下一代網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)沖突問題研究與解決方法

郭建立，劉志晗，李 旭

(1.中國電子科技集團(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、綜合化和個性化等趨勢。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，開放的網(wǎng)絡(luò)接口和業(yè)務(wù)平臺將進(jìn)一步簡化第三方業(yè)務(wù)的開發(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立性，使得下一代網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)沖突問題比傳統(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)沖突問題研究現(xiàn)狀

業(yè)務(wù)沖突問題的研究主要集中在沖突檢測、沖突解決和沖突避免 3個方面［2，3］，其研究成果可大體上歸結(jié)為3類: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)計來降低業(yè)務(wù)沖突發(fā)生的可能性。形式化方法一般應(yīng)用于檢測業(yè)務(wù)本身邏輯層的沖突問題。根據(jù)控制點所在位置的不同分為基于動態(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)沖突檢測問題，3GPP引入了一個新的網(wǎng)元——業(yè)務(wù)能力交互管理器(Service Capability Interaction Manager，SCIM)［4］來專門負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)交互問題。之后，3GPP在TR 23.810［5］中又引入了Service Broker功能實體，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)和實現(xiàn)方式的說明。

2 業(yè)務(wù)能力交互管理器體系架構(gòu)設(shè)計

2.1 下一代網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)沖突檢測需求

在下一代網(wǎng)絡(luò)中，業(yè)務(wù)種類紛繁多樣，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)有的沖突檢測系統(tǒng)都無法提供一個統(tǒng)一的業(yè)務(wù)沖突檢測與解決框架，它們只能有效地檢測和解決某一類或者幾類業(yè)務(wù)沖突。當(dāng)將幾種相互獨立的檢測方法集成在一起時，極可能會出現(xiàn)檢測方法之間相互沖突的現(xiàn)象。同時還可能會產(chǎn)生系統(tǒng)效率低下的問題。此外，現(xiàn)有的這些系統(tǒng)在具體實現(xiàn)過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，實現(xiàn)3GPP規(guī)范中對業(yè)務(wù)能力交互管理實體的功能要求，包括業(yè)務(wù)沖突的檢測、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器和動態(tài)協(xié)商處理器。新的業(yè)務(wù)請求首先經(jīng)過數(shù)據(jù)管理器的處理，由數(shù)據(jù)分類單元對業(yè)務(wù)請求進(jìn)行分類，并由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元根據(jù)業(yè)務(wù)的分類結(jié)果轉(zhuǎn)交至不同的規(guī)則數(shù)據(jù)庫或處理單元。業(yè)務(wù)請求首先被轉(zhuǎn)交至二維分析表沖突檢測器，由二維分析表沖突檢測器根據(jù)動態(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)沖突但無法解決，則將請求轉(zhuǎn)交至動態(tài)協(xié)商處理器。動態(tài)協(xié)商處理器按照業(yè)務(wù)規(guī)則庫的規(guī)則定義，判斷業(yè)務(wù)請求并處理、組合，將組合后的請求下發(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級處理方式的好處在于:動態(tài)二維分析表的處理速度快，對于常見的業(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。動態(tài)協(xié)商處理的速度相對較慢，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

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)沖突是一個約束規(guī)則:

式中，opk是一個操作謂詞，m是操作謂詞的數(shù)目;ck是條件條目(condition item)，每個條件條目是一個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TRUE，表示此規(guī)則適用于該用戶;rs_opk是一個沖突解決操作，p是操作的數(shù)目。

3.2 業(yè)務(wù)沖突檢測算法

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

算法1 業(yè)務(wù)沖突檢測算法

4 實驗結(jié)果

E-SCIM軟件運行在Redhat Linux Enterprise 5系統(tǒng)下，實驗環(huán)境主要有業(yè)務(wù)服務(wù)器、S-CSCF以及E-SCIM 3種類型的設(shè)備，其他設(shè)備按照IMS的規(guī)范布置。實驗過程中部署了15種業(yè)務(wù)，包括來話屏蔽(ICB)、呼出屏蔽(OCB)以及主叫號碼識別顯示(CLIP)等。測試用例覆蓋了業(yè)務(wù)沖突中的典型應(yīng)用，測試結(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器發(fā)現(xiàn)，剩余8%的業(yè)務(wù)沖突可由動態(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%)不能被檢測到。

5 結(jié)束語

詳細(xì)分析了通信網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)沖突問題產(chǎn)生的根源，總結(jié)和分析了現(xiàn)有的各種業(yè)務(wù)沖突檢測和解決方法。針對下一代網(wǎng)絡(luò)中存在的業(yè)務(wù)沖突問題，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)，通過混合采用二維分析表沖突檢測器和動態(tài)協(xié)商處理器，實驗表明該方法能夠快速地對網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)沖突進(jìn)行檢測，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［J］.無線電工程2010，40(3):4-6.