敖錦蓉 王小峰 古英杰 周衛(wèi)星

【摘 要】通過對(duì)電信在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可靠性提升方法的研究，分別從系統(tǒng)架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程、并發(fā)壓力、系統(tǒng)部署等方面進(jìn)行剖析，論證了引入消息重發(fā)機(jī)制對(duì)在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可靠性帶來的提升，提出了基于消息重發(fā)和緩存的在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，并得到充分的技術(shù)驗(yàn)證支撐，為企業(yè)構(gòu)建高可靠性的在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)提供技術(shù)參考，同時(shí)較好地支持了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下電信運(yùn)營(yíng)商實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)需求。

【關(guān)鍵詞】在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng) BOSS BDS DCC 計(jì)費(fèi)應(yīng)用 消息重發(fā)

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.06.017 中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-1010（2016）06-0075-05

引用格式：敖錦蓉，王小峰，古英杰，等. 基于消息重發(fā)的電信在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可靠性提升研究[J]. 移動(dòng)通信， 2016，40（6）： 75-79.

1 引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)已經(jīng)是計(jì)費(fèi)系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，要求計(jì)費(fèi)不僅從離線轉(zhuǎn)向?qū)崟r(shí)，同時(shí)還要能保證在線計(jì)費(fèi)率。實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)相比傳統(tǒng)離線計(jì)費(fèi)方式而言，是更加注重計(jì)費(fèi)處理時(shí)效性及對(duì)用戶使用情況的授權(quán)和及時(shí)控制的計(jì)費(fèi)方式。目前2G/3G/4G都是采用實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)的，尤其是在4G高帶寬、高網(wǎng)速的體驗(yàn)下，對(duì)計(jì)費(fèi)處理實(shí)時(shí)性的要求更加凸顯。因此，采用實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)方式是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)BOSS（Business & Operation Support System，業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)）系統(tǒng)支撐能力轉(zhuǎn)變的主流趨勢(shì)。

2 在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)特點(diǎn)

在線計(jì)費(fèi)根據(jù)在線計(jì)費(fèi)消息進(jìn)行正算與反算，同時(shí)結(jié)合網(wǎng)元的實(shí)時(shí)話務(wù)控制能力，對(duì)欠費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制。OCS（Online Charging System，在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)）需具備以下特點(diǎn)：

（1）高性能

◆內(nèi)存計(jì)算：基于內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行計(jì)算，優(yōu)化流程、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和性能。

◆分布式：采用了集群化部署、分布式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式文件系統(tǒng)等，具備了負(fù)載均衡、路由管理和分布式計(jì)算。其中，分布式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)是完整的基于內(nèi)存的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

◆高速網(wǎng)絡(luò)帶寬：引入萬(wàn)兆網(wǎng)、InfiniBand網(wǎng)絡(luò)。InfiniBand網(wǎng)絡(luò)是一種不同于傳統(tǒng)以太網(wǎng)的技術(shù)，支持多通道并發(fā)鏈接的“轉(zhuǎn)換線纜”技術(shù)，是將存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器連在一起的I/O技術(shù)。

（2）高可用

◆切換接管：在線計(jì)費(fèi)應(yīng)用集群部署同質(zhì)化，即集群內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)差異，同質(zhì)化部署，能夠互相替代；提升應(yīng)用、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)快速接管能力；多中心容災(zāi)部署。

◆會(huì)話管理：對(duì)會(huì)話進(jìn)行保存且備份。

◆消息重發(fā)：先在網(wǎng)元側(cè)有重發(fā)，然后在BOSS系統(tǒng)也進(jìn)行消息重發(fā)，有了“雙保險(xiǎn)”。

（3）應(yīng)用集群可水平擴(kuò)展

◆支持集群內(nèi)新增在線計(jì)費(fèi)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)，新節(jié)點(diǎn)就緒后在線消息再分發(fā)任務(wù)給其處理，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展過程中不中斷業(yè)務(wù)處理。

◆新增節(jié)點(diǎn)集群業(yè)務(wù)處理性能可線性增強(qiáng)。

（4）應(yīng)用與數(shù)據(jù)分離

在線計(jì)費(fèi)集群不保存客戶資料、賬務(wù)信息等數(shù)據(jù)，在線計(jì)費(fèi)節(jié)點(diǎn)通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問引擎獲取客戶資料、賬務(wù)信息和會(huì)話信息等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用與數(shù)據(jù)分離。

（5）異常、超時(shí)會(huì)話的存儲(chǔ)周期可進(jìn)行配置

3 基于消息重發(fā)的在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可靠性

提升設(shè)計(jì)

新引入了消息重發(fā)和緩存模塊，為了提升可靠性，應(yīng)盡可能地將消息緩存?zhèn)浞菰谡麄€(gè)業(yè)務(wù)流程的前面，以減少信息丟失的可能性，如將緩存布置在在線接入應(yīng)用層。并且在BDS（Billing Data Service，計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)服務(wù)）做相應(yīng)的避重處理以提升在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可靠性，從而減少丟包率和提高在線率。在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)架構(gòu)采用分層設(shè)計(jì)，主要由在線接入層、計(jì)費(fèi)應(yīng)用層、賬務(wù)數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)持久層構(gòu)成。

基于消息重發(fā)的在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)功能架構(gòu)圖如圖1所示：

具體說明如下：

（1）在線接入層：完成服務(wù)使用記錄的采集、數(shù)據(jù)傳輸、格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分發(fā)、負(fù)載均衡功能。

◆在線采集包含了協(xié)議適配、路由管理、DCC（Diameter Credit Control，信用控制協(xié)議）匯接代理。

◆數(shù)據(jù)傳輸完成了采集網(wǎng)元與BOSS之間、省BOSS與總部BOSS系統(tǒng)或其他運(yùn)營(yíng)商之間數(shù)據(jù)的傳輸。

◆格式轉(zhuǎn)換：從原始服務(wù)使用記錄到標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)使用記錄的轉(zhuǎn)換。

◆消息重發(fā)：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常，消息處理不成功或者丟失時(shí)，會(huì)觸發(fā)消息重發(fā)模塊進(jìn)行重發(fā)消息，再次進(jìn)入在線處理流程。

◆消息緩存：當(dāng)消息從網(wǎng)元發(fā)過來時(shí)，同時(shí)在接入層備份一份消息存在緩存中。

（2）計(jì)費(fèi)應(yīng)用層

◆依據(jù)產(chǎn)品服務(wù)資費(fèi)、用戶資料信息和計(jì)費(fèi)資源完成個(gè)人客戶GPRS（General Packet Radio Service，通用分組無(wú)線服務(wù)）業(yè)務(wù)的計(jì)費(fèi)過程，按照優(yōu)惠方式批價(jià)。

◆詳單管理暫時(shí)改為清單直接寫入文件系統(tǒng)落地。

◆計(jì)費(fèi)引擎根據(jù)計(jì)費(fèi)依據(jù)和計(jì)費(fèi)規(guī)則對(duì)輸入的待批價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行費(fèi)用、費(fèi)率以及可用額度等的計(jì)算。

◆計(jì)費(fèi)引擎需要具備正算和反算的能力。正算是指根據(jù)用戶產(chǎn)品訂購(gòu)、業(yè)務(wù)資費(fèi)、用戶信息等計(jì)算使用的費(fèi)用；反算是指用戶使用產(chǎn)品服務(wù)過程中，實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)控制傳遞業(yè)務(wù)使用信息給計(jì)費(fèi)引擎，計(jì)費(fèi)引擎按照賬戶余額、用戶信息、訂購(gòu)產(chǎn)品、產(chǎn)品資費(fèi)和優(yōu)惠等信息，計(jì)算可使用的業(yè)務(wù)額度。

◆預(yù)處理：檢錯(cuò)完成了對(duì)原始服務(wù)使用記錄的有效性、準(zhǔn)確性和完整性檢查；糾錯(cuò)是針對(duì)檢錯(cuò)輸出的記錄進(jìn)行糾正，未能糾正的記錄則形成錯(cuò)單。

（3）賬務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)層

◆用戶資料管理、累積量管理、余額管理、免費(fèi)資源管理。

◆實(shí)現(xiàn)應(yīng)用與數(shù)據(jù)分離，屏蔽應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)的可見性，實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)訪問方式”、“數(shù)據(jù)路由方式”驗(yàn)證。

◆避重處理：當(dāng)消息被觸發(fā)重發(fā)之后，會(huì)對(duì)緩存中的消息進(jìn)行刪除或者標(biāo)記，以避免信息重復(fù)處理。

（4）數(shù)據(jù)持久層

◆可分為資料庫(kù)、賬單庫(kù)、會(huì)話庫(kù)和余額庫(kù)，采用主備部署方式。

◆保證系統(tǒng)可靠性、可擴(kuò)展和數(shù)據(jù)一致性。

基于消息重發(fā)的在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖如圖2所示。

具體說明如下：

（1）用戶在通話請(qǐng)求時(shí)，向控制網(wǎng)元發(fā)起實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)請(qǐng)求；BOSS系統(tǒng)收到在線計(jì)費(fèi)請(qǐng)求。

（2）對(duì)采集和預(yù)處理消息進(jìn)行緩存與備份，對(duì)在線控制協(xié)議進(jìn)行適配路由，將格式轉(zhuǎn)換后的實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)消息發(fā)給相應(yīng)的計(jì)費(fèi)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)。

（3）識(shí)別在線計(jì)費(fèi)消息對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)。

（4）業(yè)務(wù)授權(quán)：依據(jù)業(yè)務(wù)識(shí)別結(jié)果對(duì)用戶服務(wù)使用鑒權(quán)。對(duì)于不需要實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)的消息則返回放通消息；鑒權(quán)通過則進(jìn)入反算流程；鑒權(quán)失敗則返回用戶無(wú)法使用服務(wù)應(yīng)答。

（5）融合控制：依據(jù)配置的實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)流程，調(diào)用計(jì)費(fèi)引擎與實(shí)時(shí)出賬來計(jì)算用戶業(yè)務(wù)資費(fèi)，根據(jù)BDS返回的用戶余額預(yù)留余額和用量，并通過在線采集在線控制通話。

（6）完成通話后，業(yè)務(wù)控制網(wǎng)元通過采集預(yù)處理向融合計(jì)費(fèi)傳遞通話情況，融合計(jì)費(fèi)依據(jù)服務(wù)使用量批價(jià)，并通過BDS扣減余額。若出現(xiàn)異常情況時(shí)，則會(huì)觸發(fā)重發(fā)進(jìn)行再次在線計(jì)費(fèi)，并進(jìn)行避重處理，以避免多次計(jì)費(fèi)、數(shù)據(jù)重復(fù)等情況。

（7）在線計(jì)費(fèi)話單生成：用戶在線話單生成，同時(shí)生成整個(gè)在線計(jì)費(fèi)過程生成的日志。

4 在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)原型驗(yàn)證分析

本次原型實(shí)驗(yàn)采用Redis分布式緩存同步方式來進(jìn)行消息重發(fā)，可提升在線計(jì)費(fèi)可靠性，但同時(shí)會(huì)降低一定的性能。在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)原型結(jié)構(gòu)圖如圖3所示：

基于消息緩存重發(fā)與無(wú)重發(fā)情況下，多次模擬異常場(chǎng)景（斷掉計(jì)費(fèi)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)），在同樣軟硬件配置和并發(fā)數(shù)情況下，在線率和資源占用情況對(duì)比如表1所示：

一個(gè)好的重發(fā)設(shè)計(jì)方案對(duì)于系統(tǒng)的可靠性和性能都至關(guān)重要。目前驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)重發(fā)機(jī)制對(duì)可靠性影響較大，其次就是并發(fā)壓力也會(huì)存在一定的影響。通過本次原型開發(fā)驗(yàn)證，對(duì)基于消息重發(fā)的在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可靠性提升建議如下：

（1）業(yè)務(wù)流程上增加消息重發(fā)可以提升在線可靠性，但應(yīng)盡量減少因消息重發(fā)而增加的業(yè)務(wù)流程，這樣可以相對(duì)減少整個(gè)在線計(jì)費(fèi)過程時(shí)延。為了盡量縮短業(yè)務(wù)流程，可將消息重發(fā)盡可能設(shè)置在整個(gè)流程的最前面，如在線接入應(yīng)用層。

（2）消息緩存?zhèn)浞輵?yīng)盡可能靠前，以減少消息丟失和重發(fā)的可能性。

（3）業(yè)務(wù)并發(fā)數(shù)需要權(quán)衡可靠性和性能，有重發(fā)情況下雖然可靠性得到提升，但隨著并發(fā)數(shù)據(jù)的增加，性能的下降速度比無(wú)重發(fā)情況下要快，可以通過設(shè)定閾值多次驗(yàn)證得到合適的并發(fā)壓力。

（4）重發(fā)次數(shù)也是影響可靠性和性能的一個(gè)重要因素，需要對(duì)重發(fā)次數(shù)做合理限制，處理原則是若某條消息成功完成了在線計(jì)費(fèi)，則在避重處理過程中可將存在緩存庫(kù)中的該信息刪除或者備份取出，以保證可靠性和性能。

（5）重發(fā)掃描頻率應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)資源情況設(shè)置。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過對(duì)電信在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)特征、架構(gòu)設(shè)計(jì)和業(yè)務(wù)流程進(jìn)行介紹、分析及設(shè)計(jì)，討論了基于消息緩存和重發(fā)的在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可靠性提升方法，并以原型開發(fā)進(jìn)行驗(yàn)證分析，給出了在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可靠性提升建議，為電信企業(yè)在線計(jì)費(fèi)可靠性提升提供一種開發(fā)設(shè)計(jì)和建設(shè)技術(shù)參考。

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