CN109417494A - 在离线计费系统中的动态分配 - Google Patents

Abstract

提供了用于处理在通信服务提供方的离线计费系统(OFCS)中的消息的系统和方法。前端分配器单元从计费触发功能(CTF)接收Diameter消息，并且将该Diameter消息分配给OFCS的计费数据功能(CDF)单元。该分配器单元从CDF接收Diameter响应消息，并且基于所分配的消息和它们的响应来计算性能度量。该分配器单元基于该测量度量来计算用于将新Diameter会话的新Diameter消息分配给CDF单元的经修改的分配权重，从而基于在CDF处估计的工作负载情况来调整Diameter消息的分配模式。

Description

在离线计费系统中的动态分配

技术领域

本公开针对通信系统，并且特别地，针对用于处理电信网络中的消息的系统和方法。

背景技术

电信服务提供方通常通过电信网络向终端用户(也称为订户)提供许多语音和数据服务。语音服务的示例是语音呼叫、呼叫转发、呼叫等待等。数据服务的示例是消息传送、流式音频、流式视频、互联网协议语音(VoIP)、在线游戏、以及IP-TV。数据服务由分组核心网络管理，分组核心网络将终端用户与外部分组数据网络(PDN)(诸如，互联网)连接。分组核心网络的一些示例是通用分组无线服务(GPRS)核心网络、长期演进(LTE)网络的演进分组核心(EPC)等。诸如蜂窝电话、个人数字助理、智能电话、笔记本计算机等的移动设备能够通过与一个或多个基站的空中接口来访问由网络提供的数据服务。

服务提供方使用离线和在线计费功能来跟踪由每个设备为使用通过电信网络提供的各种服务而产生的资源使用。3GPP/3GPP2标准组已经定义了一组规范，该规范能够用于在各种网络域(例如，电路交换域、分组交换域、和/或无线域)、IP多媒体子系统、和新兴的3G/OMA应用服务中实现在线计费系统和离线计费系统。

根据3GPP TS 32.240，离线计费是与资源使用同时发生的、收集网络资源使用的计费信息的过程。计费信息通过一系列计费功能，这导致计费数据记录(CDR)文件的生成，这些计费数据记录(CDR)文件被传递到网络运营方的计费域，以用于订户计费和/或运营方间计费。为了实现离线计费，在提供服务的网络元件中实现计费触发功能(CTF)。CTF收集与可计费事件有关的信息，将这些信息聚集到匹配的计费事件中，并且将计费事件发送到计费数据功能(CDF)，其能够在网络元件中或者在离线计费系统(OFCS)中实现。

CDF从一个或多个CTF接收计费事件，并且使用包括在计费事件中的信息来构造CDR。CDR是关于用于计费和营帐的可计费事件(例如，呼叫建立的时间、可以基于记录中嵌入的时间戳导出的呼叫持续时间、传输的数据量等)的格式化信息集合。然后，CDF将CDR发送到OFCS的计费网关功能(CGF)。CGF充当网络和计费域之间的网关。因此，CGF从CDF(以及其他CDF)收集CDR，可选地将CDR关联并且将CDR写入到CDR文件中，并且使CDR可用于计费域。

典型的运营方网络将利用多个CDF和CGF来实现离线计费。因此，诸如Diameter路由代理(DRA)的前端设备与OFCS结合使用(或作为OFCS的一部分)，以将来自CTF的计费事件分配到CDF。前端分配器设备通常使用分配算法来为特定会话选择CDF。例如，由分配器单元利用的分配算法能够使用散列函数或另一个函数处理来自Diameter ACR的会话标识符以选择CDF。然后，前端分配器设备将Diameter ACR路由到所选择的CDF。

发明内容

在各个方面，提供了用于通过分配器单元将计费消息分配和处理给电信服务提供方的离线计费系统(OFCS)的系统和方法。

在各个方面，提供了用于电信网络的离线计费系统(OFCS)的分配器单元。该分配器单元被配置为根据与OFCS的多个CDF单元中的每个CDF单元相关联的分配权重，将与多个Diameter会话相关联的Diameter消息分配给多个计费数据功能(CDF)单元，使得与相同Diameter会话相关联的Diameter消息被分配给相同的CDF单元。分配器单元被进一步配置为响应于所分配的Diameter消息从多个CDF单元接收Diameter响应消息，并且基于所分配的Diameter消息和所接收的Diameter响应消息来为多个CDF单元中的每个CDF单元计算测量度量。分配器单元被进一步配置为基于该测量度量来调整用于将新Diameter会话的Diameter消息分配给多个CDF单元的分配权重。

在一方面，分配器单元被进一步配置为根据与多个CDF单元中的每个CDF单元相关联的分配权重，将跟踪器消息作为所分配的Diameter消息的一部分来分配；以及，至少部分地基于所分配的跟踪器消息和响应于所分配的跟踪器消息而接收的相应的Diameter响应消息来计算多个CDF单元中的一个或多个CDF单元的测量度量。

在一方面，分配器单元被进一步配置为分配跟踪器消息，该跟踪器消息是畸形的Diameter消息，并且接收相应的Diameter响应消息，该Diameter响应消息是拒绝所分配的跟踪器消息的错误消息。

在一方面，分配器单元被进一步配置为仅在基于测量度量而确定的静止时间段期间，将跟踪器消息分配到多个CDF单元。

在一方面，分配器单元被进一步配置为考虑分配给每个相应CDF单元的多个Diameter消息以及从每个相应CDF单元接收的对应的响应消息来计算多个CDF单元中的每个CDF单元的寿命期平均响应时间。

在一方面，分配器单元被进一步配置为考虑分配给每个相应CDF单元的最近N个数目的Diameter消息以及从每个相应CDF单元接收的相应的响应消息来计算多个CDF单元中的每个CDF单元的运行往返时间。

在一方面，分配器单元被进一步配置为考虑在给定的M持续时间上分配给每个相应CDF单元的Diameter消息以及从每个相应CDF单元接收的相应的响应消息来计算多个CDF单元中的每个CDF单元的运行往返时间。

在一方面，分配器单元被进一步配置为基于分配给每个相应CDF的账户Diameter消息以及从每个相应CDF接收的相应的响应消息来计算由多个CDF单元中的每个CDF单元托管的当前会话的总数目。

在一方面，分配器单元被进一步配置为计算分配给每个相应CDF的总Diameter消息。

在一方面，分配器单元被进一步配置为将与相同Diameter会话相关联的Diameter消息分配给多个CDF中的同一个CDF。

附图说明

图1示出了离线计费架构中的分配器单元的示例实施例。

图2示出了根据本公开的各个方面的Diameter请求分配过程的示例。

图3示出了用于分配Diameter计费请求或消息的信息的表格式示例。

图4示出了用于分配Diameter计费请求或消息的信息的附加的表格式示例。

图5示出了用于实施本公开的各个方面的装置的框图示例。

具体实施方式

下面参考附图描述本公开的各个方面，其中相同的号码在整个附图的描述中指代相同的元件。说明书和附图仅说明了本公开的原理。应当理解，本领域技术人员能够设计各种布置，这些布置虽然未在本文中明确描述或示出，但体现了这些原理并且包括在本公开的精神和范围内。

如本文所用，术语“或”指代非排他性的，或者除非另有说明(例如，“或者其他”或“或者作为备选”)。此外，如本文所用，除非另有说明，否则用于描述元件之间关系的词语应广义地解释为包括直接关系或中介元件的存在。例如，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，该元件可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在中介元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中介元件。类似地，诸如“之间”、“相邻”等词语也应当以类似的方式来解释。

离线计费系统(OFCS)为电信服务提供方提供的服务的后付费计费提供基础，其中订户在其计费周期结束时根据其对一个或多个服务的使用进行计费。实现集成计费触发功能(CTF)的各种网络元件(NE)与OFCS相连接，并且向OFCS提供计费信息，以用于提供给一个或多个电信订户的用户设备(UE)的服务。OFCS从一个或多个CTF接收关于可计费事件的信息，并且基于可计费信息生成CDR。CDR是关于用于计费和营帐的可计费事件(例如，呼叫建立的时间、可以基于记录中嵌入的时间戳导出的呼叫持续时间、传输的数据量等)的格式化信息集合。与特定会话有关的CDR能够被聚合并且被关联到合并的CDR文件中，该合并的CDR文件可用于计费域，以用于为由电信网络提供的各种服务和/或会话对订户进行计费。

NE/CTF与OFCS之间的通信通过根据Diameter协议的消息发生，Diameter协议由RFC 6733(其取代了RFC 3588)中的互联网工程任务组(IETF)定义。使用Diameter协议(本文称为ACR或者Diameter消息)，由NE在计费请求消息(ACR)中向OFCS提供与计费有关的消息(无论是基于事件还是基于会话的)。ACR被用于与会话有关的以及与事件有关的计费/营帐。ACR以及其Diameter响应消息ACA，由Diameter协议头和数个属性-值对(AVP)组成，这些属性-值对形成了消息的数据部分。离线计费可以有两种类型：基于会话或者基于事件。在基于事件的计费中，CTF报告作为单个操作或事件提供的使用或服务，诸如订户注册、重新注册、取消注册等。CTF报告被称为ACR事件消息的Diameter协议消息中的单个无会话事件。基于会话的计费是报告会话(例如，语音或数据会话)的使用报告的过程。CTF报告被称为ACR开始、ACR结束、和ACR中间消息的Diameter消息中的会话计费信息，ACR开始、ACR结束、和ACR临时消息分别表示用于对会话的类型和持续时间进行计费的开始、结束和中间会话计费数据。在会话开始时用ACR开始消息发起计费信息并且在会话结束时用ACR结束消息终止计费信息的会话期间，CTF能够根据会话的进程发送多个ACR中间消息。

OFCS被设计为处理一定量的消息或流量。在设计OFCS的容量时考虑的典型输入包括：订户数目、预期要服务的NE/CTF的数目、网络特征、语音或者数据会话的平均持续时间、处理和存储量等，这些典型输入被用于为各种OFCS功能实现或者分配一个或多个物理资源(例如，CPU、存储器、I/O等)，各种OFCS功能包括：计费数据功能(CDF)和计费网关功能(CGF)，它们统称为OFCS的计费收集功能(CCF)。

CCF可能会显示出几个瓶颈，因为实现OFCS功能的系统被提供有有限的物理资源量，诸如处理能力(CPU数目、每个CPU的核心数、每个核心的线程数)、主存储器、辅助存储器、队列等。例如，与长持续时间相关联的呼叫或者会话经常会遇到存储器瓶颈，而更短持续时间的会话(更典型)常常会遇到CPU利用率限制。在一些情况下，NE/CTF与CCF之间的链路带宽可能会成为瓶颈，并且在其他情况下，CCF上的存储空间可能成为瓶颈。

因此，如下文详细描述的，提供了用于处理通信服务提供方的离线计费系统(OFCS)中的消息的系统和方法。前端分配器单元从计费触发功能(CTF)接收Diameter消息，并且将Diameter消息分配给OFCS的计费数据功能(CDF)单元。分配器单元从CDF接收Diameter响应消息，并且基于分配的消息和它们的响应来计算性能度量。分配器单元基于测量度量计算用于将新Diameter会话的新Diameter消息分配给CDF单元的经修改的分配权重，因此基于在CDF处估计的工作负载情况来调整Diameter消息的分配模式。

图1示出了示例性实施例中的离线计费架构100。架构100可以被实现为电路交换电信网络或者分组交换电信网络的一部分，以用于实现针对提供给电信网络的订户(即，终端用户以及关联的用户设备(UE))的服务的离线计费功能。适用于架构100的网络的一些示例性类型包括：IP多媒体子系统(IMS)网络、长期演进(LTE)网络、通用分组无线电服务(GPRS)等。

架构100包括通过前端分配器单元110连接到离线计费系统(OFCS)120的网络元件(NE)102。网络元件102是用于提供由网络提供的服务的装置或设备。例如，网络元件可以包括：服务呼叫会话控制功能(S-CSCF)或者IMS网络的应用服务器(AS)、服务网关(SGW)或者LTE网络的分组数据网络网关(PGW)等。网络元件102包括计费触发功能(CTF)104，该CTF检测由网络元件102提供的服务的可计费事件，将可计费事件的信息聚集到匹配的计费事件中，并且将计费事件发送给计费数据功能(CDF)。在网络元件102的情况下，CTF 104使用Diameter Rf接口。因此，CTF 104将计费信息聚集到计费请求中，诸如，Diameter Rf计费请求(ACR)。尽管在图1中示出了一个NE 102和一个CTF 104，但是可能存在与分配器单元110接触的多个NE/CTF。尽管未在图1中具体示出，但是网络元件102可以包括控制器(例如，适当编程的处理器)、存储器、或者用于实现NE和CTF的功能的其他典型计算组件。

OFCS 120是被配置为对经由电信网络提供的会话或服务实现离线计费的装置、服务器、设备或者器材。OFCS 120包括多个CDF(CDF1-CDFn)121-123。CDF包括在OFCS 120内的单元，该单元从集成或者与特定网络元件相关联的CTF接收计费信息(通过ACR消息)，将计费事件格式化为CDR，并且将CDR发送给CGF。OFCS 120还包括多个CGF(CGF1-CGFn)131-133。CGF包括OFCS 120内的元件或模块，其关联会话的CDR，并且将具有相关联CDR的CDR文件转发给计费域140。计费域140是运营方网络的一部分，其接收并且处理用于计费中介和其他计费应用(例如，统计应用)的CDR文件。OFCS 120中的CDF通过Diameter Ga接口与CGF通信。在图1所示的情况下，GTP’被用在Ga接口上以将CDR从CDF运输到CGF。虽然在图1中示出了CDF与CGF之间的1:1关系，但是N：1关系也是可能的。尽管未在图1中具体示出，但是OFCS120可以包括实现CDF 121-123和CGF 131-133的一个或多个处理器或者其他硬件组件。

前端分配器单元110在OFCS 120中的CTF(例如，CTF 104)和CDF 121-123之间实现。分配器单元110的目的是将来自CTF的Diameter或者ACR请求消息(即，ACR)分配给OFCS120内的多个CDF 121-123。在该实施例中，分配器单元110包括接口(I/F)112和处理器(PROC’R)114。接口112包括用于通过Diameter Rf协议或者另一种类型的协议进行通信的组件(例如，硬件、软件、或者硬件与软件的组合)。处理器114包括执行逻辑以将从CTF 104接收的Diameter请求分配给OFCS 120的相应CDF 121-123的组件(即，硬件)。尽管分配器单元110被示出为在OFCS 120的外面，但是在一些实施例中，分配器单元110可以在与OFCS120相同的平台上实现。

在使用刀片系统架构实现OFCS 120的情况下，例如，分配器单元110、CDF 121–123和CGF 131-133中的任何一个或者全部可以被实现为在服务器机箱的相应刀片(或服务器)上执行，其中每个刀片包括物理计算资源，诸如处理器、存储器、输入/输出设备、或者通常在计算设备中找到的其他组件。

分配Diameter或者ACR消息的任务可以包括考虑权重、当前负载索引和CDF 121-123的其他参数以选择用于处理特定会话的ACR的目标CDF实例。分配器单元110可以在为任何特定会话选择目标CDF中遵循循环策略。分配器单元110可以用作背靠背用户代理(B2BUA)，其中与特定CTF相关联的Diameter会话在分配器单元110上终止，并且在分配器单元110和所选择的目标CDF之间发起等效和相应的Diameter会话。每个CTF(诸如CTF 104)可以与分配器单元110建立Diameter连接，并且将基于会话的Diameter ACR消息发送到包括Diameter“会话Id”的分配器单元110。Diameter“会话Id”是针对由CTF报告的每个会话的唯一标识符。

分配器单元110被配置为使用分配算法来将与特定服务会话相关联的ACR分配给特定CDF 121-123。分配算法包括用于确定特定会话的ACR的目标CDF的任何规则集合。在一个实施例中，分配器单元110可以使用“一致散列”算法来为特定Diameter会话选择目标CDF。一致散列算法(或者其他类型的算法)可以使用包括在ACR(例如，Diameter请求)中的“会话Id”和唯一的CDF标识符来为给定的Diameter会话选择目标CDF，使得每个CDF被分配处理公平的会话份额。

对于基于会话的计费消息，前端负载分配器被配置为将来自属于相同Diameter会话的特定NE/CTF的所有ACR消息指向到相同的目标CDF。实现这样的“会话粘性”来避免“不完整的CDR”的生成，“不完整的CDR”是在不同CDF中分配和处理会话的ACR消息时产生的。基于在将给定会话的ACR分配给不同的CDF时生成的不完整的CDR，协调，即标识、关联、以及处理在由网络托管的数千个会话的ACR开始、ACR中间和ACR结束消息中提供的信息是一项重大并且处理密集型的任务，尤其是在为SGW(服务网关)和PGW(PDN网关)生成LTE CDR的情况下报告使用容器时。运营方努力在网络中采取纠正措施以避免这种情况，因为不完整的CDR通常被视为不可计费并且代表收益流失。

当OFCS的CDF正常操作时，基于静态分配算法为Diameter会话选择目标CDF可能是可接受的。然而，当一个或多个CDF遇到影响性能的更高负载时，静态分配会存在更多的问题，因为静态分配不考虑实际工作负载。然而，工作负载或者物理资源约束(例如，CPU、存储器等)中的临时峰值可以影响性能特性，导致CDF陷入过载状态(例如，CDF资源超出最佳或设计参数的状态)。足够严重的过载情况可以导致CDF不能使用，或者不能在期望参数内处理待处理或者新的ACR消息，最终导致向计费系统报告不完整的CDR。

由于过载情况通常可以是临时的，因此有许多方法来减轻过载的CDF中的处理，以便它可以干完其当前的工作负载并且返回到正常操作情况。参见，例如，共同转让的美国专利号9,161,199(“199专利”)，其内容通过引用而整体并入本文。用于减轻CDF处正在经历的过载情况的解决方案通常是有效的。然而，期望提供可以防止或者提供早期检测可能首先导致过载情况的情形的附加方法。还期望提供不需要CTF和CDF中的操作变化的解决方案。在以下实施例中，描述了分配过程的各个方面，其考虑了CDF的估计的工作负载情况，并且调整从CTF接收的ACR消息的分配，以减少在CDF处的过载情况的发生或者限制在CDF处的过载情况的严重性。

作为一个示例性实施例的概述，根据本公开的方面的分配器单元(例如，分配器单元110)被配置为从一个或多个CTF(例如，CTF 104)接收一个或多个Diameter会话的Diameter消息。分配器单元被配置为根据分配算法将Diameter消息分配给多个CDF，诸如上文所述的“一致散列”算法。分配器单元被进一步配置为响应于所分配的Diameter消息从CDF接收Diameter响应消息。分配器单元被配置为基于所分配的Diameter消息和从CDF接收的相应Diameter响应消息来计算和监控CDF单元的性能的度量。分配器单元被配置为使用所计算的度量来确定或者估计CDF的一个或多个的工作负载正在偏离期望的工作负载参数，并且调整分配算法以动态地改变用于到CDF的新会话的Diameter消息的分配模式。在这样做时，分配器单元被配置为在分配Diameter消息时考虑CDF的工作负载情况的同时保持“会话粘性”。现在在下面进一步详细描述这些和其他方面。

图2是示出了根据本公开的各个方面的用于将Diameter(ACR)请求消息分配给目标CDF的迭代过程或方法200的流程图。将参考图1中的分配器单元110来描述过程200的步骤，但是本领域技术人员将理解过程200可以在其他系统中执行。此外，虽然以特定顺序描述特定步骤以使读者能够更容易地理解本公开的各个方面和原理，但是从下面的描述将显而易见，在其他实施例中，如本领域技术人员将理解的，可以修改、组合、重新排序和添加这些步骤。

开始，假设CTF 104检测由网络元件102(参见图1)向电信网络的各个订户提供的基于会话的服务的可计费事件。CTF 104将可计费事件的信息聚集到用于多个Diameter会话的Diameter Rf ACR(例如，Diameter或者ACR消息)中。由于假设由NE 102提供的服务是基于会话的，因此CTF 104被配置为在ACR的计费-记录-类型AVP中插入“开始”值以用于新发起的会话，在ACR的计费-记录-类型AVP中插入“临时”值以用于正在进行的会话，并且在ACR的计费-记录-类型AVP中插入“结束”值以报告终止的会话。然后，CTF 104将ACR(即，Diameter Rf计费请求或者Diameter消息)发送到前端分配器单元110以用于分配给CDF121-123。

在步骤202中，分配器单元110从一个或多个CTF接收Diameter消息以用于分配给CDF 121-126。在步骤204中，根据分配算法，当从CTF 104接收到Diameter消息时，将与多个Diameter会话相关联的接收Diameter消息分配给OFCS的多个CDF单元121-123，使得与相同Diameter会话相关联的Diameter消息被分配给相同的CDF单元(用于“会话粘性”)。作为示例，如果假设CDF 121-123具有不同的容量并且它们在单位时间内可以处理的计费消息的数目不同，则这些CDF 121-123的静态分配权重可以分别表示为w1、w2和w3。

然后，分配器单元110以w1：w2：w3的比例在CDF 121-123之间分配新会话。换句话说，分配器单元根据w1：w2：w3的比例分配ACR开始消息(其表示新会话的开始)。然后可以预期，每个CDF单元的正在进行的会话计数将与CDF的相对权重相称。例如，如果w1：w2：w3是1:1:2，则可以预期分配给CDF3的正在进行的会话数将是CDF1或CDF2的两倍，而CDF1和CDF2处理类似的同时会话计数。自始至终，分配器单元110保持“会话粘性”，这意味着一旦基于ACR开始消息将特定会话分配给CDF，分配器单元110就继续将相同会话的附加ACR消息(即，ACR中间以及ACR结束消息)分配给同一CDF单元。

在步骤206中，分配器单元110响应于分配给CDF单元的ACR，从多个CDF单元121-123中的每个CDF单元接收Diameter响应消息(本文也称为Diameter ACA消息或者Diameter响应消息)。

在步骤208中，分配器单元110基于分配的Diameter(ACR)消息和从CDF单元121-123中的每个CDF单元所接收的Diameter响应消息计算测量度量。在示例性实施例中，分配器单元110被配置为基于ACR和ACA中通常需要并且提供的时间戳，基于ACR消息(和响应)的数目来计算运行平均值以及往返时间(RTT)。例如，分配器单元110可以被配置为基于最近的‘N2’时间单位(例如，秒、分钟等)上的最近‘N1’分配消息(以及它们的响应)来计算运行平均值和RTT。

在图3中以表格的形式示出了根据本公开的示例性方面由分配器单元110计算和维护的一组特定度量。图3中所示的表300的第一列(“CDF-ID”)唯一地标识分配器单元110前面的CDF(即，OFCS 120的CDF 121-123)。

第二列(“总体响应运行平均值”)指示基于由分配器单元110分配给每个CDF 121的所有Diameter(ACR)消息以及从每个CDF接收的相应响应消息确定的计算的寿命期运行平均(例如，以毫秒为单位)值度量。因此，第二列也可以被理解为自初始化以来由分配器单元110向给定CDF发送的每个ACR Diameter消息的平均响应时间。

第三列(“N1ACR上的RTT”)指示由分配器单元110为每个CDF 121-123分配的最后N1(可配置)数目的ACR计算的平均RTT值度量(例如，以秒为单位)。

第四列(“N2单位时间上的RTT”)指示基于在最后N2(可配置)时间段的每个CDF121-123的分配ACR消息(和接收的ACA响应)确定的计算的RTT值度量(例如，以秒为单位)。

第五列(“分配权重”)指示用于将基于会话的ACR消息分配给每个CDF 121-123的预分配的分配权重。这些权重值通常可以提供CDF预期容量的信息。对于相同容量的CDF(例如，配置有类似的物理资源)，值可以是相同的(例如，w1＝w2＝w3＝1)。

第六列(“当前会话”)指示分配给每个CDF 121-123的计算的正在进行的会话度量的计数。例如，分配器单元110可以通过递增分配给给定CDF的每个ACR开始消息的计数来确定当前会话的计数。分配器单元110也可以递减分配给给定CDF的每个ACR结束的计数。分配的ACR中间和ACR事件消息的计数可以是不变的，因为ACR事件消息是非基于会话的一次消息，而ACR中间消息，虽然基于会话，报告与正在进行的会话相关的计费事件但未发起或者终止会话。然而，应当理解，表300中示出的度量是示例性的，并且在一个实施例中，由于ACR中间消息的数目可以被用于一个实施例来估计CDF处的存储器消耗，还可以计算并维护发送到每个CDF的ACR中间消息的计数作为度量。特别地，该度量可用于监控具有长持续时间(例如，一小时或更长)的分配会话，在此期间可能会接收可能影响目标CDF处的存储器的多个中间消息。从正在进行的同时会话的角度来看，表300中所示的当前会话的计数可能就足够了，因为CDF的CPU资源(而不是存储器)通常构成典型OFCS部署中最常见的瓶颈。

第七列(“发送的ACR数”)指示基于分配给每个CDF的ACR开始、ACR中间、和结束消息计算的ACR度量的总数目。该测量提供了前端分配策略效率的指示，用于比较预期和测量的分配模式。平均而言，如果会话组成在分配的ACR消息的数目方面是相似的，则可以预期值cdf1-acr:cdf2-acr:cdf3-acr的比例通常与分配权重值w1:w2:w3成比例。然而，由于NE提供的各种服务的会话组成很少相同，因此可以预期并且随时监控这些CDF的值的变化。

最后一列或第八列(“经修改的权重”)指示由分配器单元110基于在表的其他列中计算的度量在步骤210中计算的动态地经修改的分配权重，并且其用于向CDF 121-123分配新Diameter会话的新报告的ACR消息。

例如，在步骤210中，分配器单元110被配置为监控和处理表300的各个列中所示的计算的度量，以评估CDF 121-123中的一个或多个CDF是否正在经历或即将经历潜在的工作超负荷或者将要经历潜在的工作超载，如果是，则计算经修改的分配权重(经修改的权重)，然后由分配器单元110使用该经修改的分配权重将新Diameter会话的Diameter消息分配给CDF单元121-123。

已经描述了上述各种操作步骤，下面描述具体的示例性实施例。

在一个示例性实施例中，分配器单元110被配置为使用表300的第2列(整体响应运行平均值)和第3列(N1ACR上的平均RTT)中的度量来评估CDF中的一个是否正在经历减速。结合地，分配器单元110还可以被配置为使用第4列(N2单位时间上的平均RTT)中的度量信息来评估CDF中的一个是否正在经历减速。例如，可以预期随着时间的推移，第3列和/或第4列中计算的度量可以开始在各个CDF之间偏离。分配器单元可以被配置为监控该偏离，作为CDF不同等响应的指示。虽然这种偏离可能因为每个CDF处理的会话之间的会话特性的差异而发生，但是预期这种差异是瞬态的并且随着时间的推移是平均的，因此如果它们不这样，则可能表示有问题。

理想的观察应该表明计算的度量值rtt1-n1:rtt1-n2:rtt1-n3与1:1:1成比例，或者计算的度量值rtt2-n1:rtt2-n2:rtt3-n3与1:1:1成比例，或者两者兼具。分配器单元110可以将这些度量的比例与标准的偏差理解为在新ACR消息的分配中需要进行过程校正的指示。

在另一示例性实施例中，分配器单元110被配置为基于表300中所示的计算和观察的度量来使用传统流量路由整形的变化。根据该方面，分配器单元110被配置为监控与其前面的CDF 121-123相关联的计算度量，并且基于与每个CDF相关联的监控度量来做出路由决策。通常，流量整形用于节流数据传输速度，以便遵守在网络中为各种用途建立的策略。流量整形允许中间代理在分组遍历的路径中插入延迟，使得分组可以根据网络策略来到达目的地。典型用法包括带宽节流，或者在消费者已经用完授权的配额后降低可用速度。结果是减慢了数据报或者数据分组的速度，从而可以满足既定的策略准则。作为示例，运营方可以允许订户以更高的速度获得有限数量的数据，然后降低一个或多个层中的速度。

更具体地，根据该实施例，分配器单元110被配置为基于计算的平均RTT度量来监控CDF的性能，并且动态地调整分配算法以在CDF之间分配新的流量(ACR消息)，以符合正在进行的会话和计费请求的观察的RTT度量。例如，分配器单元110可以基于计算的RTT度量来确定CDF1具有是CDF2的RTT度量值的两倍的RTT度量值。然后，分配器单元110可以确定CDF1正在经历积累，并且可以为新报告的会话(ACR开始消息)分配更低优先级(即，权重)，该优先级用于从CTF 104接收的新ACR消息(ACR开始消息)的分配。

在一方面，分配器单元110可以使用表300的第3列和第4列中确定的平均RTT值，以及在表300的第6列和第7列中计算的计数度量，以确定特定CDF是否正在经历存储器瓶颈。然后，分配器单元110可以为CDF 121-123实时调整或修改分配算法的分配权重。例如，可以如下文所示来计算经修改的权重，其中n标识特定CDF，以及wn’指示针对第n个CDF计算的经修改的分配权重(表300的第8列)作为计算度量的函数：

Wn’＝f(Wn，rttn-n1，rttn-n2，numsess-n，...)

不同的实施例可以使用不同的度量来调整或者修改与每个CDF相关联的分配权重。例如，在主要仅语音的网络中，所监控的ACR中间数目可能不太有用，尤其是如果这些ACR消息不会导致已知在CDF处引起额外负载的部分CDR的生成。然而，备选地，支持语音和数据会话的服务提供方可以被配置为通过监控发送到每个CDF的ACR中间消息来监控会话持续时间对CDF的影响(例如，在N2时间段上)。

在一个示例性实施例中，分配器单元被配置为基于在正常流量时段(N2时段)期间的最后N1个ACR的计算的平均RTT，来为一个或多个CDF计算经修改的分配权重。例如，分配器单元可以为CDF1计算经修改的权重如下：

w1’＝(rtt1-n1+rtt2-n1+rtt3-n1)/3*w1/rtt1-n1(w1+w2+w3)

更普遍地，分配器单元110可以为给定CDF计算经修改的分配权重如下(其中i是来自1...N CDF的元素)：

wi’＝(rtt1-n1+rtt2-n1+..+rttN-n1)/N*wN/rttN-n1(w1+w2+..+wN)

图4中所示的表400示出了由分配器单元110(表400的第2-4列)为每个CDF计算的度量值的具体示例，其然后用于根据上面描述的方面来计算如表400的第8列中所示的经修改的权重。在该示例中，假设CDF 121-123最初以相等的预分配权重(w1＝w2＝w3＝1)开始。分配器单元110基于分配给每个CDF的ACR消息和从CDF接收的响应消息，为每个CDF计算平均RTT值为10ms、11ms和12ms，并且如上面描述的为每个CDF计算第8列中所示的经修改的权重。

在所有方面中，分配器单元110使用用于分配算法的计算的经修改的分配权重(表400的第8列)以将新接收的ACR消息分配给每个CDF。对于表400中所示的示例，经修改的权重.367、.333和.306(第8列)用于将新会话的所有新ACR消息的.367分配给CDF1，将新会话的所有新ACR消息的.333分配给CDF2，并且将新会话的所有新ACR消息的.306分配给CDF3。新ACR消息的这种重新分配的预期结果是，每个CDF的监控的平均RTT值应该逐渐均衡并稳定在11ms，假设其他参数保持不变。在表400的该示例中可以看出，CDF3表现出如更高的平均RTT度量所指示的积累，并且如第8列所示的经修改的权重的计算有效地减少了新ACR消息到CDF3的分配，从而减轻了其负载。这与传统的静态分配方法形成对比，在传统的静态分配方法中，分配器单元110将会继续将ACR消息均等地分配给CDF，而不考虑每个CDF处的估计负载，这最终可能会导致CDF3的过载。

在一个实施例中，分配器单元110可以被配置为当观察到第4列中的度量(最后N2单位时间上的RTT)指示空值时，确定网络中的静止时段。当在最后‘N2’秒(在网络的安静时段期间)中向CDF发送非常少流量或者没有流量时，对于给定的CDF可能发生这种情况。在这种情况下，分配器单元110可以被配置为生成和发送ACR跟踪器分组以估计CDF的响应性。如在本公开中使用的ACR跟踪器分组是由分配器单元110构成的ACR消息(与从CTF接收的真实ACR消息相反)，并且是故意畸形ACR消息，使得接收ACR跟踪器分组的目标CDF拒绝该畸形消息而不产生CDR。分配器单元110期望并且接收从目标CDF返回的指示拒绝分配的ACR跟踪器分组的响应。

生成不符合3GPP标准(并且将因此被目标CDF拒绝)的畸形ACR消息的一个示例如下，其中标准ACR消息格式中的划掉的文本指示畸形ACR不包括计费-记录-号码字段，根据标准要求包括：

<ACR>::＝<Diameter Header:271，REQ，PXY>

<Session-Id>

(Origin-Host}

{Origin-Realm)

(Destination-Realm}

(Accounting-Record-Type}

[Event-Timestamp]

这样做的原因如下：首先，必须确保ACR跟踪器分组不会导致发送到计费系统的真实CDR。为了确保这一点，形成ACR跟踪器分组，使得它被分配到的CDF拒绝。因此，从生成的ACR跟踪器消息中省略了强制地址值对(AVP)(称为计费-记录-号码(上面所示))。第二，因为选择在ACR跟踪器分组中有选择地省略的所需AVP使得它进一步位于ACR跟踪器消息的下面并且朝向ACR跟踪器消息的末尾，所以CDF在拒绝跟踪器消息之前几乎解析到消息的末尾，这可以被分配器单元110理解以指示CDF功能可用。否则，OFCS的一些模块化实现可能在ISO 7498中定义的OSI 7层网络模型中在更低级别过快地拒绝ACR跟踪器消息。例如，使用接收器模块的实现可以解析Diameter报头，并且在不查看消息内容的情况下，如果报头是畸形的则可以拒绝消息，这是不期望的。第三，在ACR跟踪器消息中包括事件-时间戳是必要的，以便了解是何时发起的该示踪消息。在将消息发送到CDF实例之前，分配器单元110将当前时间放在ACR中的该事件-时间戳AVP中，从而允许分配器单元如预期计算CDF的度量。该消息预期有失败响应DIAMETER_MISSING_AVP，代码5005。该消息指示缺少请求消息中的强制AVP，如故意做的那样。当在分配器单元110处接收时，以ACA形式返回的响应提供在静止时段中计算消息的RTT。

通常，可以仅在静止时段期间内指示跟踪器ACRs的使用以估计CDF的健康状况，在此期间，分配器不具有CDF性能的概览。当从CTF接收到正常和正在进行的ACR消息流量时，分配器单元110可以被配置为不生成和分配跟踪器ACR。

与正常ACR消息和ACA响应一样，分配的ACR跟踪器消息及其拒绝跟踪器消息的相应的ACA响应可用于为一个或多个CDF计算度量，并且最终在网络安静时段期间先发制人地为一个或多个CDF计算经修改的分配权重。因此，如果静态网络重新分配是必要的，如由分配的跟踪器分组的平均RTT中的差异确定，则针对CDF1的权重重新分配计算，例如，可以如下：

w1’＝(rtt1-n2+rtt2-n2+..+rttN-n2)/N*WN/rttN-n2(w1+w2+..+wN)

也可以导出基于两种方法(rtt-N1和rtt-N2)的合成值，必要时，将不同的权重应用于两种方法的结果。在这种情况下，分配器单元110可以被配置为通过将更多权重分配给从前一组号码集合来选择历史值(rttN-n1)上的最新的性能数据(rttN-n2)。如果两组度量都需要相等的权重，则经修改的分配权重的复合计算可以采用该形式：

Wi’＝0.5*(rtt1-n1+rtt2-n1+..+rtt-n1)/N*WN/rttN-n1(w1+w2+..+wN)+0.5*(tt1-n2+rtt2-n2+..+rttN-n2)/N*WN/rttN-n2(w1+w2+..+wN)

利用可用的CDF之间的度量权重的修改，分配器单元可以被配置为在制定新的会话路由决策时应用新的度量权重。

在一些实施例中，分配器单元110可以被配置为减少ACR消息到新添加的CDF的分配，以将新添加的CDF逐渐初始化到现有CDF的工作负载。这可能发生在离线或者停止服务一段时间后将新CDF引入或者重新引入到OFCS的情况。

如前所述，上面描述的过程200可以动态地调整从CTF接收并且分配给每个CDF的ACR消息的分配模式(通过计算的分配权重)。该过程通过继续向某些CDF发送正在进行的会话的ACR来实现“会话粘性”，同时基于经修改的权重分配新的ACR会话，该经修改的权重是基于从先前分配的ACR和从CDF接收的响应到处的计算和监控度量所确定的。在这样做时，分配器单元减轻或者防止过载情况发展到CDF的性能明显受影响的程度，并且为CDF提供恢复到正常操作状态的时间和资源。

对于本领域技术人员显而易见的是，可以对上面描述的说明性实施例进行许多修改。

在所有实施例中，分配器单元110可以被配置为继续将正在进行的会话的ACR发送到先前选择的CDF以保持“会话粘性”，并且防止或者减少不完整的CDR，同时还减少到处于或预期处于潜在过载情况的某些CDF的新会话的ACR的发送。在一些实施例中，分配器单元110可以被配置有分配算法，以在正常情况期间基于先前描述的静态散列算法来分配ACR，但是，当确定如上面描述的指示的经修改的分配模式时，分配算法可以被进一步配置为给计算的经修改的权重赋予更高的优先级。在该场景中，在一个实施例中，分配器单元可以被配置为使用基于如上面详细描述的经修改的权重而选择的另一个分配目标来“覆盖”仅基于静态散列而选择的分配目标。为了避免首先计算静态散列以选择目标CDF，并且然后基于经修改的权重选择另一个目标CDF以保持同一会话的ACR的会话粘性的负担，可以(可选地)实现诸如在共同转让的'199专利中描述的覆盖机制，这将避免必须为会话的后续ACR计算散列目标，其中ACR开始消息被分配给基于经修改的权重而不是单独的散列函数而选择的目标CDF。

在大多数情况下，OFCS受CPU限制。任何有助于得到更好的整体网络吞吐量的增强都将受到运营方和供应方的欢迎。到目前为止，分配策略遵循静态分配或者二进制开/关情况，并且是值得商榷的，如果后者是解决方案或其他问题。本公开提供了对ACR消息的静态分配的预测动态。本文公开的各个方面具有数个优点。首先，本文公开的系统和方法通过包含和分配基于其容量(即，资源)而分配给每个CDF的不同初始分配权重来提供不同容量的CDF。第二，本文公开的系统和方法提供CDF行为的动态的和实时的测量，以检测CDF处滞后性能的早期警告信号。第三，基于计算的经修改的分配权重来改变新ACR的分配模式提供了减轻被确定为滞后的CDF处的负载。第四，本文公开的系统和方法允许收集并且使用各种类型的度量，以适当地计算用于分配新ACR的经修改的分配权重。第五，本文公开的系统和方法允许逐渐地将CDF引入OFCS。第六，在每个CDF上终止的活动会话的维护提供了简单的加载视角。第七，分配是自监控和自校正的。这样，这是一种自适应行为，该自适应行为基于网络中测量的值来调制其功能。

图5描述了适合于实现本公开的各个方面(例如，过程200的一个或多个步骤)的计算装置500的高级框图。尽管在单个块中示出，但是在其他实施例中，装置500也可以使用并行和分布式架构来实现。因此，例如，诸如在过程200的示例中所示出的那些的各种步骤，可以使用装置500顺序地、并行地或者基于特定实现以不同的顺序来执行。装置500包括处理器502(例如，中央处理单元(“CPU”))，其与各种输入/输出设备504和存储器506通信地互相连接。装置500可以被实现为刀片机箱中的一个或多个刀片。

处理器502可以是任何类型的处理器，诸如通用中央处理单元(“CPU”)或者诸如嵌入式微控制器的专用微处理器或者数字信号处理器(“DSP”)。输入/输出设备504可以是在处理器502的控制下操作的任何外围设备，并且被配置为将数据输入到装置500或者从装置500输出数据，例如，网络适配器、数据端口和各种用户接口设备(诸如，键盘、小键盘、鼠标、或显示器)。

存储器506可以是适合于存储电子信息的任何类型的存储器，例如，暂时性随机存取存储器(RAM)或非暂时性存储器(诸如只读存储器(ROM)、硬盘驱动器存储器、光盘驱动器存储器、光存储器等)。存储器506可以包括数据(例如，表300中示出的信息)和指令，在其由处理器502执行时，可以配置或引起装置500进行或执行上文描述的功能或方面(例如，过程500的一个或多个步骤)。另外，装置500还可以包括通常在计算系统中找到的其他组件，诸如操作系统、队列管理器、设备驱动器、或者存储在存储器506中并且由处理器502执行的一个或多个网络协议。

虽然图5中示出了装置500的特定实施例，但是根据本公开的各个方面还可以使用一个或多个专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或者硬件或软件的任何其他组合来实现。例如，数据可以存储在各种类型的数据结构(例如，链表)中，其可以由使用软件、硬件或其组合实现的可编程处理器(例如，CPU或FPGA)访问和操纵。

尽管已经参考特定实施例描述了本文的各方面，但是应该理解，这些实施例仅仅是对本公开的原理和应用的说明。因此，应该理解，可以对说明性实施例进行多种修改，并且可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下设计其他布置。

Claims (10)

1.一种用于电信网络的离线计费系统(OFCS)的分配器单元，所述分配器单元包括：

存储器，所述存储器用于存储指令和数据，以及处理器，所述处理器被配置为执行所述指令和处理所述数据，其中当所述一个或多个指令由所述处理器执行时，配置所述处理器以：

根据与所述OFCS的多个计费数据功能(CDF)单元中的每个CDF单元相关联的分配权重，将与多个Diameter会话相关联的Diameter消息分配给所述多个CDF单元，使得与相同Diameter会话相关联的Diameter消息被分配给相同的CDF单元；

响应于所分配的所述Diameter消息，从所述多个CDF单元接收Diameter响应消息；

基于所分配的所述Diameter消息和所接收的所述Diameter响应消息，针对所述多个CDF单元中的每个CDF单元计算测量度量；以及

基于所述测量度量，调整用于将新Diameter会话的Diameter消息分配给所述多个CDF单元的所述分配权重。

2.根据权利要求1所述的分配器单元，其中所述处理器被进一步配置为：

根据与所述多个CDF单元中的每个CDF单元相关联的分配权重，将跟踪器消息作为所分配的所述Diameter消息的一部分来分配；以及至少部分地基于所分配的所述跟踪器消息和响应于所分配的所述跟踪器消息而接收的相应的Diameter响应消息来计算所述多个CDF单元中的一个或多个CDF单元的所述测量度量。

3.根据权利要求2所述的分配器单元，其中所分配的所述跟踪器消息是由所述处理器生成的畸形的Diameter消息，并且响应于所分配的所述跟踪器消息而接收的所述相应的Diameter响应消息是拒绝所分配的所述跟踪器消息的错误消息。

4.根据权利要求3所述的分配器单元，其中所述处理器被进一步配置为：

仅在基于所述测量度量而确定的静止时间段期间，将所述跟踪器消息分配给所述多个CDF单元。

5.根据权利要求1所述的分配器单元，其中所述处理器被配置为考虑分配给每个相应CDF单元的多个Diameter消息以及从每个相应CDF单元接收的对应的响应消息来计算所述多个CDF单元中的每个CDF单元的寿命期平均响应时间。

6.根据权利要求1所述的分配器单元，其中处理器被配置为考虑分配给每个相应CDF单元的最近N数目的Diameter消息以及从每个相应CDF单元接收的最近N数目的相应的响应消息来计算所述多个CDF单元中的每个CDF单元的运行往返时间。

7.根据权利要求1所述的分配器单元，其中处理器被配置为考虑在给定的M持续时间上分配给每个相应CDF单元的Diameter消息以及从每个相应CDF单元接收的相应的响应消息来计算所述多个CDF单元中的每个CDF单元的运行往返时间。

8.根据权利要求1所述的分配器单元，其中处理器被配置为基于分配给每个相应CDF的账户Diameter消息以及从每个相应CDF接收的相应的响应消息来计算由所述多个CDF单元中的每个CDF单元托管的当前会话的总数目。

9.根据权利要求1所述的分配器单元，其中处理器被配置为计算分配给每个相应CDF的总Diameter消息。

10.根据权利要求1所述的分配器单元，其中所述处理器被配置为将与相同Diameter会话相关联的Diameter消息分配给所述多个CDF中的同一个CDF。