一种处理海量5G消息会话管理的方法及系统与流程

一种处理海量5g消息会话管理的方法及系统
技术领域
1.本发明涉及5g通信技术领域，更具体地说，它涉及一种处理海量5g消息会话管理的方法及系统。


背景技术：

2.5g时代到来，对计费提出更高的要求，包括4/5g差异批价，与网元交互由文件计费转变为消息计费，需要支撑多量纲计费等能力。为适应5g时代的大流量话单，在计费侧(billing domain)解决计费功能(chf)与网元的nchf消息交互、会话管理等功能。
3.在5g时代计费系统与核心网交互，市面上的普遍存在的问题：
4.功能上：不支持5g融合计费架构，缺乏基于3gpp规范的计费服务；缺乏smf与chf之间使用nchf接口发送request消息和response消息进行交互、缺乏chf会话数据消息化、协议适配等；
5.性能上：业务稍大，同步进程堵塞延迟，影响下游业务；
6.技术上：以话单文件方式交互，影响批价时效性；
7.可用性：容错机制差，高可用切换或扩容性差等。
8.面对这些问题，现成方案难以满足电信庞大的5g消息会话管理，于是需用引入一套处理海量5g消息会话管理的方案。


技术实现要素：

9.本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种可以有效满足5g通信的处理海量5g消息会话管理的方法。
10.本发明的目的一是提供一种可以有效满足5g通信的处理海量5g消息会话管理的系统。
11.为了实现上述目的一，本发明提供一种处理海量5g消息会话管理的方法，包括：
12.通过基于3gpp规范中计费服务nchf_convergedcharging的接口，实现与smf网元对接的计费事件交互能力，以满足基于会话的数据业务计费能力；
13.通过基于3gpp规范中nchf_spendinglimitcontrol的接口，实现与pcf网元对接的计费控制交互能力；
14.通过基于nrf网元的计费服务注册交互能力、更新交互能力、下线交互能力和状态更新交互能力，实现chf服务对外的服务注册、发现和服务调用；
15.所述chf服务包括注册中心、配置中心、nrf注册中心客户端、ocs客户端服务、dchfservice5g消息会话管理服务；
16.所述ocs客户端服务用于实现在线话单的chargingdata数据交互，session的更新和释放；
17.所述dchfservice5g消息会话管理服务用于与smf网元的5g消息会话数据包交互，负责i/u/d数据包处理和转发，根据分布式缓存的资料数据设置5g消息会话的动态步长，减
少网元与it交互的频度，负责把5g消息会话数据消息化，把接收到数据按照协议格式发送到分布式消息队列，实现采用服务消费5g消息包。
18.作为进一步地改进，所述nchf_convergedcharging的接口包括创建接口、更新接口、终止接口和通知接口。
19.进一步地，所述nchf_spendinglimitcontrol的接口包括订阅接口、去订阅接口、通知接口。
20.进一步地，所述chf服务为通过基于springcloud微服务框架实现。
21.进一步地，通过基于vert.x的http2异步非阻塞协议通讯与所述smf网元通讯。
22.进一步地，所述注册中心是采用springcloud的eureka
‑
server注册中心，专门负责在线计费服务、chf的dchfservice服务发现与注册。
23.进一步地，所述配置中心是基于http1.1协议获取应用配置的restful服务，让客户端负载均衡获取具体服务或指定服务。
24.进一步地，所述nrf注册中心客户端是根据chf发送nnrf_nfmanagement_nfregister/nfupdate/nfderegister/nfdiscovery请求到nrf，携带自己的nf profile信息发给nrf，通知chf nf功能是否可用，所述nf profile信息包括注册服务信息、注销服务信息、发送心跳、更新服务信息。
25.进一步地，所述ocs客户端服务是一个基于http2.0协议的restful服务。
26.进一步地，所述chf服务获取ocs客户端服务在线计费服务列表，再根据负载均衡策略，把在线话单发送到ocs客户端服务。
27.为了实现上述目的二，本发明提供一种处理海量5g消息会话管理的系统，包括smf服务集群、nrf注册中心、cgf服务集群、在线计费ocs、离线计费cbs，其特征在于，还包括chf服务模块、数据层，所述chf服务模块包括注册中心模块、配置中心模块、nrf注册中心客户端模块、ocs客户端服务模块、dchfservice5g消息会话管理服务模块，所述数据层分布式缓存资料模块、分布式消息mq模块、分布式文件hdfs/dfs模块；所述注册中心模块、配置中心模块、nrf注册中心客户端模块、ocs客户端服务模块、dchfservice5g消息会话管理服务模块根据上述的一种处理海量5g消息会话管理的方法处理海量5g消息。
28.有益效果
29.本发明与现有技术相比，具有的优点为：
30.本发明采用中国电信计费系统与网络设备之间的接口遵循3gpp制定的“5g核心网协议”的要求，将tcp、http/2、json、restful、openapi 3.0进行组合应用，序列化协议采取json，idl(接口描述语言)采取openapi 3.0，api设计风格以restful为主，提供基于流的多路复用，保证海量5g话单数据快速交互。
31.本发明中chf与计费各环节交互，采用数据消息化通讯，chf各节点内部采用多线程异步把5g消息会话数据消息化，作为分布式消息队列的生产者，把数据发送到各个topic，保证数据与应用分离，在系统扩缩容下，不需要人工干预新节点配置。
附图说明
32.图1为本发明的服务架构图；
33.图2为本发明中smf核心网与融合计费billing数据交互图；
34.图3为本发明中chf与离线计费的数据交互图；
35.图4为本发明中的功能架构图；
36.图5为本发明实际应用中5g消息会话生命周期处理流程图。
具体实施方式
37.下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
38.参阅图1
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5，一种处理海量5g消息会话管理的方法，包括：
39.通过基于3gpp规范中计费服务nchf_convergedcharging的接口，实现与smf网元对接的计费事件交互能力，以满足基于会话的数据业务计费能力，nchf_convergedcharging的接口包括创建接口、更新接口、终止接口和通知接口；
40.通过基于3gpp规范中nchf_spendinglimitcontrol的接口，实现与pcf网元对接的计费控制交互能力，nchf_spendinglimitcontrol的接口包括订阅接口、去订阅接口、通知接口；
41.通过基于nrf网元的计费服务注册交互能力、更新交互能力、下线交互能力和状态更新交互能力，实现chf服务对外的服务注册、发现和服务调用；
42.chf服务包括注册中心、配置中心、nrf注册中心客户端、ocs客户端服务、dchfservice5g消息会话管理服务；
43.ocs客户端服务用于实现在线话单的chargingdata数据交互，session的更新和释放；
44.dchfservice5g消息会话管理服务用于与smf网元的5g消息会话数据包交互，负责i/u/d数据包处理和转发，根据分布式缓存的资料数据设置5g消息会话的动态步长，减少网元与it交互的频度，负责把5g消息会话数据消息化，把接收到数据按照协议格式发送到分布式消息队列，实现采用服务消费5g消息包。
45.本发明采用服务化技术架构，技术架构采用社区成熟的开源技术和电信集团组件，如springcloud、vert.x、http2、集团分布式消息mq、分布式缓存redis、dfs等，数据存储采用集团分布式组件，如分布式消息队列、分布式缓存、分布式文件系统等，架构服务后，能根据业务量、数据量的情况自动扩缩容，保证系统可扩展性。
46.优选的，chf服务为通过基于springcloud微服务框架实现，通过基于vert.x的http2异步非阻塞协议通讯与smf网元通讯。
47.注册中心是采用springcloud的eureka
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server注册中心，专门负责在线计费服务、chf的dchfservice服务发现与注册。
48.配置中心是基于http1.1协议获取应用配置的restful服务，让客户端负载均衡获取具体服务或指定服务；基于spring
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cloud
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config，获取路径：http://{ip}:{port}/{appname}/{profile}/{lable}，可以让客户端负载均衡获取具体服务或指定服务。
49.nrf注册中心客户端是根据chf发送nnrf_nfmanagement_nfregister/nfupdate/nfderegister/nfdiscovery请求到nrf，携带自己的nf profile信息发给nrf，通知chf nf功能是否可用，nf profile信息包括注册服务信息、注销服务信息、发送心跳、更新服务信息。
50.ocs客户端服务是一个基于http2.0协议的restful服务，chf服务获取ocs客户端
服务在线计费服务列表，再根据负载均衡策略，把在线话单发送到ocs客户端服务。
51.一种处理海量5g消息会话管理的系统，包括smf服务集群、nrf注册中心、cgf服务集群、在线计费ocs、离线计费cbs，还包括chf服务模块、数据层，chf服务模块通信连接smf服务集群、nrf注册中心、cgf服务集群、在线计费ocs、离线计费cbs、数据层。chf服务模块包括注册中心模块、配置中心模块、nrf注册中心客户端模块、ocs客户端服务模块、dchfservice5g消息会话管理服务模块。数据层分布式缓存资料模块、分布式消息mq模块、分布式文件hdfs/dfs模块。系统采用服务化技术架构，技术架构采用社区成熟的开源技术和电信集团组件，如springcloud、vert.x、http2、集团分布式消息mq、分布式缓存redis、dfs等。所述注册中心模块、配置中心模块、nrf注册中心客户端模块、ocs客户端服务模块、dchfservice5g消息会话管理服务模块根据上述的一种处理海量5g消息会话管理的方法处理海量5g消息。
52.本发明的核心机制保障：
53.1、功能上：本方案按照中国电信5g消息会话技术相关规范，实现了smf与chf之间使用nchf接口发送request消息和response消息进行交互，5g消息会话动态步长设置、5g消息数据消息化，5g在线话单数据ocs计费转发。
54.2、性能上：随着5g用户增多，业务大，本方案已经在广东电信落地并正常运营，本方案采用服务化，具有快速弹性扩容、限流、熔断&降级。服务内部采用多线程http2.0异步非阻塞处理每一次数据请求，可以满足海量5g消息会话数据处理。
55.3、技术上：采用用微服务springcloud框架相关技术，https2.0多线程异步非阻塞处理数据，同时采用集团分布式消息队列把数据消息化，可以并发处理海量5g消息会话数据，交由下游系统消费消息。在设置smf与chf动态步长时，用户资料采用分布式缓存存储，dchfservice各服务节点判断5g用户是否需调整步长。
56.4、可用性：基于服务化 数据消息化，smf核心网与chf的数据交互采用服务架构，chf异步数据消息化，服务异常处理机制，smf与chfrequest和response通讯，服务节点异常重试机制，异常5g话单文件落地，保证系统的数据一致性、高性能、高可靠性、高可用性。
57.本发明采用中国电信计费系统与网络设备之间的接口遵循3gpp制定的“5g核心网协议”的要求，将tcp、http/2、json、restful、openapi 3.0进行组合应用，序列化协议采取json，idl(接口描述语言)采取openapi 3.0，api设计风格以restful为主。提供基于流的多路复用。保证海量5g话单数据快速交互。
58.本发明的chf与计费各环节交互，采用数据消息化通讯，chf各节点内部采用多线程异步把5g消息会话数据消息化，作为分布式消息队列的生产者，把数据发送到各个topic，保证数据与应用分离，在系统扩缩容下，不需要人工干预新节点配置。
59.本发明以json格式写入到kafka，由于是一种中间格式，可兼容各种异构数据同步。
60.实际应用
61.本发明已应用在电信运营商核心业务系统中，处理大量5g消息会话数据，从技术层面实现smf核心网元与chf的服务注册、chf服务更新、注销、发现。实现业务数据的create、update、release三类服务及服务的数据响应，如下：
62.nchf_convergedcharging_create：提供带配额管理和不带配额管理的计费功能，
以及生成计费信息记录。它同时用于基于会话和事件的计费。
63.nchf_convergedcharging_update：服务操作用于报告使用情况，并可能进一步请求配额授权，如果发生触发条件，此操作可能导致更新cdr或在chf中生成临时cdr。
64.nchf_convergedcharging_release：提供使用报告和收费信息记录生成功能，并关闭chf中已打开的cdr。
65.实现chf服务的重新认证/授权。该服务可以由任何服务器发送给提供会话服务的接入设备，来请求对用户进行重新认证/授权。该服务名为nchf_convergedcharging_notify，用于向nf使用者提供订阅事件的通知。
66.从业务流程层面实现了基于事件的计费流程、基于会话的计费流程、计费通知流程、异常处理流程。
67.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。