定其完整性，而不要求该中继线终止服务，不需要技术人员启动这种中继线测试的方法。
本发明提供了一种定期或不定期地自动监控通信系统的通信链路，而不需要技术人员，不中断该通信中继线用户的服务的方法。首先，本发明的方法选择测试的中继线。如果确定选出的中继线是空闲的，则测试该中继线。否则，本发明的方法按照中继线选择算法选择另一中继线。在选出的中继线上发送特定测试消息，并在指定时间段内接收对应的测试消息，从而完成对该中继线的连续性和完整性的测试。任何时刻如果用户需要使用该中继线的服务，则中断测试。如果中继线测试失败，则终止其服务，将故障通知给业务提供者。在中继线通过测试，或测试失败，或测试被中断之后，本发明的方法按照中继线选择算法选择下一中继线。
图1是无线通信系统和PSTN的系统图。
图2是本发明方法的框图。
本发明提供了一种自动监控通信系统的中继线，而不中断该中继线用户的服务的方法。中继线的监控不需要通过技术人员来启动中继线的测试。中继线的监控首先涉及确定中继线是否空闲。一旦确定中继线空闲，则选择该中继线进行测试。测试消息通过中继线传输以测试其连续性和完整性。在完成测试之后，本发明的方法确定该中继线是通过测试还使测试失败。然后按照中继线选择算法选择另一空闲中继线。如果中继线测试失败，则交换机118(通过路径122)向处理器124发送消息，后者发送消息给显示设备(例如打印机，显示屏；未示出)，通知系统运营商(或者该系统运营商所雇用的技术人员)该故障，终止该中继线的服务。希望使用该中继线传输信息的任何用户在任何时刻都可以中断该中继线测试。如果中断中继线的测试，本发明的方法简单地选择另一空闲中继线，继续测试该中继线。通信系统的中继线的监控可以定期或不定期进行。定期监控是指以恒定时间间隔监控通信系统的中继线。不定期监控是指以变化的时间间隔监控通信系统的中继线。规定中继线的自动监控不需要技术人员启动或执行中继线的测试。下面将要讨论，交换机118或处理器124会自动启动并完成监控。
现在参看图2，示出了本发明方法用于通信系统，例如图1所示的通信系统的步骤。应当注意，本发明方法并不局限于无线通信系统或者任何特定类型的通信系统。还应当注意，通信中继线可以代表一个特定的通信信道，也可以代表多个通信信道。例如，无线通信系统100的每条通信中继线可以组织成数字信号0(DS0)通信信道。DS0信道是具有64Kbps信息速率的数字通信信道。DS0通信信道一般是DS1通信信道的一部分。DS1通信信道包括24个DS0中继线，其信息速率为1.544Mbps。本发明的方法可以由驻留在交换机118或处理器124的软件实现，或者由这两者中的软件共同实现。本发明的方法也可以由交换机118或处理器124可控制的硬件实现。相应的硬件和/或软件可以安装在基站设备的测试卡中。为简洁和易于理解起见，结合连接到基站设备128的通信链路102中的通信中继线来解释本发明方法的特定步骤。
在步骤200中，选择待测的中继线。待测的中继线的选择由处理器124或交换机118完成。处理器124利用选择算法选择待测中继线。选择算法可以由系统运营商或者处理器124的生产厂商设计。交换机118直接连接到所有用户通信链路的所有中继线，因而简单地根据一张列表或者规定的中继线次序选择中继线。
在步骤202中，确定通信链路102中选出的中继线是否忙，即该中继线上是否正在传输用户信息，还是该中继线空闲。交换机118分析无线通信系统100的通信设备在中继线上发送的数据，以确定这一点。指示通信中继线空闲的一种技术是，基站128设备向交换机118发送规定的模式，即空闲消息，(例如010101010......)。交换机118识别该模式是“空闲”消息。“空闲”消息还包括标识该中继线，相关联的基站及其无线设备的信息。用以标识该设备的一种技术是，为每个设备，即中继线，基站测试卡和无线设备分配一个标识号码。该标识信息用于报告测试信息。处理器124根据它通过系统通信链路从位于基站的无线设备和接收卡设备接收的信息确定选出的中继线是否忙。如果中继线忙，则本发明的方法转移到步骤212，按照中继线选择算法(见后续讨论)选出另一中继线。如果中继线102空闲，则本发明的方法转移到步骤204。
在步骤204，通过选出的中继线发送一个测试消息。具体而言，交换机118通过选出的中继线发送一个测试消息。在发送该测试消息之前，交换机118通过通信链路102中选出的中继线向基站128设备(例如无线设备和测试卡)发送测试模式消息，通知基站128设备将要测试该中继线。这样，基站设备(即无线设备和测试卡)进入其测试模式，等待来自交换机118的测试消息。该测试消息是编程或配置基站128(即测试卡和无线设备)检测的规定信息块。测试消息的一个例子是，编程或配置基站128检测的整数计数序列或者数字计数序列。测试消息可以是系统运营商和/或交换机118的生产厂商设计的任何规定的特殊文本消息。一旦基站128(即测试卡和无线设备)检测到该消息，它发送编程或配置基站128检测的响应消息。通过这种方式，不仅可以测试通信中继线的连续性，而且可以测试其完整性。此外，该测试还指示了基站128是否正常工作。正常工作的基站能够检测出信息，处理检测出的信息，并通过通信中继线发送相应的信息。应当理解，在测试的任何时刻，甚至是正在发送测试消息的时刻，希望使用正在测试的通信链路的任何用户都可以中断本发明的方法。如果本发明的方法中断，则简单地按照中继线选择算法选择另一空闲中继线。
在步骤206，交换机118检测并分析基站128所发送的响应信息，以证实通信中继线的连续性和完整性，以及证实基站128的正常工作。交换机118被配置和/或编程为在发送测试消息后的规定时间段内检测特定响应消息。如果交换机118在规定时间段内没有检测到预期的响应消息，那么它再次发送测试消息。在步骤208，交换机118决定通信中继线是否测试失败。如果交换机118在测试消息的两次发送之后都没有检测到预期的响应消息，则本发明的方法转移到步骤210。如果接收到预期消息，则本发明的方法转移到步骤212。应当注意，确定中继线是否通过测试的技术并不局限于上述这一种。例如，测试消息可以发送三次，然后交换机118再作出判决。并且，接收的响应消息也可以具有一些差错。在这种情况下，交换机118可以决定仅在接收的响应消息没有任何差错时，还是在接收的响应消息中包含的差错数量小于规定的差错阈值时才认为中继线通过测试。差错阈值由系统运营商和/或交换机118或处理器124的生产厂商规定。
在步骤210，交换机118判定中继线测试失败。该中继线终止服务，交换机118向处理器124发送一个消息，处理器124向显示设备(未示出)发送消息，通知系统提供者该中继线无法正常工作。显示设备可以与交换机118和处理器124位于一处。然后，系统提供者采取必要的步骤调查中继线，尽快予以修补。
在步骤212，本发明的方法确定选出进行测试的下一中继线。如果利用交换机118选择待测的下一中继线，则交换机根据中继线的规定次序分析正在传输的数据，确定该数据是否是空闲模式。交换机118选出它发现的第一个空闲中继线。另一技术是让交换机118随机选择中继线。选择确定为空闲的第一中继线为待测的下一中继线。另一方面，如果利用处理器124选择下一中继线，则可以采用多种技术。选择下一中继线的一种技术是使用“循环”过程。以特定次序列出通信系统的中继线，并存储在交换机118。该列表可以由处理器124访问。处理器124按照该列表的次序选择中继线。另一过程是采用“最空闲中继线优先”算法。在这种算法中，处理器124维护中继线空闲，但在规定时间段内仍未测试的的时间纪录。分析目前空闲的所有中继线列表，选出空闲时间段最长的中继线作为下一待测中继线。本发明方法也可以相反地选择空闲时间最短的中继线。易于理解的是，可以利用其它众所周知的技术选择下一待测中继线。
不论中继线是否正被测试，交换机118和/或处理器124接收指示用户希望使用该中继线的信令信息。如果在上述任一步骤中的任一时刻，用户中断正在测试的空闲中继线，则本发明的方法将终止测试，选择另一空闲中继线。因此，本发明的方法定期或不定期地自动监控通信系统的中继线，而不需要技术人员，不中断该中继线用户的服务。
权利要求
1.一种自动监控通信系统的通信中继线，而不需要技术人员，不中断该通信中继线用户的服务的方法，该方法的特征在于以下步骤选择待测中继线；如果确定选出的中继线空闲，则通过选出的中继线发送测试消息，检测响应消息；以及按照中继线选择算法确定待测的下一中继线。
全文摘要
自动确定通信中继线是否正常工作,而不必中断该中继线的服务,不需要技术人员启动该通信中继线的测试的方法。定期或不定期地测试该通信中继线的连续性和完整性。
文档编号H04L29/14GK1250263SQ9912077
公开日2000年4月12日 申请日期1999年9月28日 优先权日1998年9月30日
发明者穆哈莫德·阿里·拉赫曼, 菲利普·拉莫鲁, 埃里克·戴维·莱奥纳德 申请人:朗迅科技公司