基于SOA的下一代电信业务运营支撑系统
2010-10-19杜宇健张新伟
杜宇健，张新伟
（1.山西大学，山西 太原 030006；2.太原国家高新技术产业开发区，山西 太原 030006）
基于SOA的下一代电信业务运营支撑系统
杜宇健1，张新伟2
（1.山西大学，山西 太原 030006；2.太原国家高新技术产业开发区，山西 太原 030006）
SOA（面向服务的体系结构）是未来电信业务支撑系统技术架构的演进方向。本文首先回顾了电信业务运营支撑系统发展历程，然后结合当前电信3G发展背景分析了业务支撑系统遇到的问题和挑战，提出通过引入SOA理念，以标准化、松耦合方式提高了系统应用层面的功能重用性，提高流程编排灵活性，缩短为满足新功能的软件开发周期，构建业务敏捷的业务支撑系统，以应对不断变化的3G市场环境和用户需求，最后对SOA在电信业务支撑系统的发展进行了展望。
SOA；业务运营支撑系统；松耦合；业务流程
Abstract:SOA is the trend for the evolution of the telecommunication business support system(BSS)in the future.This article starts with an overview of the operational history of the telecommunication BSS,then analyzes the problems and risks in BSS through combining with the current 3G development background.Afterward,this paper puts forward the idea of importing SOA in the construction of BSS,so as to realize the effect of enhanced functional importance at the system application level through the modes of standardization and loose-coupling;to improve flexibility of process orchestration;and shorten software development period for satisfying new functions.The article ends with the outlook for SOA’s involvement in telecommunication BSS.
Key words:service-oriented architecture,business support system,loose-coupling,business process
1 概述
1.1 电信业务运营支撑系统发展历程
电信运营支撑系统是指借助IT手段实现对电信网络和电信业务的管理，以达到支撑运营和改善运营的目标。一般而言，运营支撑系统包括两部分的内容：一部分是业务支撑系统（BSS，Business Support System）；另一部分是狭义的运营支撑系统（OSS，Operation Support System），主要指电信网络的管理维护支撑系统。本文将主要关注业务支撑系统。业务运营支撑系统在提高企业竞争力、占有市场及客户方面发挥着重要的作用，是电信运营管理不可缺少的组成部分。
在20世纪80年代，我国通信基础设施处于相对落后的局面，因此通信工作发展重心集中在先进交换设备引进和研发上，还没有真正意义上的业务支撑系统。在80年代中后期程控数字交换机上线后，开始进行简单的配套计费模块的建设。从80年代后期到90年代中后期的近10年间，是我国电信运营支撑系统的起步阶段。这一时期，通信技术和业务规模都发展迅猛。随着用户规模的扩大以及移动通信网的建设，计费系统在这一时期也开始发展起来。从20世纪90年代末到2002年，我国电信业务支撑系统进入了快速发展的轨道，初步形成了运营支撑系统整体框架的雏形，业务支撑系统也从以往零散、半自动化的信息手段向自动化的手段迈进。从2002年至今，我国运营支撑系统软件的产业链已经初步形成，亚信、华为等相关的集成商已经具备了较强的开发能力。随着电信业务发展的要求，各运营商在业务运营支撑系统的规划上不再仅仅局限在功能层面，逐步开始重视对技术架构的规划［1］。
1.2 当前面临的问题和挑战
3G牌照的发放尘埃落定之后，中国电信、中国联通和中国移动都成为了全业务运营商。固网运营商中国电信没有移动业务的运营经验，而中国移动没有固网业务的运营经验，也没有建设相关运营支撑系统的经验。业务支撑系统在打造各自核心竞争力的过程中起的作用日益突出。因此对于三家运营商而言，如何快速构建一个有效支撑3G发展的运营支撑系统是面临的最大难题。
3G时代背景下，随着信息化战略以及信息化建设的逐步实施，各大运营商都将按照企业信息化战略规划的思路开始规划自己的业务支撑系统，整合已有的IT支撑系统，加强集中建设力度，实现数据共享和管理集中。
（1）长尾业务带来的问题和挑战。
业务支撑系统面临的3G业务不仅包括语音、紧急呼叫、短消息等基础电信业务，而且包括位置、流媒体、视频通话等新业务。
相比传统电信业务，新业务的特征是种类多、创新研发成本高、生产复制和销售成本极低，因此3G时代信息业务的经济形态和经济理论将大大不同于传统的通道类业务，产品种类将极度多样化，满足消费者千差万别的个性化需求，成为一个规模巨大的尾部市场。
传统的业务支撑系统主要面向的是用户规模庞大的传统电信业务，对于长尾业务的支撑如果仍然采用分省模式运营管理，存在运营成本和业务同质化的问题。
虽然长尾业务规模小，但是可以利用运营商整体的用户规模优势，将省级运营模式升级为全网运营模式，实现对长尾业务的经济性支撑，有利于运营商业务的统一品牌建设。但是要实现全网范围内业务的快速、低成本的推广、支撑，必须要实现业务运营支撑系统全网的有效联动，以“标准化”方式共享各个省的业务资源和用户资源。
（2）系统技术架构面临的敏捷性挑战。
3G时代，电信运营商也正在从传统的“面向网络”的运营模式向“面向客户”的运营模式转变。电信业务支撑系统也必须适应新的“面向客户”的经营模式的需要，在营销计划、产品开发、客户服务、质量保障、计费模式等方面，对市场竞争、客户消费理念的变化能够及时做出相应的调整。目前全球的主要电信运营商为了适应电信业市场竞争的需要，也都投入了巨额资金来不断地改造和完善他们的业务支撑系统——因为电信业务支撑系统的应变能力、响应速度直接影响到电信运营商的经营管理水平和服务水平。
目前电信运营商的业务支撑系统的建设存在两种模式：定制开发或采用套装软件。定制开发是由系统集成商根据运营商对业务支撑系统的功能和能力等规范要求进行定制的开发；另一种模式是采用国外成熟的套装软件。国外的成熟套装软件质量相对比较稳定而且继承了很多国外的成熟经验，但是与国内客户的实际需求相距比较远。因为国外运营商所处的市场环境相对比较成熟，业务种类也比较丰富，同时自身的管理水平也比较高和相对固定，所以相对应的业务支撑系统的功能和要求与国内的情况还是有很大的差异。因此国内电信运营商普遍采用的是定制开发模式。
定制开发能够比较好地根据运营商的特点量身定做，但是定制开发的系统结构一般耦合程度高。业务支撑系统最大的商业价值应该就是能够迅速支持业务变化，这样才能够树立运营商的竞争优势。但是在业务需求变化之后，在紧耦合架构下，由于功能重用困难造成的重复开发问题使得系统响应周期较长，而且大量的系统功能调整也给系统的技术架构稳定性带来隐患。
总之，在3G时代电信业务运营支撑系统面临着发展长尾业务和快速响应市场需求等挑战。但是由于历史原因，电信运营商在系统的技术实现架构层面缺乏技术规范要求，各个集成商在开发过程中，采用的技术架构不一。为应对上述挑战，需要在技术架构上引入SOA理念，推进结构标准化，以标准化服务实现IT资源在全国范围的有效共享，实现在系统内部新建功能时的有效重用，实现业务流程的快速调整。
2 SOA在电信业务运营支撑系统的引入和未来演进
2.1 SOA定义和参考技术架构
（1）SOA 定义。
面向服务的架构（SOA）的基本概念已经得到了广泛的宣传，逐渐被众多厂商和用户所接受。SOA并非是一个全新事物，实际上它继承了软件架构通过模块化提高灵活性的思想理念。20世纪80年代以Fortran和C为代表的面向结构的架构强调函数的重用，90年代以Visual C++为代表的面向对象的架构强调类的重用，进入20世纪后以EJB和Corba为代表的面向组件的架构强调组件的重用。如今面向服务的架构强调服务的重用，将IT和业务需求的距离进一步拉近。
SOA是一种架构方法，它将企业应用中分散的功能组织成为基于标准、松耦合、可互操作的业务服务，这些服务可以很容易地在企业范围被共享、重用和组合，快速地满足业务需求［2］。
从上述定义可以看出。首先SOA是架构方法，而不是具体架构和具体实现技术，SOA服务可以通过各种编程语言实现，对于服务的描述、发现和调用上，当今SOA成功案例大部分通过Web服务实现，但这主要是由于Web服务有成熟的WS-*系列标准，SOA本身并不强调采用某种特定技术。其次SOA通过标准化服务和松耦合架构支持业务的快速变化，SOA将应用程序的不同功能单元通过服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用标准的独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言的方式进行定义，使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互，当组成整个应用程序的每个服务的内部结构和实现发生改变时，不会影响系统整合架构。
（2）SOA参考技术架构。
SOA参考技术架构是一个用以指导建立具体SOA的抽象框架，描述了SOA环境中各实体及实体间的关系。SOA参考技术架构并没有国际标准。虽然OASIS、W3C、OSOA等标准化组织依托其成员的工作，逐步推出了SCA和SDO等标准和规范。但是在参考技术架构方面，迄今为止还没有形成业界公认的标准。目前各个IT厂商会依据自身技术特点提出各自的SOA参考技术架构［3］。
虽然各方对SOA的表述各不相同，但都反映出服务标准化和松耦合的设计思想，不依托某一技术或平台，是以服务为单位、以松耦合和粗粒度为基本特征的体系结构构建风格。
图1 SOA参考架构
图1所示的SOA参考技术架构是在传统的3层体系结构基础上，依据流程关系建立的分层模型。架构整体上分为纵横两个维度。从横向看由上至下分为接入层、共享服务层和数据层，其中共享服务层又包括流程层、服务层、组件层。
①接入层位于基础技术架构的最上层，为架构内的业务流程和服务提供广泛的接入渠道，提供与用户或其他外部系统进行交互的界面，并通过与其他层的通信实现相关的业务功能。
②流程层对服务进行编排后形成的业务流程服务，包括自动流程和人工工作流程等。
③服务层为架构提供封装好的共享服务。服务可由构件或其他服务装配而成，服务是语义表示，实际逻辑代码在组件层实现。
④组件层是系统功能的原子实现，服务的重用在代码执行层面实际上是组件的复用。
⑤数据层是对现有应用系统实现功能的重新描述，应用系统包括购买的套装软件和自己开发建设的系统。资源层需要实现异构数据资源的访问和遗留应用和外部应用的访问。资源层的实现，需要对现有的应用系统和数据，进行梳理和重新封装，提供给构件或服务层进一步提供服务。
此外参考架构纵向还包括服务的管控和安全，以及服务的集成。
⑥SOA管控目标是降低业务风险，提高系统的可管理性与架构可见性。管控内容主要是跨越服务生命周期，进行决策、评价和控制。
⑦SOA安全目标是建立一个统一的安全基础设施和标准，解决异构整合环境的安全问题，形成一套完整的保护基于组件和服务的SOA环境的结构。
⑧SOA集成目标是建立成熟和可管理的基础设施来实现SOA，以支持大量服务的交互。ESB（企业服务总线）是SOA下实现服务集成的核心架构。ESB是由中间件技术实现并支持SOA的一组基础架构，支持异构环境中的服务、消息以及基于事件的交互，并且具有适当的服务级别和可管理性。
2.2 电信业务支撑系统的SOA切入点
SOA是电信业务支撑系统应对异构整合和IT重用的有效手段。但是对于SOA的切入点的选择需要结合SOA的适用性、运营商发展需求和支撑系统自身特点来确定。
表1 电信业务支撑系统业务流程种类
SOA作为一种新的软件架构思想，通过标准化、松耦合方式有效提高了应用层面的功能重用性，流程的编排变更更加灵活，大大缩短为满足新功能的软件开发周期。但是SOA并非放之四海而皆准，SOA解决的根本问题是异构互联和重用，因此SOA适用的场景首先是异构IT系统间的整合，多个异构的IT系统之间通过标准化服务进行整合。其次是IT资源的共享和协同，对内在系统新功能开发过程中实现服务重用，对外可提供给其他IT系统的调用协同。SOA也有很多不适用的场景，首先是涉及批处理及大数据量交互类的应用，由于目前SOA多采用Web服务方式实施，因此不适合交互数据量较大的服务调用 （但对于大数据量服务调用的触发可以采用服务的方式，实际数据传输用文件的方式）。另外对于大数据量计算类应用，如联机分析类应用，也不适合采用SOA，因为SOA的服务中介层会带来服务响应性能的下降［4-5］。
电信业务支撑系统是包括客户服务，营帐和商业智能等功能的复杂系统，包含了不同类型的应用。因此对于电信业务支撑系统的SOA引入不能笼统而论，需要寻求合适的切入点。IBM在SOA实施方法论上提出了SOA五大切入点，关注人员、流程、信息、连通性以及复用。对于业务支撑系统我们选择从流程切入，表1给出了电信业务支撑系统的主要业务流程种类。
从表1中可见，业务支撑系统在SOA的流程切入点上应重点选择联机交易型中的自动化轻量级、人工参与流程、跨系统流程和长生命周期流程。批处理重量级和联机分析型不适合采用SOA方式实现，而跨部门跨地域的SOA实施难度较大，即有技术层面的集成因素，也有部门之间的管理因素，从切入策略上看不适合初期介入，在企业对SOA实施积累了丰富经验后，在管理制度配合的基础上可在此类流程中实施。
有了切入流程分析，之后可结合具体系统展开梳理分析。如从CRM系统流程入手，对于客户业务受理开通、业务投诉，对外渠道的服务整合，与营帐系统的接口整合和实时营销等流程，适合作为SOA的切入点。
2.3 电信业务支撑系统SOA的实施策略
SOA的实施方法可分为三步。第一步是业务需求分析，分析业务热点以及业务功能之间协作关系，确定SOA实施切入点；第二步进行SOA服务建模，定义服务模型，基于业务功能分析鉴定出业务服务，确定服务封装粒度；第三步是SOA服务的具体实现，开发一个面向服务的体系构架。
服务的建模是SOA实施成败的关键。SOA服务建模有两种方式，自顶向下和自底向上。一般地，对于新建系统，应采用自顶向下的方式，从业务流程入手，按照SOA的实施方法进行服务梳理；对于现有系统，适合采用自底向上的方式，基于业务需求，在现有应用系统基础上梳理需要对外提供的标准化服务。对于已有的运营商业务支撑系统，应主要采用自底向上的方法，围绕CRM现有流程和系统发展需求，梳理出目标服务模型（见图2）。
图2 SOA服务建模
SOA服务的实现上，国际规范组织OSOA（Open SOA）成立了两个项目组，分别负责制定SCA和SDO规范，目标是开发一个语言中立的编程模型，实现面向构件的服务实现方式。面向构件的核心是直接通过粒度更小的构件来组合架构更灵活的标准服务。但是目前SCASDO在应用的成熟性上还缺乏成功案例的支持。业务支撑系统属于运营商的核心生产系统，贸然改变系统编程架构风险较大，因此服务的实现应以标准化封装为主，在不改变现有系统的内部组件机制下，根据服务建模输出需求对外暴露服务。由于Web服务在标准化方面较为成熟，所以业务支撑系统服务的暴露上应采用WS协议栈，消息格式采用XML，通信采用SOAP协议，服务按照WSDL格式描述，遵循UDDI标准实现服务的注册和发布。
基于构件技术的软件开发方法是未来的技术趋势，未来运营商应关注SCASDO技术发展，在合适的时机建立一个标准的面向构件技术平台，并在其上构造企业所需要的所有标准服务。
2.4 未来演进策略
业务支撑系统的技术架构向SOA演进的过程必然是一个循序渐进的过程。
目前国内电信运营商都处在SOA起步阶段，在SOA实施初级阶段应选择实施难度适中，回报率较高的项目切入，主要围绕CRM系统的流程改造进行，显著提高客户服务质量，体验到SOA的高投资回报，为运营商下一步深化SOA实施打下良好基础。技术实现上选择Web服务封装方式，通过构建企业服务总线实现服务的松耦合集成。
在业务支撑系统内部实现基础整合后，运营商可转向实现对多个部门或多条业务流程的SOA整合，使得业务支撑系统同网络支撑系统以及运营商内部信息化系统进行高效合作，将CRM流程、员工办公流程和网络故障处理流程整合，提高员工的工作效率，为一线客服人员快速提供网络故障信息和处理状态，提高客户投诉受理质量。服务集成上，与网络支撑系统和信息化系统的内部集成总线建立总线联盟。
未来业务支撑系统应逐步转向构件化的技术架构，建立灵活、标准、可复用的企业构件库，将业务支撑系统的IT资产转化为服务，最大限度地提高IT软件资源的重用度，高效支撑运营商的战略部署，使运营商成为一个可以自动响应市场因素的灵动企业。
3 小结
电信运营商在3G时代的竞争压力之下，需要业务支撑系统能有效应对长尾业务发展的需求，适应市场环境瞬息万变的要求和客户个性化的需求。为此需要基于SOA构建新一代的业务支撑系统，在统一的稳定架构下，可以通过既有组件的重新组合或是构建一些新的组件等方法，灵活地对局部的功能加以修改或添加，从而及时地响应电信业务需求或者业务规则的变化。通过工作流模板的变更，可以轻松地满足电信业务流程的变化。
电信运营商业务支撑系统的SOA实施需要循序渐进，从业务流程梳理分析切入，初期围绕CRM的轻量级交互流程入手，通过有效提升客服质量体现SOA价值，为未来逐步实现跨部门和企业级的SOA架构铺平道路。
随需应变的能力使电信运营商能够快速推出新业务，提高系统架构的稳定性，保护运营商的原有IT投资，有效降低业务支撑系统的总体成本。基于SOA的业务支撑系统将助力电信运营商打造差异化竞争力，在3G时代的竞争中占得先机。
［1］ 唐岩，王勇．电信运营支撑系统的现状及发展［J］．电信科学，2002，18（10）．
［2］杨娟，张雷，王柏，艾波．新一代电信业务支撑系统软件体系结构的研究［J］．北京邮电大学学报，2003，26（2）．
［3］ 皇威，曾蕴波，谢政．基于 SOA 构建集成化企业应用门户［J］．中国制造业信息化（学术版），2010，（3）．
［4］ 汪涛．基于 SOA 架构的中间件应用集成技术［J］．通信系统与网络技术，2009，35（4）．
［5］ 吕希艳，张润彤．基于 SOA 的企业信息资源整合［J］．中国科技论坛，2006，（2）．
（责任编辑 谭果林）
Next Generation Telecom Bussiness Support System based on SOA
Du Yujian1，Zhang Xinwei2
（1.Shanxi University,Taiyuan 030006,China；2.Taiyuan National High-tech Industrial Development Zone,Taiyuan 030006,China）
F203
A
2010-05-19
杜宇健（1974-），男，山西太原人，工学博士，高级工程师；研究方向:控制理论和应用。
