民航数据网计费系统技术方案( 18).docx

中国民航数据网全网计费系统
技术方案书

2003年5月

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第一章 系统分析 1
1.1 概述 1
1.2 系统运行环境 2
1.3 计费方式 2
1.4 结算方式 3
第二章 总体设计 4
2.1. 系统架构 4
2.2. 采集模块 4
2.2.1. 概述 4
2.2.2. 功能描述 5
2.3. 分拣模块 6
2.4. 批价计费 7
2.4.1. 功能概述 7
2.4.2. 计费记录批价 7
2.4.3. 计费帐单数据格式 8
2.5. 结算模块 8
2.6. 统计查询模块 10
2.7. 系统监控模块 11
2.7.1. 系统体系结构 11
2.7.2. 功能概述 12
2.8. 参数配置模块 14
2.8.1. 功能概述 14
2.8.2. 资费政策和优惠配置 14
第三章 硬件配置 14
第四章 外部接口 15
4.1. 和网管系统的接口 15
4.2. 提供给外部系统进行二次开发的接口 15
术语解释 15

第一章 系统分析
1.1 概述
民航业是中国近年来发展最为迅速的一个行业，客户多元化需求的高涨和技术更新大大推动了大型企业基础网络的建设和更新。同时为提高各自的市场竞争力，大型企业已不能再局限于只提供基本的话音业务，它需要能为处在的不同城市和采用的不同接入方式的客户提供端到端的话音、数据、图像、多媒体、互联网以及其它类型的增值业务。同时大型企业为了提高设备和网络的投资效率，所有相关民航业务的承载网都需要本着资源共享、业务整合的原则进行统一规划、统一建设。
面对上述业务迅速发展中遇到的挑战，大型企业如果只依靠采用先进的技术和硬件设备是不够的，因为不论多先进的网络如果缺乏一套专业、完善的网络管理系统和计费系统也无法保障能为客户提供高效、优质的民航服务。同时完善的网络管理和计费系统还是吸引新客户，提高已有客户满意度和忠实度以及降低网络运行成本的一个最为有效的手段。
为此，我们提出中国民航数据网全网计费的解决方案：中国民航数据网全网计费系统，系统建设在北京总局空管局主网管中心，可实现“集中管理、集中计费”，对全网数据业务进行统一集中计费管理，为数据业务的持续高速发展提供有力的支撑。系统主要完成原始计费数据采集、计费、和分局结算，为用户提供原始计费信息、计费帐单和统计报表等。系统采用文件和内存等技术，系统运行稳定、高效。
网络结构见系统网络结构示意图：

系统网络结构示意图

1.2 系统运行环境
² 硬件：
主机服务器：通用系列中、小型机
客户端：PC微机
² 软件：
数据库：Oracle或Sybase、SqlServer（推荐Oralce）
操作系统：主机－Unix，客户机－Windows95/98/2000/Xp
应用软件：无
开发工具：C＋＋、C＋＋ Builder、JSP

1.3 计费方式
计费系统从中国民航空管数据网络Cisco WAN管理器中采集计费数据，格式化处理和分拣过滤后按照流量、速率、连接时长和服务质量等进行批价计费，生成计费详单，并在月末生成各个分公司的帐单和各种统计报表。

1.4 结算方式
1．按比例
按照各分公司的流量比例将费用分摊到各分公司。计费系统每月末统计各分公司网络流量，自动将费用按本月比例分摊到各分公司。
2．按结算规则
在系统中设定和各分公司的结算规则，由系统根据结算规则计算出和各分公司之间的结算金额。

第二章 总体设计
2.1. 系统架构
中国民航数据网全网计费系统负责整个民航空管数据网的数据业务集中采集计费，完成和各分公司的结算，实现合理的费用分摊。计费系统预留和财务系统的接口，以便将来可以方便的向各分公司收费。本系统采用了层次化、模块化的设计和开发方法，从而使系统具有强大的伸缩能力和扩展能力。
系统的逻辑结构见计费系统逻辑结构图。

根据上面对中国民航数据网全网计费系统的功能逻辑结构进行分析，系统的功能划分为数据采集、格式化、分拣查重、批价计费、结算、统计查询、参数配置以及系统监控八大模块。
2.2. 采集模块
2.2.1. 概述
采集模块负责将网络管理平台-Cisco WAN Manager上的原始计费信息采集到计费系统中。系统采用数据库标准SQL接口从网管系统CWM的Infomix关系数据库中采集计费信息，生成原始计费信息文件。数据采集为后台独立运行的子系统，稳定的进行不间断数据采集，为保证系统长时间稳定运行，系统具备完整而可靠的监控系统和恢复机制。软件系统采用总线化、模块化的体系结构。
2.2.2. 功能描述
2.2.2.1. 数据采集单元
数据采集模块由协议接口、联机数据采集和计费数据管理构成。软件系统通过标准SQL接口协议实现与网管系统的连接，实现对网管系统数据库表里详细原始计费信息的实时采集，定时读取交换机产生的原始计费信息。
采集进程异常退出，监控进程自动重新启动一个新的采集进程继续进行采集，记录错误日志。确保采集系统7*24小时运行。
灵活的数据备份方法。实时将采集到的计费数据文件进行备份，设定以自然月建立备份路径，然后在该路径下再按交换机、网关代码建立子目录，备份路径的日期以文件名中的日期为准。
采集的清单格式为：
srcaddr : Source IP Address. 源IP地址
dstaddr : Destination IP Address. 目的IP地址
Packets Received : a count of the packets that are received. 包的数量
dOctets : Total number of layer 3 bytes in the flow's packets.
此flow包括的字节数量
First : SysUptime at start of flow. 流开始的系统时间
Last : SysUptime at the time the last packet of flow was received.
流结束的系统时间
srcport : TCP/UDP source port number or equivalent. 源端口
dstport : TCP/UDP destination port number or equivalent. 目的端口
pad1 : Unused (zero) byte.
tcp_flags : Cumulative OR of tcp flags.
tos : IP Type-of-Service.
2.2.2.2. 监控告警
² 线路状态监控：监控采集服务器与网管系统之间的线路状况。
² 磁盘空间监控：显示采集服务器话单备份空间总量，已使用空间，剩余空间。
² 异常告警信息视图：以可视界面实时显示各应用进程运行过程中所产生的告警记录，包含以下信息：告警日期、告警时间、告警点、告警描述。
2.2.2.3. 日志管理
对各任务执行过程中所产生的日志记录进行集中的管理，并对管理工作提供辅助手段。
² 告警日志：在采集过程中若发生任何异常事件，数据采集模块记录这些事件信息，包括：发生日期、发生时间、告警类型、告警描述。
² 运行日志：记录一次采集活动成功后有关计费文件的信息，包括：、开始日期、开始时间、结束时间、交换机号、活动类型文件名、文件大小。
² 日志格式如下：“年月日”“时分秒” “文件类型” “进程号” “action:操作类型”“content:详细信息”。其中详细信息包括，采集文件名称、文件大小。操作类型包括采集状态：成功、失败、重传。
² 日志在线保留X月，X由参数配置；备份数据目录在超出在线保存期限后能被自动删除，以节省磁盘空间，在线保存期限由配置文件设定。
2.3. 分拣模块
分拣模块从格式化模块生成的有效计费记录文件目录中读取有效计费记录文件进行分析处理，完成对计费记录的业务分析、用户类型分析、查重、计费记录校验纠错，分发给批价模块的各个计费通道去处理。

分拣功能图

2.4. 批价计费
2.4.1. 功能概述
批价计费模块负责把分拣后的计费记录按目的地、服务类型、流量、时间段、时长、发起、速率范围等进行批价计费，同时完成不同业务类型计费记录在不同日期类型和时段类型条件下的优惠，并完成各种特殊优惠。
2.4.2. 计费记录批价
批价程序根据计费记录中的发起和目的交换机所在地、服务类型、时间段、速率、流量、时长等因素选取相应的资费政策和优惠规则方法确定计费公式，计算此条计费记录的费用，生成明细帐单。实现以上功能的基本步骤如下：
1） 从数据库中读取资费政策，写入内存；
2） 读取原始计费记录；
3） 根据发起和目的交换机所在地、参考时间等确定用户类型；
4） 根据用户类型、服务编码、带宽属性等确定资费政策；
5） 根据计费费率计算基本费用；
6） 根据时间优惠政策，对基本费用进行打折；
7） 卸载资费政策；
将计算出的费用帐单列表，传送给结算模块，完成下一步的结算处理。
2.4.3. 计费帐单数据格式

序号
名 称
字节数
备 注
1
记录类型
2bytes
保留
2
源交换机
15bytes
标准IP地址；左对齐，右补空格
3
目的交换机
15bytes
4
收到包
21bytes

5
发送包
21bytes

6
服务类型
1byte
保留
7
起始时间
14bytes
YYYYMMDDHH24MISS
8
结束时间
14bytes
YYYYMMDDHH24MISS
9
时长
6bytes
单位：秒；右对齐，左补0
10
带宽
6byte

11
总流量
6bytes

12
基本费率
1byes

13
基本费用
6bytes

人民币：分；右对齐，左补0。
14
优惠费用
6bytes
人民币：分；右对齐，左补0。
10
总费用
6bytes
人民币：分；右对齐，左补0。

2.5. 结算模块
结算模块负责费用的分摊计算，生成详细的帐单，结算模块的主处理流程如下：

结算处理流程

结算模块的功能有：
² 实时的详单处理；
² 完整详细的结算分类数据；
² 灵活的结算规则参数配置；
² 报表查询功能。
² 帐单生成

结算帐单格式为：
分局
流出（byte）
流入（byte）
区内（byte）
流出费用（元）
流入费用（元）
区内费用（元）
应付（元）
北京

广州

上海

。。。

.

2.6. 统计查询模块
统计查询模块的功能是将计费系统的各个模块所产生的数据, 按用户的要求进行分类统计后, 呈现给用户。本模块实行严密的权限管理，数据准确性、一致性、抽取过程高效，且对生产系统影响小, 维护方便, 灵活、适应变化能力强，可根据用户的需求快速灵活的增加新的统计查询报表。
月末，系统自动生成分局各用户的详细帐单，用户也可以按照用户名称、服务类型、时间段、发起和目的地址、速率范围、连接方式、流量范围、连接时长、费率范围等条件或组合条件统计查询符合要求的计费细目；用户还可以查询某用户的原始计费信息、统计整个网络的业务量等。还有各种话务统计：
Ø 按照业务类型统计
Ø 按照通话地域统计
Ø 按照时间段统计
Ø 按照数据来源统计
Ø 按照路由情况统计

附中国民航数据网数据流量明细表：

中国民航数据网数据流量明细表
数据源
目的地
北京
上海
…
分公司
包个数
字节数
带宽
费用(元)
包个数
字节数
带宽
费用(元)
包个数
字节数
带宽
费用(元)
北京

上海

…

2.7. 系统监控模块
监控系统Sm@rtMonitor是用来对整个计费系统所处的环境（操作系统、数据库、网络、应用程序等）进行实时监控，实时显示整个系统运行状态，故障时会有邮件、短信、寻呼报警等。
2.7.1. 系统体系结构
在Sm@rtMonitor监控系统中，分为前台和后台两部分：前台的Sm@rtMonitor、后台的Monitor Agent。系统的体系结构见体系结构示意图。

体系结构示意图

整个Sm@rtMonitor监控系统采用双C/S的架构，是在传统的C/S模式上的一个升级。该系统前后台互为C/S结构，前后台之间可以随时互发请求并响应。
前台Sm@rtMonitor为整个监控系统的主控中心，通过后台的Monitor Agent监测代理来把握整个计费系统自身以及所处的环境（主机、操作系统、数据库、网络等）的大体情况。
前后台之间通过基于TCP的Socket进行通信，前后台之间通信时必须建立TCP连接方可进行，可以确保数据的完整性。
2.7.2. 功能概述
Sm@rtMonitor 监控模块是运行在若干台主机上的一套监控系统，通过该监控系统可以实时连接整个计费系统的运行状况以及计费系统所处环境的运行状况。概括起来有如下几个方面的内容：
A. 查询操作系统资源状况、
B. 查询操作系统安全状况、
C. 查询数据库管理系统的资源状况、
D. 查询计费系统相关的网络状况、
E. 查询计费系统相关的后台进程运行状况。
监控系统后台相关的内容有三部分：
A. 提供给计费系统相关各后台进程的接口: 收集计费系统相关后台进程所在主机的信息和后台进程的信息，形成特定格式的消息串；通过Socket通信将消息串发送给监控代理Monitor Agent。
B. 监控代理:接收后台进程发送来的消息串内容，初步处理后（生成日志信息）转发给前台监控系统Sm@rtMonitor；其他主机监测代理的功能。
C. 其他主机监测代理:轮询该模块所在主机的运行状况，发现异常情况向前台监控系统Sm@rtMonitor汇报；响应来自前台监控系统Sm@rtMonitor的请求，执行前台的请求动作，并将该动作的结果返回。
监控系统前台相关的内容有七部分：
A. 向后台各监测代理发送特定请求: 操作人员、维护人员在前台界面上靠鼠标点击完成的用于查询特定信息状况的操作。
B. 接收后台各监测代理发送的消息内容: 开启Socket Server监听服务，等待Monitor Agent的连接；一旦有后台Monitor Agent的连接，便接收Monitor Agent发送过来的消息内容。基于TCP的Socket连接可以保障数据传输的完整性和稳定性。
C. 分析消息内容并按照特定格式显示: 解析自Monitor Agent那里接收过来的消息内容，不同后台进程发送过来的消息放置在不同的位置，不同告警级别的消息内容用不同的字体、颜色显示。
D. 告警子模块（图形、声音、邮件、短信等各种方式的告警形式，某些形式需要用户配合完成）:告警子模块的主要功能是当计费系统出现异常情况时尽快使用户（维护人员）获知当前计费系统的问题所在，尽早解决，从而尽快使计费系统恢复正常运行。
E. 后台各进程发送消息内容的入库操作: 后台各进程发送至前台的信息内容，不论正常、异常一律入库，将整个计费系统后台进程的运行状况保存在数据库里面，日后进行计费系统运行状况查询、日志查询时可以做到有案可稽。
F. 数据库管理系统资源的监测: 通过该子模块，操作人员、维护人员可以方便的获取当前数据库管理系统的运行状况、表空间的利用率、回滚段的使用情况、数据库整体性能、数据库锁等。
2.8. 参数配置模块
2.8.1. 功能概述
参数配置模块的功能是提供给用户一系列界面, 来配置系统所需的参数。包括对格式化模块、分拣模块、批价计费模块和结算模块参数的配置。本模块实行严密的权限管理, 确保重要参数的安全性。用户每一次改变参数（例如资费政策）, 都会在日志中记录, 用户可以清楚地知道参数的变更情况。
2.8.2. 资费政策和优惠配置
用户、服务、时间段、发起和目的地址、速率范围、连接方式、流量等都可以作为设定费率的条件，系统支持对任意两地之间的费率、日期优惠、时段优惠等分别进行设置，也可以对这一整套资费、优惠进行设置，我们提出资费版本的概念，一个版本就是一整套资费政策和优惠规则，系统中可以存在几个版本就是存在几套资费政策和优惠规则，每个版本都有生效和失效时间，从而实现费率的平稳切换。并且提供给用户清晰友好的配置向导信息, 这样用户可以轻松方便完成复杂的配置。
第三章 硬件配置
鉴于业务量不大，建议采集机和计费主机共用一台主机，客户端采用一般地pc机即可，系统容量和主机性能要求如下：

主机、存储计算
业务量计算（月）
计费记录数
数据业务
按半小时采集一次，每次1000条记录计算=2*24*20000*30
288.0万
主机、存储计算
1)       采用RAID5(0.8)

2)       文件系统冗余1.2

4)       日志文件冗余1.2

5)       数据库冗余2（数据以文件和数据库方式共存）

6)       索引冗余1.2

7)       数据在线4+1个月

8) 话单字节数256byte

磁盘阵列容量需求为：B=F*5*1.2*1.2*2*1.2/0.8
15 G
1)       带库在线12个月

磁带库容量需求为：B*12/4
44 G
每分钟处理的话单数（忙时）M＝A*24%/24/60
480 条
采集、计费、结算处理每张话单总共需要2tpmc值(X)
960
增加30％的性能冗余 主机所需tpmc值＝X/0.7(tpmc)
1371

第四章 外部接口
4.1. 和网管系统的接口
计费系统通过此接口获取流量清单的原始计费信息，CISCO网管系统的Infomix关系数据库保存一定的交换机流量信息，并提供标准的SQL接口，计费系统可以通SQL接口获取此部分信息，网管系统的中数据库结构请参考CISCO提供的接口文档《stat_sum.pdf》。

4.2. 提供给外部系统进行二次开发的接口
计费系统预留和外部系统的接口，用于将计费话单进行二次开发，计费系统采用话单文件接口的形式，话单文件名前缀命名规则：
文件名＝交换机代号＋日期时间＋序列号
话单文件中话单记录内容格式为：
序号
名 称
字节数
备 注
1
记录类型
2bytes
保留
2
源交换机
15bytes
标准IP地址；左对齐，右补空格
3
目的交换机
15bytes
4
收到包
21bytes

5
发送包
21bytes

6
服务类型
1byte
保留
7
起始时间
14bytes
YYYYMMDDHH24MISS
8
结束时间
14bytes
YYYYMMDDHH24MISS
9
时长
6bytes
单位：秒；右对齐，左补0
10
带宽
6byte

11
总流量
6bytes

12
基本费率
1byes

13
基本费用
6bytes

人民币：分；右对齐，左补0。
14
优惠费用
6bytes
人民币：分；右对齐，左补0。
10
总费用
6bytes
人民币：分；右对齐，左补0。

术语解释
1. 统计元素：按用户类别、业务类别、设备类别、指标值进行归类所形成的基本单元。统计元素组合形成统计指标。
2. 号码：识别客户使用各种业务具有唯一性的标识，包含移动电话号码、固定电话号码、寻呼号码等。
3. 接口：与其它相关的系统进行数据交换的逻辑层面。
4. 业务：是由电信企业向使用者提供的一组业务功能，这组业务功能由一项主体服务和承载在该主体服务之上的附加功能构成。
5. 资费：定义了收费的收费政策，包括用户申请业务、服务及相关资源时需要缴纳的费用信息
6. 详单：是经过一次批价产生的用户通话详单信息。
7. 预处理：将网关、交换机下来的二进制话单进行格式的转换，生成相应的清单文件。
8. 采集：对于交换机、网关上生成的用户通话记录的收集，通常以文件的方式进行传输。
9. 批价：将用户的一条通话记录，按照国家的资费政策进行计算。
10. 结算：用于电信运营商在使用对方基础通信设备时，应给对方付出的费用。
11. 资费政策：国家和总部对于用户的通话清单，以秒或者分为单位进行计价处理，以此费用向用户进行收取。