（计算机科学与技术专业论文）业务支撑环境中基于策略的消息跟踪系统的设计与实现.pdf

北京邮电大学硕士研究生毕业论文中文摘要 业务支撑环境中基于策略的消息跟踪系统的设计与实现 摘要 下一代网络和新一代业务支撑环境有利于快速、灵活的业务开发 和部署。应用服务器是新一代业务支撑环境中一个主要的功能实体， 它通过开放的协议或a - p i 与软交换设备交互来间接地利用底层的网 络资源，实现业务与呼叫控制的分离，为业务的运行提供一个高可用、 可伸缩的执行环境，以有利于新业务的引入。消息跟踪是业务支撑环 境中管理、维护及监控业务的一个有效手段，同时它在电信运营支撑 体系中也占有重要地位，直接关系到网络运营商等能否达到有效监控 消息、降低业务维护成本的目标。因此，为新一代业务支撑环境中增 加消息跟踪的功能是非常必要的。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室在承担8 6 3 项目 “支持多媒体和移动业务的软交换系统”过程中实现了基于p a r l a va p i 的电信应用服务器，基于消息跟踪系统的设计与实现就是针对目前应 用服务器的重构需求而展开的。 本文首先阐述了本论文的研究背景，接着对新一代业务支撑环境 的情况做了介绍，指出了消息跟踪系统在业务支撑环境中的位置，分 析并提出了消息跟踪系统的整体设计与实现的需求。 为了解决跟踪条件设定的灵活性多样性以及协议扩展问题，作者 提出了利用基于策略的消息跟踪技术，通过制定消息跟踪策略，为支 持多协议的跟踪提供统一的接口框架打下基础；同时，为了解决当协 议扩充后，系统比较难于修改的问题，作者采用了自动编解码技术， 利用针对p a r l a v 的消息自动编解码器进行消息的编解码处理。 基于这两种关键技术方案，作者提出系统的总体设计、模块设计， 并编码实现，同时对如何将这两种技术运用在系统设计中的关键问题 进行了详细阐述。 本文最后对消息跟踪系统进行了功能和性能方面测试，并分析得 出了结论。最后指出了设计与实现工作需要进一步研究和完善的地 方。 关键字 消息跟踪策略下一代网络p a r l a y 自动编解码 n 北京邮电大学硕士研究生毕业论文英文摘要 t h ed e s i g na n di m p l e m e n t 棚o no fp o u c y 二b a s e d t r a c i n gs y s t e mi ns e r c es u p p o r t e n r o n m e n t i tw i l lb em o r ef a p i da n df l e x i b l ef o fp e o p l et od e v e l o pa n dd e p l o y s e i c ei nt h en e ws e i c cs u p p o ne n v i r o n m e n to ft h en e x tg e n e r a t i o n n c 研o r k ( n g 娜w h i c hi n c l u d i n g am a j o rf i l n c t i o n a l e n t i t y n a m e d a p p l i c a t i o ns e e r ( a s ) a si ti sa t r e n dt os e p a r a t ec a uf 幻mc o n t r o l ，i t w i l la l s ob ev e r yc o n v e n i e n tf o rp e o p l et ob u i l dt h e i ro w ns e n ，i c cl o 出 w h i c hw i ub ee x e c i l t e di i l 丸l l i g hs 眺a b l ea n da v a i l a b l e 锄v i r o n m e n t n a m c ds e r v i c el o 垂ce x e c i l t i o ne n v i 枷m e n t ( s l e e ) u s i l l gt h en e 咖f k f e s o u r c e sm r o u g l l 锄o p 蛐p r o g r a m m i n gi n t e 渤c eo fp r o t o c 0 1 m e s s a g e t r a c i n gi sa ne 骶c t i v ew a yt oh e l pi m i n “ns e r v i c ei ns e i c es u p p o n e n v i m n m e n t s oi t sv e 巧i m p o n a n tt od e s i g nag o o dt r a c i i l gs y s t e mf o r t h en e wg e n e r a t i o ns e r 、，i c es u p p o r t i n ge n v i m n m e n t am o d e ls y s t e mo fa sw a sr e a l i z e di nt h e8 6 3p m g r a mc a l l e d “m o b i l e 柚dm u l t i m e d i as e r v i c ce n a b l e ds o f t s w i t c h ”i ns t a t ek e y l a b o r a t o r ) ， o f n e 觚o r k i n g a i l d s w i t c h i n gt e c h n 0 1 0 9 y o f b e i j i n g u n i v e r s i t yo fp o s t s & t e l e c o m 咖n i c a t i o n s ( b u p d t h em a i nw o r k c a r r i e do u to ft h i sp a p e ri sb a s e do nt h er e - d e s i g l la n di m p l e m e n t a t i o no f s l j e e ，t h ek e yc o m p o n e n to ft h ee x i s t i n ga - sm o d e l b ya n a l y z i n gt h ee x i s t i n gs y s t e m ， t h ea u t h o rp r e s e n t san e w p o l i c y - b a s e dt r a c i n gt h e o r yw i t ha na u t o m a t i ce n c o d e r d e c o d e rd e a l i i l g w i t ht h em e s s a g e so ft h ep a r l a ya p it ob u i l dap o l i c y - b a s e dt 豫c i i l g s y s t c m 雏ds u c c e s s f l l u ys o l v e dt h ep m b l e mt h a tt h es u 团bc a l l i l o t m o n i t o rt h em e s s a g e st r a n s f e r r c di l lt h ea s a n da l s o ，t h ea u t h o r i n t f o d u c e st h e d e s i g n 0 ft h ew h 0 1 et r a c i n g s y s t e mw i t he s p e c i a l l y e x p l a i l l i n go fw h y 狮dh o wt o u s et h ep o l i c y - b a s e dm e o r ya n dt h e i v 北京邮电大学硕士研究生毕业论文英文摘要 a u t o l m a t i ce n c o d e l 饵e c o d e r a tl 硒t ，t h e 孤t h o rp r e s e n t sa f 叩叫o f 柚a l y s i s 柚dc o n c l u s i o n s0 ft h e f i l n c t i o n a l 锄dp 曲r i n 柚c et e s t s 锄dp o i i l t s0 u tt h er 鹤e a r c hw o r kn dt 0 b e d o n e i i l n e x ts t a g e k e y w o r d s ：t r a c c ，p o l i 吼n e x t g e n e r a t i o nn c 研o r k ( n g n ) ，p a r l a y ， a u t o m a t i ce n d e r d e c o d e r v 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 独创性声明 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所星交的论文是本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 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 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。 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：j 睦扣日期：叁4 l 一 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电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北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位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、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：j 壤鲁 _ 一 导师签名：缉 日期：堡2 ：! ：! 日期：z 红z ：主：3 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第一章绪论 1 1 论文背景和意义 第一章绪论 随着社会的发展和进步，人们对网络应用的需求不断向多样化、智能化和个 性化方向发展，现有的多种网络和多种技术并存的网络体系结构的弊端日益明 显，多种网络的互通融合成为当今网络发展的大趋势。基于p s t n 、h l t e m e t 等多 种异构网络融合、能够提供多媒体综合业务的、开放的下一代网络体系结构已成 为目前国内外电信界和网络界关注的热点。 下一代网络( n g n ) 主要以i p 网为骨干网，在各种网络相互融合的基础上， 以一种统一的方式灵活地提供业务。下一代网络由接入层、传输层、控制层以及 业务层构成。其中，位于控制层的软交换是其控制核心，向业务层提供屏蔽了各 种下层网络细节的可编程a p l ，如著名的p a r l a va p i 以及j a 矾a p i 等。从原理 上讲，软件编程人员可以像使用普通a p i 那样使用由软交换提供的a p i 编写电 信增值业务。但实际上，单纯使用这种a _ p i 编写业务还是有很大难度。主要原因 有两个：一是其参数比较复杂，对它们的理解需要相当的电信领域的知识；二是 电信业务，特别是使用广泛的公众性电信业务( 如8 0 0 号业务等) 具有很高的可 靠性、安全性、可伸缩性以及可管理性方面的需求，如果在开发一个业务时，除 了编写业务逻辑处理代码只要还需要编写解决这些问题的复杂代码，那么这种开 发将是非常复杂和困难的。 基于开放式a p i 的新一代业务支撑环境就是为了解决上述问题而提出的，它 在下一代网络的体系结构中，在由软交换提供的开放式a p l 的基础上提供了一个 功能强大的业务开发、运行和管理的支撑平台。一方面，它对软交换提供的a _ p i 进行多个层次的抽象，以满足不同层次的业务开发人员的需要；另一方面，它提 供了能够为多种业务所共享的业务构件，使业务开发人员在进行业务开发时，只 需要关注业务逻辑处理本身。此外，它还提供了可靠的、安全的业务执行环境和 方便的业务管理环境，为业务的运营提供了很好的支持。 2 0 0 2 年以来，北京邮电大学国家重点实验室先后承担了国家8 6 3 项目“支持 多媒体和移动业务的软交换总体技术和方案”和国家8 6 3 重大项目“支持多媒体 和移动业务的软交换系统”，对这两个项目中的子项目_ 基于开放式a p i 的新 一代业务支撑环境”进行了深入的研究，提出了其总体结构、各功能实体的技术 要求及其软件结构，并实现了新一代业务支撑环境的原型系统基于p 盯l a y 的电信级应用服务器u n i n e t 2 0 0 0 。2 0 0 5 年以来，实验室又承担了8 6 3 计划通信 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第一章绪论 主题“十五”期间在网络信息技术方向的重大研究课题- “多媒体与移动业务融 合的软交换示范工程”，该项目已于2 0 0 5 年1 2 月在重庆通过了8 6 3 计划通信主 题的验收。在这一系列的项目实践以及应用服务器产品化的过程中，我们逐渐发 现了原有系统的一些不足和亟待改进之处，在项目实践过程中逐渐明确了系统的 重构需求，“下一代业务支撑环境中基于策略的消息跟踪系统的设计与实现”这个 课题的项目背景就是在应用服务器产品的不断商业化趋势中产生的。 1 2 国内外研究现状 消息跟踪，又称为信令跟踪，最常用于程控交换机维护工作，利用信令跟踪， 能很快找出毛病所在，大大缩短寻找故障的时间，提高处理故障的质量。消息跟 踪也是在下一代业务支撑环境中系统上维护及监控业务的一个有效手段。 1 2 1 消息跟踪在n o 7 信令网中的应用 在n 0 7 信令网中，信令跟踪是网络管理的一个有效手段，在网络管理中， 不仅有专门的信令网管理消息，而且有专门的信令监测系统对信令进行跟踪监 测。 信令网管理功能是在信令网路出现故障或拥塞时，要完成信令网的重新组 合，保证信令网路正常工作。在信令网管理过程中，使用信令网的管理消息在信 令点传递信令网管理的有关信息。我们在实际维护工作中比较常见的信令管理信 息有c o o ( c h 姐g c o v c r o r d e r ) 等。 而在信令监测系统中，其主要指标和功能要求有： 协议分析 只有正确的将信令信息中的协议数据加以解码，才能保证所有其它基于信令 数据应用的正确性。完整的协议解码范围是系统性能的关键之一。对移动通信来 说，解码协议层次应该包含业务应用的m r p ( 消息传输部分：m e 豁a g ct r 蛆s f c r p a n ) 、t u p ( 电话用户部分：t c l e p h 伽eu rp a n ) 等7 协议；解码涉及的网 络位置应该包含固定骨干网等部分，这样才可以构建完整的协议分析，提供完整 正确的数据。 统计 任何基于原始信息和应用的业务数据都是统计应用的数据源或是其运算结 果。统计应用的目的在于提供灵活的可以由操作者自定义的统计范围、统计形式 和统计目标的工具。完整的可供统计的数据也是这项应用是否完备的标志。实时 性和表现形式的直观性也是重要的指标。时间性的统计表现在一些标志时段；同 2 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 第一章绪论 时强调对方向性( 目的码) 的统计、事件性的统计。 呼叫跟踪 呼叫跟踪的目的通常是对某些特定呼叫的信令流程进行提取，以便对呼叫或 交易进行分析。一般来说呼叫跟踪是针对有故障的呼叫类型，通过呼叫流程中整 个呼叫信令序列的复制，可以知道故障出现的原因。在这一应用中，性能指标中 主要是同步定时的精准性和跟踪的范围。跟踪范围是否可以涵盖所有的协议和接 口，例如是否可以将不同的m a p ( 移动应用部分：m o b i i e a p p l i c a t i 蛳p a n ) 层的 参数作为启动条件，是否可以实现对兼有map 和tup 层信息的呼叫进行跟 踪，这在移动呼叫中是最为常见的呼叫类型。 在7 号信令网中，作为七号信令网集中监测和管理的重要工具，七号信 令集中监测系统得到了越来越广泛的应用。需要强调的是，呼叫跟踪是七号信令 监测系统中最主要的功能之一，用户通过设置合理的跟踪条件，对呼叫过程进行 全程跟踪，可以实时地了解通信网状态，并迅速、精确地定位网络故障1 2 j 。 1 2 2 消息跟踪在智能网中的应用 在智能网中，智能网实体之间是通过交换信令完成任务的，智能网软件开发 人员在调试软件时常常需要跟踪这些信令，帮助查找软件中的错误，因此信令跟 踪也被广泛地应用于智能网环境中，来帮助智能网软件工程师调试和开发软件， 减轻他们的工作量，提高他们的开发效率，使智能网软件的开发达到事半功倍的 效果。 在一个智能网系统中，s c p ( 业务控制点：s e i c cc o n t r o lp o i n t ) 与s s p ( 业 务交换点：s e r v i c cs w i t c hp o i n t ) 之间通过n b 7 号信令网相连，通过交换七号信 令来完成任务。在智能网的消息跟踪系统实现中，往往采用信令仪或者网络监听 等手段来跟踪一个智能网系统中通信实体之间交换的到底是什么消息，关注的是 消息的内容而不是消息的形式。 信令跟踪功能能够帮助开展现网的业务维护工作，帮助业务开发和维护人员 解决业务故障定位困难、故障处理周期以及新业务开展前期的现网测试周期过长 的问题，从而使得业务维护成本下降。因此，信令跟踪在目前智能网现网中取得 了广泛的应用。 例如，c m i n 0 2 系统是东信北邮信息技术有限公司推出的符合欧洲电信标准 话组织( e t s i ) g s mc a m e l 标准和中国移动通信集团公司c a m e l 规范的移 动智能网系统，目前已经在我国取得了大规模商用。而在c m i n 0 2 s c p 系统后 台也提供信令跟踪功能。 3 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第一章绪论 1 2 3 基于策略的消息跟踪研究现状 现阶段在国内外电信网络运营和维护中，信令消息跟踪系统已经取得了广 泛的应用。并且已经编订了针对消息监测和管理平台的规范。 例如作为七号信令网集中监测和管理的重要工具，七号信令集中监测系统得 到越来越广泛的应用。呼叫跟踪是七号信令监测系统中最主要的功能之一。根据 中国移动七号信令集中监测平台技术规范( 1 o 版) 1 2 j 对呼叫跟踪的要求，七 号信令的规程分析和测试应用主要目的是为了获得完整的信令规程分析，以实现 网络故障精确定位，对于信令消息应具有向上、向下关联的能力，同时，为协议 兼容性测试、有效性测试、工程验收提供有力的工具。信令规程的实时分析包括 协议分析和呼叫跟踪两部分。呼叫跟踪的主要目的是为了跟踪某一呼叫完整的信 令过程，以便快速定位各实体之间信令配合问题或者网络异常情况。指定呼叫号 码跟踪测试功能实现了对i s d n ( h t c l 驰t e ds e n ，i c e sd i g i t a ln e 脚o r k ) 号码、移动 用户号码的动态实时跟踪，系统能够自动跟踪和指定呼叫相关的信令配合流程， 实时显示跟踪消息或呼日q 过程记录，迅速查找呼叫失败的原因、用户业务原因、 用户位置环境原因等。呼叫跟踪具备同时跟踪多个用户号码呼叫的能力，自动跟 踪多段、多协议信令配合流程，保存跟踪过程数据。信令配合流程包括t u p 、 i s u p 、m a p 等涉及的信令流程。指定呼叫号码跟踪测试功能用于解决用户的实 时投诉，进行信令过程分析，同时也用于检查呼叫路由选择的合理性分析。监测 系统能够灵活设置呼叫跟踪条件，可以指定链路范围，也可以全网呼叫跟踪。针 对用户号码的t u p ，i s u p 、m a p 、c a p 的多业务联合呼叫跟踪，可对每一个呼叫 逐层展开直至消息的逐比特解码，系统能将与此呼叫相关的消息完整且按顺序地 收集、译码、存储及输出。 从n o 7 号信令网呼叫监测规范我们可以看出，规范虽然对“用户设置合理的 跟踪条件”这样的字眼有所提及，但是对于用户可以设置具体哪些跟踪条件并没 有明确的说明。也就说将跟踪条件进行归类并且最终提供以策略的形式提供给用 户来选择这方面目前还没有明确的规范，但是很多国内外的厂商正在研究提供策 略的消息跟踪方案，用户通过选择消息跟踪系统，平台提供的消息跟踪策略，可 以更加准确、实时地了解通信网或者系统的状态，并迅速、精确地定位故障。 1 3 论文主要工作 笔者自2 0 0 4 年初进入北京邮电大学网络与交换技术国家重点交换与智能控 制研究中心，参加了国家8 6 3 计划重大项目“支持多媒体和移动业务的软交换系 4 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 第一章绪论 统”( 编号：2 0 0 2 从1 2 1 0 1 2 ) 的后期开发和“多媒体与移动业务融合的软交换示 范工程”( 编号：2 0 0 5 从1 2 1 1 l o ) 的研发工作，主要负责应用服务器中业务逻辑 执行环境的开发和维护，下一代网络中电信业务的开发工作，在一系列的项目实 践中，提出了对原有系统业务逻辑执行环境的消息跟踪子系统设计与实现这一课 题。本论文就是在这些工作的基础上形成的。课题的主要工作包括： 1 分析现有系统的问题，提出新系统在消息跟踪方面的需求。 2 对目前主流的信令跟踪方式和方法进行研究和分析，提出解决问题的思路： 使用策略技术和编解码技术。同时对采用策略技术的关键问题策略定制； 使用编解码技术的关键问题自动编解码进行详细阐述。 3 分别对策略分析和定义，以及自动编解码技术如何应用于系统重构中进行详 细分析。 4 基于以上解决方案，提出系统的总体设计和模块设计并编码实现。 5 最后对基于策略的消息跟踪系统进行功能和性能测试，并对测试数据进行详 细的分析，得出测试报告。并指出下一步工作。 1 4 本文的组织与结构 本文的组织与结构如下： 第一章，绪论，即本章。对本文的研究背景进行了介绍，并介绍了课题的主 要工作和本文的组织结构。 第二章，业务支撑环境概述。对目标系统的上下文系统进行了相应的介绍。 第三章，需求分析。对新一代业务支撑环境及电信级应用服务器的现有设计 做相应介绍，分析现有系统的问题，提出新系统的需求。 第四章，关键技术方案。本章提出解决重构新系统消息跟踪问题的思路：使 用自动编解码技术和策略技术，并分析了为何及如何使用这两个技术。 第五章，系统设计与实现。本章对消息跟踪系统的基本设计原则，总体结构， 基本工作机制及主要外部接口作了详细阐述。 第六章，模块设计与实现。本章介绍了重要模块及主要数据结构的设计与实 现。 第七章，测试与测试结果分析。本章从测试环境，测试方法，测试结果和分 析几个方面作了详细阐述。并描述了部分测试用例。 第八章，结束语。总结本文的成果，通过比较，说明了系统改造后的优势， 同时也列出一些需要进一步研究和改进的问题。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第二章业务支撑环境概述 第二章业务支撑环境概述 本章介绍了基于开放式a p i 的新一代业务支撑环境与其重要物理实体一 电信应用服务器，为目标系统的重构需求分析的背景基础。 2 1 基于开放式a pl 的新一代业务支撑环境 随着数据通信和i p 业务的迅速发展，传统电信业面临着前所未有的巨大挑 战。异构网络并存是目前网络的现状，多种异构网络融合则是大势所趋。 在各种解决方案中，下一代网络无疑是其中呼声最高的一种之一。下一代网 络( n g n ) 是在网络业务量和电信外部环境几乎同时发生巨大变化的前提下， 电信业试图利用最新技术成果适应发展、变革和竞争需要而提出的下一步网络发 展的总体设想和思路，并无严格的定义。一般而言，n g n 是指可以提供包括话 音、数据和多媒体等多种业务在内的综合开放网络架构，有以下三大特征： 1 n g n 的网络结构对话音和数据采用基于分组的传输模式，采用统一的协议， 它把传统的交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，通过标准的开放接 口进行互联，部件化使得原有的电信网络逐步走向开放，运营商可以根据业 务的需要，自由组合各部分功能产品来组建新网络。部件问协议接口的标准 化可以实现各种异构网的互通。 2 n g n 的业务独立于网络，其思想是通过业务与呼叫支持分离以及呼叫控制与 承载分离，允许业务和网络分别存在和独立发展，提供灵活有效的业务创建、 应用和管理功能，支持不同带宽的、实时的或非实时的各种媒体业务，使得 业务和应用的提供有很大的灵活性，从而满足用户对新业务的需求，也使得 网络具有可持续发展的能力和竞争力。 3 n g n 通过网关设备实现与现有网络，例如p s t n 、硌d n 和g s m 等的互通， 同时n g n 也支持现有终端和口智能终端，包括模拟电话、传真机、l s d n 终端、移动电话、g p r s 终端、s 口终端、h 2 4 8 终端、m g c p 终端、通过p c 的以太网电话、线缆调制解调器等。 由于p 技术的迅速发展，传统电信网络将逐步成为分组骨干网的边缘部分， 与此同时，为了支持新的多媒体商业应用，电信网络将越来越开放，并引入许多 新的功能和物理部件。因此，有必要开发新的网络结构来反映这种新的网络环境， 这种网络结构就是n g n 的基本框架。分组化的、开放的、分层的网络架构体系 是下一代网络的显著特征。业界基本上按业务层、控制层、传送层( 媒体层) 、接 入层四层划分。各层之问通过标准的开放接口互连。 6 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 第二章业务支捧环境概述 接入平面提供各种网络和设备接入到核心骨干网的方式和手段，主要包括信 令网关、媒体网关、接入网关等多种接入设备。n g n 通过接入平面的各种网 关设备实现与现有网络，例如p s t n 、i s d n 和g s 硅等的互通。 传输平面负责提供多种信令和媒体流传输的通道，下一代网络的核心传输网 络将是i p 分组网络。 控制平面主要提供呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路 由、认证、计费等主要功能，可以向用户提供现有网络能够提供的业务，并 向业务支撑环境提供底层网络能力的访问接口。该平面的主要组成部分是软 交换设备。 应用平面利用底层的各种网络资源为用户提供丰富多样的网络业务。主要包 括业务制成环境、网管服务器( p o l i c ys e e r ) 、a a a 服务器( a u t h 嘶t y 、 a u t h e n t j c a t i 伽a n d a c c o u m i n gs e r v e r ) 等。其中最主要的功能实体是业务支撑 环境，它是下一代网络中创建、管理、执行业务的场所。 新一代业务支撑环境主要包括业务执行环境( s e r v i c cl d 舀ce x e c i l t i 咖 e n v i m n m 锄t ，s u 珀己) 、业务管理环境( s e r v i c em a n a g c m e n te n v j r o n m e n t ，s m e ) 和业 务生成环境( s e r v i c ec a t i o ne n v i m n m t ，s c 曰。业务生成环境为业务开发者方 便、快捷地创建高质量的业务提供支持；业务执行环境为业务的运行提供支持； 业务管理环境为部署到业务执行环境中的业务的管理提供了与具体业务无关的 管理平台。它们互相配合，共同完成快速地向用户提供多样灵活的基于下一代网 络的增值业务的任务。图2 1 简单地描述了基于开放式a p i 的业务支撑环境的总 体结构与其在下一代网络中位置。 图2 1 新一代业务支撑环境总体结构 由北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室自主设计开发的新一代业 7 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第二章业务支撑环境概述 务支撑环境在由软交换提供的开放式a p i 的基础上提供了一个功能强大的业务 开发、运行和管理的支撑平台。一方面，它对软交换提供的a p i 进行多个层次的 抽象，以满足不同层次的开发人员的需要；另一方面，它提供了能够为各种业务 所共享的业务构件，使业务开发人员在进行业务开发时，只需要关注业务逻辑处 理本身，从而尽可能地简化了业务开发。此外，它还提供可靠的、安全的业务逻 辑执行环境和方便的业务管理环境，为业务的运营提供友好的支持。 业务逻辑执行环境： 业务逻辑执行环境( s u e ) 是业务支撑环境中的核心功能实体，是各种业 务运行和驻留的场所，负责对业务的生命周期进行管理。业务执行环境本质上是 一个业务容器，运行在其中的各种业务通过软交换提供的a p k 来间接地使用底 层的网络资源。而且业务执行环境通过开放的a p i s 为第三方的业务开发者提供 开发新业务的平台。如图2 2 所示。 图2 2 业务逻辑执行环境与业务 业务生成环境： 业务生成环境( s c e ) 的功能建立在业务逻辑执行环境( s u e ) 提供的开 放a p i 的基础之上，除此之外，还配有友好的图形化界面。业务生成环境的主要 职责包括完成业务的规范、编辑、生成环境的管理、分析检验、仿真、调试、测 试等基本功能，并且为了方便用户使用，业务生成环境还提供了良好的且使用方 便的可视化环境。 业务管理环境： 8 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第二章业务支撑环境概述 业务管理环境( s m e ) 为部署到业务执行环境中的业务的管理提供了与具体 业务无关的管理平台。在业务支撑环境中，对业务以及系统的管理主要通过s m e 提供的人机接口来完成。 2 2 电信级应用服务器 在下一代业务支撑环境中，电信应用服务器是其核心的物理实体，为业务的 运行提供一个安全、高效、可管理的环境。电信应用服务器为业务的运行提供支 持，它至少实现了s l e e 功能实体。作为下一代网络中控制层和业务之间的接口， 电信应用服务器需要具有业务验证、业务执行、业务管理、数据管理、话务量管 理、统计管理等功能。除了上述的功能性要求外，性能、可用性、可扩充性、可 伸缩性乃至安全性等都对电信应用服务器提出了很高的要求。电信级应用服务器 架构“。如图2 3 所示： 图2 3 电信级应用服务器架构图 9 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第二章业务支撑环境概述 其中，系统及业务管理模块负责电信应用服务器自身系统以及其上运行的业 务的管理，具体包括系统、业务、数据、统计、日志、告替、计费、业务交互、 负载平衡和容错等。业务容器模块为业务逻辑程序的运行提供执行环境。它包括 三个子模块，分别为业务逻辑程序实例( s l p i ：s c r v i c cl 0 西cp i o g r a mh l s t 粕c c ) ， s l p 选择和交互管理以及资源管理( r m ：r e u r m 柚a g c m e n t ) 模块。此外，为 支持s i j p i 的执行，业务容器模块还提供了如s l p i 的生命周期管理、s l p i 的状 态维护、可靠的事件传送和分发等其他功能。数据接入管理模块( d a m ：d a t a a c c c s sm 柚a g 锄e n t ) 提供存储、管理和接入应用服务器本地数据库中共享及永久 数据的功能( 即在s l p i 使用期限以外的永久数据) 。通过数据接入管理模块的支 持，业务容器资源管理以对于s l p l 透明的方式向s i j p l 提供接入到网络资源的能 力。因此，s l p i 具有一个统一的数据资源。系统工具库( f a c i l i t yl i b ) 为应用服务 器系统以及业务提供了通用的服务。业务库( s e r v i c cn b ) 和业务组件库( s c i c 0 m p o n e n tl i b ) 分别用于业务逻辑和业务组件的存储和管理。o a m 接入模块提 供了g u i 、命令行和基于w 曲的界面。网络资源接入模块提供各种适配器。 而作为电信应用服务器的核心s l e e 是各种增值业务和智能业务的业务 逻辑驻留和执行环境，并提供了对业务整个生命周期的管理功能。它通过开放的 a p i 与软交换设备交互来间接地利用底层的网络资源，从而实现了业务与呼叫控 制的分离，有利于新业务的引入。此外，s u e 还提供开放的a p i 标准，为第三 方的业务开发提供平台。 2 2 业务逻辑执行环境功能 业务逻辑执行环境主要包括以下几部分功能： 业务验证：s u e 必须能够保证部署的业务逻辑与s u 强兼容并没有灾难性 错误。在加载业务之前，它必须对业务进行必要的验证： 业务执行：s u 呢的核心功能就是支持业务的执行，使业务能够接收到请求 并处理请求。当s u 狙收到来自软交换或者第三方业务的呼叫事件，会将事 件送到相应的业务逻辑来处理，并将业务逻辑的处理结果送到相应的实体。 其主要功能为： 1 ) 支持多种业务的运行； 2 ) 一个业务可有多个实例同时运行； 3 ) 将收到的事件分派到相应的业务逻辑； 4 1 将业务逻辑的处理结果送到目标实体； 5 ) 为业务的执行提供标准的a p i ； 6 ) 通过标准的协议与软交换设备以及其它网络资源协作； 1 0 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第二章业务支撑环境概述 乃支持使用多种语言编写的业务，如使用j a v a ，) 吣l 等； 8 ) 为同一s l e e 上不同业务之间的交互提供支持； 业务管理：s u e 必须为业务的管理提供支持。在业务支撑环境中，业务的 管理主要是用户通过由s m e 提供的管理界面来完成的，所以s u l e 只需要 提供业务管理的功能接口，供s m e 使用。此外，s l e e 自身的o a m 功能也 会使用一些业务管理的功能接口。s u 狙支持的业务管理功能主要包括业务 的部署、配置、加载、激活、去激活、动态版本更新以及撤销。 数据管理：s u 强必须为业务数据、业务用户数据、用户数据的存储和管理 提供支持。 话务管理：s l e e 必须具有话务管理的功能，以防止s u i e 崩溃乃至整个业 务支撑环境的瘫痪。其话务管理主要包括对预测到的大话务量进行预先控 制，对过负荷情况进行动态监测以及对过负荷情况进行动态处理； 消息跟踪管理：为了对每种业务的业务逻辑和数据显示地进行参数检查，以 便发现问题并定位，s l e e 必须具有对一个呼叫的消息交互( 如果业务使用 p a l l a y a p i ，则消息为方法调用，如果使用的是s i p 协议，则是s i p 消息，其 它类推) 进行消息跟踪的功能。此功能在业务的开发阶段和运营阶段都会用 到。跟踪的消息包括从业务和s u m 发出的消息和业务以及s u e 接收到的 消息。跟踪的结果显示在维护终端上并可以输出到打印机。 统计功能：为保证系统的正常运行，方便系统和网络的管理，正确评价系统 和业务的服务质量，s u e 需要提供给s m e 和自身所要求的统计功能，如对 业务的总呼叫数的统计，所有业务的总呼叫数的统计等。 日志管理：s l e e 应该为业务以及s u 狙系统日志提供支持。 计费管理：s u e 必须为业务的各种计费方式提供支持，能在不同的计费点 实现对智能业务的计费控制功能，对有费用限制的业务实时更新用户的余额 数据。 接入控制：s u 汜必须保证业务及用户的接入安全性。 2 2 2 业务逻辑执行环境软件设计体系结构 图2 4 描述了本次重构项目中业务逻辑执行环境的软件体系结构。整个s l e e 系统由管理子系统、业务容器子系统、通用工具库、数据资源模块和外部资源适 配器共五个子系统构成。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第二章业务支撑环境概述 图2 4 业务逻辑执行环境的软件体系结构 管理子系统：负责s u m 自身系统及业务管理，对业务管理、统计管理、数 据管理、话务控制、容错、日志、报警、消息跟踪、系统信息监视等功能提 供支持。管理子系统实际上是对s 比e 所有可对外提供的管理功能的封装， 并不是所有管理功能实现的地方，有些管理功能实际上是由业务容器子系统 具体完成的，当外界向管理子系统发送某个业务管理命令后，管理子系统将 该命令传递给业务容器子系统，并将业务容器子系统返回的结果进行汇总筛 选后返回。同时管理子系统提供基于g u i 、命令行以及基于w 曲的管理界面， 使业务运营者、业务订购者以及最终用户方便快捷地操作、管理和维护系统 以及运行于其上的业务。 业务容器子系统：业务容器子系统是s u e 的核心，它负责业务逻辑的执行。 它包括业务容器( a p p l i c a 石c 【m l a i n 盯，a c ) 和实例容器( h 噶t a n c e c t a i n e r ， i c ) 两部分。如图2 5 所示。它主要具有如下功能： 1 1 负责业务逻辑实例的管理，它为业务逻辑创建一个业务逻辑实例池，负 责业务逻辑实例的创建、撤销、入池和出池等。 为业务逻辑实例的执行创建合适的环境，为业务逻辑实例使用网络适配 器和工具库的各种功能提供入口。 使用多线程机制，实现多个呼叫的并发处理。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第二章业务支撑环境概述 。 p a n 鑫y 燃关 融一一一 + ： 图2 5 业务容器子系统结构图 工具库子系统：系统工具库子系统为业务逻辑以及s u e 系统自身提供通用 的服务，各个服务工具以a _ p i 的方式为系统和业务的使用提供接口，例如计 时器、计数器、告警工具、日志工具。 外部资源适配器：外部资源适配器为s l e e 系统及业务逻辑提供接入到s l e e 外部资源的能力。其包含的每种协议适配器负责将基于远程调用或消息传递 机制的消息转换成与普通类库一样的本地a p i ，供业务逻辑实例使用。该子 系统的各协议适配器相互独立。 数据资源模块：数据资源模块提供存储、管理和接入业务执行环境的共享及 永久数据的功能。它也提供接入到网络数据资源中的远程信息的能力。它还 为系统和业务接入数据资源提供安全管理功能。 2 3 小结 下一代网络环境中的基于开放式a p i 的新一代业务支撑环境提供了一个功 能强大的业务开发、运行和管理的支撑平台，大大促进了业务的快速开发和部署。 由北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室自主设计开发的新一代业务支 撑环境在由软交换提供的开放式a p i 的基础上提供了一个功能强大的业务开发、 运行和管理的支撑平台。 业务逻辑执行环境( s l e e ) 作为业务支撑环境中的核心功能实体，在电信运 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 第二章业务支撑环境概述 营支撑体系中占有重要地位，因此如何使s u 狙更加稳定、高效、可靠、安全地 提供运行支撑和运营控制的功能，从而进一步适应开放的网络环境，是非常必要 的。 本章主要介绍了消息跟踪系统上下文背景。消息跟踪作为在下一代业务支撑 环境系统中维护及监控业务的一个有效手段，其设计和功能的实现直接影响到应 用服务器的功能和性能。在s l e e 重构的背景下，我们提出了消息跟踪系统的设 计与实现的需求。 1 4 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 第三章需求分析 第三章需求分析 下一代网络是业务驱动的网络，如何才能灵活地维护现有的业务并开展新 业务是业务开发商、运营商所普遍关注的问题。消息信令跟踪是u n i n e t 2 0 0 0 应用服务器上维护现有的业务以及开展新业务的一个有效手段，但原有应用服 务器消息跟踪部分在功能和性能方面都存在一些欠缺，所以在应用服务器重构 的项目中，提出了消息跟踪系统重构的新需求。本章首先介绍了消息跟踪系统 在原有系统中的位置，同时通过分析现有消息跟踪系统问题，提出新系统的需 求。 3 1 消息跟踪系统在业务逻辑执行环境中的位置 消息跟踪系统在业务逻辑执行环境中的位置如下图所示： a p p l i c a 6 0 ns e m r 图3 1 消息跟踪系统在应用服务器中的位置 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第三章需求分析 如图3 1 所示，应用服务器可以部署在不同的节点上，s m e 和a c 位于节 点1 ，而多个i c 可以分布于不同的节点上。所以消息跟踪系统也必须提供分 布式跟踪功能，即消息跟踪模块需要分布部署在系统的各节点上，在设计时将 消息跟踪管理子模块部署在应用服务器管理模块( s 也) 进程空间中，将消息 跟踪代理子模块部署在所有部署了实例容器( i c ) 的进程空问当中。 3 2 原有系统问题分析 重构之前应用服务器系统后台所提供的信令跟踪功能并不能很好地满足开 发与调试业务以及维护现有的各种业务的需求。以下归纳了原有的系统问题所 在。 跟踪条件无法按需灵活的进行设置 原有系统的基本设计中仅仅考虑了如何在s m e 和s l e e 中进行消息传递的问 题，并且在j a c 0 r b 版应用服务器中这种消息传递功能也无法正常进行。 但是用户可能需要灵活地按需设簧某些特殊的跟踪条件，即需要跟踪某些 特定的消息，或跟踪某些特定的呼叫，以获取直接有效的信息来达到真正进行 业务调试，故障诊断及业务维护的目的，这也是一个正常的消息跟踪系统的真 正功能所在。 由于原有设计无法正常工作，因此跟踪条件灵活性方面也没有做过多考虑， 对于需要跟踪什么样的消息，如何才能灵活有效地进行跟踪也有很大欠缺。在 重新设计中这是需要解决的比较关键的问题。 庞大而复杂的代码结构 举个例子：s u m 对应于每一条从应用侧报上来的消息，都需要相应的生 成两条消息。一条消息用于进一步包装成正常的消息进行分发，另外一条消息 用于将消息进行转换成消息跟踪所用的消息类型( t r a e v e n t ) ，对应于每一条 消息需要编写的1 h c e e v 衄t 是一个庞大的代码结构。 为了使读者对原有设计的复杂性有直观了解。图3 2 是原有应用服务器每 条需要跟踪的消息所对应的t f a c e 消息的代码结构，从图中可以看出，应用服 务器每增加一条相应的p a n a y 消息，则需要增加很多相应的1 r a c e e v c n t 消息代 码。 另外，对于每一条t m c e e v e n t 消息，都需要增加相应消息的地址检查类 a d d r c 鼹c h e c k e r ，这也导致了a d d 蟠c l l e c k