专利名称：：一种在移动交换中心应用层中实现过负荷控制的方法
技术领域：
：本发明涉及一种蜂窝通信系统在MSC应用层中进行过负荷控制的方法，属于移动通讯领域。GSM系统中MSC的位置如图1所示。在图中，与MSC相关接口为MSC-BSC(基站控制器)间A接口、MSC-MSC间E接口、MSC-EIR(移动设备识别寄存器)间F接口、MSC-SMC(短消息中心)间Q接口、MSC-HLR(归属位置寄存器)间C接口及MSC-PSTN(公众电话交换网)间的Ai接口。MSC处理的信息源来自这些接口。GSM中的链路协议如下<tablesid="table1"num="001"><table>接口链路协议MS-BTSBTS-BSCBSC-MSCMSC／VLR(HLR-SS7网络)MSC-PSTNLAPDm(GSM特有)LAPD(从ISDN修改)MTP，第二层(SS7协议)MTP，第二层(SS7协议)MTP，第二层(SS7协议)</table></tables>GSM系统中，MSC有图1中的BSC-MSC间的A接口、MSC／VLR(HLR-SS7网络)间的E、F、C、Q接口、MSC-PSTN间的Ai接口，这些接口对应的链路协议是MTP第二层(SS7协议)。MSC收到的的信息均经由MTP第二层传输。在有关MSC各接口的传输链中，MSC与NO．7的层次关系如图2。图2中OMAP操作维护应用部分MAP移动应用部分TCAP事务处理应用部分BSSAP基站系统应用部分BSS-OMAP基站系统操作维护应用部分TUP电话用户部分ISUPISDN用户部分ISP中间服务部分(基于无连接网络的TCAP暂时不需要)SCCP信令连接控制部分(为MTP3提供附加网络服务)MTP3消息传递部分第3层(L3提供OSI-3网络层协议)MTP2消息传递部分第2层(L2提供OSI-2数据链路层协议)MTP1消息传递部分第1层(L1提供OSI-1物理层协议)在MSC的No．7的传输链中，关于流量控制方面有如下特点1)MTP2中提供了流量控制的机制，用类似HDLC(高端数据链路控制)的协议，只需简单地延迟发送确认，就很自然地提供了某种方式的流量控制。但这种控制较为勉强，因为如果延时太长，发送者将重复该帧，反而加重了拥塞。也可以使用一种附加机制，它是使用“接收准备好”和“接收未准备好”这两个命令的“停-走”控制来实现一定程度的流量控制。但是，链路层只能根据自身的处理能力实现本层的流量控制。2)SCCP提供基本无连接、有序无连接、基本的面向连接和流量控制面向连接的四类业务。在MSC中，使用基本无连接和基本的面向连接两类业务。这两类业务中没有流量控制。3)MSC处理器中加载的OSI-7应用层(TCAP、OMAP、INAP、BSSAP、BSSOMAP、ISUP、TUP)，接收来自各接口的信息在底层链路的MTP层进行了流量控制。考虑各信息流最大能力同时发生的概率及各信息流的资源共享，其处理能力并非各信息源最大处理能力之和。链路层的负荷控制并不能保证杜绝MSC应用层的过载。在特发情况下，可能由于MSC应用层的处理能力或资源的限制，引起过载，致使整个系统的处理能力降为0。引起负荷过载的原因是由于信息流量超出了处理器的处理能力，进行过负荷控制，就是要对信息流量进行控制。在传统的程控交换机中(PSTN网)，其过负荷控制以呼叫业务的BHCA为指标，对呼叫业务进行相应的分级控制。而对于MSC(PLMN网)来说，它处理的业务与PSTN有所不同，直接采用传统程控交换机中的过负荷控制方法存在如下缺陷以呼叫业务的BHCA为指标不能准确及时反映处理器的负载水平。与有线交换机相比，除呼叫业务外，在MSC处理的还有位置更新、基本呼叫、补充业务、短消息、切换业务等业务，因此仅仅以呼叫业务计算BHCA指标既不全面又不准确。由于在MSC中进行的主要业务还有位置更新、基本呼叫、补充业务、短消息、切换业务，因此仍按原有的仅对呼叫业务进行控制，不能有效控制MSC的负荷，必须适应MSC的特点进行全面有效的负荷控制。因此，本发明的目的在于考虑MSC的业务特点，提供一种在MSC应用层实现过负荷控制的方法。该方法除了对应处理器过负荷控制进行的流量控制外，还响应BSC的负荷过载消息进行相应的流量控制处理。在MSC应用层实现过负荷控制的方法包括以下几个步骤1)设置定时器，定时器消息到达时，采集反映处理器负荷的指标，根据表1、表2、表3分别确定相应的流量控制级别；2)通过比较确定最大的实施流量控制级别mcabMSCGrade，mcabMSCGrade为以上指标确定的流量控制级别中较大的值；当以上指标确定的流量控制级别全为零时，mcabMSCGrade为零，返回步骤1)，否则进入步骤3)；3)此时mcabMSCGrade大于零，发送MSC“过载”消息给BSC；4)当收到BSC“过载”消息时，比较BSC的流量控制级别mcabBSCGrade和MSC的流量控制级别mcabMSCGrade，取两者中较大的值作为实际执行的流量控制级别Grade，此后该BSC的流量控制级别采用mcabBSCGrade；5)在收到业务的初始消息后，如meabMSCGrade>O，根据步骤2)和4)的比较结果所确定的实际执行的流量控制级别Grade，确定相对应的控制方法。图1是MSC相关接口的说明图；图2是MSC与No．7信令的关系图；图3为本发明所述的过负荷控制的原理流程图；图4是实际完成的BHCA与BHCA设计能力间的关系图；表1是CPU／Index占用率与流量控制级别mcabMSCGradel的关系表；表2是内存占用率UBOcc／Index与流量控制级别mcabMSCGrade2的关系表；表3是BHCA与流量控制级别mcabMSCGrade3的关系表；表4是新业务控制级别表。图1和图2是本发明所基于的现有技术背景，这一部分已在前面加以描述。图3体现了本发明的工作原理，下面以圈3为线索，结合图4和各表详细介绍本发明的技术方案。对于MSC应用层，反映MSC处理器负荷水平的有关指标有CPU占用率；忙时试呼次数BHCA内存占用率处理索引Index即数据区占用数目。以上资源的占用情况可以反映MSC处理器是否处于过负荷状态，由此决定是否进行流量控制。具体操作如下将流量控制的级别分为6级在MSC中设置三个定时器，定时查询反映MSC处理器负荷水平的有关指标，并根据表1，表2，表3所示的关系分别确定对应不同指标的流量控制级别mcabMSCGrade1，mcabMSCGrade2和mcabMSCGrade3的值。由于三个定时器的消息不一定是同时到达，因此对应的流量控制级别也不一定是同时计算得到的。每得到一个新的流量控制级别的值，就与当前的实施流量控制级别mcabMSCGrade进行比较，取其大的值作为新的实施流量控制级别mcabMSCGrade。下面就各种指标一一进行描述1．以CPU占用率和处理索引Index为指标确定mcabMSCGradel。如图3，在MSC中设置定时器T1，定时调用操作系统提供的函数GetCPU()，查询CPU的占用率，定时查询数据区占用的Index数目。定时器的时长由操作维护中心OMC后台确定。根据查得结果，由表1中按CPU占用率和占用的处理索引Index来确定MSC一侧流量控制级别。当由此确定的流量控制级别mcabMSCGradel大于当前的mcabMSCGrade时，用新计算得到的流量控制级别mcabMSCGradel替代当前mcabMSCGrade值。表1CPU占用率与流量控制级别mcabMSCGradel的关系表注表格中的值为MSC处理器流量控制级别mcabMSCGradel2．以内存占用率和处理索引Index为指标确定mcabMSCGrade2。如图3，在MSC中设置定时器T2，定时调用操作系统提供的函数GetResource()，查询内存UB的占用率，定时查询数据区占用的Index数目。定时器的时长由操作维护中心OMC后台确定。根据查得结果，由表2中按UB占用率和占用的处理索引Index来确定MSC一侧流量控制级别mcabMSCGrade2。当由此确定的流量控制级别mcabMSCGrade2大于当前的mcabMSCGrade时，用新计算得到的流量控制级别mcabMSCGrade2替代当前mcabMSCGrade值。表2内存占用率(UBOcc／Index)与流量控制级别mcabMSCGrade2的关系表注表格中的值为MSC处理器流量控制级别mcabMSCGrade23．以BHCA为指标确定mcabMSCGrade3。忙时试呼次数BHCA值的计算公式为根据以上计算公式，可得到如图4所示关系曲线。根据图4的关系曲线，由BHCA实现MSC一侧流量分级控制的关系如表3。对于有线交换机来说，呼叫业务是其主要业务，BHCA与呼叫业务相关。而在移动交换机中，除呼叫业务外，还有其它业务进行，仅以呼叫业务计算BHCA值不能准确反映此项指标。因此，在MSC中计算BHCA的相关业务有呼叫业务、补充业务、切换业务、位置更新业务、短消息业务。以上业务每发生一次，业务计数器hookoffNum加1。MSC按时长timelen设置定时器T3，当定时器T3到达时，按如下公式计算BHCABHCA=hookofNum×3600／((timerlen／10)／1000)得到BHCA的值后，将业务计数器hookofNum清0，以便重新计数。然后根据表3，对应确定流量控制级别mcabMSCGrade3。当由此确定的流量控制级别mcabMSCGrade3大于当前的mcabMSCGrade时，用新计算得到的流量控制级别mcabMSCGrade3替代当前mcabMSCGrade值。表3BHCA占用率与流量控制级别mcabMSCGrade3的关系表由于定时器T1、T2和T3的消息不一定是同时到达，因此所对应的流量控制级别mcabMSCGrade1、mcabMSCGrade2和mcabMSCGrade3也不一定是同时计算得到的。当某一定时器的消息到时，就开始计算对应的流量控制级别，将此时新得到的流量控制级别与当前的实施的流量控制级别mcabMSCGrade比较，取其大的值作为新的mcabMSCGrade。例如，初始时的mcabMSCGrade为0，当T1到计算mcabMSCGrade1为2，mcabMSCGrade1比mcabMSCGrade大，则mcabMSCGrade更新为2；当T3到计算mcabMSCGrade3为4，mcabMSCGrade3大于mcabMSCGrade，则mcabMSCGrade更新为4；当T2到计算mcabMSCGrade2为3，mcabMSCGrade2小于mcabMSCGrade，则mcabMSCGrade保留原值。这样周而复始，使mcabMSCGrade始终保持最大值。当mcabMSCGrade＞0时，判定MSC处理器过载。MSC向所有BSC发出“过载”消息，并向操作维护中心OMC告警，当mcabMSCGrade=0时，向操作维护中心OMC发告警恢复消息。4．对BSC负荷过载消息的处理如上所述，本发明除了对应处理器过负荷控制进行的流量控制外，还响应BSC的负荷过载消息进行相应的流量控制处理。当mcabMSCGrade＞0时，判定MSC处理器过载，此时MSC向所有BSC发出“过载”消息，同理，BSC过载时也要向MSC发出“过载”消息。当收到BSC的负荷过载消息后，按协议要求，MSC设置定时器T5、T6。在T5计时期间，不处理所有的“过载”和信令点拥塞消息，以免使业务量减少太快。在T5逾时而T6计时期间时又收到“过载”消息，则该BSC的流量控制级别加1，并重新开启T5和T6。这样逐渐减少业务量直到获得业务量的最大程度的减少。如果T6逾时(即在T6计时期间不再收到“过载”消息或信令点拥塞消息)则增加一级业务量，再开启T6，直到达到满负荷。当某个BSC过载时，且MSC处理机也处于过载状态，此时则比较MSC处理器的流量控制级别mcabMSCGrade和BSC的流量控制级别mcabBSCGrade，选两者中较大的值作为实际执行的流量控制级别Grade。再根据该值，做出相应的流量控制处理。在确定了流量控制级别Grade后，本发明在过负荷控制中的具体做法是，把MSC的始发业务源分为不同的优先级别，在发生过负荷时首先尽快停止优先级最低的业务源的呼叫，以降低总负荷量，若仍有过负荷，停止高一级的业务源，直到停止对最高优先级业务源的处理。具体的优待控制原则是----优待正在进行的业务；----优待优先级高的呼叫源；----优待缓解过负荷的业务(切换)；----延缓某些非基本的话务处理类型的操作，如管理和维护功能等；----在业务发生源头进行控制。MSC中进行的主要业务有补充业务，基本呼叫业务，切换业务，位置更新业务，短消息业务。这些业务的进行是资源占用的主要原因，合理控制这些业务的流量就能有效的进行过负荷控制。MSC过负荷时，按以上的流量控制级别所进行的控制方法，MSC还应有一定的处理能力，继续处理已有业务不致引起系统的处理能力恶化，为保证业务处理成功率，不浪费已经进行的处理，避免正在进行的业务半途而废，过负荷控制仅针对新发生业务。按照以上优待控制原则，根据流量控制级别Grade对不同业务采用表4的控制方法。表4新业务控制级别表表中，×表示对应该流量控制级别时，此项业务被禁止；m／n表示处理业务占发生业务的百分比。下面逐一对MSC所处理的主要业务进行详细说明补充业务MSC应用层在A口收到初始消息CM业务请求。MSC收到此消息后，根据流量控制级别Grade，按表4原则，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对补充业务的流量控制。短消息业务MSC应用层在A口收到初始消息CM业务请求。MSC收到此消息后，根据流量控制级别Grade，按表4原则，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对短消息业务的流量控制。基本入呼叫MSC应用层的No．7信令TUP和随路信令收到入呼叫初始消息IAM(初始地址消息)。MSC收到此消息后，先判断用户优先级，如为优先用户，则不进行流量控制；如为非优先用户，则根据流量控制级别Grade，按表4原则，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对入呼叫的流量控制。基本出呼叫MSC应用层在A口收到用户的出呼叫初始消息CM业务请求。MSC收到此消息后，判断用户优先级，如为优先用户，则不进行流量控制；如为非优先用户，则根据流量控制级别Grade，按表4原则，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对出呼叫的流量控制。切换切出方MSC应用层在A口收到BSC的切换切出方初始消息切换要求。MSC收到此消息后，根据流量控制级别Grade，按表4原则，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对切换切出方的流量控制。切换切入方MSC应用层会收到来自E接口或本局的切换切入方初始消息切换请求。MSC收到此消息后，先判断用户优先级，如为优先用户，则不进行流量控制；如为非优先用户，则根据流量控制级别Grade，按表4原则，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对切换切出方的流量控制。位置更新MSC应用层在A口收到初始消息位置更新请求。MSC收到此消息后，根据流量控制级别Grade，按表4原则，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对位置更新的流量控制。与传统的在程控交换机中以BHCA为指标计算流量控制级别的方法相比，本发明更能及时全面反映MSC的负荷情况，不仅采用已有的No．7信令的传输链路提供的流量控制，而且在发生各主要业务的源头、在No．7信令TUP、随路信令及MSC的A口对不同业务分别进行过负荷控制，更为有效全面地在源头堵住业务量，从而达到全面对MSC应用层的过负荷控制。权利要求1．一种在MSC应用层中实现过负荷控制的方法，其特征在于包括以下步骤1)设置定时器，定时器消息到达时，采集反映处理器负荷的指标，根据表1、表2、表3分别确定相应的流量控制级别；2)通过比较确定最大的实施流量控制级别mcabMSCGrade，mcabMSCGrade为以上指标确定的流量控制级别中较大的值；当以上指标确定的流量控制级别全为零时，mcabMSCGrade为零，返回步骤1)，否则进入步骤3)；3)此时mcabMSCGrade大于零，发送MSC“过载”消息给BSC；4)当收到BSC“过载”消息时，比较BSC的流量控制级别mcabBSCGrade和MSC的流量控制级别mcabMSCGrade，取两者中较大的值作为实际执行的流量控制级别Grade，此后该BSC的流量控制级别采用Grade；5)在收到业务的初始消息后，如mcabMSCGrade＞0，根据步骤2)和4)的比较结果所确定的实际执行的流量控制级别Grade，采用相对应的流量控制方法。2．如权利要求1所述的一种在MSC应用层中实现过负荷控制的方法，其特征在于所述反映处理器负荷的指标中的忙时试呼次数BHCA的计算公式为BHCA=hookofNum×3600／((timerlen／10)／1000)，其中，hookofNum是业务计数器的值，timerlen是时长。3．如权利要求1所述的一种在MSC应用层中实现过负荷控制的方法，其特征在于所述步骤5)中流量控制方法的具体做法是把MSC的始发业务源分为不同的优先级别，在发生过负荷时首先尽快停止优先级最低的业务源的呼叫，以降低总负荷量，若仍有过负荷，停止高一级的业务源，直到停止对最高优先级业务源的处理。4．如权利要求3所述的一种在MSC应用层中实现过负荷控制的方法，其特征在于流量控制方法的具体优待控制原则是----优待正在进行的业务；----优待优先级高的呼叫源；----优待缓解过负荷的业务(切换)；----延缓某些非基本的话务处理类型的操作，如管理和维护功能等；----在业务发生源头进行控制。5．如权利要求3或4所述的一种在MSC应用层中实现过负荷控制的方法，其特征在于过负荷控制仅针对新发生的业务，根据流量控制级别Grade对不同新发生业务按照表4的原则，表4新业务控制级别表表中，×表示对应该流量控制级别时，此项业务被禁止；m／n表示处理业务占发生业务的百分比。6．如权利要求5所述的一种在MSC应用层中实现过负荷控制的方法，其特征在于对于补充业务来说，MSC应用层在A口收到初始消息CM业务请求；MSC收到此消息后，根据流量控制级别Grade，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对补充业务的流量控制。7．如权利要求5所述的一种在MSC应用层中实现过负荷控制的方法，其特征在于对于短消息业务来说，MSC应用层在A口收到初始消息CM业务请求；MSC收到此消息后，根据流量控制级别Grade，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对短消息业务的流量控制。8．如权利要求5所述的一种在MSC应用层中实现过负荷控制的方法，其特征在于对于基本入呼叫来说，MSC应用层的No．7信令TUP和随路信令收到入呼叫初始消息IAM(初始地址消息)；MSC收到此消息后，先判断用户优先级，如为优先用户，则不进行流量控制；如为非优先用户，则根据流量控制级别Grade，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对入呼叫的流量控制。9．如权利要求5所述的一种在MSC应用层中实现过负荷控制的方法，其特征在于对于基本出呼叫来说，MSC应用层在A口收到用户的出呼叫初始消息CM业务请求；MSC收到此消息后，先判断用户优先级，如为优先用户，则不进行流量控制；如为非优先用户，则根据流量控制级别Grade，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对出呼叫的流量控制。10．如权利要求5所述的一种在MSC应用层中实现过负荷控制的方法，其特征在于对于切换切出方来说，MSC应用层在A口收到BSC的切换切出方初始消息切换要求；MSC收到此消息后，根据流量控制级别Grade，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对切换切出方的流量控制。11．如权利要求5所述的一种在MSC应用层中实现过负荷控制的方法，其特征在于对于切换切入方来说，MSC应用层会收到来自E接口或本局的切换切入方初始消息切换请求；MSC收到此消息后，先判断用户优先级，如为优先用户，则不进行流量控制；如为非优先用户，则根据流量控制级别Grade，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对切换切出方的流量控制。12．如权利要求5所述的一种在MSC应用层中实现过负荷控制的方法，其特征在于对于位置更新来说，MSC应用层在A口收到初始消息位置更新请求；MSC收到此消息后，根据流量控制级别Grade，进行相应的消息接受或消息抛弃处理，达到对位置更新的流量控制。全文摘要在MSC应用层实现过负荷控制的方法,包括1)定时确定相应的流量控制级别;2)比较确定实施流量控制级别;3)判定MSC是否过载;4)若BSC过载,比较BSC的流量控制级别和实施流量控制级别,较大的值做实际执行的流量控制级别Grade;5)收到业务初始消息后,根据Grade采用相应的流量控制方法;本发明及时全面反映MSC负荷情况,在原有的流量控制基础上,在MSC应用层对不同业务分别进行过负荷控制,更有效全面地在源头堵住业务量。文档编号H04W28/10GK1283054SQ9911708公开日2001年2月7日申请日期1999年9月9日优先权日1999年9月9日发明者蔡优芳,吴强申请人:深圳市中兴通讯股份有限公司