電信業(yè)務(wù)計費賬務(wù)云化處理技術(shù)方案研究

李福慶，杜志濤，牛 軍（中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司，北京100048）

0 前言

計費賬務(wù)系統(tǒng)是電信運營商業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)的核心系統(tǒng)之一，它主要負責對用戶使用的各種電信服務(wù)進行計費，為電信運營商的業(yè)務(wù)收入提供保障。同客戶關(guān)系管理、客戶服務(wù)、渠道管理等面向前臺客戶的管理型系統(tǒng)相比，計費賬務(wù)系統(tǒng)屬于面向后臺的生產(chǎn)型系統(tǒng)，它對系統(tǒng)的實時性、可靠性、高效性等具有較高的要求。

云計算是目前流行的IT技術(shù)，本文嘗試從云計算角度淺談電信業(yè)務(wù)計費賬務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)演進以及相關(guān)注意事項。

1 電信業(yè)務(wù)計費賬務(wù)現(xiàn)狀

根據(jù)付費方式及信用控制方式不同，目前電信業(yè)務(wù)計費賬務(wù)系統(tǒng)共分為后付費計費賬務(wù)系統(tǒng)和預(yù)付費計費賬務(wù)系統(tǒng)。

a）后付費計費賬務(wù)系統(tǒng)。主要為后付費用戶提供計費賬務(wù)處理，系統(tǒng)以定時批量處理為主，月末及月初時為系統(tǒng)處理高峰期。

b）預(yù)付費計費賬務(wù)系統(tǒng)。主要為預(yù)付費用戶提供計費賬務(wù)處理，系統(tǒng)以實時計費處理為主，需保證24 h可靠運行。

1.1 后付費計費賬務(wù)系統(tǒng)

后付費主要是面向信用度較高的用戶，允許先使用業(yè)務(wù)后付費（付費周期按月），并且當用戶余額不足時允許用戶透支一定額度。后付費計費賬務(wù)系統(tǒng)主要處理來自網(wǎng)元的批量話單，平時只對用戶話單進行計費批價，月底統(tǒng)一對用戶的當月話單進行出賬。所以后付費系統(tǒng)以批量處理為主，系統(tǒng)運算高峰期在每月底出賬時段。

后付費計費賬務(wù)系統(tǒng)主要包括采集、預(yù)處理、計費、賬務(wù)、信控等模塊。

1.2 預(yù)付費計費賬務(wù)系統(tǒng)

預(yù)付費主要是面向信用較低的用戶，用戶必須先繳費后使用業(yè)務(wù)，用戶一邊使用業(yè)務(wù)一邊計費，當余額不足時及時停止用戶業(yè)務(wù)使用。預(yù)付費計費賬務(wù)系統(tǒng)主要處理來自網(wǎng)元的實時計費請求，實時進行計費批價處理，并反饋網(wǎng)元處理結(jié)果，網(wǎng)元根據(jù)計費賬務(wù)系統(tǒng)的處理結(jié)果控制用戶使用業(yè)務(wù)。預(yù)付費系統(tǒng)為實時計費處理，無明顯的高峰期，系統(tǒng)需要保證24 h穩(wěn)定可靠運行。

預(yù)付費計費主要包括基于智能網(wǎng)的系統(tǒng)和基于運營支撐的系統(tǒng)。

1.2.1 基于智能網(wǎng)的計費系統(tǒng)

最初的預(yù)付費業(yè)務(wù)由智能網(wǎng)SCP提供，稱為PPS業(yè)務(wù)，當PPS用戶的呼叫請求接續(xù)到MSC時，MSC根據(jù)事先的簽約信息將用戶呼叫觸發(fā)至SCP，由SCP完成對預(yù)付費業(yè)務(wù)的計費。

基于智能網(wǎng)SCP雖然實現(xiàn)了預(yù)付費計費，但是存在以下幾個局限性。

a）支持的業(yè)務(wù)種類較少，只支持語音業(yè)務(wù)，不支持數(shù)據(jù)、增值業(yè)務(wù)。

b）智能網(wǎng)架構(gòu)較封閉，系統(tǒng)升級調(diào)整周期較長，無法適應(yīng)市場的快速變化。

c）智能網(wǎng)一般只負責計費，為了實現(xiàn)“一單清”，需要由運營支撐系統(tǒng)進行統(tǒng)一合賬，不便于用戶統(tǒng)一管理。

由于以上原因，出現(xiàn)了基于運營支撐系統(tǒng)的預(yù)付費計費系統(tǒng)。

1.2.2 基于運營支撐的計費系統(tǒng)

基于運營支撐的預(yù)付費計費系統(tǒng)主要是把預(yù)付費的計費功能從智能網(wǎng)SCP中剝離出來，在運營支撐系統(tǒng)中新建預(yù)付費計費賬務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)預(yù)付費的計費功能，智能網(wǎng)SCP中僅保留基本的接續(xù)控制功能。

當預(yù)付費用戶的呼叫請求接續(xù)到MSC時，MSC根據(jù)事先的簽約信息將用戶呼叫觸發(fā)至SCP，SCP再將計費請求觸發(fā)到運營支撐系統(tǒng)中的預(yù)付費計費賬務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)預(yù)付費的實時計費。

基于運營支撐的預(yù)付費計費系統(tǒng)可以與多套SCP對接，從而實現(xiàn)全省預(yù)付費業(yè)務(wù)的集中計費，同時通過與后付費計費系統(tǒng)的互通，可以實現(xiàn)預(yù)后互轉(zhuǎn)、統(tǒng)一出賬等一些基本的融合業(yè)務(wù)計費功能。

2 電信計費賬務(wù)系統(tǒng)融合

2.1 計費賬務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展

計費賬務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個階段。

a）專業(yè)計費階段。早期的計費系統(tǒng)主要處理后付費計費，系統(tǒng)以專業(yè)為導(dǎo)向，根據(jù)專業(yè)的不同，分為短信計費系統(tǒng)、GSM計費系統(tǒng)、CDMA計費系統(tǒng)、GPRS計費系統(tǒng)、CDMA1X計費系統(tǒng)等多套專業(yè)計費系統(tǒng)。

b）綜合計費階段。鑒于專業(yè)計費系統(tǒng)管理復(fù)雜，為了提高效率、統(tǒng)一管理，提出了綜合計費賬務(wù)系統(tǒng)，將各專業(yè)計費系統(tǒng)綜合在一起統(tǒng)一進行采集、預(yù)處理、計費、賬務(wù)處理，實現(xiàn)用戶辦理的“一單清、一臺清”，目前各大運營商的計費賬務(wù)系統(tǒng)都處于這個階段。

c）融合計費階段。綜合計費賬務(wù)系統(tǒng)僅實現(xiàn)后付費業(yè)務(wù)的綜合處理，運營支撐體系還存在后付費、預(yù)付費2套計費系統(tǒng)，下一步的工作就是實現(xiàn)預(yù)后付費的融合計費。

2.2 計費賬務(wù)系統(tǒng)的融合

融合計費賬務(wù)系統(tǒng)主要包括融合計費、余額及計劃量管理、賬務(wù)處理、賬務(wù)管理幾個模塊。

融合計費實現(xiàn)預(yù)后付費的融合計費，負責在線消息的實時信用控制和離線話單批價累賬功能。在線計費系統(tǒng)功能包括接收省分轉(zhuǎn)發(fā)的在線消息，進行在線消息的格式轉(zhuǎn)換、路由分發(fā)、批價（包括正算和反算）和實時賬務(wù)優(yōu)惠等，進行預(yù)留、扣費等操作，對用戶進行實時信用控制。離線計費系統(tǒng)功能包括接收省分上傳的離線話單，對離線話單進行批價和實時賬務(wù)處理，并進行話單入庫處理。

余額及計劃量管理包括統(tǒng)一余額管理和統(tǒng)一計劃量管理，統(tǒng)一余額管理負責預(yù)后付費用戶余額的統(tǒng)一管理，對預(yù)后付費計費模塊提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)視圖，提供預(yù)付費余額預(yù)占、扣除、取消，后付費余額變更服務(wù)。統(tǒng)一計劃量管理負責預(yù)后付費用戶資源賬本的統(tǒng)一管理，負責資源的生產(chǎn)、使用、扣除，提供預(yù)付費資源的預(yù)占、扣除、取消，后付費資源變更服務(wù)。

賬務(wù)處理負責預(yù)后付費的統(tǒng)一賬務(wù)處理，在賬期末或接收熱賬請求后，系統(tǒng)對每個賬戶本賬期發(fā)生的一次性費用、周期性費用、使用費進行計算匯總，并進行優(yōu)惠、費用轉(zhuǎn)移、補退費處理、調(diào)賬處理，生成賬務(wù)數(shù)據(jù)和客戶化的賬單。

賬務(wù)管理負責預(yù)后付費的詳單、賬單、收費、欠費、發(fā)票等統(tǒng)一管理。

3 電信計費賬務(wù)系統(tǒng)云化技術(shù)

3.1 云計算概述

云計算是網(wǎng)格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負載均衡等傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。它將計算任務(wù)分布在大量計算機構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算能力，最終計算能力就像煤氣、水電一樣可以作為一種商品進行流通，取用方便，費用低廉。

云計算包含3種不同服務(wù)類型，即軟件即服務(wù)（SaaS）、平臺即服務(wù)（PaaS）、基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）。本文主要討論基于IaaS技術(shù)的云計算技術(shù)，IaaS指的是以服務(wù)形式提供服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)硬件。

3.2 云計算帶來的好處

目前，各電信運營商的運營支撐系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施普遍面臨著以下問題。

a）硬件廠家較多，不便管理。

b）硬件更新?lián)Q代快，硬件供應(yīng)商為了促進新一代設(shè)備的銷售，往往對新設(shè)備的銷售給予較高的折扣，而舊設(shè)備的擴容及維護成本居高不下，導(dǎo)致電信運營的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不得不緊跟硬件供應(yīng)商的腳步。

c）運營支撐系統(tǒng)的集中式架構(gòu)對基礎(chǔ)設(shè)施的配置要求越來越高，隨著業(yè)務(wù)量的增長，服務(wù)器主機必須不斷擴容，業(yè)務(wù)處理能力受限于單臺服務(wù)器主機的最大能力，如果需要更強的業(yè)務(wù)能力，必須采用更高處理能力的服務(wù)器主機。

IaaS服務(wù)可以對運營商現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施進行整合，通過提供虛擬化的服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)運營支撐系統(tǒng)的一體化部署。通過采購高集成的刀片服務(wù)器替換現(xiàn)有昂貴的小型機，可以大幅降低硬件采購成本和維護成本，有效地解決了硬件廠家多、更新成本高的難題。

由于IaaS通過虛擬化方式提供無限的虛擬服務(wù)器節(jié)點，它要求應(yīng)用系統(tǒng)具備水平的擴展性和伸縮性，因此現(xiàn)有運營支撐系統(tǒng)的集中式架構(gòu)無法適應(yīng)IaaS。為了實現(xiàn)云化部署，必須對運營支撐系統(tǒng)的架構(gòu)進行改變。

3.3 應(yīng)用服務(wù)器的云化

應(yīng)用系統(tǒng)的云化首先要實現(xiàn)系統(tǒng)的分布式部署，這里所說的分布式部署不是簡單Web服務(wù)器+應(yīng)用服務(wù)器+數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的3層模式，而是將應(yīng)用系統(tǒng)進行更加細小切割，每個切片都可以獨立部署，單獨切片的停機不影響系統(tǒng)的運行，應(yīng)用系統(tǒng)的性能擴展通過橫向增加切片數(shù)量進行，理論上這種切割可以是無限的。

本文嘗試從計費賬務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)入手，分析各個層面云化的相關(guān)技術(shù)。

電信運營計費賬務(wù)系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為4層。

a）網(wǎng)元接口。負責與網(wǎng)元接口，接受網(wǎng)元發(fā)送的計費信息，預(yù)付費接口為DCC實時接口，后付費接口為話單批量接口。

b）計費賬務(wù)應(yīng)用。負責融合計費、統(tǒng)一余額管理、統(tǒng)一賬務(wù)的應(yīng)用邏輯處理。

c）內(nèi)存數(shù)據(jù)庫。為了提高實時處理速度，計費賬務(wù)系統(tǒng)一般將數(shù)據(jù)從磁盤數(shù)據(jù)庫加載到內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中，所有計算均在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中進行，以提高處理效率。

d）磁盤數(shù)據(jù)庫。負責數(shù)據(jù)的最終持久化存儲。

由于網(wǎng)元接口模塊和應(yīng)用模塊都是無狀態(tài)的，可以方便地實現(xiàn)橫向分布式部署，通過增加主機的數(shù)量獲取更高的處理性能。

3.4 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的云化

3.4.1 基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件的云化部署

內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和磁盤數(shù)據(jù)庫都可以通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件的多機集群功能實現(xiàn)分布式部署，磁盤數(shù)據(jù)庫的性能和吞吐量較低，無法滿足大并發(fā)的訪問，不建議在磁盤數(shù)據(jù)庫進行多機集群，根據(jù)測試情況，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫性能一般是磁盤數(shù)據(jù)庫的5倍以上，所以建議在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫上進行多機集群。

應(yīng)用向一臺數(shù)據(jù)庫主機寫入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)系統(tǒng)軟件自動復(fù)制到其他數(shù)據(jù)主機上，保證多臺主機上數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)一致。如果其中任一主機出現(xiàn)故障，則其他任一主機都可接管業(yè)務(wù)，實現(xiàn)不間斷業(yè)務(wù)服務(wù)。

應(yīng)用程序可以采用以下幾種方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫多機集群。

a）讀寫分離方式。指定1臺或少數(shù)幾臺主機專門用來寫入數(shù)據(jù)，其他主機只用來讀。這種模式需要應(yīng)用系統(tǒng)能夠區(qū)別讀寫操作，增加了應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜度，但是可以大大的提高訪問效率，解決了大規(guī)模數(shù)據(jù)在高并發(fā)環(huán)境下的高效讀寫問題。

b）讀寫不分離方式。每臺可同時進行讀寫，不區(qū)分讀寫操作，這種模式應(yīng)用系統(tǒng)較簡單，但是集群的效率較低，不適應(yīng)大規(guī)模的數(shù)據(jù)訪問。

基于系統(tǒng)軟件本身提供的集群功能雖然可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的集群，但是依然存在很多問題。

a）系統(tǒng)規(guī)模受限。根據(jù)目前的應(yīng)用情況，數(shù)據(jù)庫集群的規(guī)模一直受限，而且隨著主機的增多性能下降較快。

b）價格因素。商業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件的價格較高，不符合云計算廉價的目標。

在應(yīng)對大規(guī)模的海量數(shù)據(jù)計算方面，目前業(yè)界較常見的方法是數(shù)據(jù)庫切割，通過對數(shù)據(jù)庫進行水平及垂直切割降低數(shù)據(jù)規(guī)模，從而獲得理想的訪問效率。

3.4.2 數(shù)據(jù)庫切割及部署

傳統(tǒng)的計費數(shù)據(jù)庫采用集中式部署，隨著用戶規(guī)模的增長，數(shù)據(jù)庫必須不斷地擴容或升級，數(shù)據(jù)庫的最大容量受限于單臺數(shù)據(jù)庫主機的能力。通過對計費賬務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫進行切割，將數(shù)據(jù)庫分布到多臺數(shù)據(jù)庫主機上部署，可以支持數(shù)據(jù)庫的平滑擴容，理論上沒有最大用戶上限。

計費賬務(wù)系統(tǒng)的垂直切割方法如下：

a）按照數(shù)據(jù)使用頻率，實時性數(shù)據(jù)和非實時性數(shù)據(jù)分離部署。

b）按照功能模塊劃分，融合計費、賬務(wù)處理、余額管理等功能模塊分離部署。

數(shù)據(jù)庫水平切割方法如下：

a）數(shù)據(jù)分省部署，按客戶維度分布實現(xiàn)分布式部署，一個客戶下的賬戶，用戶信息必須處于同一數(shù)據(jù)庫中。

b）一個省的數(shù)據(jù)分布于一到多個數(shù)據(jù)庫，兩個省的數(shù)據(jù)不會混放于一個庫。

c）一個省內(nèi)多個本地網(wǎng)數(shù)據(jù)分散到省內(nèi)的多個數(shù)據(jù)庫中，不同本地網(wǎng)不同內(nèi)存庫，對于用戶容量較小的本地網(wǎng)可合并到一個內(nèi)存庫。

d）數(shù)據(jù)庫以省為單位擴展。具體應(yīng)用部署如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)庫部署架構(gòu)

如圖2所示，計費賬務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫包括2個層面：物理數(shù)據(jù)庫和內(nèi)存數(shù)據(jù)庫。物理數(shù)據(jù)庫全省共享，負責保存變動較小的基礎(chǔ)信息，可以縱向切割為資料庫、參數(shù)庫、詳單庫、統(tǒng)計查詢庫等，物理數(shù)據(jù)庫負責與其他運營支撐系統(tǒng)的接口；內(nèi)存數(shù)據(jù)庫負責保存實時的計費信息，包括融合計費、賬務(wù)處理、余額計劃量管理3個庫，每個庫對應(yīng)一個功能模塊。初始時，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫從物理數(shù)據(jù)庫初始化參數(shù)、資料等基本信息，系統(tǒng)運行后，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫計費的話單、詳單等最終計費信息同步到物理數(shù)據(jù)庫，賬務(wù)處理內(nèi)存庫負責向物理資料庫同步賬務(wù)處理中間結(jié)果、實時賬單、月底賬單，批銷記錄，余額管理內(nèi)存數(shù)據(jù)庫負責向統(tǒng)計查詢庫同步賬本信息。

通過數(shù)據(jù)庫分割降低了數(shù)據(jù)庫規(guī)模，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫的平滑擴容，但是還存在一些問題。當一筆業(yè)務(wù)操作跨越多個分庫時，需要解決分庫之間交互的問題。

3.4.3 分布式數(shù)據(jù)庫代理

對于分布式數(shù)據(jù)庫，一般采用分布式數(shù)據(jù)庫代理實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)訪問的路由，從而屏蔽應(yīng)用程序?qū)Φ讓訑?shù)據(jù)庫的感知，簡化應(yīng)用程序開發(fā)，便于應(yīng)用程序的擴展。

分布式數(shù)據(jù)庫代理主要由SQL語句解析、數(shù)據(jù)路由2部分組成。

SQL語句解析功能主要對客戶端發(fā)起的SQL語句進行解析，分析該語句是否涉及到跨數(shù)據(jù)庫操作。如果不涉及跨數(shù)據(jù)庫操作，則直接將SQL請求轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫；如果涉及到跨數(shù)據(jù)庫操作，則需要將SQL語句進行拆分，并分別將拆分后的SQL語句路由到對應(yīng)的分布數(shù)據(jù)庫中，當分布數(shù)據(jù)庫返回結(jié)果時，需要將結(jié)果合并在一起，返回給客戶端。

數(shù)據(jù)路由負責從分布數(shù)據(jù)庫中查找用戶數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)庫切割原則，一個客戶下的賬戶信息必須處于同一數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)路由算法的核心是依靠客戶ID尋址，即尋找圍繞客戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語

本文從系統(tǒng)架構(gòu)角度初步探討了計費賬務(wù)系統(tǒng)的云化技術(shù)，通過將計費賬務(wù)系統(tǒng)部署到云平臺上，使得計費賬務(wù)系統(tǒng)擺脫了昂貴的小型機平臺，可以大大節(jié)約基礎(chǔ)設(shè)施投資、提高硬件的利用率。本文雖然通過數(shù)據(jù)切割、數(shù)據(jù)路由等手段初步實現(xiàn)了計費賬務(wù)系統(tǒng)云化部署，但是目前還無法實現(xiàn)云計算的高可靠性、位置無關(guān)等重要特性，希望本文能夠為云計算在計費賬務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用提供思路。

［1］中國聯(lián)合通信有限公司.中國聯(lián)通IT系統(tǒng)在線計費系統(tǒng)規(guī)范，2009.

［2］陳龍.電信運營支撐系統(tǒng)［M］.2版.北京：人民郵電出版社，2007.