基于UML的短信计费系统的分析与设计

短消息业务发展迅猛，形成了从手机用户到服务内容提供商的一整套产业链，并逐渐成为各移动通信运营商新的经济增长点。有数据表明，截至2003年12月 31日，中国移动（香港）有限公司，包括广东、浙江、江苏、上海、北京等21家子公司，移动用户数达到14161.6万户，短信普及率达到71.1%，短信业务使用量达到935.1亿条；中国联通股份有限公司，在30个省市自治区的GSM和CDMA移动电话用户已达9151.5万户，其中CDMA用户短信使用量达到62.3亿条，GSM用户短信使用量是250.3亿条。随着短消息及其增值业务的迅速发展，对短消息计费和结算功能的需求更加迫切。
　　本文在描述了短消息业务系统的网络结构基础上，总结计费系统的需求要点，进而采用UML语言对短消息计费系统进行分析。
　　一、短消息业务平台的网络结构
　　短消息中心系统从物理设备上主要包括移动网内短信中心(SMSC)、互联网短信网关(ISMG)、汇接网关(GNS)、业务提供商(SP)、数据业务管理平台(DSMP)及相关的外部配套设备。其网络结构如图1所示。

图1 短消息业务平台的网络结构
　　手机用户之间发送和接收短消息直接通过路径1；业务提供商和手机用户之间的短信通信则是通过路径2。互联网短信网关(ISMG)——业务提供商(SP)与移动网内短信中心(SMSC)之间的中介实体的转发来实现。互联网短信网关负责接收SP发送给移动用户的信息和提交给短信中心。同时，移动用户点播SP业务的信息将由短信中心通过互联网短信网关发给SP。另外，为了减轻短信中心的信令负荷，互联网短信网关还应根据路由原则将SP提交的信息转发到相应的互联网短信网关，再由它通过向汇接网关（GNS）查询的方式获得网关间的转发路由信息。
　　二、基于UML的短消息计费系统设计
　　UML是一种标准的软件建模语言，基于UML的面向对象需求分析克服了传统的需求分析对问题领域受时效上的限制和对系统功能无法把握其精确程度等缺点；同时解决了数据流分析的层次复杂性，对信息模型的映射程度加强了；而且UML作为面向对象的可视化标准建模语言，采用图形符号表示系统中的对象和关系，从不同的角度描述待开发系统，为更好地理解业务流程提供有效的交流形式。因此，目前许多公司已将UML及RUP （RationalUnifiedProcess）作为一个商业策略而纳入他们的开发过程和产品中，涵盖许多领域，比如商业建模、需求管理、分析和设计、编程和测试等。
　　1.功能需求
　　短消息计费结算平台的建设初期，主要根据各运营商制定的相关计费规则完成对短消息基本通信费的综合计费和结算功能，同时完成短消息话单的维护、管理、脱机备份等功能。随着短消息业务运营模型的推陈出新，关键需要完成短消息业务以及增值业务等多种业务模式的综合计费功能。原先对各业务的计费功能简单，实时性要求不高，无法适应不同话单格式和数据量庞大等要求。我们针对系统中目前存在的这些不足之处，提出了新的功能需求：
　　(1)多种计费原始数据格式统一；
　　(2)不同业务不同计费关键字在同一计费平台的整合；
　　(3)对预付费用户实时扣费的支持；
　　(4)对短消息业务的无缝扩展性的支撑。
　　2.用例图

图2 计费系统用例图
　　图2中，系统运维人员、业务管理人员、一般短信用户和市场拓展人员等是系统中的执行者，执行者还包括系统边界之外的短信话单来源和GSM计费系统。采集、计费划价、账务用例作为系统功能实现的主要承担者是系统需求分析的结果，用来模拟系统的功能需求，它们之间的关系多为扩展关系。针对采集的多样性，采集用例被泛化成短信中心话单采集、互联网短信网关话单采集和短信话单文件采集三个子用例。用例和执行者之间的联系表示了执行者对用例的责任。如执行者一般短信用户可以进行查询短消息的使用情况，这是由用例查询所描述的功能。以下对图2中的主要用例简单描述。
　　(1)数据采集
　　当短信发送并接收成功后，由相关联的硬件设备就短信发送的“场景”信息，包括发送时间、来源与目的号码、短信内容等形成短信原始话单。短信话单一部分来自于短信中心，另外一部分来自互联网短信网关。可以是实时在线采集，或者以较小时间段为单位的文件网络传输方式的准实时采集，或者以较长时间段为单位的文件送交方式的离线脱机采集。由于短信设备提供商的不同，采集得到的短信话单的格式是多种多样的，因此需要按统一的短信计费规范格式进行数据整理与筛选。另外由于所有的短信最终都有短消息中心转发，而业务提供商话单有一部分可以由互联网短信网关提供，可能存在重复话单，在格式化阶段还需要进行查重处理。
　　(2)计费划价
　　计费平台是使来自网络基础设施的实时请求能够起到主动的双向控制作用的主要实施平台。根据客户是否具有足够的余额（预付费）或足够的信用额度（后付费），它被用于激活或者取消客户对数据服务、增值内容和商务交易的访问。计费划价模块以实时方式运行，按照相关费率以及短信具体发生状况，计算用户的短信费用，并形成详细账单。
　　(3)账务
　　该用例为所有的需要详细账单者提供送达服务。对计费划价后产生的费用信息按照电子账单的形式发送到GSM计费系统和省短信中心。采用电子账单形式：一借以实现实时的预付费扣费，二避免生成交换文件的导入导出。
　　(4)管理配置
　　该用例负责网络监控、智能巡检、告警管理、系统自身管理、用户权限和安全管理、日志管理和运行维护管理。
　　(5)计费策略
　　该用例负责自定义报表、数据管理、配置费率，如更加灵活地调整资费策略、实施多层次优惠方案，及时配合面向客户的经营战略调整，提高服务质量。
　　(6)业务拓展
　　该用例的功能包括为业务提供商提供分析资费套餐运营的依据，用户定制的具体资费套餐，各类套餐费用发生情况的数据抽取、清洗，并形成格式化的输出文件；依据用户定制的套餐，并根据分析及分解后得到的若干账务处理规则，按照预定的执行顺序依次进行账务处理。
　　3.业务流程描述
　　描述对象间的动态交互关系时，包括序列图和协作图。其中序列图按时间顺序描述一组对象以及由这些对象发送和接收的消息，强调消息发送的时间顺序。图3是短消息计费系统中计费划价用例正常处理驻留程序的序列图。

图3 计费划价序列图
　　当用户成功发送短消息后，由话单生成设备产生原始待计费信息，并发送到短信计费系统的采集模块，完成格式化处理后，形成原始短信话单记录，存储在话单对象中。当操作员启动计费划价处理，首先从原始话单对象中循环获取待计费的原始短信话单，校验客户资料，检查客户对应账户的余额情况，然后根据短信的费用类型、客户类型等基准条件查询获得基本费率，通过计算得到该条短信发生的费用，存储到话单费用对象。最后逐级返回成功处理标识。经过计费划价处理，可以得到用户短信消费的详细话单和对应每条短信的费用金额。计费划价处理形成的详单信息可以提供给账务处理、查询等模块继续处理，得到不同用途的分析处理报告。
　　4.类图
　　类图描述系统中类的静态结构，在系统的整个生命周期中有效。类图定义了系统的类，表示一组类、界面、合作以及它们之间的关系，如关联、依赖、继承等，也包括类的内部结构（类的属性和操作）。

图4 主要实体类类图
　　图4是计费系统实现中主要实体类，话单类记载了待计费的原始短信话单的属性以及对其格式化操作的方法。并且通过继承关系实现对短信中心、互联网短信网关、短信文件的话单导入。根据不同产品模型制定适应的费率，用来计算短信的发生费用，并存储在话单的费用属性话单费用中，最终结合对应客户的账户信息形成明细账单，并生成报表。
　　三、一个短消息计费系统实例的模块结构
　　在上述分析的基础上，我们实现了一个具体的短消息计费系统。我们将该系统分为采集、格式化、计费划价、电子账单等基本模块，如图5所示，其功能详述可见前用例分析。

图5 短消息计费结算系统模块关系图
　　四、结论
　　短消息及其增值业务正在快速发展，它的商业潜力是巨大的。为了对这种潜力进行充分的投资，运营商必须认真评估结算、采集预处理和计费平台，以提高竞争力和最大化收益。对短消息计费系统的研究，可以使得运营商通过向最大的可能用户群提供创新业务来获取最大化收入，因此，计费系统的开发设计还有待于进一步的研究。