郭建立，劉志晗，李 旭

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北石家莊 050081;2.北京郵電大學(xué)，北京 100876)

0 引言

隨著通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的需求逐步呈現(xiàn)出多媒體化、多樣化、綜合化和個(gè)性化等趨勢(shì)。在這一背景下，融合多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、能夠提供多媒體綜合業(yè)務(wù)、開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)資源能力的下一代網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)［1］逐漸形成。在下一代網(wǎng)絡(luò)中，開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)接口和業(yè)務(wù)平臺(tái)將進(jìn)一步簡(jiǎn)化第三方業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)和部署，從而出現(xiàn)大量業(yè)務(wù)，而這些業(yè)務(wù)又往往具有極大的獨(dú)立性，使得下一代網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)沖突問(wèn)題比傳統(tǒng)電話網(wǎng)和智能網(wǎng)更加突出和嚴(yán)重，成為影響電信業(yè)務(wù)快速部署的瓶頸之一。

1 業(yè)務(wù)沖突問(wèn)題研究現(xiàn)狀

業(yè)務(wù)沖突問(wèn)題的研究主要集中在沖突檢測(cè)、沖突解決和沖突避免 3個(gè)方面［2，3］，其研究成果可大體上歸結(jié)為3類(lèi):軟件工程方法、形式化方法和在線技術(shù)。其中，軟件工程方法主要是通過(guò)構(gòu)造新的軟件體系結(jié)構(gòu)和改進(jìn)業(yè)務(wù)的設(shè)計(jì)來(lái)降低業(yè)務(wù)沖突發(fā)生的可能性。形式化方法一般應(yīng)用于檢測(cè)業(yè)務(wù)本身邏輯層的沖突問(wèn)題。根據(jù)控制點(diǎn)所在位置的不同分為基于動(dòng)態(tài)協(xié)商的在線技術(shù)和基于特征交互管理器的在線技術(shù)。

此外，為了有效控制和處理下一代網(wǎng)絡(luò)中存在的業(yè)務(wù)沖突檢測(cè)問(wèn)題，3GPP引入了一個(gè)新的網(wǎng)元——業(yè)務(wù)能力交互管理器(Service Capability Interaction Manager，SCIM)［4］來(lái)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)交互問(wèn)題。之后，3GPP在TR 23.810［5］中又引入了Service Broker功能實(shí)體，根據(jù)掌握的用戶業(yè)務(wù)簽約情況，明確這些業(yè)務(wù)該按照何種順序被觸發(fā)，并且能夠?qū)Υ嬖跊_突的業(yè)務(wù)進(jìn)行協(xié)調(diào)。但是除了這些概念以外，SCIM和Service Broker缺乏進(jìn)一步的定義，以及相關(guān)功能結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式的說(shuō)明。

2 業(yè)務(wù)能力交互管理器體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 下一代網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)沖突檢測(cè)需求

在下一代網(wǎng)絡(luò)中，業(yè)務(wù)種類(lèi)紛繁多樣，產(chǎn)生業(yè)務(wù)沖突的緣由也多種多樣，使得網(wǎng)絡(luò)中可能發(fā)生的業(yè)務(wù)沖突不可能是單一的某種或者幾種，必然是多種多樣的。然而，現(xiàn)有的沖突檢測(cè)系統(tǒng)都無(wú)法提供一個(gè)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)沖突檢測(cè)與解決框架，它們只能有效地檢測(cè)和解決某一類(lèi)或者幾類(lèi)業(yè)務(wù)沖突。當(dāng)將幾種相互獨(dú)立的檢測(cè)方法集成在一起時(shí)，極可能會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)方法之間相互沖突的現(xiàn)象。同時(shí)還可能會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)效率低下的問(wèn)題。此外，現(xiàn)有的這些系統(tǒng)在具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中也具有一定的局限性，如可能與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不兼容，有的則是虛警問(wèn)題比較嚴(yán)重等。為此，在參考3GPP的規(guī)范并結(jié)合現(xiàn)有的各種業(yè)務(wù)沖突檢測(cè)與解決方法的基礎(chǔ)上，提出一種新的業(yè)務(wù)能力交互管理器體系架構(gòu)。

2.2 增強(qiáng)型業(yè)務(wù)能力交互管理器

增強(qiáng)型業(yè)務(wù)能力交互管理器(Enhanced Service Capacity Interaction Manager，E-SCIM)體系架構(gòu)如圖1所示，包括交互管理模塊、策略引擎、核心處理模塊、服務(wù)請(qǐng)求接入模塊、組合路由模塊和用戶數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊。其中，核心處理模塊完成E-SCIM的主要功能，實(shí)現(xiàn)3GPP規(guī)范中對(duì)業(yè)務(wù)能力交互管理實(shí)體的功能要求，包括業(yè)務(wù)沖突的檢測(cè)、組合和解決。其余的模塊完成E-SCIM的接口和數(shù)據(jù)預(yù)處理功能，如進(jìn)行消息格式化等工作，為核心處理模塊提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)材料，輔助完成業(yè)務(wù)組合功能［6］。

核心處理模塊的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示，由3部分組成，分別為:數(shù)據(jù)管理器、二維分析表沖突檢測(cè)器和動(dòng)態(tài)協(xié)商處理器。新的業(yè)務(wù)請(qǐng)求首先經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)管理器的處理，由數(shù)據(jù)分類(lèi)單元對(duì)業(yè)務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行分類(lèi)，并由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元根據(jù)業(yè)務(wù)的分類(lèi)結(jié)果轉(zhuǎn)交至不同的規(guī)則數(shù)據(jù)庫(kù)或處理單元。業(yè)務(wù)請(qǐng)求首先被轉(zhuǎn)交至二維分析表沖突檢測(cè)器，由二維分析表沖突檢測(cè)器根據(jù)動(dòng)態(tài)二維分析表進(jìn)行處理。如果未發(fā)現(xiàn)沖突，或發(fā)現(xiàn)沖突且可以解決，則將業(yè)務(wù)請(qǐng)求轉(zhuǎn)交至業(yè)務(wù)管理模塊，做進(jìn)一步處理。如果發(fā)現(xiàn)沖突但無(wú)法解決，則將請(qǐng)求轉(zhuǎn)交至動(dòng)態(tài)協(xié)商處理器。動(dòng)態(tài)協(xié)商處理器按照業(yè)務(wù)規(guī)則庫(kù)的規(guī)則定義，判斷業(yè)務(wù)請(qǐng)求并處理、組合，將組合后的請(qǐng)求下發(fā)至業(yè)務(wù)管理模塊，做進(jìn)一步處理。

圖1 增強(qiáng)型業(yè)務(wù)能力交互管理器體系架構(gòu)

圖2 核心處理模塊功能結(jié)構(gòu)

采用2級(jí)處理方式的好處在于:動(dòng)態(tài)二維分析表的處理速度快，對(duì)于常見(jiàn)的業(yè)務(wù)沖突可以快速定位和解決，保證業(yè)務(wù)執(zhí)行效率，提高E-SCIM整體的透明性。動(dòng)態(tài)協(xié)商處理的速度相對(duì)較慢，但處理能力強(qiáng)，確保解決可能出現(xiàn)的業(yè)務(wù)沖突。

3 業(yè)務(wù)沖突檢測(cè)

3.1 業(yè)務(wù)沖突的形式化定義

定義1 業(yè)務(wù)行為SB是相關(guān)事件和操作的合取:式中，ek，opk和varak分別是一個(gè)事件、操作和變量謂詞;m，n和p是所包含的事件、操作和變量謂詞的數(shù)目。

定義2 業(yè)務(wù)交互SI是n(n≥2)個(gè)交互的業(yè)務(wù)行為與業(yè)務(wù)上下文變量的合取:

式中，SBk是某個(gè)業(yè)務(wù)行為，Context表示業(yè)務(wù)上下文變量。

定義3 業(yè)務(wù)沖突是一個(gè)約束規(guī)則:

式中，opk是一個(gè)操作謂詞，m是操作謂詞的數(shù)目;ck是條件條目(condition item)，每個(gè)條件條目是一個(gè)原子謂詞公式或原子謂詞公式的反，n是條件條目的數(shù)量;Apply(appArea)的值為T(mén)RUE，表示此規(guī)則適用于該用戶;rs_opk是一個(gè)沖突解決操作，p是操作的數(shù)目。

3.2 業(yè)務(wù)沖突檢測(cè)算法

業(yè)務(wù)沖突檢測(cè)算法如表1所示。具體過(guò)程為:在收到信令消息之后，沖突檢測(cè)算法首先生成SB和SI的謂詞公式，然后對(duì)相應(yīng)的沖突公式進(jìn)行變量代入和謂詞計(jì)算，根據(jù)SI檢測(cè)出各種沖突。如果業(yè)務(wù)沖突規(guī)則的值計(jì)算為T(mén)RUE，則一個(gè)沖突被檢測(cè)出來(lái)，調(diào)用相應(yīng)的解決方案處理沖突。

算法1 業(yè)務(wù)沖突檢測(cè)算法

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

E-SCIM軟件運(yùn)行在Redhat Linux Enterprise 5系統(tǒng)下，實(shí)驗(yàn)環(huán)境主要有業(yè)務(wù)服務(wù)器、S-CSCF以及E-SCIM 3種類(lèi)型的設(shè)備，其他設(shè)備按照IMS的規(guī)范布置。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中部署了15種業(yè)務(wù)，包括來(lái)話屏蔽(ICB)、呼出屏蔽(OCB)以及主叫號(hào)碼識(shí)別顯示(CLIP)等。測(cè)試用例覆蓋了業(yè)務(wù)沖突中的典型應(yīng)用，測(cè)試結(jié)果表明91%的業(yè)務(wù)沖突可直接由二維分析表沖突檢測(cè)器發(fā)現(xiàn)，剩余8%的業(yè)務(wù)沖突可由動(dòng)態(tài)協(xié)商處理器所發(fā)現(xiàn)，只有極少量的業(yè)務(wù)沖突(小于1%)不能被檢測(cè)到。

5 結(jié)束語(yǔ)

詳細(xì)分析了通信網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)沖突問(wèn)題產(chǎn)生的根源，總結(jié)和分析了現(xiàn)有的各種業(yè)務(wù)沖突檢測(cè)和解決方法。針對(duì)下一代網(wǎng)絡(luò)中存在的業(yè)務(wù)沖突問(wèn)題，依據(jù)3GPP關(guān)于SCIM的功能需求定義，參考現(xiàn)有的業(yè)務(wù)沖突檢測(cè)與解決方法，提出了一種增強(qiáng)型的業(yè)務(wù)能力交互管理器架構(gòu)，通過(guò)混合采用二維分析表沖突檢測(cè)器和動(dòng)態(tài)協(xié)商處理器，實(shí)驗(yàn)表明該方法能夠快速地對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)沖突進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行解決。

［1］方強(qiáng).演進(jìn)的3GPP系統(tǒng)架構(gòu)分析［J］.無(wú)線電通信技術(shù)，2010，36(2):13-15.

［2］楊放春，魏薇，劉志晗，等.下一代網(wǎng)絡(luò):業(yè)務(wù)沖突的控制方法［M］.北京:北京郵電大學(xué)出版社，2008.

［3］YANG Fang-chun，LIU Hua.A Generic Approach to Service ConflictControlin IMS ［C］∥ The Fifth International Conference on Networking and Services，Valencia，Spain，2009:444-449.

［4］3GPP，IP Multimedia(IM)session handling;IM call model［S］，2010:Stage 2.TS 23.218.

［5］3GPP，Study on Architecture Impacts of Service Brokering［S］，2008:TR 23.810 V8.0.0.

［6］霍永華，湯十黨.基于策略的網(wǎng)絡(luò)性能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.無(wú)線電工程2010，40(3):4-6.