（计算机应用技术专业论文）移动通信网来电提醒系统的实现和优化.pdf

摘要 摘要 本文研究的来电提醒业务是短信增值业务中的一种，是为了解决移动终端用 户如何实时获取其在关机或不在服务区期间丢失的呼叫信息这一问题而产生的。 文章首先对来电提醒系统的总体设计方案进行研究，主要内容包括基于呼叫 转移的来电提醒系统的业务实现原理、关键技术问题、系统总体架构和基本业务 功能等方面。 其次，根据系统的总体设计方案，给出了来电提醒系统的软件和硬件体系结 构的设计，以及各个子系统的程序设计，并对各个子系统进行测试和联调，对程 序的正确性进行了验证 第三，阐述了系统在运营过程中表现出来的局限性，并给出相应的优化策略 对系统进行改进，主要包括两个方面：针对系统中各业务处理机节点负载不均衡 和无法实现业务处理机节点之间容灾的问题，实现了业务处理机节点集群调度的 系统优化策略；针对系统单业务处理机业务处理能力低的问题，实现了在业务处 理机节点上增加内存数据库以减少磁盘i o 次数的系统优化策略。 最后对改进后的来电提醒系统进行测试，对系统软件的有效性进行验证。 关键词：来电提醒集群调度动态负载均衡内存数据库 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ep a p e rm a i n l yd o e st l a cr e s e a r e l ao nt h em i s s i n gc a l ln o t i c e ( m c n ) s e r v i c e , i t i sak i n do ft h em e s s a g ev a l u e - a d d e ds e r v i c e ，w h i c hi sg e n e r a t e df o rt h es a k eo fs o l v i n g 曲峙p r o b l e mh o wm o b i l eu s c t s 锄g e tt h ed i s m i s s e dm e s s a g e sw h e nt i l em o b i l ep b 0 1 l e w a ss h u t d o w no ro u to fs e r v i c e f i r s t l y , t l a cp a p e rs t u d i e st h ea nd e s i g n e ds c h e m eo ft h em c i 、is e r v i c e , w h i c hm a i n c o n t e n t sa r ct h er e a l i z a t i o nt h e o r yb a s e do nm i s s i n gc a l ll 、l o t i e e ( m c n ) s e r v i c eo fc a l l f o r w a r d i n g , t h ek e yp r o b l e mo ft e c h n i q u e ，a l la r c h i t e c t u r eo fs y s t e m ，b a s i co p e r a t i o n f u n c t i o n , a n ds oo i l s e c o n d l y , o i lt h eb a s e0 f a l ld e s i g n e ds c h e m eo ft h em c ns o l v i c e , t h ep a p e rs h o w s t h ed e s i g no fs o f t w a r ea n dh a r d w a r ci nt h em c i 、i ，t h ep r o g l a m m e ro fc a c l as u b s y s t e m , a n d t l a e t e s t i n g o f c v e r ys u b s y s t e m i s l o n e t h ec c 咀c c t n e 鹞o f p r o c e d c i s v a l i d a t e d t h i r d l y , t l a cp a p e re x p a t i a t e st h el i m i t a t i o n so ft h em c ns y s t e md u r i n gt h ea c t u a l o p e r a t i o ns i t u a t i o n , p r e s e n t s 出ce o r r c s p o l l d i n go p f u n i z e ds 蛔l c 昏鼯o f f i l es y s t e m t h i s i n c l u d e st w oa s p e c t s ：t h ed u s t e rs e l a e d u l i n ga l g o r i t h mo ft l a es c r v i e ep r o c e s s i n gn o d e si s u s e dt ot h eo p t i m i z a t i o no fm c n ，w h i c hi sa i m i n ga ts o l v 吨t h ep r o b l e mb e t w e e nt i l e i m b a l a 麟l o a do fe a e l ls e r v i c e sp r o c e s s i n gn o d ea n dt h ec o n t a i n i n gd i s a s t e ro fu n a b l e c a r r y i n go u ts e r v i c e sp r o c e s s i n gn o d e ；a i m i n ga tt h ep r o b l e mo ft h el o wp r o c e s s i n g a b i l i t yo ft h e 咖g l cs e r v i c ep r o c e s s i n gn o d e ，t h i sp a p e r r e a l i z e st h es y s t e mo p t i m i z a t i o n s t r a t e g yw h i c ha d d sm e m o r yd a t a b a s eo nt h es y s t e ms e r v i c ep r o c e s s i n gn o d et or e d u c e t h et i m e so fd i s ki o f i n a l l y , t h et e s ti sd 0 o nt h ei m p r o v e dm c n , a n dt h ev a l i d i t yo ft h i ss o f t w a r ei s a l s ov n l i d a t e d 1 k e y w o r t l ：m i s s i n gc a l ll 、l o t t e e c l u s t e r sd i s p a t c h d y m m a l cl o a db a l a n c i n g m a i nm e m o r yd a t a b a s e 创新性声明 本人声明所呈交的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中所罗列的内容以外，论文中不 包含其它人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或 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做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：王赵整。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕 业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。 学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。( 保密的论文 在解密后遵守此规定) 本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。 本人签名：毫丛 翩躲纽 日肥翌! 五：主：望 日期璺堕量：兰：兰8 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题研究背景 近年来在移动通信领域，一方面，随着移动通信市场的不断开放，低端用户 的大量涌入，移动通信行业的人均业务消费值( a r p u ：a v e r a g er e v e n u ep e ru s e r ) 不断下降，出现。增产不增效”的现象，这给我国的移动通信运营商造成了巨大 的经营压力；另一方面，随着移动电话的迅速普及，以话音业务为代表的基础电 信业务已经不再满足移动电话用户的需求。因此，如何通过业务创新来提升用户 的a r p u 值，以获取新的利润增长空间，从而达到使整个产业链赢利的目的逐渐 成为移动通信运营商乃至整个业界关注的重点。经过通信产业人士的不断探索， 发现以短消息业务为主体的移动增值业务显示出了巨大的市场发展潜力，成为移 动通信运营商拉动总收入和a r i u 值的主要动力。 本文研究的来电提醒业务是为解决移动终端用户如何实时获取其在关机或不 在服务区期间丢失的呼叫信息这一问题而产生的一种实用、新颖的短信增值业务。 1 1 1 短消息增值业务介绍 1 、短消息增值业务的基本概念 短消息( s m s ：s h o r tm e s s a g es e r v i c e ) 增值业务是通过移动网络用手机收发简 短文本消息的一种通信机制，是最先推出的一种语音补充业务。目前几乎所有的 移动电话都能够收发短消息，其内容可以包含文字、数字、或者字母。短消息长 度最大为：拉丁字符1 6 0 个，汉字7 0 个字符。s m s 采用存储转发机制，并且使用 信令信道传输数据分组，具有价格低廉、使用方便、信息传递准确及时、存储转 发离线通信、可与话音业务同时进行等优点而备受用户欢迎闭。 2 、短消息增值业务的分类 目前移动运营商能够提供的短消息业务主要有两大类田： 第一类是点对点之间的文本信息传送，与固定i n t e r a c t 网络的电子邮件是同样 性质的，这类业务甚至部分替代了话音业务的功能。 第二类是基于短信平台提供的各种短消息业务，包括短信点歌、定制新闻、 定制笑话、智力问答、天气预报等。 3 、短消息增值业务的发展现状 f 1 2 0 0 1 年手机短信业务进入中国市场以来，业务量持续快速增长，迅速获得 大众市场，速度发展之快出乎专家的意料。据信产部发布的相关数据显示，2 0 0 5 年前5 个月s m s 业务量为1 1 4 7 8 亿条，与去年同期相比增长了3 9 6 短消息业务 2 移动通信网来电提醒系统的实现和优化 己成为移动通信运营商的一大利润增长点，更是内容提供商赖以生存的主要业务。 1 1 2 来电提醒业务的提出 在移动增值业务成为移动通信市场新的经济增长点的背景下，移动运营商需 要更多地关注移动用户的需求，通过完善现实生活中所必须的功能和服务来不断 推出新的移动增值业务。 在日常生活中，随着移动电话的日益普及，移动电话已经成为人类的主要的 沟通工具，人们在享受移动通讯所带来的巨大的便利的同时，也越来越离不开移 动电话，移动电话已经成为人们生活的必需品。然而，当移动终端用户作为被叫 时，通常会由于手机关机、无网络覆盖或者正在通话等多种因素，导致无法接通， 使用户丢失很多重要的信息；当移动终端用户作为主叫时，又经常由于无法获知 被叫用户何时开机或进入网络覆盖区域而不断的重试拨打，这给移动终端用户带 来了极大的不便。 对运营商来讲，不仅需要提高网络接通率，减少失败呼叫产生的话务量损失， 又要利用切实可行的技术手段，迅速提供新的增值业务，为用户提供更细腻的服 务，避免用户流失。 所以，无论是从为移动终端用户提供方便、提高移动运营商的服务质量，还 是从增加这部分通话的运营收入来考虑，都有必要在第一时间通知被叫用户在某 时间丢失的呼叫信息，并在第一时间内将被叫用户可接通的状态通知主叫用户。 本课题将针对以上问题，为移动运营商和移动终端用户提供一套切实可行的 解决方案，实现稳定、高性能和高可靠性的来电提醒短消息增值业务系统。 1 2 国内外发展状况 目前，在我国已经有部分运营商为移动终端用户提供来电提醒服务。通过调 研发现，现有的来电提醒业务的实现方式可以分成两大类：一类是通过呼叫方式 实现的来电提醒业务；另一类是通过短消息方式实现的来电提醒业务。 呼叫方式实现的来电提醒业务是由移动交换中心实现的。当被叫用户的服务 m s c ( 移动交换中心) 在接续失败的情况下，将记录本次失败呼叫的基本信息。 在探测到被叫用户状态可达时，以主叫用户的身份向被叫用户发起一次短暂的呼 叫，使得在被叫用户的手机上显示该主叫用户的“未接来电”，以提示被叫用户 在其关机或者不在服务区的时间内丢失的呼叫信息 短消息方式实现的来电提醒业务是由专门的来电提醒系统实现的。当来电提 醒系统获得失败呼叫信息以后，取出其中的主被叫用户号码，构造一条内容为“尊 第一章绪论 3 敬的用户，用户”在”年”月”日”时呼叫您”次，请回电l ”的短消息，发送 给被叫用户，实现对被叫用户提供来电提醒服务根据失败呼叫信息的获取方式 不同，短消息方式实现的来电提醒业务又可以分为两种：基于主设备的来电提醒 业务( 主设备：移动交换中心和h l r ) 和基于七号信令侦听的来电提醒业务。 由于呼叫方式实现的来电提醒业务是在移动交换中心上实现的，它必须完全 依赖移动交换中心，存在无法实现对用户进行管理、业务无法扩展等缺点，因此 无法作为一个增值业务进行推广。在现有两种短消息方式的来电提醒业务中，基 于主设备的来电提醒业务虽然实现简单，但是需要依赖主设备，在业务实现时需 要对现网进行改造，同样不便于业务的推广；而基于七号信令侦听的来电提醒业 务需要对主设备的多个节点多种信令消息进行侦听，硬件成本过高，工程实施过 于复杂。 因此现有的来电提醒业务的实现方案并不是最优的业务实现方案，课题组在 充分研究现有移动通信网络特点的情况下，结合移动增值业务的特点，提出了基 于呼叫转移的来电提醒业务实现方案，并根据该业务实现方案设计出基于呼叫转 移的来电提醒短消息增值业务系统。 1 3 课题研究的意义 本文研究的来电提醒业务作为一种短消息增值业务，能够有效地解决现有通 信过程中的呼州失败给呼叫双方以及移动通信运营商带来的一系列问题，给移动 终端用户提供了极大的便利，也为移动通信运营商提升服务质量、增加运营收入 提供了一种有效业务 1 、对被叫用户而言 来电提醒业务能够将被叫用户处于关机、不在服务区或者寻呼无响应状态下 所有失败呼叫的信息通过短消息通知放叫用户，避免了被叫用户由于无法接昕电 话导致一些重要信息的丢失。 2 、对主叫用户而言 来电提醒业务提供的被叫用户开机提醒功能，能够将被叫用户的开机情况在 第一时间内通知主叫用户，省去了主叫用户由于无法获知被叫用户的开机情况而 不断重复拨打的麻烦，为主叫用户提供了方便。 3 、对移动网络运营商而言 ( 1 ) 来电提醒业务能够提升运营商的服务质量，避免客户流失； ( 2 ) 来电提醒业务能够为运营商挽回由于失败呼叫而导致网络资源被无偿占 用的费用； ( 3 ) 来电提醒业务本身作为种短消息增值业务，能够为移动通信运营商增 4 移动通信网来电提醒系统的实现和优化 加运营收入。 1 4 本文的研究内容与章节安排 文章从来电提醒系统的总体设计方案的研究、来电提醒系统的软硬件结构的 设计与实现和来电提醒系统的改进三个方面进行论述，全文内容安捧如下： 第一章为绪论部分，介绍了来电提醒业务的研究背景和当前研究状况，并对 研究来电提醒业务的意义进行说明。 第二章对来电提醒系统的总体设计方案进行研究，根据来电提醒系统的需求 提出了基于呼叫转移的来电提醒业务实现方案，对业务实现原理、关键技术、系 统的总体结构和基本业务功能进行了介绍。 第三章根据来电提醒系统的总体设计方案，给出系统的软件和硬件体系结构 的设计，实现了各个子系统的程序设计，并对系统进行测试和联调，验证程序的 正确性。 第四章对来电提醒系统的现场运营情况进行介绍，阐明了来电提醒系统在现 场运行过程中由于用户数量的增长而暴露出的各种问题，并提出了对应的系统优 化策略。 第五章针对系统多个业务处理机节点负载不均衡和无法实现业务节点之间容 灾的问题，实现了将多个业务处理机节点组成一个集群子系统，集群调度服务器 根据动态负载均衡算法对集群内各个业务处理机节点进行业务调度，以提高系统 整体业务处理能力的系统改进策略。 第六章对系统单业务处理机节点处理能力有限的问题进行研究，阐明现有系 统磁盘读写次数过多是导致该问题的主要原因，实现了在业务处理机节点增加内 存数据库进行性能优化的策略。 第七章对实现改进后的来电提醒系统进行测试，对系统软件的有效性进行验 证。 最后一章对全文做出了总结，指出了对未来工作的展望。 第二章来电提醒系统总体设计方案的研究 第二章来电提醒系统总体设计方案的研究 2 1 概述 在日常生活中，移动终端用户作为被叫时经常会由于关机、正在通话或无网 络覆盖等诸多原因导致无法接听电话，产生失败呼叫。失败呼叫将使被叫用户丢 失很多重要来电，也给主叫用户带来不便，运营商也会损失该部分通话应有的费 用。无论是从提高运营商的服务质量，还是从增加这部分通话的运营收入来考虑， 运营商都有必要将被叫用户在某段时间内丢失的呼叫信息通知被叫用户、将被叫 用户的开机情况在第一时间通知主叫来电提醒业务就是鉴于以上的需求而提出 的一种实用、新颖的短消息增值业务，本章将对来电提醒业务的总体设计方案进 行研究。 2 2 系统需求 根据来电提醒业务的特点，来电提醒系统的需求可以归纳为以下几个方面： 1 、用户需求： c 1 ) 为失败呼叫的被叫用户提供来电提醒服务； ( 2 ) 为失败呼叫的主叫用户提供开机提醒服务； ( 3 ) 用户使用方便、业务申请和取消操作方便； ( 4 ) 收费低廉。 2 、运营需求 ( 1 ) 业务必须能为移动通信运营商带来收益； ( 2 ) 业务必须易于在移动终端用户中推广 3 、系统需求 ( 1 ) 用户群庞大，对系统的性能要求高； ( 2 ) 业务实现方案简单，便于系统的实现； ( 3 ) 系统实现的功能具有可扩展性，能够方便业务的扩展； 根据来电提醒系统的需求，现有的来电提醒业务实现方案虽然都能够提供来 电提醒服务，但是由于各自都存在固有的缺陷，无法全面满足来电提醒业务的实 际需求课题组在充分研究现有移动通信网络特点的情况下，结合来电提醒业务 的实际需求，提出了基于呼叫转移的来电提醒业务实现方案。 6 移动通信网来电提醒系统的实现和优化 2 3 1 实现原理介绍 2 3 实现原理与关键问题的研究 在移动通信中，无论是g s m 网络还是c d m a 网络，都提供了包括遇忙前转、 无应答前转、不可及前转等多种不同类型的呼叫转移功能，即在呼叫接续过程中， 可以根据用户当前的不同状态将呼叫接续到用户事先设定的对应类型的前转号码 上，从而保证呼叫的正常进行1 5 l 。因此，可以利用现有移动网络提供的这一呼叫转 移功能来实现来电提醒业务：为来电提醒系统分配一个系统号码，来电提醒系统 直接与运营商的汇接局t m s c 对接，移动终端用户在注册来电提醒业务后，将其 关机前转( 或遇忙前转、无应答前转、不可及前转) 的前转号码设置为来电提醒 系统的系统号码，当移动终端作为被叫并处于关机( 或忙、寻呼无响应) 状态时， 移动交换中心m s c 就可以将呼叫接续到来电提醒系统上，来电提醒系统在完成对 用户的鉴权以后，向被叫用户发送来电提醒短消息。 2 3 2 关键问题研究 1 、失败呼叫信息的获取 失败呼叫信息的获取是来电提醒业务实现的前提条件，基于呼叫转移的来电 提醒业务是通过呼叫前转这一移动通信系统普遍支持的补充业务来获得失败呼叫 信息的。 2 、g s m 网络和c d m a 网络的通用 目前国内移动网络制式主要有两种：g s m 网络和c d m a 网络。为了满足业务 便于推广的需求，来电提醒业务必须能够同时服务于g s m 网络和c d m a 网络， 即要求来电提醒系统必须同时识别g s m 移动交换中心发送的信令和c d m a 移动 交换中心发送的信令。通过对g s m 和c d m a 呼叫转移业务的信令流程进行研究 发现，如果前转号码是固定号码，则无论是g s m 移动交换中心，还是c d m a 移 动交换中心都以标准的t u p ( 或i s u i ) 信令i a i ( t a m ) 向前转号码所在地进行 接续，而无论对于c d m a 还是g s m 在七号信令体系中m t p 、t u p 层以及i s u p 层的协议是完全一致的【5 】。鉴于此，为了达到来电提醒业务同时服务于g s m 网络 和m a 网络的目的，我们要求将来电提醒系统的系统号码统一设置为固定号码， 并在来电提醒系统中提供t u p 和i s u p 业务处理功能，以便分析和提取呼叫过程 中的主被叫用户号码。 3 、主被叫用户号码的提取 来电提醒系统在获得失败呼叫信息的前提下，为了实现来电提醒业务，需要 第二章来电提醒系统总体设计方案的研究 ! 从失败呼叫信息中提取出主叫用户号码和被叫用户号码。根据基于呼叫转移来电 提醒业务的实现原理，移动交换中心在向来电提醒系统接续时，统一采用t u p ( 或 i s u p ) 中的i a i ( 或i a m ) 信令来进行接续的i a i ( 或i a m ) 信令中都包含被叫 地址信号、主叫用户线标识和原被叫地址。被叫地址信号是指前转号码，而原被 叫地址则是指由于关机或寻呼无响应而导致接续前转的用户号码阁。因此，来电提 醒系统在收到移动交换中心m s c 的i a i ( 或i a m ) 信令后，通过对信令的解析就 可以获得主叫用户的号码和原被叫用户的号码 4 、业务受理 基于呼叫转移的来电提醒业务的实现必须依赖移动通信网中呼叫转移业务， 因此来电提醒业务的受理流程由两个部分组成：用户基本信息注船( 或注销) 和 用户呼叫转移的设置( 或取消) 虽然移动终端用户可以通过手机对呼叫转移进 行自行操作，但是为了方便用户使用来电提醒业务，系统在受理用户业务开通( 或 注销) 请求时，需要为用户设置( 或取消) 相应的呼转类型和呼转号码。然而， 移动终端用户的呼叫转移操作是在h l r 上完成的，来电提醒系统与瑚壤之间没 有直接交互接口，无法直接向h e l l 申请为用户设置或取消呼转。通过对现有移动 通信网络考察发现，运营商的营帐中心与h l r 之问存在呼叫转移操作接口，因此， 为了实现为用户设置和取消呼转操作，我们在来电提醒系统与运营商营帐中心之 间建立一条通信链路，通过专用的营帐接口协议进行交互，通过营帐中心完成对 用户的呼叫转移的设置或取消。 另外，来电提醒系统为用户提供了短信方式、i v r 语音交互方式等多种业务 受理方式，方便用户使用。 5 ，对正常呼叫的影响 来电提醒业务对正常呼叫的影响主要从系统放音和呼叫接通率两个方面来考 虑。在现有移动通信网络中，如果被叫用户因为关机或寻呼无响应导致失败呼叫， 则主叫用户的服务m s c 会根据被叫用户当前的实际状态给主叫用户播放提示音， 让主叫用户挂机。当被叫用户注册来电提醒业务后，如果被叫用户无法正常通话， 移动交换中心就会将呼叫接续到来电提醒系统，为了给用户提供更加友好的使用 效果，同时达到推广来电提醒系统的目的，来电提醒系统在收到移动交换中心的 t m ( 或i a m ) 1 言令后会通过a c m 信令向主叫用户播放提示音，提示被叫用户已经 开通来电提醒业务并提醒他系统将会把本次呼叫的信息通过短消息通知被叫用 户。为了进一步提高系统的接通率，同时避免对主叫用户计费，来电提醒系统在 播放完提示音以后，将向移动交换中心发送a n n 信令以便正常结束本次呼叫接续。 6 、与普通呼叫转移业务的冲突 呼叫转移业务是移动终端用户使用较为频繁的业务，为了解决移动终端用户 在开通来电提醒业务期间使用别的呼叫转移业务，导致无法继续使用来电提醒业 8 移动通信网来电提醒系统的实现和优化 务的问题，系统为用户提供了多种“呼转取消后重置”操作接口，用户可以通过 短信方式、i v r 语音方式实现呼转取消后重置操作，使用户能够重新使用来电提 醒业务。另外，系统每个月会给用户下发一条业务使用说明短消息，对业务进行 宣传。 7 ，与其他基于呼叫转移业务的冲突 目前，在运营商提供的增值业务中，除来电提醒业务外，还存在一些基于呼 叫转移的增值业务，例如语音信箱、移动秘书台等，然而根据呼叫转移业务的特 点，对于一种呼转类型只能设置一个前转号码，因此，用户在某一时刻只能选择 开通其中一种业务。来电提醒系统为了解决与其他基于呼叫转移的增值业务的冲 突，提高业务的兼容性，在系统中增加了呼叫接续的功能，当呼叫前转到来电提 醒系统以后，系统将通过1 v r 语音交互的方式提示主叫用户进行其所支持的业务 选择，此时主叫用户可以选择接续到其他业务( 例如语音信箱) ，系统可以将本 次呼叫接续到该业务系统上，从而实现了多个业务的兼容。 8 、异地用户之间和用户漫游时来电提醒业务的实现 根据移动通信的特点，无论是本地用户之间的呼叫、异地用户之间的呼叫还 是用户漫游时的呼叫都有可能产生失败呼叫，基于呼叫转移的来电提醒系统因为 其实现方案的优越性，不但能够为本地用户之间的失败呼叫提供来电提醒服务， 还能够为异地用户之间以及用户漫游时的失败呼叫提供来电提醒服务。 糙一滟v m m s s c c 鬈荔篓瓣心v l s t p 。舞嘉谨铱参 h l r 归属位置寄存嚣s m s c 短消息中心 图2 1 异地用户问和用户漫游时的来电提醒业务实现原理 如图2 1 所示，甲地用户a 呼叫处于乙地的乙地用户b 或者呼叫漫游到甲地 的乙地用户b 时，用户b 因为关机而产生失败呼叫，则来电提醒业务流程如下： 甲地服务m s a 取通过m a p 信令向用户b 的归属砌且获取用户b 登记的 来电提醒系统的号码； 甲地服务m s a r 通过1 r i ，p 胚u p 信令经过本地1 m s c 和乙地1 m s c 将呼 第二章来电提醒系统总体设计方案的研究! 叫接续到用户b 登记的来电提醒系统。由于用户b 登记的来电提醒系统号码为乙 地固定号码，按照电信运营商要求的“就远接入”原则，甲地各端局和t m s c 都 已经针对乙地的固定号码配置了出局数据，因此不需要针对来电提醒业务而新增 任何数据。在乙地t m s c ，为了将呼叫接续到来电提醒系统，只需要针对来电提 醒系统的号码增加一个指向来电提醒系统的出局中继： 来电提醒系统提取出主被叫号码构造短消息，通过运营商短信网关接口协议 发送来电提醒消息到的短消息网关，由短消息网关转发至用户b 归属的短消息中 心，该短消息中心将提示消息发送给用户b 。 2 4 系统总体架构 2 4 1 系统在移动通信网络中的位置 根据来电提醒业务的实现原理，来电提醒系统在移动通信网络中的位置如图 2 2 所示。 注th l r归属位置寄存曩m c 短消息中心 m t m s c s c 薯荔菱鬟军心l s m s t o p 嘉藉簋；莲接点 图z2 来电提醒系统在移动通信网络中的位置 在图2 2 中，来电提醒系统通过2 m 链路分别与g s m 、a ) m a 网络的信令转 接点s t p 和汇接局t l v i s c 相连，通过n 0 7 的m a p 和t u p ( 或i s u p ) 协议来传 输相应的信令；通过路由器与运营商短信网关、本地短消息中心和本地营帐中心 相连，其中与短信网关之间采用具体运营商的短信网关接口协议进行通信，与营 帐中心问采用专用的接口协议进行通信。 2 4 2 系统的总体结构 基于呼叫转移的来电提醒系统的总体结构如图2 3 所示，来电提醒系统在物理 塑移动通信网来电提醒系统的实现和优化 上可以划分为信令前置机节点、业务处理机节点、口协议网关节点和操作维护服 务器节点。其中信令前置机节点通过标准七号信令与七号信令网对接；业务处理 机节点完成对业务的处理，是来电提醒系统的核心；m 协议网关节点负责与短消 息系统以及营帐中心交互；操作维护服务器节点为来电提醒系统提供便利的操作 维护平台。 睡 翟鬻一撵麓莱攀崤鐾 震 餐满意幕缝。，溺 陵热蕊。洲 信令前隧业务处豳i p 协设 黪 置机 贬 理机 秘 网关 溺纛瓣藤 曦溺帷审心- 溺 味竺毫2 登一虽 赣虢燃磊蕊耗知鑫潮 2 5 1 基本功能介绍 辱雹争标准7 号信令e = 令内部消息卜- t c p i p 码流 图2 3 来电提醒系统的总体结构图 2 5 系统功能介绍 基于呼叫转移的来电提醒业务具有业务易扩展的优点，在提供基本的来电提 醒服务的基础上，扩展了许多智能、适用的功能，极大提高了来电提醒业务的用 户友好性和实用性，具体如下： 1 、被叫用户来电提醒功能 被叫用户来电提醒功能是来电提醒业务的基本功能，是指来电提醒系统获取 来电提醒注册用户的失败呼叫信息，从中提取出主被叫用户号码和呼叫时间，构 造来电提醒短消息发送给被叫用户，完成对被叫用户的服务。由于来电提醒业务 是一种短消息增值业务，为了方便用户的使用，该基本服务可以以被叫用户订购、 主叫用户点播等方式向用户提供服务。 2 、来电提醒通知消息智能合并功能 如果被叫用户在长时间内无法接听电话，同一个主叫用户可能会对该被叫用 户进行多次呼叫，这样就会产生多条同一主叫的来电提醒消息。为了避免被叫用 户在“激活”时接收到多条同一主叫的来电提醒消息，系统提供了对此类来电提 醒消息进行智能合并的功能：来电提醒系统会将在一个合并周期内同一主叫用户 的多条来电提醒消息合并成一条发送给被叫用户( 格式为：主叫号码、最后一次 呼叫时间、呼叫次数) 。合并的周期可以根据用户的需要进行灵活配置。 3 、来电提醒红黑名单设定功能 第二章来电提醒系统总体设计方案的研究里 在现实生活中，可能存在部分主叫用户恶意骚扰被叫用户的情况，来电提醒 系统为被叫用户提供了红黑名单过滤功能。被叫用户可以根据自己的实际情况设 定红黑名单，来电提醒系统将根据被叫用户设定的红黑名单列表决定来电提醒消 息是否下发给被叫。这样就可以有效地过滤部分恶意用户的来电提醒消息。 4 、主叫用户开机提醒功能 开机提醒是来电提醒系统为主叫用户提供的一种极具价值的扩展服务。来电 提醒系统在给被叫用户提供来电提醒业务的时，可以通过来电提醒消息探测被叫 用户开机状态，向主州用户提供开机提醒服务。这样就避免了主叫用户由于不知 道被叫用户何时开机而进行不断重试拨打的麻烦，极大地方便了主叫用户。 5 、r 语音交互功能 基于呼叫转移的来电提醒业务具有强大的语音交互功能。当移动交换中心 m s c 将失败呼叫接续到来电提醒系统后，来电提醒系统将对用户进行业务鉴权并 根据业务鉴权结果向主叫用户播放相应的提示音。对于能够同时为用户提供多种 服务的情况，系统将通过提示音向主叫用户提示进行服务选择的方法，并接收主 叫用户的选择。 6 、主叫挂机广告功能 为了便于来电提醒业务的推广，来电提醒系统在实现基本业务的同时，在系 统中增加了主叫用户挂机广告的功能。当本运营商主叫用户呼叫来电提醒业务注 册用户产生失败呼叫时，来电提醒系统在为被叫用户提供来电提醒服务后，如果 主叫用户尚未注册来电提醒业务，系统将给该注册用户下发一条内容为“您呼叫 的”用户已经开通来电提醒业务，发送”到”申请开通，包月元18 的业务广 告短消息，以达到业务推广的目的。 2 5 2 基本信令流程说明 根据移动通信网络的特点，被叫用户处于关机状态和处于忙或寻呼无响应状 态的前转接续流程是不一致的，因此随着被叫用户的状态的不同，来电提醒业务 实现的信令流程也不一致，如图2 4 所示 望移动通信网来电提醒系统的实现和优化 l o c a r e q l o c a r s p r e r m i n a l c a l l ：t r 曲| l 埘i r e a ：j r a n u a r s p i a k 一 删 n n 乱f s u b l i tr e o l s u b l i ts m 。 j 沁b - l ts mr s p u b a i t 船p b e s r a 口e 酊c a l 】 图2 4 来电提醒业务实现信令流程 流程说明： a 主叫用户发起呼叫； b 主叫的服务m s c 向被叫归属h l r 发送位置请求命令； c 如果用户处于关机状态，则h l r 将返回被叫用户注册来电提醒业务时登记 的前转号码来电提醒系统服务号码，此时主叫的服务m s c 就可以向该 号码进行接续，转g ；如果用户忙或者寻呼无响应，则h l r 将返回被叫用 户的服务m s c 的口d ； d 被叫用户的服务m s c 发起终呼操作； e 终呼无响应，被叫用户服务m s c 向被叫归属h l r 发起t r a n n u m 操作，获 取被叫用户在注册来电提醒业务时登记的前转号码即来电提醒系统号码； f 被叫用户归属的h l r 返回被叫用户登记的来电提醒系统服务号码； 6 主叫的服务m s c 向来电提醒系统发起t u p 信令i a i ( 或者i s u p 信令i a m ) ， 带有主叫和被叫用户号码： h 来电提醒系统以a c m 信令向主叫播放提示音； l 来电提醒系统向主叫的服务m s c 发送a n n 信令完成呼叫接续，并通知主 叫m s c 对本次呼叫不进行计费； j 来电提醒系统向主叫服务m s c 发送c l f 信令通知主叫m s c 拆除话路； 来电提醒系统提取主被叫用户号码并构造相应的来电提醒通知消息通过具 体运营商短信网关接口协议向运营商短信网关发送； l 运营商信网关接收到来电提醒系统发送的来电提醒通知消息后，根据被叫 用户号码将该消息以s m p p 协议向相应的短消息中心发送； m 短消息中心以s m p p 协议向运营商短信网关发送响应消息； 第二章来电提醒系统总体设计方案的研究 里 n 运营商短信网关通过其短信网关接口协议向来电提醒系统发送响应消息； 0 短消息中心向被叫用户发起短消息终呼操作。 2 6 本章小结 本章的重点是来电提醒系统的总体设计方案进行研究。文章首先对来电提醒 业务进行需求分析，提出了基于呼叫转移的来电提醒业务实现方案；其次，对业 务的实现原理和关键问题进行了研究；接着根据业务实现方案，给出来电提醒系 统的总体结构；最后对系统的基本业务功能进行介绍。 第三章来电提醒系统软硬件体系结构的设计与实现 第三毒来电提醒系统软硬件体系结构的设计与实现 3 1 概述 根据业务实现方案的特点，基于呼叫转移的来电提醒系统采用模块化设计方 式，提供了多种与外界实体的接口功能，具有灵活组网、在线扩容、便于业务扩 展等优点本章将对基于呼叫转移来电提醒系统的硬件体系结构和软件体系结构 进行设计和实现。 3 2 硬件体系结构 根据来电提醒系统的总体结构，来电提醒系统的硬件体系结构如图3 1 所示。 图3 1 来电提醒系统硬件体系结构图 l 、信令前置机节点 信令前置机节点采用简型机，主要部件采用1 + l 热备份。单节点支持3 2 条 信令链路，最大支持1 9 2 条信令链路。该节点同时支持2 m 信令链路以及多信令点 功能。 2 、业务处理机节点 业务处理机节点采用高性能的p c 服务器，在节点内采用c l u s t e r 结构的双 机加磁阵的方式，两台服务器互成热备份，当其中某一台机器出现故障，则将业 务导换到另外一台机器上运行，保证业务的正常运行数据库安装在大容量磁阵 上，保证用户数据和业务数据的可靠性。 竺 移动通信网来电提醒系统的实现和优化 业务处理机节点可以根据现场局容量的大小，采用单个业务处理机节点或者 多个业务处理机节点。在小容量局的情况下，可以采用单个业务处理机节点；在 大容量局的情况下，可以采用两个甚至多个业务处理机节点，多个节点采用负荷 分担的方式协同工作，以提高系统的业务处理能力。 3 、口协议网关节点 口协议网关节点采用高性能的p c 服务器，在节点内采用c l u s t e r 结构的双 机加磁阵的方式，两台服务器互成热备份，当其中某一台机器出现故障，则将业 务导换到另外一台机器上运行，保证业务的正常运行。 4 、操作维护服务器节点 操作维护服务器节点采用单个高性能的p c 服务器，提供操作维护功能。 另外，为了实现系统的组网，需要配置一台高速交换机；为了实现系统与短 消息系统、营帐系统的连接，需要配置一台路由器；为了提高系统的安全性，需 要为系统配置一台防火墙。 3 3 软件体系结构 来电提醒系统在设计时严格按照软件工程规范，结合通信类软件产品的特点， 采用层次化结构、模块化设计思想，其软件体系结构如图3 2 所示。 图3 2 来电提醒系统软件体系结构图 来电提醒系统的软件结构由信令前置机子系统、业务处理机子系统、口协议 网关子系统、数据库子系统、运行支撑子系统以及操作维护子系统组成，其中信 令前置机子系统和婵协议网关子系统是来电提醒系统对外的两个接口子系统。本 人完成了其中的信令前置机子系统、业务处理机子系统、数据库子系统和口协议 网关子系统的设计与实现。下面我们将对各个子系统进行介绍。 3 3 1 信令前置机子系统 1 、子系统功能 第三章来电提醒系统软硬件体系结构的设计与实现 旦 信令前置机子系统位于系统的最前端，用于将他局前转入局的失败呼叫的相 关信息提供给业务处理机子系统，并根据业务处理机子系统的鉴权结果，执行相 关的处理( 给用户放提示音和获取用户业务选择) ，最后根据用户的选择( 键入选 择码或挂机) 通知业务处理机，进行相关的业务处理。 2 、子系统接口 信令前置机子系统的接口分为两部分：与移动交换网络的接口和与业务处理 机子系统的接口。 为适应多厂商环境，来电提醒系统与移动交换网络各功能实体之间均通过标 准的七号信令网相连，因此信令前置机子系统与移动交换网络的接口是标准的七 号信令。 信令前置机子系统与业务处理机子系统之间的接口采用内部消息，主要包括 呼叫通知请求消息、呼叫通知响应消息、业务选择请求消息，业务选择响应消息。 其结构定义如下： ( 1 ) 呼叫通知请求消息 t y p e d e fs t m c t w o r d c a l l l n d e x ；，呼叫数据区索引。， c s f l s d n _ to r i g a d d r ； ，主叫号码， c s f l s d n _ td c s t a d d r ；,，源被叫号码， c s f l s d n _ t f w n u m b e r ； 裁转号码| ) c s f c a l l n o t i c e r e q _ t ； ( 2 ) 呼叫通知响应消息 t y p e d e fs t r u c t w o r d c a l l l n d e x ； ，呼叫数据区索引 c s f l s d n _ to r i g a d d r ；,主叫号码。， c s f l s d n _ t d e s t a d d r , 源被叫号码， c s f a c t i o n l i s tt a c t i o n l i s t ； 动作列表， c s f u s r a u t h r s ptu s r a u t h r s p ； ，用户鉴权结果， c s f c a l l n o t i c e r s pt ； ( 3 ) 业务选择请求消息 t y p e d e f s t r u c t w 0 【d c a l l l n d e x ；呼叫数据区索引。 c s f l s d n _ t c h i g a d & ； ，主叫号码。， 移动通信网来电提醒系统的实现和优化 c s f l s d nt d e s t a d d r ,，源被叫号码+ ， c s f u s r o p t r e q _ tu s r o p t r e q ； p 用户操作请求+ c s f u s r a u t h r s p _ tu s r a u t h r s p ；尸用户鉴权响应+ ， c s f s e r v i c e c h o i c e r e 卫露 ( 4 ) 业务选择响应消息 t y p e d e f s t r u e t w o r d c a l l l n d e x ；i 呼叫数据区索引 c s f l s d n _ t o r i g a d d l f ；,严主叫号码+ c s f l s d n _ td e s t a d d r ；严源被叫号码吖 c s f a c t i o n l i s t t a c t i o n l i s t ；p 动作列表 c s f s e r v i c e c h o i c e r s p _ t ； 3 、子系统软件结构 前置机子系统在设计时采用模块化、层次化相结合的设计原则，层次之间为 单向调用，采用原语方式，而同层次各模块间采用消息接口方式，强调模块的独 立性和模块间接口的通用性。整个软件子系统由一系列功能模块构成，各个模块 相对独立，系统之间采用消息机制进行通信。其软件结构如图3 3 所示。 图3 3 信令前置机子系统软件结构图 如图3 3 所示，信令前置机子系统主要由七号信令处理模块、t u p 业务处理模 块、i s u p 业务处理模块和消息发送进程( m d 进程) 组成。 七号信令处理模块严格按照标准七号信令规范对七号信令进行处理，是前置 机业务处理模块进行业务处理的基础；t u p 业务处理模块和i s u p 业务处理模块主 要对子系统的业务流程进行控制，完成接续、收号、放音等功能；消息发送进程 ( m d 进程) 根据被叫用户的号码将业务消息分发到相应的业务处理机节点，实现 多业务处理机节点负