基于复制的系统间漫游位置管理方案

    中国海洋大学电子工程系  龚芳 傅圣雪

    随着信息通信的不断发展，全球漫游呼叫业务正以年均20%的速度增长，由于多种通信标准的共存，系统间漫游也愈加的频繁。怎样高效而低成本地治理漫游用户的位置信息，改善在不同系统间漫游时用户位置治理的性能，成为电信业急需研究的问题。

    一、现有的系统间漫游位置治理方案

    1.GLR-MAP协议

    为了适应系统间漫游用户数量的增加，在MAP中引入网关位置寄存器（GatewayLocationRegister，GLR），用于优化位置更新过程，处理漫游过程中的用户文件信息，这样的方案称为GLR-MAP。

    在GLR-MAP方案中，MT位于本地网络时，位置登记过程同GSM-MAP协议。当MT进入漫游网络时，第一次的位置更新在MT所属地HLR、GLR和漫游网络的MSC/VLR三者之间进行，同时，GLR也会保留MT在所属地HLR的信息。而在第二次以及以后的位置更新中，所属地HLR将不再参与，漫游用户的新位置信息只对GLR进行更新。

    GLR-MAP方案的呼叫传递过程为：当MT位于本地网络时，呼叫传递过程同GSM-MAP协议。当MT位于漫游网络时，若有入呼来到，GLR将会充当MT的一个VLR，向MT所属地HLR询问关于MT的路由信息。然后，GLR根据它保存的用户记录，初始化呼叫传递过程。当GLR收到来自漫游网络的MSC/VLR的漫游号后，GLR把它转发给所属地HLR，这样主被叫MT间就建立了呼叫连接。

    2．BLR-MAP协议

    系统间漫游位置治理的另一种方案是BLR-MAP，它是在MAP的基础上添加了边界位置寄存器（BoundaryLocationRegister，BLR），BLR-MAP是在移动用户进入漫游网络前提前激活位置登记。BLR-MAP被用于MT在穿越邻近异类网络的边界位置区域（BoundaryLocation Area，BLA）时，将每个系统的BLA内的MSC/VLR与一个BIU（Boundary Interworking Unit）相连接，BIU被用来取得漫游用户的服务信息。此外，BLR还用来保存在不同网络间移动的MT的漫游信息。

    MT在到达漫游网络前，位于本地网络的BLA执行提前位置登记。通过使用BLR-MAP，与位置登记相关的信号传送和验证可以在MT进入新的系统前完成，从而减少了位置登记延迟和漫游后的呼叫丢失。

    在完成位置登记以后，BLR保留了漫游MT的位置信息，这样，当MT在系统间漫游时，若有入呼来到，呼叫传递过程将在MT所属地HLR、主被叫地的VLR和BLR之间进行。

    二、基于复制的系统间漫游位置治理方案

    GLR-MAP协议和BLR-MAP协议满足了用户在不同网络间漫游的需求，但它们在位置治理方面各自存在着一定的缺陷。

    GLR-MAP对现有的协议进行了扩展，MT在进入漫游网络后的第一次位置登记需要登录远程数据库获得用户文件信息，并随时对远程HLR登记漫游用户的新位置，频繁的信息交换导致了位置登记时系统的过度开销和较长的登记延迟。

    BLR-MAP在MT进入漫游网络前提前进行位置更新，这减少了位置登记时的延迟和漫游中的呼叫丢失率，但假如处于边界位置的MT漫游的概率很小的话，却会引起不必要的预先操作，导致漫游网络的资源浪费。

    为了解决它们各自存在的问题，本文介绍了一种新的基于复制的系统间漫游位置治理方案IRG-MAP。

    1．系统模型

    图1是系统A、B间漫游的参考模型。每个系统各自使用了两层的数据库结构，由HLR和VLR组成，HLR是系统的中心数据库，负责用户文件信息的保存，并追踪MT的当前位置。每个LA包含众多小区，由一个MSC提供服务，每个MSC与一个VLR相结合，并与许多LA相连。在系统的常规LA里，实施通用的移动性治理标准。本文主要研究位于两个相邻系统边界的LA的位置治理，这样的区域被叫做边界位置区域（BoundaryLocationArea，BLA），在这里我们假设MT只能通过BLA从系统A进入系统B。

    由于系统A和B采用了不同的移动性治理协议，这就要求在两个系统间有一个移动性网关负责信号的转换和保存用户的文件信息，并进行系统间漫游时的位置治理，在下文中我们将此网关称之为系统间漫游网关（IntersystemRoamingGateway，IRG），本文提出的方案为IRG-MAP方案。IRG-MAP只在MT位于漫游网络和本地网络的BLA时发挥作用。

    IRG-MAP方案是基于复制策略的。当MT进入家乡网络的BLA时，MT通过当前基站执行系统内部的位置更新，然后，当前MSC/VLR把从HLR收到的用户文件信息复制到IRG，这样IRG就保留了位于BLA内的用户的信息。假如MT进入漫游系统，将不再需要从远程HLR获得，而可以直接从IRG得到相关的用户信息，从而减少了第一次位置登记过程中的数据交换次数。此外，由网关处的信号转换和登录HLR的验证产生的时间开销也会缩短。

    2．IRG-MAP的位置更新协议

    当MT进入本地的BLA时，执行通常的移动性协议，即如下（1）～（6）的步骤，在执行完位置登记过程以后，当前MSC/VLR传送用户数据到IRG，完成对用户信息的复制。

    （1）当MT检测到它进入到一个新的LA时，MT通过四周基站向当前MSC/VLR发送一个位置更新请求。

    （2）当前MSC/VLR把添加了MSC/VLR序列的位置更新信息转发给HLR。

    （3）HLR储存MSC/VLR序列，并给MSC/VLR发送MT用户的信息。

    （4）VLR储存用户的信息，MSC/VLR随后向HLR发送一个接收应答。

    （5）HLR给MSC/VLR回复一个更新位置应答。

    （6）MSC/VLR向MT发送一个位置更新确认，执行位置更新。

    （7）在完成位置登记过程以后，BLA的当前MSC/VLR向IRG发送区域内MT的用户文件信息。

    （8）IRG向当前MSC/VLR发送接收应答，复制过程完成。

    当MT进入漫游网络时，位置登记过程将在IRG和所在地MSC/VLR之间进行，具体过程如下。

    （1）MT在进入邻近的漫游网络后，它通过四周基站向所在地MSC/VLR发送一个位置更新请求。

    （2）漫游网络的MSC/VLR识别出MT不是它自己的用户，给IRG发送一个更新位置信息。

    （3）IRG查找IRG数据库的记录，假如IRG找到了用户的信息，它将替代漫游用户的HLR，与当前MSC/VLR共同完成对MT的位置登记，否则，MT的位置登记将依照标准的过程在漫游用户的HLR和当前的MSC/VLR之间进行。

    （4）当前MSC/VLR接收并储存来自IRG的用户信息，并向IRG发送一个收到应答。

    （5）IRG以一个更新位置应答作为响应。

    （6）当前MSC/VLR向MT发送位置更新确认。

    3．IRG-MAP的呼叫传递协议

    当MT处于家乡网络的普通LA时，呼叫传递过程与一般的MAP标准相同。本文只讨论MT位于漫游网络的所有LA和家乡网络的BLA时的呼叫传递过程。

    （1）呼叫初始化。系统A内的MT通过基站向所在地MSC/VLR传送。

    （2）主叫MT所属MSC/VLR向本地HLR发送一个路由信息请求，询问被叫MT的路由信息。

    （3）HLR向IRG发送请求，询问被叫主机的漫游信息。

    （4）IRG通过查找被叫MT的当前MSC/VLR来确定被叫MT是位于家乡网络的BLA还是漫游网络。假如被叫MT依旧在家乡网络的BLA中，将依照系统内部的信号传递过程执行呼叫传递；假如被叫MT位于漫游网络中，则呼叫传递过程如下。

    （1）当前MSC/VLR向IRG提供被叫MT的漫游数据。

    （2）IRG把接收到的信息转发给HLR。

    （3）HLR返回应答，给发起MSC/VLR发送用户的漫游信息。

    （4）在发起MSC和被叫MT的当前MSC之间建立呼叫连接。