（计算机应用技术专业论文）来电提醒系统设计与实现.pdf

南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学辩、专_ 媲：王学计算桃应用技术 研究方玲：计算机通信与丽闯互连接术 髂 考：翌薮辑究生 吴露荚捂导教帮燧l 基 题嚣：来电提酝系统设计与实理 英文题目：t h ed e s i g na n di m p l e m e n to fi n c o m i n gc a l l n o t i c e s y s t e m 主题词：增缀业务来电掇耀短消息 k e y w n r d s ： v a l u ea d d e ds e r v i c e i n c o m i n gc a l ln o t i c e s h o r tm e s s a g es e r v i c e 塑室塑皇查兰堡主堡塞皇兰垡堡奎 一 一 c d m a g s m m s c b s c v l r h l r s m s c ，m c e s m e a u c a c s m g 缩略语 c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n m o b i l es w i t c hc e n t e r b a s es t a t i o nc o n t r o l l e r v i s i t o rl o c a t i o nr e g i s t e r h o m el o c a t i o nr e g i s t e r s h o r tm e s s a g ec e n t e r e x t e n ds h o r tm e s s a g ee n t i t y a u t h e n t i c a t i o nc e n t e r s h o r tm e s s a g eg a t e w a y i s m gi n t e r n e ts h o r tm e s s a g eg a t e w a y s p s m p p s g i p s e r i e ep r o v i d e r s h o r tm e s s a g ep e e rt op e e rp r o t o c o l s h o r tm e s s a g eg a t e w a yi n t e r f a c ep r o t o c o l c m p p c h i n am o b i l ep e e rt op e e rp r o t o c o l t u p m a p a c m a n n g r q g s m c l f t e l e p h o n eu s e rp a r t m o b i l ea p p l i c a t i o np a r t a d d r e s sc o m p l e t em e s s a g e a n s w e rs i g n a l ，n oc h a r g e g e n e r a lr e q u e s tm a s s a g e g e n e r a lf o r w a r d s e t u p i n f o r m a t i o n m e s s a g e c l e a r - f o r w a r ds i g n a l v i i 码分多址 全球移动通讯系统 移动交换中心 基站控制器 拜访位置寄存器 归属位置寄存器 短消息中心 扩展短消息实体 鉴权中心 短消息网关( 中国联 通) 互联网短消息网关 ( 中国移动) 服务提供商 短消息点对点协议 联通短消息网关接 口协议 中国移动短消息点 对点协议 n o 7 电话用户部分 n o 7 移动应用部分 地址全消息 应答信号、免费 一般请求消息 一般前向建立信息 消息 前向拆线信号 南京邮电大学碳士研究生学位论文 l a 氛廛 s m d p p 弱蜷s c i n i t i a la d d r e s s m e s s a g ew i t h a d d i t i o n a l i n f o r m a t i o n i n i t i a la d d r e s sm e s s a g e s h o r t m e s s a g e d e l i v e rp o i n tt op o i n t o p e r a t i o n t a n d e mm o b i l e - s e r v i c e ss w i t c h i n gc e n t e r v 1 1 1 带有附加信息的初 始地址消息 拐始遗疑滔息 短消息点对点投递 操作 窭揍竭 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 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：燧。b 期：函，：# 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：l 纽导师签名 日期：乏竺! 坐 辩京邮电大学碗士研究生学位论文 摘要 跌2 0 0 4 每秀始，避信增 轰业务魏出现爆发狂潮，移动运营商不 断推出新增值业务应用模式。通信增值业务具有简洁实用，强调个性 亿，优质恍价等转狂。在诸多移动增值业务中，短信增值韭务是移动 增值业务的鼹要组成部分，占据了整个增值业务市场份额的一半以 上。本文所研究的来电提醒系统就是为解决手机用户如何获知因其手 机关机或不在服务区等原因而错过的电话这一问题而提出的短信增 值业务。 本文首先简要余绍了移动增穰业务争短海息增值业务( s m s ) ， 匕 较了目前常用来电提醒系统的几种实现方案。接下来本文总体设计基 于呼转秘来电提醒系统，具俸分绍系统酶组成模块及其鳃鹬极稳，详 细阐述各模块的功能及关键技术实现方法。同时根据来电提醒系统的 特点争现场数据妁分析对当蠢系统提垂了蛙能优化装略：锗对系统单 模块处理能力低的问题，提出采用内存数据库取代部分物理数据库； 研究多模块浆群纽网中的业务分担原则，探讨通过m d 进程的方法来 实现集群多模块纽网；研究并提出多协议网美，通过增加协议转换模 块使业务和协议分离从而增加系统的可靠性加快系统开发速度，可以 通过加裁不瞬的协议鼹关模块来适应不同运营商的需求；研究了消急 流量控制和递增延迟重发的机制，提出采用定时发送队列来解决消息 发送成功率低鼹阉题，对使恩发送弧列蠢后系统秘渣惠发送崎凌透行 了对比分析。 i l 南京郏电大学 蘸圭研究生学位论文 a b s t r a c t s i n c et h ev a l u ea d d e ds e r v i c e ( v a s ) b e c o m ep o p u l a rf r o m2 0 0 4 ，v a r i o u sk i n d o fv a sa r ep r o p o s e db ym o b i l es e r v i c ep r o v i d e r s ，w h i c hi sc h a r a c t e r e do fi t s s i m p l e n e s s ，p r a c t i c a l i t y , s t r o n gp e r s o n a l i t ya n dl o wp r i c ew i t hh i g hq u a l i t y ，a m o n ga l l t h i sk i n do fv a s ，s h o r tm e s s a g es e r v i c e ( s m s ) t a k e su pa ni m p o r t a n tp a r tw h i c h s h a r e sm o r et h a nh a l fo ft h ev a sm a r k e t t h et h e s i sr e s e a r c h e so nt h ei n c o m i n gc a l l n o t i c es e r v i c e ，w h i c hf o c u s e so i lt h es o l v e m e n to f t h ep r o b l e mt h a tw h e nm o b i l eu s e r s h u t d o w ni t sm o b i l e p h o n eo ri so u to fs e r v i c eh es h o u l db ei n f o r m e dw i t hs h o r t m e s s a g e sa b o u tt h ep h o n e c a l l st h a tc a n n o tb ep u tt h r o u g h f i r s t l nt h et h e s i sb r i e f l yi n t r o d u c e sm o b i l ev a s a n ds m s ，a n dc o m p a r e ss e v e r a l c o m m o n l yu s e ds e r v i c es c h e m e sn o w t h e n ，t h et h e s i sd e s c r i b et h er e a l i z a t i o no f t h e s y s t e mo fi n c o m i n gc a l ln o t i c eb a s e do nc a l lf o r w a r d i n gi nd e t a i l e ，i n c l u d i n g m o d u l e so ft h es y s t e m ，t h es t r u c t u r eo fi t sn e t w o r kb e s i d e s ，t h ef u n c t i o no fe a c h m o d u l e sa n dt h ek e yt e c h n o l o g yh a v eb e e ni n t r o d u c e d n e x t , t h ep o l i c yt oi m p r o v e t h ep e r f o r m a n c eh a sb e e np r o p o s e da c c o r d i n gt ot h es p e c i a l i t yo ft h es y s t e ma n dt h e a n a l y s ea m o n gt h ed a t ac o l l e c t e df r o mt h ew o r k s t a t i o n ，i nw h i c hm a k e si n d e p t h r e s e a r c ho nm u l t im o d u l en e t w o r k ，a p p l i c a t i o no fm e m e r yd a t a b a s e ，m e s s a g ef l u x c o n t r o la n di n c r e a s e dd e l a yr e s e n d i n g ，e t c l i 南京邮电大学硕士研究生学位论文 引言 近年由于电信基础设旖的过量投资，话音垄断局面的打破，以及电信基础服 务领域的激烈竞争，移动通信技术的日益成熟和移动用户的日趋饱和等等因素， 国内外电信产业经历了电信史上最萧条与艰难的时期。随着基础电信业务的逐渐 普及，以数量扩张拉动的电信业务市场的增长速度呈现出趋缓的势头，如何通过 业务创新来提升用户的人均消费值( a r p u ，a v e r a g er e v e n u ep e ru g e r ) ，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。经过苦苦思索与追寻，电信产业内人士纷纷将增值服 务视为拯救电信产业的灵药之，而移动增值服务又是增值服务的重中之重。 本论文主要研究基于呼叫转移的来电提醒系统，它是移动增值服务的一种。 该系统通过对用户下发来电提醒消息，使得用户了解其手机在关机等原因无法接 通状态下错过的电话。 南京邮电太学硕士姘究生学位论文 i i 移动增值、监务篱贪 第一章绪论 1 1 1 移动增值业务发展现状 增蛊盟务聂成为综台绩惑缀务匏支敬业务，这是产业发展不霹隰捎熬趋势， 也是运营商在朱来3 g 、n g n 领域能否发展成功的。 中国移动增值业务市场从2 0 0 2 年歼始快速发展，2 0 0 4 年市场总体规模达到 2 9 8 。3 亿元，琰计2 0 0 5 年底褥达到4 1 0 亿元。觅强l l 裱 号 嚣 2 0 0 1 2 1 ) 3 5 年甲罾移动翅 址务甫蟠囊横和f a 测 4 0 00 3 5 0 ，0 3 0 0 ，0 2 5 00 2 0 00 1 5 0 ，o 1 0 00 s 0o 00 网卜j 中国移动增值业务 嚣兹中国移动增菹韭务整臻踅下豹发矮穗赢： 第一：移动通信用户基数庞大，并保持高速增长，蹙中国移动增值市场发展 牢固的市场基础。 雾二，移动增毽骚努照务牧入可觋，臻户嚣求爨寒褥黉溪足，泰场灌力猿然 很大。 第三，移动增值服务市场是一个充分竞争的市场，市场将会继续细分，旯j 户 嚣求褥蔹不凝滚瞧出来。 第四，市场的不断调整和舰范最终受益者为用户，以用户为市场中心，对培 养艇个市场的成熟及促进市场良性发展均有重要意义。 枷珈渤|萋姗酬煳髅鳓。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 1 - 1 2 移动增值业务定义 无论是有线网络还是移动通信网络，都提供三大类的通信业务：话音、数据 和视像业务，其中话音业务被定义为最基本的通信业务，相对于话音业务的其它 ! 世务就统称为增值业务( t h ev a l u e a d d e ds e r v i c e ) 。移动增值业务是指在移 动通信网上开发运行的除了语音等基本业务以外的服务类型。 移动增值业务不同于电信增值业务，电信增值业务是指凭借公用电信网的资 源和其它通信设备而开发的附加通信业务，其实现的价值使原有网络的经济效益 或功能价值增高，有时也称为增强型业务。而移动增值业务是基于w a p ( w ir e l e s s a p p ic a t i o np r o t o c 0 1 ) 、短消息( s m s ，s h o r tm e s s a g es e r v i c e ) 等方式向手机 用户提供内容和应用服务，具体面向个人用户提供通信、娱乐以及个性化的信息 面向集团用户提供专项应用解决方案。电信增值业务和移动增值业务统称为数据 增值业务。 1 1 3 移动增值业务分类 从协议结构上说，移动增值业务主要属于应用层的业务。要满足这种增值业 务所需的数据承载能力要求，一种移动增值业务可以基于不同无线技术的网络 ( 如g s m 、w c d m a 、c d m a 、c d m a 2 0 0 0 网络) 。 移动增值业务的分类方法多种多样，从业务的承载方式上可以分为基于信令 的业务( 如短消息) 、电路型数据业务( 如g s m 、c d m a 等2 g 网络上的数据业 务) 、分组数据业务( 如g p r s 、c d m a 2 0 0 0 、w - c d m a 等2 5 g 3 g 网络上的中、 高速数据业务) ；从业务提供的功能上可以分为消息类业务( 如短消息、多媒体 短消息等) 、交易类业务、游戏类业务、基于位置的业务、浏览类业务、邮件业 务等等：从移动增值业务涉及的技术上可以分为智能卡应用工具箱业务( 如 s t k u t k 业务) 、w a p 业务、j a 、，a 业务、b r e w 业务、g p s o n e 业务等等。 增值业务所采用的技术是业务开展的基础，以一个完善的技术平台作为基 础，配合业务数据库、终端等必要支撑，可以衍生出各种各样的业务。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 1 2s m s 业务介绍 拜访位置 寄存器 v l r 觥s m 肿s c 心k 骼s s 7 令冒 归属位置 寄存器 h l r 移动交换中 心m s c 营 蜂胄电话 基站子系统 b s s 图1 2s m s 组网幽 短消息s m s “( s h o r tm e s s a g es e r v i c e ) 是通过移动用户手机或其它短消息 实体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增值业务。 目前几乎所有的g s m 、c d m a 包括流行的p i t s 手机都能够接收或发送短消息s m s ， 短信息服务具有开通方便、收费低廉、内容丰富、应用广泛的特点。 短消息内容可以包含文字、数字、或者字母。其长度最大为：拉丁字符1 6 0 个，汉字7 0 个字符。s 4 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。其网络结构见图卜2 所示。 1 3 联通短消息业务系统 1 3 1 中国联通短消息业务系统网总体结构 该系统主要为了实现短消息增值业务的一点接入、全网服务。中国联通短消 息业务系统网总体结构示意图如图卜3 图所示： 兰兰警 南京簿窀六学颟士研究生学位潦竞 厂刊西1 j i 。4 尘 f ，会。一萄、卜 。一铆；n “省l 说明 7 总部结算中心j j ? ”彝j 1 睹 j p o 一 j 匠卜 ，i 、 f 世呈， 、s m s c 鹭t 一3 中霉联邋辍溺息监务系绞溺总薅续稳 1 、各s p 可以通过互涟网络接入其所在地的s m g ，以使用帽皮 s m s c 撬貘静戆满惑承载功戆。 2 、s m g 瀚过l a n 、1 6 5 硪其他方式与一个( 见a 省) 或多个s m s c 滤接( 见b 省) 。 3 、不浚s m g 藜謇遂遥1 6 5 或荬 羲躅终羲遥接入s m s c 汇接s m g 节点( 见c 省) 。 4 、s m g 之间以及与t s m g 之间通过1 6 5 或其他网络实现互连。 s 、 瓣终中邃捧瑟令s m 6 分裂佟为烹备t s m g 繁纛，除完残s m g 的相关功能外，分别兼做主备g n s ，即完成全网路由农的维护、刷新 等工作，以下称其为g n s 节点。 6 、 多点羧入翁方式。 7 、 联通嗣前计费、营帐采用省集中方式，图l 3 中的计费中心 负责全省的计赞、营业、帐务、结算等工作，并保存全省的计费和鬻 壤数据。s m 5 终诗费话零生藏焉，涵诗爨中心竞藏透萃瀚采集、诗炎 殿结算等相关处理。 8 、 总部结算中心负黉全网的结算工作。 赫基一，_ 圈西i新一 r 妊一一 艏耋； 南京鄢毫犬掌鞭圭研究生学位论宠 1 4s m g 介绍 1 4 。l 概念 s m g 鼹具有短消息转发功能的短消息网关。s m g 为s p 提供了一个具有全嘲互 连功能的短消息接入平台，为s p 开惩全国性的短消患业务提供了承载功熊，借 助这个通邋，s p 可以淘手机羽户提供短消息增值服务。 1 4 2 体系结构 s m g 侮系结德如爨i - 5 瑟示： 图1 - 5s m g 体系结构 境明： i 、 和s 黼平台之闻棚连的s 1 4 5 c 称作本地s 黼c ，和异地s 黼平 台相连的s ) 4 s c 称作异地s m s c 。 2 、蠢s m g 平台之耀稷连懿s p 称馋本遮鼹，耱器遗s 鹈平螽稷 连的s p 称作界地s p 。 从本地s m s c 向本地s p 以及从本地s p 向本地s m s c 发送的消恩直接由s m g 转 发；扶本逡s m s c 自异越s p 以及扶本遮s p 自异逮s m s c 发送的游惠出本遣s 鹅爨 由到异地s m g 后，再幽异地s m g 转发。 1 5 课题研究背景 在爨常生活中，移动终藕曩户傣两鞭露，避露会交予手撬关褪、无潮缀覆 盖、正在通话中、拨号上网等多种因索，导致电话无法接通，使用户错过或精无 南京邮电大学硕士研究生学位论文 法实时的获得许多重要的信息。作为主叫，又会由于不知道对方何时丌机或空刚 而只能不停的重试拨打，导致了网络带宽的浪费。 对运营商来说，不仅需要提高网络接通率，降低无效呼叫，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，迅速为用户提供新的增值业务， 提高服务质量，避免用户流失。 所以，无论是从为手机用户提供方便、提高运营的服务质量，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 通话。 本课题的研究目标，是针对上述问题，为移动运营商和用户提供适直的业务 解决方案，实现稳定、高性能的来电提醒系统。 目前市场上，来电提醒业务的实现方式主要有以下特点之一或者全部： 以短消息的方式向用户发送来电提醒消息。这种方式在不支持短信方式 的网络中，业务很难推广：用户收到消息时，如果要回拨，还需记住主 叫的号码，很不方便，用户的体验不够 下发短消息的功能由h l r 实现。这种方式尽管对于h l r 的变动过大，对 于不同产商的设备，业务不好实现与拓展 下发短消息的功能由m s c 实现。这种方式要更改m s c h l r 问的接口、m s c 短消息中心的接1 ：3 ，对于不同产商的设备，设备成本高，业务不好实现。 本课题研究的来电提醒系统，不仅提供短消息方式，同时提供以呼口u 方式实 现来电提醒业务，以及采用多模块集群组网、内存数据库、消息延迟重发机制等 策略对系统性能进行优化。该方式可以实现用户的直接回拨功能，方便用户，用 户体验好。同时，专门的来电提醒系统实现来电提醒业务，不需改变m s c 与h l r 间的接口，容易在现有的网络上进行业务拓展。 1 6 本论文的主要工作及论文结构 本文主要针对来电提醒系统的实现原理和方法的各种关键问题进行了研究。 全文内容安排如下： 第二章介绍了来电提醒业务的产生背景、具体功能和组网结构，着重分析了 目前常见的几种业务实现方案的优缺点，提出基于呼口h 前转的来电提醒业务实现 方案，对其中涉及到的关键问题进行了探讨。 南京郏电大学硕士研究生学位论文 第三章对熬于呼口q 前转的来电提醒系统进行了研究，分析了其县体功能和模 块组成部分，分别阐述了信令前置机模块、业务处理机模块、i p 协议网关和数 凝蓐模块豹功戴实嚣遮程及模块阊接口，尤其对立务链蠼凝模块中熬嚣活溃惠台 并、计费等功能进行了详细的研究 第四章主骤对来屯提醒业务关键技术及其性能优化策略进行研究。首先，鉴 予豢场土存在多静短演塞耀关游议，本文撬凄多汝议穗关模块筑忍戆：通过分辑 备个网关协议的槽同点，提出增加协议转换模块使业务滕和协议层分离，从而增 加系统的可靠性和可扩展性；通过具体加裁协议网关模块来适应不同送营商的要 求。其次，分撅了选务楚褒识肇蒺挟楚瑷缝力羝戆趣溪，议为是磁夔溪写次数过 多，导致流程处理时间过长。提出了采用内存数据库的方法将一部分磁盘操作转 移到内存中进行，减少物理库的操作次数。第三，研究系统性能优化的重要方法， 多模块象群体系缀秘。最爱，分援了盐务凌媾跨莰澧塞发送戒功率戴黪国题，提 出了通过增加消息流量控制功能、改进出锚踅传机制的方法来提高消息发送成功 举。 筵五章对全文谗塞了总结，爨凄了寒袋工搏憨展望。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章来电提醒业务系统设计 在通信巾，手机终端用户经伟会由于关机、正在通话、不在服务区或网结状 况不佳而无法接听r b 话，这时对该用户的呼叫就会失败，我们将这种失败呼叫称 为“漏话”。漏话会使被叫用户丢失很多重要的来电，也给主叫方带来不便，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，运营商都有必要在第一时旬通知被叫用户在某 时问丢失的通话。于是就产生了“来电提醒业务( i n c o m i n gc a l ln o t ic e s e r v l c e ) ” 2 1 系统需求分析 2 1 1 来电提醒业务的需求 来电提醒业务的需求及特点可总结如下： l ，服务用户范围广泛。该业务是基于被叫的服务，用户即可咀是g s m 用户， 也可以是c d m a 用户 2 ，在任何时间、任何地点都可以使用来电提醒服务。来电提醒、世务产生的 b 订提是用户由于不在服务区、关机、用户忙等情况而无法接昕乜话，由 此错过一些重要的来电，该、】k 务就是通知用户这些错过的电话。 3 ，用户操作方便，任何时候用户可通过服务台、发短信、网i 开通等方式 就可以馓活该服务，无需其他的条件 4 ，消息传输需要较高的目靠性和安全性。 5 ，收费低廉。 2 1 2 来电提醒业务的具体功能 2 1 2 1 基本功能 来电提醒业务的基本功能提供从一次失败呼叫中提取主被叫用户号码并通 过相应的漏话实现方式对被叫用户进行来电提醒的功能。 2 1 2 2 扩展功能 用户体验功能 在被叫用户是来电电提醒系统注册用户的情况下，主叫用户拨打被叫用户 在被叫用户是来电电提醒系统注册用户的情况下，主叫用户拨打被叫用户 南京邮电大学硕士研究生学位论文 产生呼叫失败时，系统能够够根据此次失败呼叫的原因对主叫用户播放不同的 提示音。以便主叫用户能够清楚的了解被叫用户当前的状态。 开机提醒 在被叫用户是来电提醒系统注册用户的情况下，系统还可以提供主叫来电 提醒的功能。出现漏话后，被叫用户可以接收到来电提醒消息。然后，在该 消息的回执消息到达后，系统将向主叫用户发送一个提示消息，通知主叫用 户源被叫已经可以接续。 计费 来电提醒业务如果要作为联通的重要的增值业务增长点就需要来电提 醒系统提供完善的计费功能，来电提醒系统提供了按包月的形式进行计费的 功能。来电提醒系统提供的包月计费详细完善。可以设置用户是否是免费， 某一个号段是否免费，某一个号段的收费情况。通过个性化的费用设置可以 为某个地区提供优惠的费率。来电提醒的费用按照包月的形式每月将计费信 息发送到s m g 网关，由s m g 网关出话单给计费中心进行结算。 2 2 实现方式探讨 在诸多移动增值业务中短消息作为一种廉价方便的无线通信方式，得到了最 为广泛的应用。使用短消息实现来电提醒业务具有如下特点。 l ， 短消息采用的是存储转发机制，即使客户端不在线，短消息仍能暂时存 储在短消息中心，一旦客户端上线即可接收到暂存的短消息。 2 ， 由于短消息使用的是命令信道，具有极高的可靠性，信息在传递过程中 发生差错和丢失的可能性也比i n t e r n e t i n t r a n e t 要小。 3 ， 由于命令信道和语音信道是分离的，短消息可以在不影响通话的情况下 进行接收。采用具有收发验证的点对点的短消息方式进行通信，大大提高了系统 的安全性，可以有效地防止数据被非法截获或篡改。 4 ， 使用方便、收费低廉。 尽管基于短消息的方式可以较好的满足来电提醒业务的需求，但是使用短消 息方式仍然有它的局限性。在某些不支持短消息的地区基于短消息的来电提醒业 务将很难得到业务拓展。而如果是基于呼叫的来电提醒业务将会是一个很好的业 务补充。基于呼叫的来电提醒业务具有如下特点： o 南京邮电大学硕士研究生学位论文 1 呼叫的方式相对于短消息的方式实时性比较强，用户可以直接收到电 话，手机屏幕上将显示来电未接 2 用户体验更好。用户可以实现直接回拨的功能 然而，呼叫的方式占据的是语音信道，相对于短消息方式来说，其所占用的 资源较大，实现的方式也较为复杂。从工程上考虑，基于呼叫方式的来电提醒业 务是短消息方式的必要补充。 2 2 2 基于主设备的来电提醒系统 2 2 2 1 实现原理介绍 主设备指移动通信网中的m s c 、h l r 等。基于主设备的来电提醒系统是指漏 话由主设备m s c 或者h l r 发现，m s c 或h l r 通过s m d p p 消息通知短消息中心，短 消息中心通过s m p p 协议的d e l i v e r 消息通知来电提醒系统产生了漏话，然后来 电提醒系统对用户进行鉴权，发送来电提醒消息。一般情况下，来电提醒系统是 与m s c 或者h l r 直接联在一块的。网元通信关系如下图2 1 所示： 、( ) ， s i 幽2 一l 网远通信关系 2 2 2 2 特点 这种方法能够及时全面的获得漏话信息，短消息中心通过s m p p 协议向来电 提醒系统发送漏话信息，不需要n o 7 信令接口，硬件成本较低。但前提是主设 备对来电提醒业务的支持，即h l r 和m s c 在发现漏话后能够向短消息中心发起相 应的s m d p p 消息。目前只有少量厂商的设备支持该功能。另外，由于使用的是主 设备的附加功能，使得业务不适于作为增值业务进行推广和用户管理。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 2 2 3 基于七号信令1 2 6o 监测系统的来电提醒系统 2 2 3 1 实现原理介绍 前提是当主叫用户拨打被叫用户产生漏话时，七号信令l 监测系统可以检测到 漏话信息。来电提醒系统为七号信令监测系统提供一个通知来电提醒信息的内部 接口。如果七号信令监测系统检测到了漏话信息，可以通过此接口通知来电提醒 系统。来电提醒系统在接到来电提醒通知后对漏话信息进行分析，然后根据实际 情况( 例如被叫用户是否开通了来电提醒业务) 确定是否将来电提醒信息通过短 消息发送给被叫。 2 2 3 2 系统结构 系统结构如图2 - 2 ： 七号链路 信令采集 s g i p s 肝p 内部接口 图2 - 2 系统结构 2 2 3 3 特点 利用七号信令监测系统检测失败呼叫的方法，优点是不需要改动现有网元， 但是缺点非常明显：监测系统需要侦听大量倩令节点的多条信令消息，包括本省 所有h l r 与m s c 间的m a p 信令、m s c 和b s c 之间的链路等，实现复杂，成本过高。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 2 2 4 基于呼转的来电提醒系统 2 。2 4 1 实现原理介绍 在移动通信中，无论是g s m 网络还是c d m a 网络 2 5 , 3 0 l ，都提供了呼叫前转 功能，即在呼叫接续过程中，当被叫用户关机、忙或寻呼无响应时，系统可以将 呼叫接续到用户此前所登记的前转号码上，从而保证呼叫的讵常进行。为了适应 不同的情况，移动通信系统一般都提供了多种前转方式，如在c d m a 网络中， 典型的前转类型有：c f u ( 无条件前转) 、c f b ( 遇忙前转) 、c f n a ( 无应谷前 转) 和c f d ( 隐含前转) 等，用户可以根据需要开通相应的前转业务并设置具 体的前转号码，一旦系统检测到满足用户设置的条件时就会将呼叫转移到用户设 置的号码上。 2 2 4 2 组网结构 蜘 i i f f f l i n ，? m 圈2 - 3 来电提醒业务组网图 南京邮电大学硕士麟瓮生学位论文 基于短消息的来电提醒业务从逻辑上可以分为核心网络系统、来电提醒系统、 短消息系统。 基于短港惠瀚寒逛撬醒鼗务主要包摇三耱解决方案，一、基于主设备魏来电 撬醒系统；二、基于七号信令监测系统的求电提醒系统；三、基于呼转的来电提 醒系统 2 2 。4 。3 基于露转貔寒电提蘸系统特点 相对于前两种实现蹶理，基于呼转的实现原理具有下筒几点优羚： i 无需对现有网络进行任何改造。来电提醒业务的实现完全基于目前移动 逶信瓣终普遮支持馥睁嘲兹耱延务寒实现，无嚣黯孩心嬲络逶号亍 王悸掺改；臻了 本地t m s c 局需黉配置到来电提醒系统的出局中继外，无需对现行网络。 ：的信令 点作数掘配置。也符合本系统做为增值业务的特点。 i 。可羯时为g s 8 溺户秘c d m a 曩户提获来电挺醒照务。寒电提醒系统在提取 主被叫用户号硝时采用g 渐黼络和c d m a 网络都支持的删p 信令来实聪，可以同 时为g s m 用户和c d m a 用户服务； l i ，系统茹子扩震秘镶蠲。来电提醒繇绞采矮攘块纯结鹅，信令溺关负责 t u p 信令的分率斤，用于提取主被叫用户号俩；业务处理部分用于处理来电提醒业 务，采用多模块组网；整个来电提醒系统既可以以s p 的角色s m g 进行通信，也 露以通过s m p p 扔议塞接与筑游惑孛心进行遴售； i v 业务功能丰寓。针对被叫用户在长时间内无法拔听电话时，会有多条来 电提醒信息的情况，为了避免被叫用户在“激活”时接收到多条来电提醒信息， 系绫提供了对这些瀑诿溪息避雩亍彗戆合并功能；我辨，譬 对甭羁麓溺户对来邀提 醒存在不同的需求，系统为用户提供了诸如主叫秘书掇醒、主叫红黑名单的设氍 等功能。 毽是，萎予蜉转懿寒电撬鬻延势与普逶黪浮转业务存在羞冲突阉趱。铡翔， 若阁户同时开邋了遇忙前转和遇忙来电掇醒业务，由于一次呼叫只能前转到一个 号码，系统就无法为用户同时提供这两项服务。 在延理这穗装受爨冲突露，寒毫提醒系统遵矮两个缀翼l ： i )无论魑哪种类型的j f 鼍电提醒业务( 例如遇忙、关机和寻呼无响应) ，如 果用户丌通了相应的前转功能( 例如c f b 、c f n a 、c f n r ) ，则系统遵照用户的意 愿，不莓囊用户发送寒电疑骥潸惠； 南京邮电大学硕士研究生学位论文 2 )如果用户开通的前转业务与来电提醒业务不一致，例如用户登记了c f n r 前转，同时开通了遇忙来电提醒业务，则在用户忙时会接收到来电提醒信息。 用户在已经开通了来电提醒业务的情况下，如果因为使用前转业务导致了 来电提醒业务不再可用( 例如用户设置了前转号码后又取消前转，则相应前转号 码就会被清空) ，对于这种情况的处理是： 1 ) 通过媒体引导用户正确使用普通前转业务和来电提醒业务，例如引导用 户在遇到上述情况时重新通过手机以短消息的方式开通来电提醒业务； 2 )为了尽量减少用户的操作，系统提供定期检测用户业务属性的方式来解 决该问题，其基本原理是；来电提醒系统根据本地数据库记录的用户信息通过 m a p 信令向h l r 查询用户的呼转属性，如果相应的呼转属性被更改了，则为用户 重新设置来电提醒系统的号码。这种方式的局限性在于当使用来电提醒业务的用 户较多时，会增加h l r 的负荷。 2 3 本章小节 本章首先对来电提醒业务的系统需求进行了详细的分析，并介绍了相关的业 务功能。罗列了目前市场上的几种业务实现方案，并分析了相关的实现原理；几 种方案的业务信令流程也进行了较为详细的分析，并比较了各自的优缺点。进一 步，对于基于呼转的实现方式与现行的其他业务的冲突问题也进行了探讨。 南衷龆电大学城士研究生学监论文 第三章基于呼转的来电提醒系统 萎予移糖戆寒窀褥熬系统是基子弹碉蔻转这一移动通蔷系缓警速支簿豹矜 充业务进行开发的，这出发点的根本好处在于避兔了因为实现来电提醒业务而 对现有网络环境进行大规模改造的不利之处，同时避免了采用对网络进行大规模 信令捡测豢寒戆夏丈投资。誊睾襄详缩阙述蒸于呼叫蔫转豹采电掇醒系统豹设诗 及其实现。 3 。l 系统体系结构 3 。1 1 总体播述 来电提醒业务从逻辑上可以分为核心网络系统、短消息系统、营帐系统和米 电提醒系统强大帮分，这嚣部分共同建成寒电提憋渡务，系统 誊系结稳如下瀚 3 。l 所示： 卿悯 j ，j ”# p ，。、一 、，。 j r 、一 ”7 、 l ”“ 、i 圃| 圈 l 唧：l 避蝶 。鳇蒜婴一一：霉! 、妻 爨猿取，照_ 川1 蔷一番三谶 圈3 来电挺熬监努嚣系缝构 3 1 。2 核心网络系统 根据运翁商的需要，核心网络系统可以包括c d m a 核心网络和g s m 核心网络 主要完成受瓣户浮稿失效薅栽诲蕊令绥续蚕寒奄怒瓣系统，主簧褛l 疆s c i y l r 、 h l r a u c 蒋组成： 1 6 南京邮电大学硕士研究生学位论文 3 1 3 短消息系统 短消息系统主要由短消息接入系统( s m g i s m g ) 、短消息中心两个部分组 成，根据运营商的需要，可以同时包含g s m 短消息中心和c d m a 短消息中心； 3 1 4 营帐系统 运营商现有的营帐系统。完成业务的开通、注销过程中用户呼转号码的处理 以及业务计费等功能； 3 1 5 来电提醒系统 来电提醒系统是整个来电提醒业务的核心，它主要负责从接续过来的失败呼 叫信令中提取主被叫用户号码、向主叫用户播放相应的提示音、构造相应的来电 提醒短消息向s m g ( 或短消息中心或i s m g ) 发送等，主要组成部件主要有七号信 令接入网关、漏话业务处理机； 在上述四大部分中，前三大部分都是基于现有网络设备，无需作任何改动( 根 据实际情况，需要作相应的配置数据) ，来电提醒系统为新增设备，需要重新建 设。 3 2 硬件结构 来电提醒系统硬件结构如图3 2 所示： 磁阱 幽3 - 2 来电提醒系统硬什结构刚 匾司 路由捕 南京邮电大学硕士研究生学位论文 来电提醒系统采用模块化设计方式，将协议处理与业务处理相分离，具有功 能丰富并且易于扩展等优点。系统不但提供了丰富的业务功能，而且根据不同用 户的需要，提供了多种与其它系统的接口，具有组网方式灵活，可维护性强等特 点。下面将针对各个模块的硬件结构进行比较详细的说明。 3 2 1 信令前置机模块 信令处理前置机【2 42 5 。2 6 1 主要的功能是系统对外的n o ，7 信令的对接，通过信 令前置机系统接入移动网络，并将一些基本的通话信令提出一些必要的参数转换 为内部消息发送给业务处理机模块 信令前置机主要部件采用1 + 1 热备份。 单模块支持3 2 条信令链路，最大 支持1 9 2 条信令链路。该模块同刚支持2 m 信令链路以及多信令点功能。 3 2 2 业务处理机模块 来电提醒系统业务处理机模块采用高性能的p c s e r v e r 服务器，在模块内采 用双机热备的方式。实现来电提醒相关的业务处理功能，包括用户数据库的存储， 用户信息的存储，来电提醒业务流程的控制，来电提醒短消息的构造等功能。 为了保证数据库系统运行安全、可靠，实现用户数据的快速存取，来电提醒 系统的业务服务器硬件采用高端服务器。该系统支持1 4 个主频高达9 3 3 m h z 的p i i ic p u ，内存为5 1 2 m b 2 g b 。 数据库系统采用c l u s t e r 集群技术和共享磁盘阵列方式，采用大型商用数据 库系统m i e r o s o f ts q ls e r v e r 。 正常情况下，来电提醒系统业务服务器节点中的一台主机作为主用，处理正 常业务，另一台作为备用，不处理业务，他们的i p 地址是不同的，磁盘阵列只 能被主用主机访问；一旦发生异常( 如，主用主机崩溃) ，则主用主机的i p 地址、 磁盘阵列将被备用主机所接管，整个系统依然可f 常运行。 3 2 3 协议网关模块 采用高性能的p c s e r v e r 服务器，双机热备份方式。浚模块负责处理流程中的 消息转换，是来电提醒系统和数据网交互的网关节点，通过采用s m p p 协议或 s g i p 协议或c m p p 协议连接短消息中心或联通s m g 网关或移动i s m g 网关。该 模块的最大吞吐量达到1 0 0 0 消息秒。 要塞塑童塞鬟璧主塑塞生堂焦鲶塞 3 2 4 操作维护模块 o m m ( 操作维护模块) 用于对来电提醒系统的各个模块进行管理，包括系 统分羲、系统维护与蘩令维护三大帮分，主要提供投菠管理、数攥配置、安全管 理、性能统计、故障管理、诊断测试、信令跟踪、版本管理、文件管理、业努观 察、时钟餐理、数据库管理等功能。 o m m 系统按照凌缝潮分残忍大模块，各大旗浚又势为藩台鞫蔫台嚣令予模 块，强调备模块的独立性以及模块间接口的通用性，以适应系统结构的变化及功 能的增加。服理如图3 - 3 所示。 门 蘸系缝 r ( | v l p 鲳 |l 帽直出 j ：，一 8 竺篓篓燮= j j | 月麟l 震雾雾 湃嘟 撼如嚣 j 。”臌昔嚣后台系统 圈3 - 3o m m 原理蹦 撩 乍维护部件采用客户蹰务器结褥方式，客户，服务器方式能够在数据完整 性、管理和安全性方面提供严格的控制，对数据采用集中存储，能让管理员集中 备份数据和定期维护，并且很容易扩鼹。如果系统的容量与负赫很大，可以瓢置 多个服务嚣与操作终灞。本逢采用蔺城黼方式工 乍；通过路盘秣接入广域网，爵 实现远程访问。 o m m 部件集中营瑕维护来电提鼹菇统，并可邋过多种方式( d d n ，x 。2 5 ， e l 等) 与阏管中心褶逑，支持省级网管中心( 程王有可能是本缝弱管中心) 豹查 询、设置、修改、取消、要求报告等操作。 系统还提供远端受联接入接口，方便塌方营业系统与来电掇醒系统的集成。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 3 2 5 硬件可靠性冗余设计 冗余设计是提高硬件可靠性的主要方法，来电提醒系统巾的关键部件均采用 冗余设计 来电提醒系统信令网关中的模块处理机( m p ) 采用主备用设汁。其中一块 m p 处于主用状态，另外一块m p 处于备用状态。主用m p 处理所有的业务，备 用m p 处于热备份状态。备用m p 每隔1 0 m s 扫描一次主用m p 的运行状态，当 发现主用m p 的运行状态发生异常，立即进行倒换。倒换成功后，原来的备用 m p 成为主用m p ，并承担所有的业务处理