RU2675785C2 - Способ уведомления абонента в сетях сотовой связи и устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

Предлагаемое изобретение относится к области телекоммуникаций и связи. Техническим результатом является повышение эффективности обработки и анализа больших объемов данных в сетях сотовой связи для формирования уведомления абонента на основе анализа этих данных в режиме реального времени. Упомянутый технический результат достигается тем, что комплекс для уведомления абонентов предусматривает кластерную организацию и применяет для обработки данных сети технологию распределенных вычислений совместно с триггерной (по событию) логикой реакции на них и распределенное хранилище данных. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области телекоммуникаций и связи, в частности к системам, используемым в сетях сотовой связи, и предназначено для обработки данных в сетях сотовой связи, уведомления абонентов, а также оператора сотовой связи о различных событиях сотовой сети в режиме реального времени.

Для привлечения абонентов сотовые операторы вводят новые маркетинговые решения, основанные на анализе данных абонентов, нарастает объем данных создаваемых как абонентами, так и оборудованием сотового оператора. Эта тенденция предъявляет к IT инфраструктуре оператора новые требования в отношении хранения, обработки и доступа к данным.

Задача информирования абонентов актуальна для сотовых операторов с точки зрения стимуляции пользователя. Она решается за счет установки программно-аппаратных комплексов ПАК, представляющих собой дополнительные пассивные сетевые узлы, связанные с центром коммутации сотового оператора.

В настоящее время известно достаточное количество таких технических решений.

Известен «Способ выполнения информационных вызовов» по Евразийскому патенту №025088 в соответствии с которым направляют голосовой вызов вызывающего абонента через его оператора на сервер, отключают вызывающего абонента по команде сервера, формируют транзитный вызов на сервере, направляют транзитный вызов через оператора вызывающего абонента оператору вызываемого абонента и отключают информационный вызов после его получения вызываемым абонентом.

Недостатком такого способа представляется невозможность уведомления вызываемого абонента при отсутствии его в сети и отсутствие контроля за его появлением в ней.

Известна система уведомления абонента о сделанном вызове принятая за прототип способа уведомления, заявка РСТ № WO 2015126273 в которой для уведомления отсутствующего в сети абонента применяется текстовое сообщение, направляемое вызываемому абоненту при его появлении в сети (включении MS).

Недостатком этой системы является невозможность выбора наиболее эффективных формы, времени и способа доставки уведомления абоненту с учетом данных сгенерированных его поведением в сети в режиме реального времени.

Полезная модель, по патенту РФ №130176 от 20.02.13 г. предлагает устройство комплекса, содержащего взаимодействующие между собой блок бизнес-логики, формирующий уведомление, и блок отправки уведомлений, снабженный дополнительно блоком захвата данных. Авторы этой полезной модели, предлагают идею формирования маркетингового профиля абонента на основе перехвата блоком захвата данных событий сети, вызванных различными поведениями абонентов.

Данный комплекс не лишен недостатков, а именно, требуется время для накопления информации в базе данных с целью обеспечения достаточной их полноты для принятия решений, это проблематично для вновь подключенных к оператору абонентов. Требуется загружать и индексировать данные в базе данных, запускать запросы над всем набором данных и изымать предыдущие результаты. Это не позволяет проводить обработку и анализ больших объемов данных генерируемых сотовыми сетями в режиме реального времени. Разнесение модуля захвата данных и модуля обработки данных по разным блоком устройства и необходимость их взаимодействия через интерфейсный модуль усугубляет проблему обработки больших объемов данных.

Патент на полезную модель РФ №119197, от 13.03.2012 г., принятый за прототип устройства, представляет собой комплекс, состоящий из блока бизнес логики, формирующего уведомительное сообщение с участием пользователя по USSD сессии, блок управления учетными записями пользователя, интерфейсный блок и блок обработки запросов. В комплексе с целью снижения нагрузки на сигнальные и голосовые каналы сети связи для обработки запроса пользователя применяется алгоритм, предусматривающий формирование уведомительного сообщения без участия пользователя. Выбор алгоритма формирования уведомительного сообщения осуществляется на основании данных учетной записи пользователя хранящихся в базе данных учетных записей.

Недостатком прототипа является отсутствие прямого доступа блока управления учетными записями формирующим уведомление к данным сети совой связи и низко производительные (дисковые) запросы к базе данных. Такое решение не обеспечивает скорость реакции на события абонента близкой к скорости реального времени. Кроме того, такое решение не позволяет осуществить выбор оптимальных формы, времени и способа доставки уведомления абоненту с учетом быстро меняющихся данных абонентов. Недостаточная производительность обработки больших объемов данных традиционными реляционными базами данных и трудности их горизонтального масштабирования, т.е. разнесение нагрузки ее на различные вычислительные узлы, также отмечается как недостаток.

Техническим результатом способа уведомления абонента является выбор наиболее эффективных формы, времени и способа доставки уведомления абоненту с учетом анализа его данных и данных других абонентов в сети сотовой связи в режиме реального времени.

Техническим результатом устройства для осуществления способа является повышение эффективности обработки и анализа больших объемов данных в сетях сотовой связи для формирования уведомления абонента на основе анализа этих данных в режиме реального времени.

Технический результат устройства комплекса для уведомления абонентов достигается за счет того, что он выполнен, взаимодействующим с пакетной и сигнальной сетями сотовой связи, включающим блок бизнес логики осуществляющий триггерную логику выбора алгоритма формирования уведомления по событию сети сотовой связи формирующий и направляющий в сеть сотовой связи по крайней мере одно уведомительное сообщение с участием или без участия абонента, и взаимодействующий с ним блок обработки данных обрабатывающий и сохраняющий данные абонентов который содержит блок бизнес логики включающий модуль контроллеров и модуль бизнес функций, а блок обработки данных включает программную платформу распределенной обработки и хранения данных, причем блок бизнес логики и блок обработки данных выполнены непосредственно взаимодействующими с сигнальной и пакетной сетями сотовой связи. Блок бизнес логики и блок обработки данных выполнен в виде кластера аппаратных платформ. Блок обработки данных выполнен с возможностью вычисления входных данных на множестве вычислительных узлов с возможностью разделения данных на множество подмножеств, обработки каждого подмножества на отдельном вычислительном узле и формирования результата вычислений на основе сборки результатов вычислений в каждом вычислительном узле, а также многократного копирования блоков данных, распределения и хранения этих копий в машиночитаемых запоминающих устройствах различных вычислительных узлов. Программная архитектура блока бизнес логики реализована с возможностью подключения новых программных модулей, реализующих бизнес функции оператора сотовой связи и дополнительных программных контроллеров для взаимодействия с сетями сотовой связи.

Изобретение поясняется чертежами:

На фиг. 1 приведена схема комплекса для уведомления абонентов.

На фиг. 2 приведен пример взаимодействия узлов комплекса уведомления абонентов для уведомления абонентов.

Заявленный комплекс для уведомления абонентов фиг. 1 по сути является программно-аппаратным комплексом, представляет собой кластер аппаратных платформ, функционально имеющим блоковую архитектуру, является внешним дополнительным устройством сотовой сети и состоит из взаимодействующих между собой блока бизнес логики 1 и блока обработки данных 7.

Блок бизнес логики 1 в свою очередь сам является кластером аппаратных платформ и состоит из модуля контроллеров 2 включающего программно-аппаратные и программные контроллеры 5, взаимодействующие с сетями сотовой связи и обеспечивающие прием данных сигнальной и пакетной TCP/IP сетей оператора и отправку уведомительного сообщения абоненту, сетевого анализатора 4, осуществляющего инспекцию DPI (deep packet inspection) интернет сессии абонентов по TCP/IP сетям сотовой связи с возможностью редактирования TCP/IP пакетов и модуля бизнес функций 3 включающего программные модули бизнес функций 6 реализующие различные бизнес задачи оператора сотовой связи.

Модуль контроллеров 2 выполнен с возможностью включения дополнительных программных контроллеров 5 для взаимодействия с сетью сотовой связи, например, при внедрении нового протокола передачи данных и не ограничен уже известными стандартами передачи данных. Программные модули бизнес функций 6 реализующие бизнес функции оператора сотовой связи постоянно включаются в программную архитектуру блока бизнес логики 1 по мере появления новых бизнес задач сотового оператора. Архитектура программных модулей бизнес функций 6 реализует триггерную т.е. по событию сети сотовой связи логику обработки данных. Взаимодействие блока бизнес логики 1 с блоком обработки данных 7 обеспечивает по запросу модуля бизнес функций 3 применение различных программных инструментов обработки больших объемов данных сотовой сети, реализуемых блоком обработки данных 7 и/или извлечение данных хранящихся в распределенной файловой системе HDFS (Hadoop distributed file system).

Блок обработки данных 7 подключен к сигнальной и пакетной TCP/IP сетям сотового оператора, также представляет собой кластер серверов, т.е. массив вычислительных узлов, является платформой крупномасштабной параллельной распределенной обработки и хранения данных и реализует известную технологию Hadoop. Программный комплекс управляющий блоком обработки данных является быстрой и универсальной платформой для обработки и хранения данных, обеспечивает их потоковую обработку на основе некоторого набора распределенных задач в соответствии с технологией MapReduce, а также обеспечивает распределенное хранение данных на различных узлах вычислительного кластера HDFS (Hadoop distributed file system) для их последующей постобработки. Автором испытана открытая платформа Apache Spark, но известны другие схожие решения - Amazon EMR, Twitter Storm, Yahoo S4, частные случаи реализации технологии потоковой обработки больших данных и инструментов такой обработки не выходят за рамки сущности настоящего изобретения. Для обработки данных TCP/IP сетей в состав блока обработки данных включен сетевой анализатор TCP/IP сетей 8. При необходимости программный комплекс блока обработки данных 7 может дополняться новыми технологиями обнаружения и фильтрации абонентских пакетных данных для получения релевантных результатов поиска, обработки и обнаружения закономерностей поведения абонентов по данным сетей оператора связи, инструментами машинного обучения.

Программная архитектура блока бизнес логики 1 осуществляет выбор алгоритма обработки бизнес задачи оператора сотовой связи, например, рассылки рекламы или массового оповещения абонентов о чрезвычайной ситуации, посредством запуска на выполнение алгоритма программного модуля бизнес функции 6 соответствующего этой бизнес задаче. Блок обработки данных 7 постоянно получает данные сети сотовой связи и взаимодействует с модулем бизнес функций 3 блока бизнес логики 1. Программный модуль бизнес функции 6 в соответствии с своим алгоритмом и программной архитектурой блока бизнес логики 1 загружает исходные данные в блок обработки данных 7 для извлечения релевантных результатов, например, по присутствию абонентов в зоне чрезвычайной ситуации или обнаружения данных интернет трафика пользователей, связанных с объектом рекламы. При этом исходные данные для обработки блоком обработки данных 7 включают запрос на извлечение данных абонента и/или других абонентов необходимых для выбора оптимальных формы, способа и времени его уведомления. Это могут быть данные о местоположении абонента «location update» и/или вычисления скорости изменения его местоположения на основание этих данных, или данные интернет траффика абонента. При необходимости модуль бизнес функции 6 может считать необходимые данные с распределенного хранилища HDFS блока обработки данных 7, например, статистические данные по посещению пользователями URI страниц, связанных с объектом рекламы. Блок обработки данных 7 выполняет распределенные вычисления и потоковую обработку поступающих от сети сотовой связи больших объемов данных на множестве связанных вычислительных узлах и выполнен с возможностью подключения к обработке этих данных различных инструментов обработки, например, инструментов фильтрации, машинного обучения, обнаружения событий. После получения результатов потоковой обработки данных сети или/и данных HDFS, их анализа, определения полноты и актуальности для решения текущей задачи модуль бизнес функции 6 в том числе анализирует данные на предмет выбора наиболее эффективного уведомления абонента. На основе анализа этих данных модуль бизнес функции 6 генерирует содержание, выбирает форму и определяет время для наиболее эффективного уведомления абонента с учетом требований маркетинга, безопасности и удобства абонента. Затем модуль бизнес функций 3 передает сформированное уведомление и инструкции для его отправки модулю контроллеров 2 для отправки абонентам. Уведомление может быть направлено через пакетную сеть посредством TCP/IP пакетов и/или по сервисам USSD, SMS сигнальной сети и/или формированием пропущенного вызова. При необходимости новые результаты решения текущей бизнес задачи могут быть сохранены в HDFS.

Примером осуществления способа может служить попытка установить голосовой вызов фиг. 2 при которой сигнальная сеть SS7 (Signalling System 7) NSS (Network Switching Sub-System) системы коммутации сотовой связи посылает стандартные сигналы установки вызова и направляет их через BSS (Base Station Sub-System) на абонентское устройство MS (Mobile Station). Блок обработки данных 7 комплекса уведомления постоянно принимает зеркалированный траффик SS7 и анализирует его в режиме реального времени в соответствии с принятыми протоколами в SS7 - MAP (Mobile Application Part), CAP (Camel Application Part), GPRS и др. При отсутствии регистрации абонентского устройства MS вызываемого абонента в BSS, NSS генерирует событие сети «missed call», обрабатывая эти события режиме реального времени блок обработки данных 7 генерирует событие сети missed call и передает его для обработки блоку бизнес логики 1. Программный алгоритм блока бизнес логики 1 реализуя триггерную логику, т.е. по событию сети, запускает на выполнение соответствующий модуль бизнес функции 6, который (самостоятельно или через программную архитектуру блока бизнес логики 1) через предоставленный API (application programming interface) платформы Apache Spark загружает в блок обработки данных 7 исходные данные (inData) для извлечения из потока событий сети и/или распределенного хранилища HDFS данных в том числе данных реального времени, необходимых для выбора оптимального вида и формы уведомления вызываемого абонента. Например, события о регистрации в сети абонента или быстрой смены «periodical location update in the different VLRs» соседних зон покрытия LA (local area) получаемые от VLR (Visitors Location Register) по пакетной сети, что является признаком передвижения на авто. При этом получив результат запроса (outData) модуль бизнес функции 6 проводит их анализ, например, сверив геоданные от абонентов из той же зоны покрытия с данными целевого абонента модуль бизнес функции определяет, что абонент передвигается в одиночку что является признаком нахождения за рулем авто. В этом случае он может выбрать способ отложенного уведомления при получении от блока обработки данных 7 информации о продолжительном нахождении абонента в одной и той же зоне «Periodical location update» с целью не отвлекать водителя от соблюдения правил дорожного движения.

В другом случае, анализируя TCP/IP активность MS абонента полученную от блока обработки данных 7 модуль бизнес функции 6 принимает решение о уведомлении в рамках TCP/IP сессии или по сервисам предоставляемым сигнальной сетью оператора. Примерами применения способа уведомления, основанного на потоковой обработке событий сети сотовой связи и выборе оптимального способа, формы и времени уведомления может служить обработка событий о пропущенном звонке, при неплатежеспособности вызывающего абонента, а также других событий и не ограничивается выше приведенными примерами.

Технический эффект от предложенного способа уведомления, предполагающего выбор его оптимальной формы, способа и времени доставки абоненту открывает для оператора сотовой связи широкие возможности для привлечения и удержания абонентов за счет возможности введения новых правил уведомления абонентов по их выбору или в соответствии с нормативными правилами территории обслуживания. Более того в соответствии с программной логикой реализуемой блоком бизнес логики 1 комплекса уведомления оператор связи может экономить по выбору наиболее загруженные участки сети.

Потоковая обработка запросов в блоке обработки данных работает с постоянно поступающими от блока бизнес логики новыми данными в оперативной памяти обеспечивая мгновенный доступ к ним за счет меньшего размера рабочего набора данных, за счет этого существенно возрастает производительность комплекса и обеспечивается скорость реального времени реакции на события абонента. Реализация триггерной логики реакции на события сети упрощает аппаратно-программную организацию комплекса для решения бизнес задач. Кроме того, применение таких мощных инструментов параллельной потоковой обработки данных как Apache Spark предоставляет возможность интеграции в ПАК сложных возможностей - машинного обучения, обработки и обнаружения закономерностей, описывающих события, поступающие сплошным потоком в реальном времени, манипуляций над графами. Также отмечается, что взаимодействие блока бизнес логики 1 и блока обработки данных 7 дает естественную синергию анализа данных и предоставляет хорошую возможность, при необходимости, дополнить комплекс традиционной, реляционной базой данных без изменения программной архитектуры комплекса, т.к. в обоих случаях используется SQL/NoSQL - язык структурированных запросов. При этом существенным является обработка больших объемов данных в блоке обработке данных 7 непосредственно получающего данные из сетей сотовой связи, а программные модули бизнес функций только задают параметры этой обработки. Такая организация взаимодействия сводит к минимуму обмен между функциональными блоками устройства и обеспечивает анализ, обработку данных и формирование сообщения в режиме реального времени.

Преимуществом предлагаемого изобретения является применение кластерной архитектуры вычислительных узлов позволяющей относительно дешево, т.е. без значительного изменения программной архитектуры, и неограниченно горизонтально масштабировать вычислительные мощности как отдельных блоков, так и всего комплекса. В эту аппаратную архитектуру хорошо укладывается парадигма распределенных вычислений и программная архитектура комплекса в целом, что предоставляет значительное преимущество в обработке и анализе больших объемов данных сотовой сети связи в сравнении известными устройствами комплексов уведомлений.

Совокупность организационно-технических подходов по мнению автора, реализованных в данном изобретении дает значительный выигрыш при анализе больших объемов данных сети сотовой связи причем как в производительности и эффективности в целом, так и неограниченности прикладного (маркетингового) характера их обработки для решения бизнес задач оператора сотовой связи.

Claims (7)

1. Комплекс для уведомления абонентов, взаимодействующий с пакетной и сигнальной сетями сотовой связи, включающий блок бизнес-логики, осуществляющий триггерную логику выбора алгоритма формирования уведомления по событию сети сотовой связи, формирующий и направляющий в сеть сотовой связи по крайней мере одно уведомительное сообщение с участием или без участия абонента, и взаимодействующий с ним блок обработки данных, обрабатывающий и сохраняющий данные абонентов, отличающийся тем, что блок бизнес-логики включает модуль контроллеров и модуль бизнес-функций, а блок обработки данных включает программную платформу распределенной обработки и хранения данных, причем блок бизнес-логики и блок обработки данных выполнены непосредственно взаимодействующими с сигнальной и пакетной сетями сотовой связи.

2. Комплекс для уведомления абонентов по п. 1, отличающийся тем, что блок бизнес-логики выполнен в виде кластера аппаратных платформ.

3. Комплекс для уведомления абонентов по п. 1, отличающийся тем, что блок обработки данных выполнен в виде кластера аппаратных платформ.

4. Комплекс для уведомления абонентов по п. 1, отличающийся тем, что блок обработки данных выполнен с возможностью вычисления входных данных на множестве вычислительных узлов с возможностью разделения данных на множество подмножеств, обработки каждого подмножества на отдельном вычислительном узле и формирования результата вычислений на основе сборки результатов вычислений в каждом вычислительном узле.

5. Комплекс для уведомления абонентов по п. 1, отличающийся тем, что блок обработки данных выполнен с возможностью многократного копирования блоков данных, распределения и хранения этих копий в машиночитаемых запоминающих устройствах различных вычислительных узлов.

6. Комплекс для уведомления абонентов по п. 1, отличающийся тем, что программная архитектура блока бизнес-логики реализована с возможностью подключения новых программных модулей, реализующих бизнес-функции оператора сотовой связи.

7. Комплекс для уведомления абонентов по п. 1, отличающийся тем, что программная архитектура блока бизнес-логики реализована возможностью включения дополнительных программных контроллеров для взаимодействия с сетями сотовой связи.

Images