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本地網(wǎng)農(nóng)村電話實時充值計費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計方案

資永壽 張?zhí)煸?張正忠 陶龍昌 2003/10/27

　　摘要：隨著通信技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電信企業(yè)原有的計費(fèi)方式已不適應(yīng)當(dāng)前復(fù)雜業(yè)務(wù)和客戶需求。本文介紹了云南曲靖電信自主開發(fā)的實時計費(fèi)語音充值系統(tǒng)，為新電信計費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計提供了良好的可行性方案。

　　關(guān)鍵詞：電信 實時 計費(fèi) 語音平臺

　　姿永壽 男 1965.09 高級工程師 北京郵電大學(xué)計算機(jī)系87屆 學(xué)士學(xué)位
　　張?zhí)煸?男 1973.10 工程師 重慶郵電學(xué)院計算機(jī)系92 本

1.引言

　　長期以來，農(nóng)村電話繳費(fèi)難、查詢難的狀況造成農(nóng)村電話的大量欠費(fèi)，企業(yè)資金無法及時收回，嚴(yán)重制約了我市農(nóng)村電話的發(fā)展，農(nóng)村電話分散，電信網(wǎng)點、銀行機(jī)構(gòu)稀少是用戶繳費(fèi)難、電信收費(fèi)難的根本原因，農(nóng)村特有的地理條件，使設(shè)立大量營收網(wǎng)點成本較高，過去的繳費(fèi)方式已不能滿足企業(yè)生存發(fā)展的需要。經(jīng)過周密的調(diào)查研究，我們確立了語音充值查詢這一繳費(fèi)方式，從根本上解決這一問題，采用語音查詢充值系統(tǒng)用戶可以隨時隨地通過電話輕松方便地進(jìn)行話費(fèi)查詢并完成話費(fèi)交納，極大的方便了用戶。語音查詢系統(tǒng)從根本上解決了用戶繳費(fèi)難、查詢難、電信收費(fèi)難這些問題，推動和促進(jìn)了中國電信農(nóng)村電話和農(nóng)村信息化的建設(shè)，充分體現(xiàn)了"急用戶所急，想用戶所需"的面向市場的經(jīng)營理念。

2. 實時充值計費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計方案
　　農(nóng)村電話語音充值查詢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1、系統(tǒng)構(gòu)成示意圖


　　本系統(tǒng)可以分為：話單采集傳輸子系統(tǒng)、計費(fèi)帳務(wù)處理子系統(tǒng)、收費(fèi)服務(wù)子系統(tǒng)、語音查詢充值子系統(tǒng)、自動開停機(jī)子系統(tǒng)和監(jiān)控服務(wù)子系統(tǒng)六個模塊。

2.1. 話單采集傳輸
　　話單采集傳輸模塊主要用來實現(xiàn)交換機(jī)產(chǎn)生話單的采集、轉(zhuǎn)換和上傳。該模塊對程控交換機(jī)每天產(chǎn)生的話單進(jìn)行實時采集和格式轉(zhuǎn)換，將原來的話單文件轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的計費(fèi)話單文件并及時上傳到計費(fèi)服務(wù)器處理。若采集前置機(jī)和計費(fèi)服務(wù)器位于同一局域網(wǎng)內(nèi)，則直接通過局域網(wǎng)資源共享將轉(zhuǎn)換后的話單文件上傳；若不在同一局域網(wǎng)內(nèi)，則通過電信DCN網(wǎng)依靠FTP協(xié)議將文件上傳。

　　話單采集傳輸?shù)暮诵脑谟谠荚拞挝募霓D(zhuǎn)換。由于交換機(jī)型號、版本不同，交換機(jī)產(chǎn)生的原始話單文件格式也多種多樣，為了提高系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性，系統(tǒng)采用定義話單格式的方法，實現(xiàn)僅需通過修改原始話單文件采集參數(shù)，即能將不同話單的格式轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)話單文件。

　　采集參數(shù)配置采用<字段名，絕對偏移量，類型，長度，轉(zhuǎn)換方式>五元組完成。如：CC08交換機(jī)中定義。

　　主叫號碼 12（偏移量），字符10長度，按位轉(zhuǎn)換，即可獲得話單中的主叫號碼。通過對配置文件中四元組的定義，完成對不同交換機(jī)話單的靈活轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換方式的選擇視交換機(jī)而定，可能是按位，也可能是ASCII字符等等。為了避免話單重復(fù)采集，采集傳輸模塊生成采集傳輸日志，杜絕錯誤的發(fā)生。

2.2. 計費(fèi)處理模塊
　　計費(fèi)處理模塊主要用來完成對上傳的標(biāo)準(zhǔn)話單文件的分揀劃價。為了避免話單文件的重復(fù)處理，計費(fèi)處理模塊將其分揀劃價至指定的備份目錄，刪除無效的、不符合標(biāo)準(zhǔn)話單格式的文件，同時提供話單重算功能。

　　計費(fèi)處理模塊的核心在于標(biāo)準(zhǔn)話單文件分揀和劃價的準(zhǔn)確性和高效性。話單的準(zhǔn)確劃價依賴于話單分揀規(guī)則的準(zhǔn)確定位，高效性體現(xiàn)在分揀規(guī)則定位的迅速。

　　分揀規(guī)則定義：序號、主叫、被叫、局向、計費(fèi)類型、帳目類型、話單分揀規(guī)則的查找采用二叉樹查找，分揀規(guī)則如下：


　　二叉樹顯示出很強(qiáng)的功能、很大的靈活性和很高的效率，在計費(fèi)分揀前將分揀規(guī)則載入內(nèi)存，更大大縮短了查詢時間，二叉樹的查找最多做log2n次比較，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鏈表查找。

　　為了提高計費(fèi)速度，將電話設(shè)備的相關(guān)信息載入內(nèi)存，減少大量內(nèi)存初始化工作也是行之有效的方法。對與計費(fèi)無關(guān)的設(shè)備信息無須載入內(nèi)存，在系統(tǒng)資源緊張的情況下將會造成大量的頁面交換，影響計費(fèi)性能。本系統(tǒng)還提供計費(fèi)類型和帳目類型對照關(guān)系表，適應(yīng)計費(fèi)和帳目的靈活對應(yīng)。

2.3. 帳務(wù)處理
　　帳務(wù)處理主要完成計費(fèi)結(jié)果數(shù)據(jù)的下帳處理。當(dāng)帳務(wù)處理模塊發(fā)現(xiàn)有計費(fèi)數(shù)據(jù)產(chǎn)生，它負(fù)責(zé)實現(xiàn)話單計量費(fèi)用的優(yōu)惠和下帳。

　　計費(fèi)處理和帳務(wù)處理兩個進(jìn)程需要互相通信，為了避免兩個進(jìn)程共享資源產(chǎn)生錯誤，實現(xiàn)兩個進(jìn)程之間的互斥，使兩個進(jìn)程不能同時處于臨界區(qū)，系統(tǒng)采用信號量機(jī)制來完成。

　　若是計費(fèi)信號量大于1 ，則將其減1并繼續(xù)。若值為0，則將進(jìn)程睡眠。當(dāng)計費(fèi)信號量>0時，收費(fèi)進(jìn)程無法進(jìn)入臨界區(qū)，直到計費(fèi)信號量減為0，收費(fèi)進(jìn)程才能進(jìn)入臨界區(qū)并進(jìn)行處理。當(dāng)收費(fèi)信號量大于0時，計費(fèi)進(jìn)程也無法進(jìn)入臨界區(qū)處于等待狀態(tài)，直到計費(fèi)信號量減為0，計費(fèi)進(jìn)程才能進(jìn)入臨界區(qū)完成計費(fèi)工作。

2.4. 語音充值查詢
　　語音充值查詢模塊主要是完成用戶費(fèi)用查詢和話費(fèi)充值。

　　語音技術(shù)的關(guān)鍵是如何最大限度利用語音卡上的語音通道資源。其關(guān)鍵技術(shù)是如何做好分時多進(jìn)程的控制。其特點是對并發(fā)事件的快速反應(yīng)和有效控制。當(dāng)一個用戶撥入電話時，不能因其他用戶占用某一通道資源而不能為當(dāng)前用戶提供服務(wù)，多個用戶同時接入時如何有效控制流程等。

　　要提供一個機(jī)制來協(xié)調(diào)語音卡的幾個通路對CPU的使用，如果用While（1）{…}死循環(huán)會獨占CPU的使用，即使語音卡的所有通道都空閑，別的通道也得不到系統(tǒng)的使用權(quán)，顯然這種方法是行不通的。本系統(tǒng)采用設(shè)定定時器來輪循語音卡的幾個通道，具體而言提供一個公共通道函數(shù)100P（Init num）來完成通道狀態(tài)的裝換和語音卡相關(guān)功能的執(zhí)行。這里采用switch（…）{case…default…}的結(jié)構(gòu)來完成狀態(tài)切換。定義一個通道的結(jié)構(gòu)，里面記錄通道的即時信息。當(dāng)定時時間到，關(guān)閉定時器，對某一通道進(jìn)行詢問，根據(jù)其通道結(jié)構(gòu)中狀態(tài)信息判斷應(yīng)執(zhí)行什么動作。執(zhí)行完畢后，修改通道結(jié)構(gòu)中狀態(tài)值，啟動定時器，當(dāng)下一次定時時間到來，按照同樣步驟，對其它通道進(jìn)行詢問。這樣周而復(fù)始，完成所有通道的輪詢工作。由于通道切換時間較短，讓用戶感覺到似乎所有通道都是同時運(yùn)行。

2.5. 自動開停機(jī)模塊
　　自動開停機(jī)主要完成對語音充值模塊傳來的用戶復(fù)機(jī)指令和帳務(wù)處理模塊送來的開機(jī)指令的處理。

　　自動開停機(jī)的關(guān)鍵在于如何實現(xiàn)與交換機(jī)的通信。我們將交換機(jī)與計費(fèi)機(jī)置于同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，向交換機(jī)指定端口發(fā)送開停機(jī)指令實現(xiàn)自動開停機(jī)。無論是通過串口或以太網(wǎng)口向交換機(jī)發(fā)送開停機(jī)指令。如何捕獲交換機(jī)返回也是至關(guān)重要。許多交換機(jī)指定的開停端口除響應(yīng)開停機(jī)指令，還響應(yīng)其他指令，這就給指令返回的捕獲帶來困難。我們采用窗口緩沖機(jī)制接收交換機(jī)返回，當(dāng)緩沖區(qū)含有交換機(jī)對開停指令的返回，我們根據(jù)返回作相應(yīng)處理；如超過緩沖區(qū)大于仍未接收到交換機(jī)對開停指令的響應(yīng)。我們通知系統(tǒng)開停機(jī)失敗，在下一時刻重新處理該指令。

2.6.監(jiān)控模塊
　　監(jiān)控模塊主要完成對其他模塊運(yùn)行情況的監(jiān)控。系統(tǒng)的監(jiān)控模塊提供網(wǎng)絡(luò)連通性，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)和應(yīng)用程序的監(jiān)控。

　　網(wǎng)絡(luò)連通性的監(jiān)控依賴于網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)絡(luò)控制信息協(xié)議中的Ping命令。Ping向監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主機(jī)發(fā)送icmp消息echo，如果有icmp消息echo reply 返回，說明監(jiān)控主機(jī)可達(dá)，網(wǎng)絡(luò)無問題；如果返回target unreachable，則說明監(jiān)控主機(jī)不可達(dá)。

　　對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的監(jiān)控也是通過connet命令向數(shù)據(jù)庫指定的端口（oracle缺省端口是1521）發(fā)送消息包，如果有應(yīng)答，表示主機(jī)可以提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)，數(shù)據(jù)庫正常；如果在指定時間內(nèi)無應(yīng)答，表明主機(jī)不提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)，數(shù)據(jù)庫異常。

　　對應(yīng)用程序的監(jiān)控我們采用四元組進(jìn)行描述：

　　alarm=(time,source,service,sererity)

　　其中與告警時間time相關(guān)的域?qū)嶋H上是一個時間戳，表示監(jiān)控對象最后一次運(yùn)行的時間；告警源（source）是發(fā)出陷阱的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的標(biāo)識，一般標(biāo)識為網(wǎng)絡(luò)中IP地址；告警服務(wù)（service）是發(fā)出陷阱的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的特定應(yīng)用服務(wù)，如開停機(jī)服務(wù)。告警級別（severity）表示告警的嚴(yán)重程度分為已清除0（cleared），不確定1（indeterminate），一般信息2（information），警告告警3（waring），次要告警 4（minor），重大告警5（major），根據(jù)告警級別可以進(jìn)行有效的告警過濾。

3. 系統(tǒng)中使用的優(yōu)化技術(shù)

3.1. 客戶/服務(wù)器工作負(fù)載的平衡
　　服務(wù)器最適合處理集合的數(shù)據(jù)檢索和修改。客戶機(jī)在顯示復(fù)雜用戶界面，處理數(shù)據(jù)格式化和特殊列或行的數(shù)據(jù)有效驗證時效率高。本系統(tǒng)將計費(fèi)、收費(fèi)放于不同服務(wù)器，日常統(tǒng)計數(shù)據(jù)存放在備份數(shù)據(jù)庫，充分利用其各自特點，發(fā)揮優(yōu)勢，均衡負(fù)載。

3.2.使用存儲過程，減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)載
　　網(wǎng)絡(luò)是客戶/服務(wù)器的工作基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)有限的帶寬也成為它的一個主要瓶頸，減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，可以改善系統(tǒng)響應(yīng)時間、吞吐量，使用存儲過程代替SQL語言有效減少了網(wǎng)絡(luò)流量。

　　存儲過程的使用提高了系統(tǒng)的效率，節(jié)省了內(nèi)存，數(shù)據(jù)庫的操作業(yè)務(wù)規(guī)則全部統(tǒng)一在服務(wù)器端，保證多種應(yīng)用、多個客戶對數(shù)據(jù)使用的一致性。

3.3. 降低死鎖可能性
　　SQL SERVER中鎖可分為三種：

　　共享鎖（shared lock）由讀取頁的進(jìn)程使用。共享鎖只在特定頁的讀取過程中有效。

　　修改鎖（update lock）用于將要修改數(shù)據(jù)的進(jìn)程，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，修改鎖自動改為獨占鎖。

　　獨占鎖（exdusive lock）用于正在修改數(shù)據(jù)的進(jìn)程，獨占鎖用于影響到的負(fù)直至事務(wù)結(jié)束。

　　封鎖機(jī)制由SQL Server 自動完成。它保證了數(shù)據(jù)的一致性，但是也不可避免地帶來死鎖。當(dāng)死鎖發(fā)生時，死鎖的任何進(jìn)程無法進(jìn)行系統(tǒng)性能受到嚴(yán)重影響，甚至造成數(shù)據(jù)丟失。

　　系統(tǒng)保證事務(wù)盡可能小,減少鎖定保持時間;用存儲過程控制易死鎖數(shù)據(jù)對象,減少鎖定時間,創(chuàng)建游泳索引,加快事務(wù)執(zhí)行減少封鎖時間。

　　設(shè)定locktime out，set lock-level 為不同用戶、不同應(yīng)用程序設(shè)置鎖定時間，鎖定級別，避免關(guān)鍵程序因死鎖（lock），阻塞（blocking）而無法運(yùn)行，造成數(shù)據(jù)丟失或不一致。

4 . 系統(tǒng)應(yīng)用情況

　　本地網(wǎng)農(nóng)村電話實時充值計費(fèi)系統(tǒng)從2001年 8 月規(guī)劃設(shè)計到 2001年12月正式在云南省曲靖電信公司投入使用以來，全市八縣一市一區(qū)的所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)級及鄉(xiāng)鎮(zhèn)以下一級農(nóng)村交換網(wǎng)計費(fèi)共151個網(wǎng)點，九萬農(nóng)村電話用戶全部割接至該系統(tǒng)，改原有的營收點收繳費(fèi)用為聲訊充值繳費(fèi)，從提高企業(yè)勞動生產(chǎn)率方面來看，按每個營收點需配置一個營收員計算，營收員每月工資400.00元（臨時雇傭工標(biāo)準(zhǔn)），每年共需支付工人工資724800.00元，使用充值系統(tǒng)后，不再需設(shè)營收網(wǎng)點，就減少了營收終端的硬件投資，減少了硬件設(shè)備的更新改造維護(hù)費(fèi)用，減少了技術(shù)工作人員的維護(hù)工作量。

　　該系統(tǒng)用戶可隨時隨地地通過本地電話和流動市話進(jìn)行話費(fèi)查詢完成話費(fèi)交納的特點，使全員營銷的理論以技術(shù)支撐得到落實，由于充值用戶界面通俗易懂，操作方便，不需要多少專業(yè)技術(shù)，可充分發(fā)動企業(yè)全員力量和社會各種渠道的代銷力量促銷話務(wù)量，通過充值卡的銷售，實現(xiàn)企業(yè)話務(wù)量的增長，利潤的實現(xiàn)。從該系統(tǒng)正式投入使用至今，在云南省曲靖市已售充值卡37360200.00元，累計農(nóng)村電話充值37287200.00元，平均每部電話每月話費(fèi)收入達(dá) 49.52元（按九萬農(nóng)村用戶計算）。

　　該系統(tǒng)的使用有效的抑制了惡意欠費(fèi)。2001年底云南省曲靖市電信農(nóng)村電話欠費(fèi)295031.79元，其中一年以上欠費(fèi)255141.68元，二年以上欠費(fèi)193021.46元，使企業(yè)的資金不能及時收回，嚴(yán)重?fù)p害了企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益，給企業(yè)的下一步經(jīng)營決策造成了后顧之憂。充值系統(tǒng)采用了預(yù)付費(fèi)的方法，話費(fèi)不足10元自動提示，余額小于信譽(yù)度時單向停機(jī)，單停一個月后仍未充值的雙向停機(jī)，從多方面有效的抑制了惡意欠費(fèi)。

　　由于系統(tǒng)的實用性，使其得到了推廣，云南省德宏州、思茅地區(qū)在流動市話開通后不久相繼使用了該系統(tǒng)，使用后得到了當(dāng)?shù)赜脩艏半娦挪块T的好評，并順利通過了驗收。2002年7月29日在云南省曲靖市科技局的主持下，經(jīng)專家鑒定，該系統(tǒng)實時計費(fèi)功能處于國內(nèi)先進(jìn)水平，聲訊充值銷帳功能處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

　　農(nóng)村電話充值系統(tǒng)開創(chuàng)了固定電話計費(fèi)繳費(fèi)新方式，是二十一世紀(jì)生活的新方式新手段的一種，是計算機(jī)技術(shù)為適應(yīng)中國電信發(fā)展的一種技術(shù)創(chuàng)新，也是電信用戶消費(fèi)方式的一種革新。

參考文獻(xiàn)
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作者聯(lián)系方法：

云南電信分公司曲靖電信分公司計算機(jī)中心
郵政編碼：655000 電話：0874-3317116 0874-9261566

作者供稿 CTI論壇編輯


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