测量公共信道信令链路内负荷的方法和装置 【技术领域】
本发明涉及一种电话网，尤其涉及一种其内设置的公共信道信令链路以及对这种信令链路表现出的报文负荷的测量。
背景技术
电话网利用公共信道信令使母交换机内的中央处理器与交换机外的被包括的区域设备处理器之间地报文通信变得容易。公共报文信令至少在一条通信链路上进行，该通信链路还载送用户话音通信。在至少一条通信链路中保留至少一条信道以提供中央处理器与每个区域设备处理器之间的双向信号通路。位于每个通信链路端头的信令终端起到格式化处理器信令报文的作用，以在保留的信道上进行传输，它还提供链接交换机和区域设备的接口所需的其它的转接控制、维护或再启动功能。
在通信链路的保留信道上传输的处理器信令报文根据CCITT公共信道信令系统No.7第二级的协议进行格式化。这些报文传输包含以64kbp速率进行传输的数字信号。模拟报文信号也可以利用CCITT公共信道信令系统No.6协议所定义的格式在公共信道信令系统中以2.4kbp的速率进行传输。
随着电话交换机的功能的改进，向用户提供越来越多的服务，包括所谓的增值服务等，对公共信道信令系统内的通信链路的保留信道的要求以及接入和利用通信链路的挑战明显提高。这与移动电话网尤其有关，在移动电话网中，交换机的移动服务交换中心和与蜂窝电话通信的远程基站之间的传输容量限定了网络可以管理的信令/传输报文的数量。通信链路的负荷尤其是公共信道信令系统的负荷不利地影响到向用户提供的服务的属性和质量。因此，适当连续并实时地监视和识别公共信道信令系统内的保留信道服务的有用的话务量负荷逐渐变得重要。
【发明内容】
利用CCITT CCS#7协议在通信链路上传输的报文通过信号单元来传送。信号单元的长度是变化的(长至预定的限值)，所用的长度由包括在报文内的信令报文的量来确定。CCITT CCS#7协议规定了几种类型的信号单元，包括下面三种类型：报文信号单元(MSU)；链路状态信号单元(LSSU)；以及填入信号单元(Fill-In SignalUnit)(FISU)。
每个信号单元包括相同的转接控制字段，提供信号单元的界限、排序、出错控制以及类型判别。每个信号单元还包括长度指示字段，它识别包括在长度指示字段与后续检查比特字段之间的信号单元内的8比特的报文载送字节数。长度指示字段说明了填入字节数的存在，因此，不包括在字段值内，如果有的话，则填入字节数出现在信号单元内。
根据本发明的方法和装置，通信链路以连续方式由交换机来监视，以预定的时间周期进行这种监视。尤其是，在预定的时间周期期间，交换机监视在通信链路上载送的每个信号单元的长度指示字段，以实时识别出在通信链路上传送的“有用”的话务(即报文)的比特数。读取在链路上传输的每个信号单元的长度指示字段以有利地向交换机提供这种报文。
不用长度指示字段值来识别信号单元的类型(如历史上已有的例子)，在本发明中，把在时间周期上通过读取每个信号单元的长度指示字段识别出的有用信号单元话务量值(以比特数表示)进行累加，并把它与在同一时间周期期间由控制信令链路能载送的最大数据负荷的总计值比较。根据该报文，确定通信链路上的负荷，由交换机进行处理，以不同的方式优化交换机信令，例如，在每个包括的通信链路上扩展通信话务(尤其是报文话务)，丢弃某些报文，或者限制报文流量等。
附图概述
参照下面结合附图的详细描述，可以更完全地理解本发明的方法和装置，其中
图1是利用公共信道信令系统的的电话网的部分框图；
图2是利用公共信道信令系统的移动电话网的部分框图；
图3-5示出了如CCITT公共信道信令系统第7号第二级协议规定的三种信号单元类型的报文格式；
图6是本发明处理方法的流程图。
本发明的实施方式
对于本技术领域的熟练人员来说，电话网内的交换机和区域设备的功能性操作和构造是熟知的。为了帮助理解本发明，这里简要地描述交换机和一些典型的区域设备(包含远程用户交换机和远程基站)。
现在参见图1，图1示出了包括母交换机10和包含远程用户交换机12的一个区域设备的电话网的部分框图。当然，应当理解，本发明可以利用许多不同类型的区域设备，图1所揭示的远程用户交换机12与交换机10的连接只是用于说明本发明的应用，而不应成为限制。
母交换机10包括中央处理器14和群交换机子系统16。母交换机10还包括多个连接到群交换机子系统16的交换终端电路24。远程用户交换机12包括多个线交换模块18，每个线交换模块18可以连接到多个用户电话20上，和/或连接到其它类型的兼容的用户通信设备22上。远程用户交换机12内的每个线交换模块18包括一个交换终端板26。
把通信链路28设置成把每块交换终端板26连接到母交换机10内的相应交换终端电路24上。当然，应当理解，每根通信链路28是时分多用的，提供多路信道，以在母交换机10与远程用户交换机12之间载送用户话音通信。在E-1(欧洲)实践中，提供三十二路信道。在T-1(北美)实践中，提供二十四路信道。
为了使电话网正确地工作，母交换机10和远程用户交换机12必须能彼此通信。尤其是，交换机10的中央处理器14能与每个线交换模块18内出现的扩展模块区域处理器30通信是至关重要的。因为，在中央处理器14与每个扩展模块区域处理器30之间提供单独的实物通信链路的代价太昂贵，所以把设置在通信链路28上的多根用户信道中的一根信道指定为载送处理器信令报文。
在E-1实践中，保留第16根信道，在T-1实践中，保留通信链路28的第9根信道，载送处理信令报文。然而，应当理解，为此可以保留多根信道中的任一根或多根信道。在该技术领域中，把为载送处理器信令报文通信而保留的用户信道中的一根或多根称为“公共信道信令”。为了改善系统可靠性，交换机10与远程用户交换机12之间至少两根单独的通信链路28有一根保留的信道，以载送处理器信令息通信。
在交换机10内设置有信令终端(中央)32，把中央处理器14连接到每个交换机终端电路24上。为在交换机10与网络使用的远程用户交换机12之间延伸的每根通信链路28设置一个信令终端(中央)32，以使公共信道载送处理器信令报文通信。信令终端(中央)32处理中央处理器14输出的处理器信令报文，并把它格式化成适当的格式，以便在通信链路28上传输。然后，交换机终端电路24通过时分多路复用把格式化的报文插入到通信链路28保留的信道内，以在其上传输到远程用户交换机12。
在远程用户交换机12内，把信令终端(远程)34设置成把每个扩展模块区域处理器30连接到交换机终端板26上。交换机终端板26从通信链路28的保留信道上取出已格式化的处理器信令报文，连接的信令终端(远程)34处理并再对处理器信令报文进行格式化，以输出给扩展模块区域处理器30。
当然，应当理解，处理器信令报文也能以相反的方向从扩展模块区域处理器30传输给中央处理器14。这些报文可以包含扩展模块区域处理器产生的两个原始报文以及对中央处理器14传输的报文的响应。在这两种情况之一中，信令终端(远程)34和信令终端(中央)32，以及交换机终端板26和交换机终端电路24在格式化和再格式化处理器信令报文以便传输以及把处理器信令报文插入到通信链路28和从通信链路28内取出处理器信令报文等方面完成与上述相反的功能。
在通信链路28上传输的处理器信令报文的格式是根据CCITT公共信道信令系统第7号第2级协议。现在参见图3-5，CCITT CCS#7协议规定了几种类型的信号单元用于通信链路28，包括下列三种：报文信号单元(MSU)36；链路状态信号单元(LSSU)38；以及填入信号单元(FISU)40。MSU36用于在交换机部件与远程用户换交机12之间传递信号报文。LSSU38用于传送有关通信链路28的状态报文。该报文可以与例如链路28的初始化有关。FISU40用于当没有MSU36或LSSU38传输时在通信链路28的保留信道上填入空间。
MSU36、LSSU38和FISU40分别用开和闭标志(F)42和44来定界。开标志42后跟着的是反向顺序号(BSN)字段46、反向指示比特(BIB)48、正向顺序号(FSN)字段50以及正向指示比特(FIB)52。在MSU36中，FSN字段50记录分配给信号单元的顺序号。在LSSU38和FISU40中，FSN字段50包含最近发送MSU36的顺序号。BSN字段46用于确认接收到信号单元。BIB48和FIB52分别与相关的BSN字段46和FSN字段50一起提供出错校正能力。这些比特还用于启动信号单元的再传输。
每个信号单元36、38和40还包括长度指示(LI)字段54，它包含了指示包括在LI字段与包括在检查比特(CK)字段56之间的信号单元内的有用的或报文8比特字节数。传输的在LI字段54与CK字段56之间的字节总数不仅包含了与正传输的处理器信令报文(如果有)相关的字节，还包含其它报文字节和/或填入字节(如下要描述的)。CK字段56包括用于检测影响信号单元内容的传输误差的数据。
当在信令终端32和34接收到信号单元时，引起处理器(12或30)操作的硬件中断，从而减小了处理器负荷。为了减少接收到LSSU38和FISU40而产生的不必要中断的频度，把称为“填入”字节57的额外字节插入到LI字段54和CK字段56之间的LSSU和FISU。所用的填入字节57数量(如果有)随网络的链路速度变化。LI字段54说明了出现在信号单元内的任何填入字节57的数量的存在，因此，不包括在字段值内。
在传统上，LI字段54仅用于识别传输的信号单元的类型。例如，MSU36(图3)具有大于或等于3的LI字段值。而且，只有LSSU38(图4)具有等于一或等于二的LI字段值。最终，只有FISU40(图5)具有等于零的LI字段值。如下面更详细的描述一样，本发明有利地利用长度指示字段的值来确定公共信道信令链路载送的负荷。
因为只有MSU36具有大于或等于三的LI字段值，其含义是至少三字节信令(即报文)数据包括在LI字段54与CK字段56之间。这三个字节不仅包括处理器信令报文59本身，还包括设置在服务指示(SI)字段58和信令报文字段(SIF)60内的字节。SI字段58载送有关MSU36优先级别的报文。SIF60包含了信令报文。也可以出现填入字节57，但不计入确定LI字段54的值。
LSSU38具有等于1或2的LI字段值，其含义是在LI字段54和CK字段56之间包含有一或二字节信令(即报文)数据。这一或二个字节不仅包括处理器信令报文59本身，还包括设置在状态报文(SF)字段62内的字节(如果有的话)。SF字段62载送有关通信链路28状态的报文。也可以有填入字节57，但不计入确定LI字段54值。
最后，FISU40具的等于零的LI字段值，其含义是在LI字段54与CK字段56之间包括有零字节的处理器信令(即报文)数据。可以有填入字节57，但不计入确定LI字段54值。仅当不传输MSU36或LSSU时，通信链路28上仅使用FISU。
现在参见图2，其中，或同或相似的电话网部件用与图1相同的标号表示，该图示出包括交换机10’和远程基站64的移动电话网的部分框图。交换机10’包括中央处理器14、群交换子系统16、交换机终端电路24和信令终端(中央32)，它们以与图1的母交换机10内提供相同的方法互连。
在远程基站64内，把具有交换机10’的通信链路28连接到多路复用器66上。多路复用器66完成与图1的远程用户交换机12内的交换机终端板26类似的功能。把在公共信道信令系统的每个通信链路28内的信道(例如第16信道)上载送的处理器信令报文连接到信令终端(区域)34，并进一步连接到扩展模块区域处理器30。
另一方面，把在通信信道28的信道上载送的用户通信从多路复用器66连接到多个话音信道电路68，以便利用移动电话72在无线通信链路70上进行用户通信。扩展模块区域处理器30还连接到话音信道电路68，并进一步连接到控制信道电路74，以便在基站64与移动电话72之间的链路70上进行公知的控制报文通信。信号强度电路76还连接到扩展模块区域处理器30，并设置成监视在基站64与移动电话72之间的链路70上通信的信号强度。
在图2的移动电话网中，对处理器信令报文进行格式化和再格式化，以在通信链路28上进行传输，并把它们插入到通信链路28上，以及从通信链路28上取出，其方式与上面参照图1电话网的公共信道信令系统提供和描述的一样。如上所述，把这些处理器信令报文根据CCITT CCS#7协议格式化成信号单元(MSU36、LSSU38和FISU40)。
图1和2的网络处理用户通信的能力与公共信道信令系统内保留用于载送处理器信令报文的信道容量有关。随着电话网交换机的能力和提供的服务的显著增强，对公共信道信令系统能力的注意已变得更为重要。如果在公共信道信令系统上载送处理器信令报文的通信链路28上的保留信道变得过载，就逐渐地使系统更难以控制话音通信，用户更难以高效和有效地利用交换机提供的服务，尤其是增值服务。因此，至关重要的是以适当的主动的方式而不是与历史上使用的被动的方式密切地监视通信链路28上的处理器信令报文负荷。
现在再参见上述的图1和2，附加参见图6，其中图6示出了本发明处理方法的流程图。虽然使用了交换机10或10’的中央处理器14或较佳地包括在其内的另一区域处理器78，但交换机监视公共信道信令系统的通信链路28上的处理器信令报文话务(图6的步骤80)。尤其，区域处理器在预定的时间周期期间，监视通信链路28上传输的每个信号单元(MSU36、LSSU38或FISU40)的LI字段54，以识别LI字段值，提供每个信号单元内的有用报文话务的8比特字节的数量(即，包括在LI字段和CK字段56之间的信号单元内的相关字节)(图6的步骤82)。在较佳实施例中，把预定的时间周期选为一秒。可以通过累加在一秒时间周期期间监视得到的在链路28上传输的信号单元的LI字段54值来确定在保留信道上传输的相关8比特字节数(图6的步骤84)。
接着，把在步骤82识别出的字节数与可以在通信链路28上传输的全帧CCITTCCS#7协议的字节数进行比较(图6的步骤86)。尤其，把时间周期的累加LI字段54值乘以8并加上56，以确定在该时间周期期间在通信链路28上传输的相关报文数据的总比特数(图6的步骤88)。为了确定传输处理器信令报文在通信链路28上产生的负荷，取得在步骤88内得到的比特数与一秒种可传输的CCITT CCS协议#7的最大比特数的比率(图6的步骤90)。对于64kbp的设备，一秒时间周期内可以传输的最大比特数为64,000比特全帧CCITT CS#7协议数据。该比率数可以乘以100转换成负荷百分比(图6的步骤92)。下面给出计算负荷百分比的公式：
其中，m为一秒内传输的信号单元总数，LI为通信链路上传输的MSU36、LSSU38和FISU40的LI字段54值。请注意，对于传输的FISU40，LI字段54值为零，因此，对传输的相关报文数据比特的总数没有贡献。对每个通信链路28上设置的公共信道信令系统重复负荷计算(图6的步骤94)。
交换机10和10’的区域处理器78通过提供的信令终端(中央)32和/或交换机终端电路24监视通信链路28，并响应于确定的负荷比，控制在交换机与包括的区域设备(诸如远程用户交换机12或远程基站64)之间提供的通信链路28的操作以及接入通信链路28(图6的步骤96)。把确定的负荷比与预定的可以调整的阈值进行比较(图6的步骤98)，以适当地并主动地检测过载情况的存在，响应于过载，交换机10或10’的处理器14或78将通过例如把处理器信令报文扩展到网络内更多个包括的通信链路28上的操作来消除过载情况(图6的步骤100)，因此，增加了网络当前处理的每秒的报文量。处理器14或78通过丢弃低优先级的报文或控制信令终端的话务流量，可以交替地响应于过载情况。
虽然本发明的方法和装置的较佳实施例在附图中作了图示，在上述详细描述中进行了描述，但应当理解，本发明并不限于所揭示的实施例，而是能不脱离上述和下面权利要求书所限定的发明精神进行多种重构、变化或替代。