下一代网络业务冲突问题研究与解决方法

郭建立，刘志晗，李 旭

(1.中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄 050081;2.北京邮电大学，北京 100876)

0 引言

随着通信技术和网络技术的快速发展，人们对网络业务的需求逐步呈现出多媒体化、多样化、综合化和个性化等趋势。在这一背景下，融合多种异构网络、能够提供多媒体综合业务、开放网络资源能力的下一代网络体系结构［1］逐渐形成。在下一代网络中，开放的网络接口和业务平台将进一步简化第三方业务的开发和部署，从而出现大量业务，而这些业务又往往具有极大的独立性，使得下一代网络中的业务冲突问题比传统电话网和智能网更加突出和严重，成为影响电信业务快速部署的瓶颈之一。

1 业务冲突问题研究现状

业务冲突问题的研究主要集中在冲突检测、冲突解决和冲突避免 3个方面［2，3］，其研究成果可大体上归结为3类:软件工程方法、形式化方法和在线技术。其中，软件工程方法主要是通过构造新的软件体系结构和改进业务的设计来降低业务冲突发生的可能性。形式化方法一般应用于检测业务本身逻辑层的冲突问题。根据控制点所在位置的不同分为基于动态协商的在线技术和基于特征交互管理器的在线技术。

此外，为了有效控制和处理下一代网络中存在的业务冲突检测问题，3GPP引入了一个新的网元——业务能力交互管理器(Service Capability Interaction Manager，SCIM)［4］来专门负责协调业务交互问题。之后，3GPP在TR 23.810［5］中又引入了Service Broker功能实体，根据掌握的用户业务签约情况，明确这些业务该按照何种顺序被触发，并且能够对存在冲突的业务进行协调。但是除了这些概念以外，SCIM和Service Broker缺乏进一步的定义，以及相关功能结构和实现方式的说明。

2 业务能力交互管理器体系架构设计

2.1 下一代网络业务冲突检测需求

在下一代网络中，业务种类纷繁多样，产生业务冲突的缘由也多种多样，使得网络中可能发生的业务冲突不可能是单一的某种或者几种，必然是多种多样的。然而，现有的冲突检测系统都无法提供一个统一的业务冲突检测与解决框架，它们只能有效地检测和解决某一类或者几类业务冲突。当将几种相互独立的检测方法集成在一起时，极可能会出现检测方法之间相互冲突的现象。同时还可能会产生系统效率低下的问题。此外，现有的这些系统在具体实现过程中也具有一定的局限性，如可能与现有的网络结构不兼容，有的则是虚警问题比较严重等。为此，在参考3GPP的规范并结合现有的各种业务冲突检测与解决方法的基础上，提出一种新的业务能力交互管理器体系架构。

2.2 增强型业务能力交互管理器

增强型业务能力交互管理器(Enhanced Service Capacity Interaction Manager，E-SCIM)体系架构如图1所示，包括交互管理模块、策略引擎、核心处理模块、服务请求接入模块、组合路由模块和用户数据预处理模块。其中，核心处理模块完成E-SCIM的主要功能，实现3GPP规范中对业务能力交互管理实体的功能要求，包括业务冲突的检测、组合和解决。其余的模块完成E-SCIM的接口和数据预处理功能，如进行消息格式化等工作，为核心处理模块提供统一的数据材料，辅助完成业务组合功能［6］。

核心处理模块的功能结构如图2所示，由3部分组成，分别为:数据管理器、二维分析表冲突检测器和动态协商处理器。新的业务请求首先经过数据管理器的处理，由数据分类单元对业务请求进行分类，并由数据转发单元根据业务的分类结果转交至不同的规则数据库或处理单元。业务请求首先被转交至二维分析表冲突检测器，由二维分析表冲突检测器根据动态二维分析表进行处理。如果未发现冲突，或发现冲突且可以解决，则将业务请求转交至业务管理模块，做进一步处理。如果发现冲突但无法解决，则将请求转交至动态协商处理器。动态协商处理器按照业务规则库的规则定义，判断业务请求并处理、组合，将组合后的请求下发至业务管理模块，做进一步处理。

图1 增强型业务能力交互管理器体系架构

图2 核心处理模块功能结构

采用2级处理方式的好处在于:动态二维分析表的处理速度快，对于常见的业务冲突可以快速定位和解决，保证业务执行效率，提高E-SCIM整体的透明性。动态协商处理的速度相对较慢，但处理能力强，确保解决可能出现的业务冲突。

3 业务冲突检测

3.1 业务冲突的形式化定义

定义1 业务行为SB是相关事件和操作的合取:式中，ek，opk和varak分别是一个事件、操作和变量谓词;m，n和p是所包含的事件、操作和变量谓词的数目。

定义2 业务交互SI是n(n≥2)个交互的业务行为与业务上下文变量的合取:

式中，SBk是某个业务行为，Context表示业务上下文变量。

定义3 业务冲突是一个约束规则:

式中，opk是一个操作谓词，m是操作谓词的数目;ck是条件条目(condition item)，每个条件条目是一个原子谓词公式或原子谓词公式的反，n是条件条目的数量;Apply(appArea)的值为TRUE，表示此规则适用于该用户;rs_opk是一个冲突解决操作，p是操作的数目。

3.2 业务冲突检测算法

业务冲突检测算法如表1所示。具体过程为:在收到信令消息之后，冲突检测算法首先生成SB和SI的谓词公式，然后对相应的冲突公式进行变量代入和谓词计算，根据SI检测出各种冲突。如果业务冲突规则的值计算为TRUE，则一个冲突被检测出来，调用相应的解决方案处理冲突。

算法1 业务冲突检测算法

4 实验结果

E-SCIM软件运行在Redhat Linux Enterprise 5系统下，实验环境主要有业务服务器、S-CSCF以及E-SCIM 3种类型的设备，其他设备按照IMS的规范布置。实验过程中部署了15种业务，包括来话屏蔽(ICB)、呼出屏蔽(OCB)以及主叫号码识别显示(CLIP)等。测试用例覆盖了业务冲突中的典型应用，测试结果表明91%的业务冲突可直接由二维分析表冲突检测器发现，剩余8%的业务冲突可由动态协商处理器所发现，只有极少量的业务冲突(小于1%)不能被检测到。

5 结束语

详细分析了通信网络中业务冲突问题产生的根源，总结和分析了现有的各种业务冲突检测和解决方法。针对下一代网络中存在的业务冲突问题，依据3GPP关于SCIM的功能需求定义，参考现有的业务冲突检测与解决方法，提出了一种增强型的业务能力交互管理器架构，通过混合采用二维分析表冲突检测器和动态协商处理器，实验表明该方法能够快速地对网络中的业务冲突进行检测，并进行解决。

［1］方强.演进的3GPP系统架构分析［J］.无线电通信技术，2010，36(2):13-15.

［2］杨放春，魏薇，刘志晗，等.下一代网络:业务冲突的控制方法［M］.北京:北京邮电大学出版社，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］霍永华，汤十党.基于策略的网络性能管理系统的设计［J］.无线电工程2010，40(3):4-6.