（通信与信息系统专业论文）话单采集计费协议设计与实现.pdf

南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 摘要 摘要 对于电信话费的计算，是保障电信收入来源的重要保障。而对于电信话费的计算，是以 对原始话单的采集为基础步骤的。因此计费原始数据( 原始话单记录，c d r ，c a l ld e t a i lr e c o r d ) 的采集和预处理是整个业务支撑系统的起点和数据来源。根据从话单的产生和话单到计算机 的时间问隔上划分，一股的在计算机侧定义了以下两种话单采集计费： 1 脱机话单采集计费。脱机的话单采集计费是通过话单存放在交换机上的专用磁带 上完成的，是通过在计算机上读取这些从交换机上取下的磁带数据，完成对于话 单的采集计费的。只有在当磁带写满后，才可能从交换机上取下磁带，并送到计 费中心进行数据的计算。因此时问间隔长，且计算机和交换机之间没有数据通信 的，因此称为脱机话单采集计费。其缺点是很明显的，就是无法实现话费立即结 算，也无法纠正错误。 2 联机话单采集计费。联机话单采集计费是将利用交换机的某种通信接口，利用计 算机的与交换机之间的通信协议，实现从交换机产生的计算机的话单的传输。这 些接口一般是根据不同的交换机类型提供的相应的技术手段，因此，计算机侧实 现的方式与此对应。一般的包括了，通过交换机命令控制终端接口：磁带仿真接 口：x 2 5 或i 二t a m 垃l _ 。 本文介绍了一种用于交换机与计费中心的计算机之间的话单传输协议。该协议是一个应 用层的协议，可以用于基于x 2 5 协议栈，t c p i p 协议栈，或者是o s i 的协议栈。该协议是 一种无状态面向交易的协议。该协议最大优势在于： ( 1 ) 通信原语的可用性和可靠性 ( 2 ) 通信原语可以保障数据交易的完整性 ( 3 ) 其实现过程的通用性和可拓展性 本文除了详细介绍了该协议的组成和实现外，同时也考虑到计费的特殊要求，给出了在 计费中心侧实现该协议的具体方法和话单后续处理过程。本人直接参与了该项目的系统结构 设计，通信原语实现，话单处理和校验等核心工作。 本文在介绍该协议的基础上，同时对该协议的拓展，包括在多种业务中的应用的介绍 以及在3 g p p 中的o c s 和融合计费的简单说明。 n 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t m o s to ft e l e c o mc o m p a n yr e v e n u ei sb a s e do nt h e i rc u s t o m e r sc a l l i n gf e e ，a n dt h a ta l lt h e s e f e ei sc o m ef r o mag r e a td e a lo ft h ec u s t o m e r sc a l ld e t a i lr e c o r d ( c d r ) s o ，i ti sv e r yi m p o r t a n tf o r t h et e l e c o mc o m p a n yt oc a l c u l a t et h i sf e e t h ew h o l ep r o c e d u r eo fb i l l i n gi ss t a r t e dw i t ht og e tt h e c d r t h ec d ri st h eb a s ed a t ar e s o u r c eo fb u s i n e s so p e r a t i o ns u p p o r t s y s t e m i ti sas t a r ts e c t i o n f o rb u s i n e s so p e r a t i o ns u p p o r ts y s t e mt h a th o wt og e tt h e s ec a l ld e t a i la n dh o w p r e p r o c e s st h e s e d a t a a c c o r d i n gt ot h ei n t e r v a lt h a ti sc d rf r o mt h es w i t c hp r o d u c i n gt og e t t i n gd a t af r o ms w i t c h b yt h ec o m p u t e r , t h e r ea r e2k i n d so fd a t ac o l l e c t i n ga n db i l l i n gm e t h o d ： o f f - l i n eb i l l i n g a sy o uk n o w , t h es w i t c hi su s e dt h et a p et ok e e pt h ec d r , w h e nt h e c d ri sp r o d u c i n g a c c o r d i n gt ot h et p a er e c o r d ，t h ec o m p u t e rr e a dt h et a p ea n d g e t t i n gt h e s ec d rd a t aw h e nat a p ei sw r i t t e nf u l li nt h ec d rb yt h es w i t c h ，t h e o p e r a t o rw i l lt a k ed o w nt h et a p e ，a n dt r a n s f e rt h et a p et ot h eb i l l i n gc e n t e r t h eo t h e r o p e r a t o ri nt h eb i l l i n gc e n t e rw i l lr e a dt a p ed a t ab yt h eb i l l i n gc o m p u t e ra n ds t a r tt h e w h o l eb i l l i n gp r o c e s s i n g s o ，a f t e rt h ec u s t o m e rf i n i s h i n gac a l l i n g ，t h ec d ri sj u s t w r i t t e nd o w nt ot h et a p e ，n o tt ot h eb i l l i n gc e n t r ea n dn o tb e i n gc a l c u l a t e dt ot h ef e e i t i sj u s tt h et a p ew i l lb ew r i t t e nf u l l y , t h e ni ti sp o s s i b l ef o rt h eb i l l i n gc e n t r et oc a l c u l a t e t h ef e eb yt h ec d r t h i sc h a r a c t e r i s t i co ft h i sm e t h o di sal o n gt e r ma n dn om o d eo f c o m m u n i c a t i o nf r o mt h es w i t c ht ot h ec o m p u t e r t h es h o r t c o m i n gi sv e r yo b v i o u s l y ： c a nn o tb a l a n c et h e f e ef i g h tn o w , c a nn o tc o r r e c tt h ei s s u eo ft h ec d r 2 o n - l i n eb i l l i n g o n l i n eb i l l i n gi su s e ds o m es w i t c h si n t e r f a c et oc o n n e c tt ot h eb i l l i n g c e n t e r sc o m p u t e r u s i n gt h ed i f f e r e n ti n t e r f a c ei nt h et h es w i t c h ，t h eb i l l i n gc e n t e r c o m p u t e rc o n n e c tt ot h es w i t c hb yt h ed i f f e r e n tp r o t o c o l ，t og e tt h ec d r s o ，w h e na c a l l i n gf i n i s h e da n d t h es w i t c hp r o d u c i n gac d r , t h e c o m p u t e rc a ng e tt h i sd a t ab ya s p e c i f i e dp r o t o c o lf r o mt h es w i t c h t h e na f t e rt h ec o m p u t e rp r o c e s s i n ga n db i l l i n g ，i t c a nb ec a l c u l a t e dt ot h ef e eo ft h i sc d ra ss o o na sp o s s i b l e t h ea u t h o rc a l l st h i sb i l l i n g m e t h o di so n - l i n em e t h o d t h e r ea r em u c hm o r ed i f f e r e n ti n t e r f a c eo r p r o t o c o l p r o v i d i n g t h i sf u n c t i o n ：o m c ，t a p ee m u l a t i o nm o d e ，x 2 5 ，f t a m ，e t c i nt h i sd o c u m e n t ，h ew i l li n t r o d u c et h ep r o t o c o lt h a tt r a n s f e rc d r f r o mt h es w i t c ht ot h e c o m p u t e r , i n c l u d i n gt h ed e s i g na n dt h ed e l i v e r yo ft h ep r o t o c 0 1 t h ep r o t o c o li s a n i i i 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文a b s t r a c t a p p l i c a t i o nl a y e rp r o t o c o l ，af a c e dt ot h et r a n s a c t i o n ，n o - l i n ks t a t u sp r o t o c 0 1 i tc a nb eb a s e d0 1 1 t h ed i f f e r e n tb o a o ml a y e rp r o t o c o l ，e g x 2 5 ，t c p i p , o ro s ie r e t h ef e a t u r eo ft h ep r o t o c o l i si n c l u d i n g ： 1 t h ep r o t o c o la v a i l a b i l i t ya n dr e l i a b i l i t y 2 t h ep r o t e c to ft h ec d rt r a n s a c t i o na t o m i cn a t u r e 3 t h ep r o t o c o li n d e p e n d e n c ya n d e x t e n d i n g a c c o r d i n gt ot h eb i l l i n ge s p e c i a l l y , t h ed o c u m e n ti sn o to n l yi n c l u d i n gc o m p o s i t i o na n d d e s i g no ft h ep r o t o c o l ，b u ta l s oi n c l u d i n gt h ed e m i lo fd e l i v e r ya tt h es i d eo ft h ec o m p u t e r , e g p r o c e s s i n gt h ec d ra f t e rp r e - p r o c e s s i n g ，t h ep o s t p r o c e s s i n go fc a c u l a t i n gt h ef e eo ft h e a c c o u n t , e t c ，t h ea u t h o rh a st a k e np a r ti nt h ed e s i g no ft h es y s t e m ，t h er e a l i z a t i o no ft h e p r o t o c o l ，c d rb i l l i n gp r o c e s s i n g ，t h ew h o l ep r o c e d u r eo fd e v e l o p m e n ta n dd e l i v e r yt h e s y s t e m b a s e do nt h ei n t r o d u c t i o no ft h ep r o t o c o l ，t h ed o c u m e n ti sa l s os h o w nt h ee x t e n d i n go f t h i sp r o t o c o l ，t h ee x p a n da p p l i c a t i o nb a s e do nt h ep r o t o c o l ，a n ds o m e p u r p o s eo ft h ep r o t o c o l i n3 g p p i v 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 骢确的说明并表示了谢意。 研究生签名：e t 期： 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名：导师签名： e l 期： 南京邮电大学 工程硕士学位论文摘要 学科、专业：工学通信与信息系统 研究方向：i p 与宽带网络 作 题 2 0 0 4 级研究生汪韧指导教师叶玲胡访字 目：话单采集计费协议设计与实现 英文题目：t h ep r o t o c o ld e s i g n & r e a l i z a t i o no fc a l ld e t a i lr e c o r d c e l l e c t i n g 主题词：原始话单记录协议进 k e y w o r d s ： c a l ld e t a i lr e c o r d ( c d r ) 程调度自动付费计算 p r o t o c o l t h r e a dp r o c e s s o r a u t o m a t i cm e s s a g ea c c o u n t i n g ( a m a ) 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文第章应用背景 第一章应用背景 对于电信话费的计算，是保障电信收入来源的重要保障。而对于电信话费的计算，是 以对原始话单的采集为基础步骤的。因此计费原始数据的采集和预处理是整个业务支撑系 统的起点和数据来源。但是由于电信设备和计算机设备有各自不同的网络体系，需要在相 互之间实现协议的转换。这样的协议转换在计费系统中其实质是将交换机的数据转换为计 算机可以处理数据，同时由于交换机本身对c d r 数据的有效性、合法性和连续性是无法检 查的，因此需要通过计算机对计费数据进行处理，从而满足计费的要求。 以往一般的交换机对于计费数据的采集是通过脱机方式，一般是由交换机将计费数据 存储到交换机本地的磁带机上，到了需要进行计费的时候( 往往是按帐务月帐务生成时) ， 将磁带从交换机上取下，然后再通过磁带机将磁带上的话单数据导入到计算机中，由计算 机对这些磁带上的话单数据进行下述的处理过程： 1 数据读取 2 话单分拣 3 话单预处理 4 批价 5 入库 由于这些数据是通过磁带进行批量处理的，因此，其优势在于： 1 对设备的要求低 一般只需要微机以及外挂的磁带机，并且可以同时运行在多台计算机和其外挂的磁带 机上。 2 处理过程简单 只是对数据读入和格式化处理，以及对话单的入库，无需其他的操作过程。 * j n m t 学i 2 钡十研究学位论i * j 口用背景 i 联机计费 圜1 1 脱机计蛰与联机计费 但是脱机的磁带计费方式是无法适应电信的业务发展的，其主要的原因是： l 无法对错误和遗漏的话单进行及时发现，纠正或补充 由于脱机计费在计费过程巾无法与交换机通信的，冈此如果发现遗漏话单也无法得到 及时补充。 2 过大的计算量 一般在应用中由于对于那些专用的磁带机( 高成本) 的限制，往往是通过单机或较少 的设备实现的原始话单读取而在这些计费数据读取完后，又必须对所有的计费数据， 用户数据和帐务数据处理，才能最终实现可用的帐务数据。但是这些大量的数据，在 一个c 3 网中，计费数据，用户数据和帐务数据可以达到几百万条，上千万条甚至于上 亿祭数据记录。这些大力量的数据一般都分散在不同的数据库表中，而这些数据的芙 联之后，所产生的数据量是非常巨大的，这也往往使得数据在运算过程中不仅速度怍 常满，而且有时会导致数据库无法计算，而产生的数据席宕机。 3 对电信的新业务无法支撑 i l 如| 1 f 而所提到的那样，由于在脱机h 费中，是必须等到所有原始通话记录处理完后， 才会有帐务的计算。但是在电信的许多新业务中，需要为业务提供立即结算的功能( 如 对低信用度用户的控制) ，同时某些业务需要提供实时的帐务讣算和基于帐务神i 话单的 优惠政策( 用户的积分计算和兑换，以及对v i p 用户的客户关怀) ，这些都无法在脱机 的磁带计费中完成，因为实时的帐务结算和基于帐务和话单的优惠是必须通过实时获 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 第章应用背景 取话单来实现。 由上面的比较和分析可以看出，联机计费实际己经是对电信业务的一种重要支撑手段， 因此联机计费中许多技术实现要求被中国电信，中国移动和联通写入了计费帐务系统的技 术规范中，要求各个分公司在实现计费帐务系统( 业务支撑系统，b o s s 或b s s ) 必须实现 的。 但是，传统的交换机对于c d r 的处理方式一般有以下几种 1 存放至本地交换机的磁盘 2 。存放至磁带。 而对于交换机的管理人员，可以通过o m c 接口可以看到话单的实时产生情况。 因此通过对交换机本身的数据读取是可行，而且采用的办法有： 1 通过o m c 读取。 2 通过磁带仿真接口 3 通过增加交换机上的x 2 5 接口，从d k 上读取话单 传统交换机上实时计费的实现方式 费中心 卫计费中心+ y l 二hl u 。 e 1 这三种方式各有优缺点 1 o m c 方式 图1 2 多种数据采集方式 3 计费中心 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 第一章应用背景 这种方式的优势在于： ( 1 ) 对交换机没有任何修改，交换机侧实现简单 ( 2 ) 计算机侧实现简单 ( 3 ) 对交换机的控制简单 但是这种方式的缺陷也很明显： ( 1 ) 传输速率慢，一般只有9 6 k b s ( 2 ) 安全性差。计算机侧可以通过o m c 直接管理交换机，存在着很大的安全隐患 2 磁带仿真方式 这种方式的优势在于i ( 1 ) 传输速率高。一般这种接口都采用了”或e 1 的接口 ( 2 ) 虽然对交换机存在改造，但是实现简单 这种方式也有一定的缺陷 ( 1 ) m t 和仿真接口存在着同步。一旦数据不一致，系统很有可能的不到任何一个正 确的数据，因为磁带是交换机上存放着话单数据的最终位置，同时也是备份和 校验的唯一数据保障手段，因此其数据的丢失是很危险的 3 通过d k 后端增加x 2 5 端口 很明显，这里的缺陷是需要交换机厂商需要改造交换机，但是其优势是非常明显的， 就是可以非常好的确保数据的正确性，同时，也可以保障往磁带上的数据写，提供足 够数据备份和恢复保障。因此，在这种情况下，需要增加的就是通过x 2 5 建立的数据 通路后，如何提供上层的数据传输保障。 目前交换机可以支持基于x 2 5 的数据采集功能，因此需要使得计算机首先与交换机之 间建立x - 2 5 的报文交换链路，在这个基础之上就可以实现对报文的处理。由于x 2 5 目前 只有收发以及初始化过程的原语，对报文的数据是交给上层协议处理的，因此，本文就是 在上层协议中。提供了数据通信的处理协议，包括了数据的检查，数据处理等过程，并最 终将交换机产生的数据转变为标准的话单数据，并保存在数据库中，作为计费系统后续处 理的数据。 本文阐述了： 1 基于面向交易的无状态的通信协议，实现了从交换机侧到计算机之间的实时数据 传输 2 该协议的实现方式。由于电信对计费系统的特殊要求，在实现的过程中，不仅仅 4 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文第一章应用背景 满足了数据的传输，同时满足了电信对计费系统设计要求 该协议实现后可以提供的新业务，以及利用该协议拓展和改进，以适应于未来 3 g p p 的融合计费：同时比较了f t a m 协议与该协议在实现上的不同点。 5 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 第二章设计思想 第二章设计思想 整个系统是计费系统的一个部分，但是，从数据的角度而言，这个系统是整个计费和 帐务系统的数据起始点，因此，该系统应当具备可用性，可伸缩性和可靠性。这也是电信 对于计费系统基本的设计要求，同时也是在实现过程必须满足的必备条件 2 1 可用性 可用性是指系统在实现时必须可以保障所有数据的正确性，即系统需要提供一种技术 手段或是实现机制，确保这种数据的正确性，这也是电信行业的计费帐务系统中其固有的 特点。 虽然就一个通信协议而言，在通信双方会保证其数据的不丢失，重发等原语实现方式， 但是这仅仅是协议本身需要具备的条件，而对于数据的正确性和合法性是无法检查的。因 此由于本系统是实现运营支撑系统的数据起点，而不仅仅是一个协议实现的简单过程，所 有的数据应当保证下述特性，以确保系统的可用性： ( 1 ) 话单数据是不可丢失 ( 2 ) 话单数据是必须符合话单定义的基本格式 ( 3 ) 话单数据是不能重复的 因此，在系统设计时，无论是在交换机侧，通信协议或者是计算机侧的任何系统的组成部 分，都必须在设计和实现的技术手段上保障系统的可用性。 由于协议的本身是无法实现对c d r 数据的有效性进行检查的，而数据的有效性是决定 数据是否重传输的必备条件，因此，系统需要提供对数据进行检查的部分。对于系统数据 的检查包含： ( 1 ) 采集到话单的连续性。本系统在初始化时，对于己接受到的话单数据包的包号进行 连续性检查，一旦发现数据包号存在不连续性，则会发出申请，要求交换机测进行 数据补发。当交换机侧发生漏包时，系统将提供控制台命令记录缺失的数据包，并 记录相关的包号；从而保证系统数据的可用性 ( 2 ) 话单的校验。对于数据包内的话单，系统在解包后检查话单数据是否合法，并在非 法话单库中记录非法的话单数据和相应的包号和时间，保证话单的不丢失和话单的 有效性。 6 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 第二苹设计思想 ( 3 ) 对于所有采集到的话单数据包，本系统不仅会对缺失部分进行检查，同时为了针对 多种交换机的不同性能，可以实现对于重单的检查，这不仅是通过采集到的话单原 始包包号的检查，同时还有针对话单的检查。对于采集到的话单，系统在入库时， 会首先检查呼叫方，被呼叫方、通话起始时间和通话时长，对于产生重复的话单， 系统将只进行一次的批价和计费，并且记录产生重复话单的包号和交换机号。 遵循和实现了上述数据检查，系统就可以保障可用性的特点，确保对于电信的话单数据的 可用性。 2 2 可伸缩性 可伸缩性是指系统可以根据系统的负载，动态的提供系统的处理能力扩展，保障系统 的实时性。因此可以看出，可伸缩性是对可用性的一个重要补充。可伸缩性应当包括系统 在业务量高峰和正常业务水平下，处理能力的根据需求的变化而发生变化；同时由于系统 负载的变化实时的，可变的，因此系统的处理能力也应当是实时动态，并且是应当提供可 以自动完成和人工干预两种不同不过的途径。 由于该系统将面向的不仅仅是一个交换机接口，因此，系统应当可以根据接口数量和 数据量的变化，提供处理能力的扩充手段，以满足系统处理要求的变化。由于系统是对原 始话单进行采集的，是被动的接受数据因此，当话务量急剧增加时，系统不仅可以及时 发现负载的变化，同时还要能实时的平滑扩展，提供话单采集的足够缓存区和处理能力， 保证系统在话务高峰突发情况下的话单不丢失，不重复。这种扩充可以支持本地的服务器 提供更大的处理能力，同时也要支持服务器的横向扩展所带来的系统处理的扩充。 在系统处于非话务量高峰时，系统同时应当具备可以将多余的处理能力处于“待机” 状态，保证系统资源使用的最优化。 2 3 可靠性 可靠性是指系统在出现故障时，具备可以一定的“容错”能力，同时需要能够实时记 录任何故障和异常。除了对故障的实时处理，可靠性还体现在对于故障的分级，提供实时 监控手段上。由于计费采集系统对于电信的作用的特殊性，因此，本系统除了实现通信协 议外。还需要提供可靠性保障，从而满足系统在电信中的应用。 对于系统的“容错”能力，系统可以运行在基于高可靠性的系统软件上，对于故障和 异常的管理。需要提供完整的系统各个部件监控手段，从而保证系统可以实现对各种时间 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文第二章设计思想 进行报警处理。由于计费采集系统是整个话费计算的开始，因此，系统在运行后需要提供 7 * 2 4 小时的监控。因此，系统为了实现对系统的监控，需要提供监控程序，工作调度程序 和应用系统的处理程序等三个部分。 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 第三章实现方案 3 1 协议定义 第三章实现方案 由于在这样的数据通信中，最终接受到数据需要做到： ( 1 ) 不丢失 ( 2 ) 无重复 ( 3 ) 有效以及合法 因此，协议需要实现： ( 1 ) 初始化 ( 2 ) 数据请求 ( 3 ) 数据发送 ( 4 ) 数据确认 ( 5 ) 请求拒绝 ( 6 ) 请求重发 并且，在数据的传输过程中，应当保证对传送数据的应答，即在通信中，这些原语应当是 面向状态的。 我们可以通过下面的自动机，验证这样原语处理过程在计算机侧的完整性。由于通信 原语涉及了交换机和计算机双侧的状况，因此，我们给出这两侧的状态图瞳； 9 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文第三章实现方案 图3 1 交换机侧的状态变迁图 图3 - 2 计算机侧的状态变迁图 下面是该协议的原语定义： 整个协议原语包括： 1 p o l l 原语( 请求数据发送) c i j - g 祝侧) 数据格式： 1 0 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 第三章实现方案 p o l l _ m s gm e s s a g e 代码：0 0 0 1 ( 1b y t e ) ( 司以在未来其他应用中使用的代码) 长度：3 d a t am a p ：o x l 3 ( 在f 1 5 0 中使用的代码) 砂胞2m a p ? w 期 w ：w i n d o wc o n t r o li n d i c t o r ( 1 b i t ) o ：n o ts p e c i f i e d 1 ：s p e c i f i e d x ：m a x i u mn u m b e ro f b l o c k st ob es e n t 砂胞3m a p ：瓯x 】嬲 x ：m a x i u mn u m b e ro f b l o c k st ob es e n t 2 a c k 曝语( 确i a 话单包收翻) ( 计算机侧) a c k _ m s gm e s s a g ec o d e0 0 1 0 , 1 e n g t h3 。d a t am a p ：o x 2 3 b y t e2 ：d a t ai d e n t i f i c a t i o nb y t e 0 0 0 0 0 0 0 0 ：o n l i n ed a t a f r o md k ( p o l lr e q u e s o 0 0 0 0 0 0 0 1 ：r e s e r v e d 0 0 0 0 0 0 1 0 ：r e c o v e r yd a t a f r o md k ( r e c o v e r yr e q u e s o b y t e3 4 , 5 ：b l o c ks e r i a ln u m b e r ( b s n ) 3 。r e c o v e r y 原语( 请求重发数据包) ( 计算机侧) r e c o v e r y _ m s gm e s s a g ec o d e0 1 0 0 1 e n g t h5 d a t am a p ：o x 4 5 b y t e 2 ，3 , 4 f i r s tb l o c ks e r i a ln u m b e r b y t e5n u m b e ro f b l o c k t ob et r a n s f e r r e d 4 r e j e c t 原语( 请求拒绝或包错误) ( 双侧) r e j e c t _ m s gm e s s a g ec o d e0 1 0 1 ，l e n g t h4 , m a p ： b y t e2m a p ：d a t ai d e n t i f i c a t i o n 0 0 0 0 0 0 0 0 ：o n l i n ed a t a f r o md i s k ( p o l lr e q u e s o 0 0 0 0 0 0 0 1 ：r e s e r v e d 0 0 0 0 0 0 1 0 ：r e c o v e r yd a t a f r o md i s k ( r e c o v e r yr e q u e s o b y t e3m a p ：r e j e c t i o n f a c t o r 0 0 0 0 0 0 0 0 ：d a t ai sn o ta v a i l a b l et ob et r a n s m i t t e d s p e c i f i e db l o c k sh a v en o tb e e n t r a n s f e r e di nr e s p o n s et op o l l - m s gy e t 1 1 南室塑皇大塑程堡主堕塞生堂堡堕苎 苎三皇壅墨垄塞 _ _ _ - _ - _ _ _ _ - - _ _ - - _ _ h _ _ _ _ - - - _ _ _ _ - - _ - _ - ，_ _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ 一一 0 0 0 0 0 0 0 1 ：i n v a l i dd a t a 0 0 0 0 0 0 1 0 ：i n v a l i dm e s s a g ec o d e 0 0 0 0 0 0 1 1 ：n od a t at ob et r a n s m i t t e d 0 0 0 0 0 10d t i m eo u t o o oloi ：d s km u l t ir e t r i e v e 0 0 0 0 0 1 1o ：r e t r i e v e 0 0 0 0 0 l l i ：b l o c ks e r i a ln u m b e ru n m a t c h d 口d d j d ? 口l 口d a t ao u t p u t i n gt om ti ne x c h a n g e o 口d d j d d ，? “玎d 毒rr e s t a r tp r o c e s s i n g 0 0 0 0 lo lo ：d i s kh a r dp h r 0 0 0 0 1 0 1 1 ：f i r m w a r ea c c e s se r r o r 0 0 0 0 1 10 0 ：r e s e r v e d b y t e4 ：r e s e r v e d 5 r e s e t 原语( 重置通信过程) ( 双德) r e s e tm s g m e s s a g e c o d eo l l o , l e n g t h3 , m a p ： b y t e 2m a p ：d a t ai d e n t i f i c a t i o n o o o o o o o o ：o n l i n ed a t a f r o md i s k ( p o l lr e q u e s o 0 0 0 0 0 0 0 1 ：r e s e r v e d 0 0 0 0 0 0 10 ：r e c o v e r yd a t a f r o md i s k ( r e c o v e r yr e q u e s t ) 6 d a t a 系语( 数据包。啜始话单包) 交挟机厕) d a t a m s gm e s s a g ec o d e0 1 1 1 3 2 系统方案和结构 系统的硬件体系结构如图3 - 3 所示： 1 2 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 第三章实现方案 图3 3 系统结构 整个系统从应用模块上包含了：系统初始化、数据接受、数据检查、异常处理，系统监控 等处理模块：同时系统可以根据自身的状态，将过负载的话单数据横向扩展到系统b 中， 从而实现系统处理能力的透明的横向拓展能力。 3 3 设计思想的实现方法 3 3 1 可用一眭的实现方法 在前面的设计思想中，系统需要具备可用性，因此在系统的设计上，必须从交换机侧，计 算机侧和通信协议三个方面上考虑下述的约束条件和实现手段： ( 1 ) 交换机侧( 约束条件) 提供一个缓冲队列，队列的头指针是当前需要发送的记录的记录号( 包号，b s n ：b l o c ks e r i r a l n u m b e r ) ，而队列中的记录号是已经被确认已收到的，队列的尾应当是缓冲区的最多记录的 记录号。 功能： 确保数据是可恢复的 确保数据是不会重发的 ( 2 ) 计算机侧( 实现手段) 1 3 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文第三章实现方案 虽然我们可以从通信协议上，对于收到的数据包( 即b s n 数据) ，只要是b s n 连续一致， 则可以认为收到了该b s n ，但从整个计费采集系统而言，即系统的可用性而言，计算机侧 还存在一个对收到b s n 数据包内部数据( 呼叫记录，c d r ) 的合法性的检查和处理过程， 在这个过程中，如果计算机侧如出现宕机等故障，则会造成数据的丢失，因此，在计算机 侧必须区分收到的数据和已处理的数据，两种状态，即对应于每个b s n ，有两种状态，a 收到并验证为合法的；b 话单已处理完成的b s n 。 功能： 确保数据的不丢失 确保数据的可恢复 ( 3 ) 通信协议( 实现手段) 通信协议上的原语必须是面向状态的，即在交换机和计算机实现数据交换时，应当保证在 会话过程，双方的原语通信中都是针对b s n 的确认和纠正，这样，就使得通信原语必须满 足： a 指定b s n 的传输和确认 b 当前b s n 的传输和确认 c 重复的b s n 的告知和会话的继续 d 非法包的确认和干预 当然，系统在实现时会有一定的变通，特别是在系统正常运行状态下，可以提供对批量数 据传输的一次性确认( 类似于数据库处理中的作业提交方式) 。 功能： 通信协议的制定是整个系统的关键之一，因此，协议的功能必须实现： 确保数据的收发 确保数据的恢复 确保交换机侧和计算机侧的数据同步 确保非法数据的确认和干预。 3 3 2 可伸缩性的实现方法 在前面提到了，由于系统的特殊性，系统的扩展能力必须满足可以动态和透明的扩展 性能。由于系统需要提供在话务量急剧增加时的处理能力，因此，系统在设计中，必须提 供以下的数据信息，作为系统系统是否需要拓展能力的依据： 1 4 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 第三章实现方粟 ( 1 ) 操作系统管理下的系统资源情况 包括了目前的c p u 使用率，内存使用率，信号量的使用。 ( 2 ) 数据库的资源使用情况 包括数据库当前使用的t e m p 段，r b s 段，数据库的锁资源 ( 3 ) 应用软件当前数据处理的状况 包括当前的收到的b s n 数量，未处理的数量，存放收到数据的b u f f e r 使用情况， 处理话单的t h r e a d 的锁的情况等。 在具体的实现上，一旦这些性能数据达到一定峰值，系统将通过扩展本机的处理能力 和启用备用设备的处理能力两种手段，保证系统整体处理能力的扩展和提高： 1 利用控制台，可以直接启动在本d i s p a t c h e r 控制中的话单处理线程t h r e a d ，以增加对话 单缓存区话单的处理速度 2 当本机系统资源达到预警线后，d i s p a t c h e r 通知p r o c e s s o r 将接受到的原始话单直接发送 到另外一台主机的d i s p a t c h e r 中的数据包缓存区，利用另外的s t a n d b y 的服务器的t h r e a d 处理话单，从而实现系统的平滑扩展。 3 3 3 可靠性的实现方法 在前面的设计思想中，系统需要具备可用性，因此在系统的设计上必须提供可靠性的 实现手段。 在系统级，我们将整个系统建立在基于高可靠性软件( c l u s t e r 软件) 的系统中，这样 在系统出现故障时，可以通过c l u s t e r 软件，保证在系统级实现应用的切换。 而在系统的应用软件实现这个层面，将整个监控程序，作为应用的s h e l l 程序，由监控 程序完成对各个应用功能模块的调用、监控和管理。 具体的实现时，整个应用在启动时，首先启动的应当是监控程序。监控程序应当可以 管理 ( 1 )系统自身的状态。这里的系统自身状态，应该包含了本系统中每个组成部分 的状态，可以由各个软件模块设置心跳，由监控程序监控并重置，实现各个 应用模块对自身是否运行的状态，在监控程序处进行汇总。 ( 2 ) 数据的处理状态。对于每个处理模块目前处理的数据提供实时的数据统计和 监控。具体实现的思想包括：调度程序提供目前各个处理程序的状态，包括 是处于被锁，被挂起，还是正在处理或接受校验；各个处理程序提供目前正 1 s 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文第三章实现方案 在进行的处理操作，如：目前处理的b s n 是多少，是否是在操作数据库等等 系统各个模块的运行状态。所有这些数据都会反映在监控程序中。 ( 3 ) 硬件和系统软件资源的状态。 监控程序除了收集这些信息，最重要的是针对这些信息和预先设置的告警线，针对以 下不同的情况，做出相应的操作 ( 1 ) 硬件故障如c p u ，m e m o r y ( 2 ) 网络故障，如d d n 链路建立失败局域网( 与s t a n d b y 主机通讯的网络) 故障 ( 3 ) 数据库故障，如无法启动数据库 ( 4 ) 系统中某个应用模块被挂起或僵死 而对应于不同的状态，监控系统应当做出不同的动作，如： ( 1 ) 应用数据异常，提供人工干预 ( 2 ) 系统资源故障，提供各个模块的终止手段，如发s i g n a l ( 3 ) 应用模块死锁，应当提供解锁方式，如也是通过发不同的s i g n a l ( 4 ) 等等。这些告警信息，除了提供干预手段，为了保障系统的高可靠性，还应当提供远程的 告警方式，因此，系统将提供电话，短信和邮件告警，并指出故障的发生点，从而实现系 统的7 * 2 4 不间断监控。 特别需要说明的是，虽然监控只是为了完成信息的收集和对错误的操作，自身并不参 与系统中对于应用数据( 原始话单，通信等) 的处理，但是，监控系统是实现系统可靠性 的关键组成部分，因此，如果监控程序无法启动，就应当不允许系统中的任何个部件启 动从而保证系统的可靠性。另一方面，如果监控程序自身出现故障，系统的其他部件也 应当立即退出，因为在监控程序出现故障后，系统已经处于不受监控的状态，任何部件的 运行都无法受到控制，也无法对自身的异常提出对外的数据统计，因此，在这种状态，各 个应用模块也应当退出，从而在系统的整体上实现可靠性保障。 3 4 实现过程 整个联机计费系统的主要程序和功能如下： 1 m o n i t o