在蜂窝系统中的本地代理冗余 背景
1.技术领域
本发明通常涉及蜂窝无线通信系统；并且特别涉及在这种蜂窝无线通信网络内分组数据通信的服务。
2.相关技术
蜂窝无线通信系统(蜂窝系统)的结构和操作通常是已知的。在这种蜂窝系统中，移动用户单元与基站无线通信。基站通过各种蜂窝系统单元把被服务的通信耦合到公用交换电话网(PSTN)、互联网，和/或其它通信网络。
虽然蜂窝无线通信系统最初被构造成只服务于语音通信，但是现在已经被修改以便同样支持数据通信。其中，蜂窝系统现在支持基于互联网协议(IP)的分组化通信。这些IP通信通过蜂窝系统在用户单元和互联网(或者另一个IP网络)之间被中继。
在用户单元和互联网之间中继基于IP的通信中，蜂窝系统必须认识到该业务通信是一个IP通信并且必须因此处理该通信。因此，服务于IP通信的蜂窝系统典型地支持标准化的操作，例如，IETF(RFC2002)，3GPP2(TIA/EIA/ISD-835)，和其它的标准。根据这些标准定义了各种代理，当被配置时，监视和控制在用户单元和互联网之间被分组化的IP通信(IP分组)的转移。这些代理的例子包括本地代理和外部代理。在这些标准中，每个用户单元与一个特殊的本地代理相联系。该本地代理监视和管理被蜂窝无线网络服务的IP通信。
因为每个用户单元有一个相应的本地代理，所以在初始登记操作期间，用户单元必须向它的被分配的本地代理登记。为了便于这些登记操作，每个用户单元在它的初始编程期间用它的被分配的本地代理的IP地址被硬编码。因此，当用户单元启动登记时，它用硬编码IP地址查询它的被分配的本地代理并且请求登记。
然而，因为它的被分配的本地代理的IP地址在它的存储器中被硬编码，所以如果当用户单元尝试登记时被分配地本地代理不操作(不是一个不平常的事件)，则导致登记失败。这个登记失败将阻止用户单元从它的蜂窝系统提供者接收IP通信业务。相应的用户将立即认识到这个失败并且将采取步骤以便补救这个失败。对这个问题的立即补救将是联系业务提供者。然而，在没有接收和重新编程电话的情况下，业务提供者不能补救这个问题。
因此，本领域中需要一种系统和相应的操作方法以便克服这些操作问题。
发明概述
为了克服上述缺点，在现有技术的其它缺点中，根据本发明的操作用多个IP地址编程用户单元，每个IP地址对应于一个业务提供者的本地代理。这些被编程的IP地址包括一个主要本地代理和一个次要本地代理的IP地址。依据一个初始登记尝试，用户单元尝试向它的主要本地代理登记。如果这个操作失败，则用户单元尝试向它的被分配的次要本地代理登记。
在本发明的一个优选实施方案中，当用户单元最初被业务提供者编程时，一个主要本地代理IP地址和一个单独的次要本地代理IP地址被存储在该用户单元的存储器中。这个方法可以被扩展以便包括多于一个单独的次要本地代理IP地址，以便多个次要本地代理的标识被编程。
根据本发明的另一个操作，如果主要本地代理未能服务该登记请求，则用户单元将为已经被编程的用户单元排序多个次要本地代理。这种排序可以基于一个随机数的产生，并且该随机数用于排序多个次要本地代理。在根据本发明的另一个操作中，日期或者时刻在排序多个次要本地代理中被使用。这些方法的每一个因此在多个次要本地代理中分配负载。因此，当已经被分配多个用户单元的一个主要本地代理失败时，先前分配给一个失败的主要本地代理的用户单元中的每一个将不会使得一个单独的次要本地代理过载。
根据本发明的另一个操作，业务提供者的网络有时可以启动关于用户单元的参数更新以便为该用户单元设置或重置主要和/或次要本地代理。当这种操作不能为已经被登记的用户单元重新编程主要本地代理时，这种操作希望为该用户单元重新编程次要本地代理。因此，当附加的本地代理被添加到业务提供者的IP网络以便服务附加的负载时，这种重新编程被使用以便在多个代理中更均匀地分配用户单元负载。
通过参考附图详细描述本发明，本发明的这些以及其它特征和优点将显而易见。
附图简述
当结合下列附图考虑优选实施方案的下列详细描述时，可以获得对本发明的更好的理解，其中：
图1是一个表示根据本发明服务数据通信的蜂窝系统的系统图；
图2是一个表示根据本发明的操作的逻辑图；
图3A和3B是表示根据本发明排序多个次要本地代理的操作的逻辑图；
图4是一个表示根据本发明在一个用户单元中编程或者重新编程本地代理标识的方法的逻辑图；
图5是一个表示根据本发明的操作的消息流程图；以及
图6是一个表示根据本发明操作的一个用户单元的部件的框图。
附图详述
图1是一个表示根据本发明服务数据通信的蜂窝系统的系统图。图1的蜂窝系统的一些部件只服务数据通信，而其它部件服务语音和数据通信。服务语音和数据通信的部件包括基站102、104、106和108。而且，基站控制器(BSC)120和122也服务语音和数据通信。基站102到108的每个基站耦合到一个服务基站控制器(BSC)。在这种情况下，基站102和104耦合到BSC120。而且，基站106和108耦合到BSC122。
基站102到108服务用户单元110到118。如图所示，用户单元110-118包括服务语音和数据通信的手持电话110和118。而且，手持数据单元116和膝上型计算机112和114接入蜂窝无线通信系统以便服务它们的数据通信请求。此外，这些设备112、114和116也可以用一个分组化的方式，例如互联网上的语音(VoIP)来服务语音通信业务。
根据图1的蜂窝系统的一个操作，基站102-108可以不同于它们路由选择数据通信地来路由选择语音通信。这种情况是因为，在当代蜂窝系统中，数据通信是分组化通信，而语音通信是电路交换通信。然而，在下一代蜂窝系统中，语音通信和数据通信都将是分组化通信。在这种情况下，语音通信和数据通信使用相同或者类似的网络连接被服务。然而，甚至在这种下一代蜂窝无线通信系统中，语音通信可能也需要在蜂窝无线通信系统中的现有的电话网，例如PSTN之间互通。
因此，在当代蜂窝系统中，每个BSC120和122耦合到一个耦合到公用交换电话网(PSTN)152的移动交换中心(MSC)150以便服务语音通信。然而，在下一代蜂窝系统中，一些语音通信借助于互通功能(IWF)154通过业务提供者IP网络130被路由选择到PSTN152。而且，其它语音通信可以通过互联网132或者另一个分组数据网被路由选择到它们的目的地。
BSC120和122通过分组控制功能(PCF)126和128以及分组数据业务节点(PSDN)124和134耦合到业务提供者的IP网络130。PCF可以驻留在关于BSC120和122以及业务提供者的IP网络130的各种配置中。如图所示，PCF126是一个独立的设备，耦合到BSC120，并且通过PDSN134耦合到业务提供者的IP网络130。然而，PCF128驻留在直接耦合到BSC122和业务提供者的IP网络130的PDSN124内。在被表示的实施方案中，PCF126和128服务基站102到108服务的全部分组化的IP通信。
业务提供者IP网络130直接耦合到互联网132。然而，在其它实施方案中，这个连接可以借助于一个防火墙或者一些其它的中间设备。还耦合到业务提供者的IP网络130的是本地代理(HA)138和140以及外部代理(FA)142。一般来说，FA142为那些访问业务提供者的IP网络130的用户单元服务IP通信，而HA138和140为业务提供者IP网络130内部用户单元服务IP通信。
一个第二业务提供者IP网络136耦合到互联网132并且包括HA146和148以及FA144。业务提供者IP网络136可以被一个与操作业务提供者IP网络130不同的业务提供者操作。然而，一个公共业务提供者可以操作业务提供者IP网络130和业务提供者IP网络136，即使这些业务提供者IP网络130和136服务不同的地理地区。当一个用户单元，例如，用户单元110，最初登记数据通信业务时，它必须向一个相应的HA登记。在这种情况下，用户单元110最初联系一个服务基站102并且请求向它的主要HA138(已为该用户单元对该主要HA138编程)登记。这个登记请求被引导到主要HA138的IP地址。基站102通过它的服务BSC120、PCF126、PDSN134、以及业务提供者网络130，转发该登记请求到主要HA138。如果HA138是操作的，则HA138登记用户单元110数据业务。随后，蜂窝系统将支持该数据业务。
然而，如果由于灾祸性故障或者其它事件HA138不能工作，则HA138将不响应由用户单元110启动的登记请求。根据现有的技术操作，一旦HA138未能服务该登记请求，则用户单元110将收不到响应。这个响应缺乏将阻止用户单元110接收数据业务。
根据本发明，用户单元110被编程以便包括一个主要HA分配和至少一个次要HA分配。因此，如果主要HA138未能服务该登记请求，则用户单元110启动向一个次要HA登记。在现有例子的延续中，在HA138未能响应来自用户单元110的登记请求的情况下，用户单元110识别HA140作为用户单元110的一个次要HA。在这种情况下，用户单元110随后在向HA138失败的登记操作之后，启动向HA140登记。如果向HA140登记成功，则HA140随后服务用户单元的110IP通信。
本发明的原理可以被扩展，所以耦合到用户提供者的IP网络的不同部分的多个HA也可以用作多个次要HA。在这个实施方案中，当HA138用作用户单元110的主要HA时，已经经历了灾祸性故障。因此，在一个登记操作期间，用户单元110最初尝试向HA138登记，但是HA138未能响应。随后，用户单元110尝试向耦合到业务提供者IP网络136的次要HA146登记。HA146响应于该登记请求并且为用户单元110服务随后的数据通信。
图2是一个表示根据本发明的操作的逻辑图。操作从启动用于数据通信的登记操作的用户单元开始(步骤202)。在这种情况下，该用户单元随相应于它的主要HA被编程的IP地址发送一个登记请求(步骤204)。如果这个登记操作是成功的，如在步骤206被确定的，则该登记操作被完成(步骤208)并且操作结束。
然而，如果被尝试的向主要HA的登记操作是不成功的，如在步骤206被确定的，则该用户单元确定一个次要HA和它的相应的IP地址(步骤210)。该用户单元随后发送一个登记请求到次要HA(步骤212)。如果这个向次要HA的登记操作是成功的，如在步骤214被确定的，则操作进行到步骤208，在该步骤向次要HA的登记被完成。
然而，如果被尝试的向第一被选择的次要HA的登记是不成功的，则该用户单元确定下一个被选择的次要HA(步骤216)。该用户单元随后尝试向所述下一个被选择的次要HA登记(步骤218)。如果这种被尝试的登记是成功的，如在步骤220被确定的，则该登记被完成(步骤208)并且操作结束。然而，如果这种被尝试的向所述第三HA的登记是不成功的，如在步骤220被确定的，则操作可以继续直到次要HA的列表被耗尽。如果全部HA被耗尽而没有一个成功的登记，则操作不成功地结束。然而，在本发明的全部预期的配置中，至少一个次要HA将可以用来服务一个登记请求。
图3A和3B是表示根据本发明排序多个次要本地代理的操作的逻辑图。如以前被描述的，业务提供者最初在一次尝试中分配多个HA给它的用户单元以便在所述多个HA中分配负载。然而，如果主要HA失败，则不存在用于在次要HA中分配负载的机制。为了解决这个不足，图3A和图3B的操作提供如果一个主要HA失败则通过次要HA分配负载的技术。通过在多个次要HA中分配负载替代以前仅仅转移由一个失败的主要HA服务的全部负载到一个单独的次要HA，这些技术提供了很多好处。
特别参考图3A，在选择一个次要HA中，用户单元首先确定一个随机数(步骤302)。随后，基于由该用户单元产生的随机数，该用户单元排序它的被分配的次要HA(步骤304)。随后，基于次要HA的这个排序，该用户单元尝试向所述次要HA登记(步骤306)。
现在参考图3B，使用另一个排序次要HA的技术，用户单元确定一个当前的日期(或者时刻)(步骤352)。随后，基于该日期(或者时刻)，该用户单元排序它已经被分配给的全部次要HA(步骤354)。下一步，基于次要HA的排序，用户单元根据该排序尝试向次要HA登记(步骤356)。
图4是一个表示根据本发明在一个用户单元中编程或者重新编程本地代理标识的方法的逻辑图。因为有时业务提供者将添加HA到它的网络，所以已经被预先进行的关于主要和次要HA的静态分配将变得过时。因此，使用图4的操作以便为特殊的用户单元重新分配主要和次要HA。参数更新操作通常由各种操作标准定义。在这些参数更新操作中，一个由该业务提供者操作的业务中心启动与用户单元的参数更新会话。在这些参数更新会话中，该业务中心给用户单元提供编程信息。这种编程信息包括用户单元设置，诸如主要和次要HA信息，并且可以包括新的软件指令。
特别参考图4，在第一个操作中，蜂窝网络启动关于用户单元的参数更新操作(步骤402)。随后，该蜂窝网络任选地下载一个主要HAIP地址到该用户单元(步骤404)。下一步，该蜂窝网络下载至少一个次要HAIP地址到该用户单元(步骤406)。而且，在这个特殊的参数更新操作期间，该蜂窝网络下载其它的参数到该用户单元(步骤408)。
图5是一个表示根据本发明的操作的消息流程图。如图5中所示，一个用户单元启动向它的被分配的主要HA登记，并且一旦这个登记操作失败，该用户单元启动向一个次要HA登记。
在这种操作中，在步骤502，该用户单元尝试向它的主要HA登记。在这个操作中，该用户单元通过一个服务FA发送一个登记请求到它的主要HA，HA-1。在步骤504，FA转发该登记请求到主要HA，HA-1。在一段时间没有响应后，在步骤506该用户单元通过FA重新传送该登记请求到主要HA，HA-1。在步骤508，FA还转发这个登记请求到HA-1。在HA-1再次未能响应该登记请求之后，在步骤510该用户单元尝试最后一次登记。在步骤512，FA转发最后的登记请求到HA-1。
在三次尝试而HA-1没有响应之后，该用户单元选择一个第一次要HA，HA-2，并且尝试向HA-2登记。在这种情况下，在步骤514，该用户单元发送一个登记请求到HA-2。在步骤516，FA转发该登记请求到HA-2。在步骤518，HA-2用一个登记请求确认消息响应该登记请求。在步骤518，HA-2发送这个响应到FA，并且在步骤520，FA转发该消息到该用户单元。该用户单元随后向HA-2登记，并且在步骤522，HA-2服务该用户单元的数据通信。
图6是一个表示根据本发明操作的用户单元的部件的框图。移动台602支持与本发明的示教不矛盾的分组化的操作，但是进行了修改。移动台602包括一个RF单元604、一个处理器606和一个存储器608。RF单元604耦合到一个可以位于移动台602外壳内或外的天线605。处理器606可以是一个专用集成电路(ASIC)或者是能够根据本发明操作移动台602的另一种类型的处理器。存储器6 08包括静态和动态部件，例如，DRAM、SRAM、ROM、EEPROM、等等。在一些实施方案中，存储器608可以被部分或全部地包括在一个也包括处理器606的ASIC中。用户接口610包括一个显示器、一个键盘、一个扬声器、一个麦克风和一个数据接口，并且可以包括其它的用户接口部件。RF单元604、处理器606、存储器608和用户接口610通过一个或多个通信总线/链路耦合。电池612也耦合到RF单元604、处理器606、存储器608和用户接口610并且为它们提供动力。
一个主要HA、HA-1以及多个次要HA、HA-2、HA-3等616的IP地址被存储在存储器608中。在根据本发明的操作期间，这些IP地址被用于根据参考图1-5被描述的操作的登记。在一个诸如通过空中的业务供应操作的业务供应操作期间、或者在一个参数更新操作期间，在制造时，这些HAIP地址可以被编程到移动台602中。所示出的移动台602的结构仅仅是一个移动台结构的例子。很多其它被改变的移动台结构可以根据本发明的示教操作。
在此公开的本发明易受各种修改和替换形式的影响。因此特定的实施方案已经用附图中例子和详细描述的方式显示。然而，应该理解，附图和详细描述并不意味着把本发明限制到被公开的特殊的形式，并且相反，本发明将覆盖如权利要求书定义的本发明的全部修改、等价物和替换物。