摘要：為了解決準(zhǔn)實時計費系統(tǒng)有較高的欠費風(fēng)險，智能網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持能力及靈活性不足等問題，提出了一種實時融合計費系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)方法。采用了可定制規(guī)則分揀的預(yù)處理引擎、基于適配器模式的批價引擎和嵌入式腳本等方法，滿足了靈活的多種業(yè)務(wù)融合計費需求；同時，還采用了多級消息分發(fā)、共享內(nèi)存數(shù)據(jù)庫等方法，保證了系統(tǒng)的實時性。經(jīng)過測試實驗獲得系統(tǒng)消息平均響應(yīng)時間99．9％小于400ms，系統(tǒng)單節(jié)點支持用戶數(shù)由現(xiàn)在的300萬提升到2000萬，混合呼叫處理能力由現(xiàn)在的2400Caps提升到4000Caps；解決了現(xiàn)有計費系統(tǒng)實時性差、對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持能力不足、不能處理海量數(shù)據(jù)等問題；具有高實時性、高可擴(kuò)展性、高靈活性等特點。
　　
　　引言
　　
　　隨著國內(nèi)運營商紛紛進(jìn)入全網(wǎng)運營一體化時代，對于具備、寬帶、移動通信等多種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的運營商來說，融合各種業(yè)務(wù)為用戶提供具有個性化、多樣化以及差異化的服務(wù)是取得競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵。計費系統(tǒng)是全業(yè)務(wù)運營支撐系統(tǒng)之中的核心系統(tǒng)，必須滿足實時性、全業(yè)務(wù)融合、高擴(kuò)展性和統(tǒng)一客戶視圖等需求。目前國內(nèi)外各大電信運營商均在使用傳統(tǒng)的準(zhǔn)實時計費系統(tǒng)以及智能網(wǎng)系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)獨立運行。準(zhǔn)實時計費系統(tǒng)是離線計費系統(tǒng)的一種，其特點是計費系統(tǒng)以聯(lián)機(jī)方式得到使用記錄后，馬上進(jìn)行計費，以盡可能縮短用戶使用與計費之間的時間差，但計費系統(tǒng)不參與服務(wù)使用過程，而是在服務(wù)使用過程結(jié)束后根據(jù)使用記錄進(jìn)行計費。經(jīng)過多年的實踐證明，越來越高的欠費風(fēng)險是傳統(tǒng)準(zhǔn)實時計費系統(tǒng)的致命弱點。智能網(wǎng)系統(tǒng)具備實時計費能力，但業(yè)務(wù)資費靈活性不夠，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持能力不足，新業(yè)務(wù)開發(fā)速度慢，又無法適應(yīng)市場復(fù)雜靈活的變化要求。
　　
　　為了滿足新一代計費系統(tǒng)的需求，3GPP組織提出了在線計費系統(tǒng)（OCS）的參考結(jié)構(gòu)，給出了具有開放性和通用性的實時計費系統(tǒng)框架，支持承載層、會話層和應(yīng)用層的統(tǒng)一計費。在此參考結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，本文基于SOA架構(gòu)，采用可定制規(guī)則分揀的預(yù)處理引擎、高擴(kuò)展性的批價引擎以及共享內(nèi)存數(shù)據(jù)庫等技術(shù)設(shè)計實現(xiàn)了一種具有高實時性、高可擴(kuò)展性和高靈活性的新一代實時融合在線計費系統(tǒng)。
　　
　　1、系統(tǒng)架構(gòu)
　　
　　在線計費指計費信息可以實時影響業(yè)務(wù)的提供、帳戶余額可以實時更新的計費機(jī)制，可分為基于事件型和基于會話型的在線計費。會話型的典型例子是用戶打，需要持續(xù)一段時間；事件型的典型例子是發(fā)短信，一次消息觸發(fā)一次計費。以會話型計費在線計費為例，用戶通話過程中消息可分為三種：初始化消息，更新消息和結(jié)束消息。用戶通話一開始發(fā)送初始化消息，然后系統(tǒng)根據(jù)事先設(shè)定的預(yù)留策略（比如3min），定時發(fā)送更新消息直至用戶通話結(jié)束，之后向在線計費系統(tǒng)發(fā)送結(jié)束消息，在線計費系統(tǒng)則在線實時采集這些消息進(jìn)行鑒權(quán)、預(yù)留、計費、扣費，一旦用戶余額不夠一次預(yù)留量，則根據(jù)余額反算時長，將時長通知網(wǎng)元，網(wǎng)元在用戶達(dá)到時長后停止用戶通話。
　　
　　在線計費系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。　　
　　由在線采集模塊負(fù)責(zé)采集話單文件及在線消息，并轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一格式消息進(jìn)行主機(jī)級消息分發(fā)。計費消息調(diào)度模塊負(fù)責(zé)消息的接收與發(fā)送以及消息的進(jìn)程級分發(fā)。計費控制模塊接收到計費消息后進(jìn)行協(xié)議解析，生成計費事件，并根據(jù)計費事件類型及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分別由預(yù)處理引擎、批價引擎、余額管理和會話管理處理，實現(xiàn)基于會話承載的計費、基于內(nèi)容事件的計費以及用戶賬戶管理。zui后，系統(tǒng)通過話單生成程序?qū)I(yè)務(wù)使用記錄和計費結(jié)果保存到CDR文件中。　　
　　為了滿足未來海量數(shù)據(jù)處理的需要以及系統(tǒng)擴(kuò)容的需求，系統(tǒng)采用主機(jī)級消息分發(fā)和進(jìn)程級消息分發(fā)兩級分發(fā)策略。其中主機(jī)級消息分發(fā)由運行于IMPDiameterServer上的在線采集模塊負(fù)責(zé)。如圖2所示，IMPDiameterServer在收到信用控制請求包（CCR）后，會根據(jù)CCR中的用戶標(biāo)識信息以及共享內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中的路由策略（如用戶、地域、號段、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等）來決定將這個CCR分發(fā)給那一個在線計費系統(tǒng)（OCS）主機(jī)進(jìn)行處理。在OCS主機(jī)收到CCR后，計費消息調(diào)度模塊中的分發(fā)進(jìn)程會根據(jù)CCR的業(yè)務(wù)類型和OCS進(jìn)程的負(fù)載情況將CCR包指派給某個具體的OCS進(jìn)程進(jìn)行處理。
　　
　　2、在線計費控制
　　
　　2．1預(yù)處理引擎
　　
　　隨著電信業(yè)務(wù)的發(fā)展，需要越來越靈活的資費套餐，這就需要多種多樣、可靈活配置的擴(kuò)展計費信息。另一方面，通信網(wǎng)元的多樣化，使得原始計費信息變化較大。怎樣把原始信息靈活轉(zhuǎn)換成擴(kuò)展計費信息就成為預(yù)處理引擎設(shè)計的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的預(yù)處理方法對于新的業(yè)務(wù)和規(guī)則，一般都是通過修改程序代碼來實現(xiàn)的，這樣給程序的管理和維護(hù)帶來了很大的困難，而且風(fēng)險比較高。
　　
　　本文提出了一種基于可定制規(guī)則分揀的預(yù)處理引擎，該引擎可以根據(jù)不同網(wǎng)元的業(yè)務(wù)需求，靈活地配置并驗證邏輯，規(guī)整統(tǒng)一的批價接口，從而實現(xiàn)了全業(yè)務(wù)的融合。同時，由于不需要修改程序，系統(tǒng)維護(hù)方便且風(fēng)險極小。
　　
　　2．2批價引擎
　　
　　批價引擎是在線計費的核心組件。隨著資費策略越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的基于參數(shù)表驅(qū)動或簡單規(guī)則驅(qū)動的計費引擎表達(dá)起來越來越困難，計費引擎越做越復(fù)雜，擴(kuò)展性也越來越差，維護(hù)代價越來越高。為了解決這一問題，采用適配器（Adapter）的設(shè)計模式以及嵌入腳本技術(shù)實現(xiàn)了一種高可擴(kuò)展性的通用批價引擎。基于適配器模式的批價引擎分為三層，分別是核心層、適配器層和原始數(shù)據(jù)層，如圖3所示。　　
　　對一次性費用計算、使用費計算、周期費用計算和優(yōu)惠計算等提供統(tǒng)一的屬性訪問接口，使得費用計算和數(shù)據(jù)源的變化無關(guān)，實現(xiàn)通用的費用計算引擎。當(dāng)增加新的業(yè)務(wù)（新的格式、內(nèi)容）時，只要增加實現(xiàn)一個適配器就可以被批價引擎接受。傳統(tǒng)的資費模型通常通過用戶資料中的多個屬性，組合運算后得到若干條資費規(guī)則，資費規(guī)則只有在程序運行時才知道用戶適用的資費。資費配置后是否正確生效具有不確定性。基于適配器模式的批價引擎采用了資費規(guī)則包的資費模型，形成可供用戶選擇的資費計劃，這樣用戶所匹配的資費規(guī)則可以從用戶資料中直接查詢出來，可靠性更能得到保證。通過對各種話單、事件進(jìn)行分析，資費配置和對抽象的“事件屬性”進(jìn)行定義，對新的網(wǎng)絡(luò)（業(yè)務(wù)）計費只要在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)配置表中增加相應(yīng)的事件屬性描述即可。
　　
　　為了解決基于C／C++語言實現(xiàn)的批價引擎可擴(kuò)展性差的問題，批價引擎還創(chuàng)新性的采用了嵌入Python腳本技術(shù)，利用C++程序運行時的動態(tài)解析Python腳本和Python本身強(qiáng)大的表達(dá)能力，可以使計費規(guī)則的表達(dá)無限靈活。Python語言是面向?qū)ο蟮哪_本語言，同時也支持傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化編程，具有很好的動態(tài)解釋性。復(fù)雜的資費策略可以通過腳本實現(xiàn)。腳本就像插件一樣，可以根據(jù)需要任意配置，極大地提高系統(tǒng)的表達(dá)能力和擴(kuò)展性。為運營商提供強(qiáng)大的運營支撐能力，方便運營商的業(yè)務(wù)快速推出和開展。
　　
　　2．3虛擬余額技術(shù)
　　
　　傳統(tǒng)的計費系統(tǒng)沒有虛擬余額的概念，只支持一種余額類型，即金額。其他類型的消費都要轉(zhuǎn)換為金額才能實現(xiàn)。隨著電信業(yè)務(wù)的發(fā)展，各種各樣的基于時長、次數(shù)、流量等消費的方式越來越多，都轉(zhuǎn)成金額也是一種方式，但不靈活。在余額管理模塊設(shè)計中，系統(tǒng)引入了虛擬余額的概念。系統(tǒng)支持用戶的余額可以是除了金額外的其他類型“余額”，如時長、次數(shù)、流量等。同時支持虛擬類型的擴(kuò)充，有效增加用戶消費的方式，方便電信業(yè)務(wù)的拓展。
　　
　　3、共享內(nèi)存數(shù)據(jù)庫
　　
　　計費系統(tǒng)中各種業(yè)務(wù)程序需要對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻繁的查詢操作，涉及的數(shù)據(jù)量非常巨大，訪問數(shù)據(jù)庫的頻率很高，由此產(chǎn)生過多的數(shù)據(jù)庫交互導(dǎo)致程序性能降低。使用共享內(nèi)存技術(shù)將數(shù)據(jù)庫待查詢的數(shù)據(jù)上載到業(yè)務(wù)程序所在的系統(tǒng)內(nèi)存中，結(jié)合業(yè)務(wù)需求建立快速有效的查詢方式，提高查詢速度，減少對數(shù)據(jù)庫性能的依賴。
　　
　　根據(jù)需要查詢的數(shù)據(jù)量，在系統(tǒng)內(nèi)存中開辟足夠的共享內(nèi)存段，用于存放數(shù)據(jù)記錄。同時根據(jù)數(shù)據(jù)查詢的需求建立對應(yīng)的查詢方式（即建立索引），創(chuàng)建對應(yīng)的共享內(nèi)存段，用于存放索引及輔助維護(hù)數(shù)據(jù)。共享內(nèi)存數(shù)據(jù)庫框架如圖4所示。　　
　　守護(hù)進(jìn)程根據(jù)預(yù)先定義，查詢并獲取數(shù)據(jù)庫中的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理形成需要存放的記錄并插入共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)段，同時根據(jù)查詢方式形成對應(yīng)的索引記錄，插入共享內(nèi)存的索引段。在數(shù)據(jù)被批量上載后，業(yè)務(wù)進(jìn)程可以連接共享內(nèi)存，先訪問索引段，然后獲取對應(yīng)的數(shù)據(jù)記
　　
　　錄。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)發(fā)生變動時，守護(hù)進(jìn)程根據(jù)相應(yīng)的機(jī)制獲取變動的數(shù)據(jù)，依照前面業(yè)務(wù)進(jìn)程查詢數(shù)據(jù)的方法，如果找到數(shù)據(jù)就更新，如果沒找到就插入新記錄。
　　
　　4、結(jié)語
　　
　　隨著電信技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的準(zhǔn)實時計費系統(tǒng)已不能滿足電信運營商的需求。本文設(shè)計了一種實時融合認(rèn)證在線計費系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用可定制規(guī)則分揀的預(yù)處理引擎、基于適配器模式的批價引擎和嵌入式腳本等技術(shù)滿足了靈活的多種業(yè)務(wù)融合計費需求。同時，該系統(tǒng)還采用了多級消息分發(fā)、共享內(nèi)存數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，保證了系統(tǒng)的實時性。該系統(tǒng)消息平均響應(yīng)時間99．9％小于400ms。系統(tǒng)單節(jié)點支持用戶數(shù)由現(xiàn)在的300萬提升到2000萬，系統(tǒng)容量提升后，一般的電信企業(yè)部署單節(jié)點，zui多兩個節(jié)點即可滿足容量要求。系統(tǒng)的單節(jié)點混合呼叫處理能力由現(xiàn)在的2400CaPs提升到4000Caps。數(shù)據(jù)處理性能提升后，將能滿足未來海量數(shù)據(jù)處理的需要。