专用数字通信网络中的虚拟数据库设计

殷锡亮

摘 要：文章提出了在专用数字通信网络中使用虚拟数据库的必要性，并设计了基于专用数字通信网络三层架构中各层应用的虚拟数据库，屏蔽了物理数据库对上层软件设计的限制，提出了在专网通信系统中的一种分布式数据库架构设计，设计了传输数据的两种方式，最后通过一个数据传输过程的举例描述了网元间数据交换的典型流程。

关键词：专用数字通信网络；虚拟数据库；分布式数据库架构

引言

专用数字通信网是专用模拟通信网的数字化替代产物，它除了具备个人移动通信的全部功能，它还能控制与实现个人与群体间任意通信，保密性高，功能丰富，真正全面实现了通讯的智能化，一个成熟的专用数字集群通信网用户数量比较庞大，系统管理这些用户就需要用到数据库，传统的数据集中式管理一旦数据库损坏，恢复期间必将影响系统的正常运行，给用户带来通信中断。专用数字集群网络需要采用分布式数据管理，其3层架构网络单元各自拥有数据库，出现故障不相互影响，还能继续保持通讯不间断，对于每个网络单元必须采用不同的物理数据库实现，这就对数据库上层的管理单元的开发维护带来困难，引入虚拟数据库后，上层软件管理单元不需要关心物理数据库接口，直接调用虚拟数据库接口，即可轻松地完成数据库的管理，而且无需由于客户使用其它物理数据库引起的变动而改动。文章对分布式数据库架构以及虚拟数据库的实现设计进行了描述分析。

1 分布式数据库架构

一个可以覆盖一个省级地域的专用无线通信网络架构可以设计为图1，由3级网络单元组成，分布在省会城市的网络中心处理单元，分布在省会城市的各个区中心、各个地级市的基站控制器，调度台服务器，网管服务器网络单元，分布在各个街道的基站，网管客户端，调度台客户端网络单元。对应着每层的网络单元有自己的数据库用来存储不同的用户数据，在一级网络单元中心数据库保存全网的数据，2、3级网络单元保存经常在本地无线覆盖范围内的用户设备数据。此优点是一个节点单元出现故障，不影响整网的处理流程，缺点是如需做不同节点的join操作，必须在上级节点网元操作。

2 虚拟数据库设计

基站网元需要对数据的各种操作方式作出快速的响应，以及用户信息的固化存储，防止断电后引起的数据丢失，基站的系统资源有限制，不能选用耗费系统资源的物理数据库，专用通信网络使用SQLite数据库，集成了内存的高效操作以及支持物理存储，无需安装，应用广，商用性好。基站控制器，调度台服务器，网管服务器等网元需要存储各种不同的用户信息以及呼叫服务信息，计费信息等各种海量数据，它们对操作数据的反应时间没有很严格的需求，但对数据库存储能力有较大的需求，可以采用应用比较广泛的MySQL数据库。一级网元，作为整网的数据存储以及处理中心，数据量以及数据安全性是需要首先考虑的问题，Oracle是最值得信赖的大型关系型数据库。虚拟数据库使上层软件开发人员无需关心任何物理数据库接口，只需要使用虚拟数据库提供的一套接口，即可自由灵活进行数据的管理操作。

2.1 虚拟数据库的基本操作

数据库的基本操作分为插入，更新，删除，查询，针对每张表的操作方式，也是基于基本的四类操作，根据操作条件进行操作，总可以将数据转化成SQL语句进行操作。

2.2 虚拟数据库的实现

虚拟数据库操作的底层接口是各种物理数据库提供的API，虚拟数据库需要将这些API集中地封装起来，并根据用户的需求选择使用。封装结构可以如下所示：

示例中仅封装了几个常用的数据库API，也可以根据需求追加定义其他API进入封装结构，也可以根据用户需求随时将其他数据库API封装进来。

3 数据下发过程

3.1 数据正常下发过程

（1）底层网元首先向上层网元上报数据资源审计请求，并将底层网元的数据标识（通常为MD5校验码）带给上层网元。（2）计算底层网元数据审计标识，判断底层数据是否与上层网元数据一致，如果一致，发送数据审计结果正确给底层网元，否则发送数据不一致给底层网元。（3）根据结果判断，如果无需同步，向上层网元发送数据审计流程结束，如果需要同步，向上层网元发送数据请求，数据请求中包含请求数据表，以及数据指针，用于标识上次请求到的数据位置。（4）按照请求数据，从数据库中取出数据，以及数据指针，封装进数据下发包。（5）数据循环向下层网元发送，直到底层网元不在请求数据为止，同时底层网元上报数据审计流程结束，完成数据下发过程。

3.2 数据异常下发过程

（1）底层网元在无法打开本地的数据库情况下，判断为本地数据库已经损坏，向上层网元发送数据库崩溃通知。（2）生成下层网元的数据库，根据网元类型，通过FTP向底层网元发送数据库文件或者数据文件。（3）底层网元接收完成数据库后，打开数据库，上报数据资源审计请求。

4 结束语

每个通信系统都有自身特点，设计出一个适用于本系统的数据库架构，将极大提高系统对数据的处理能力，同时不会降低系统的运营速度，虚拟数据库涉及到数据库技术，操作系统，计算机通信等多方面知识，是一项复杂的工作，需要在实践中不断创新发展。

参考文献

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