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电信业在线计费中Diameter链路管理软件的设计与实现

作　者: 张瀚林
导　师: 王新
学　校: 复旦大学
专　业: 软件工程
关键词: 移动通信 Diameter AAA 连接管理传输层 TCP SCTP IP Sec TLS Mobile IP SIP EAP 3GPP NASREQ
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着移动通信技术的飞速发展和国内通信市场的不断扩大和普及,至2010年1月底中国的移动用户总数已经达到5.27亿,庞大的数字带来了庞大的市场。各大移动运营商之间展开了激烈的竞争。人们对于移动通信技术的业务要求也越来越高。随着3G的大旗在中国拉开,移动网络提供的新业务也越来越多,这些新业务的产生对运营商的运营能力提出更高的要求,运营商需要降低巨额话费透支的情况,因此,运营商必须能够提供实时的计费和实时的控制手段来降低运营风险。于是在线计费OCS(Online Charging System)系统体现了其灵活性。需要有一种协议担任着业务与OCS之间连接的纽带,通常计费使用AAA协议,比较常用的是RADIUS协议,但是由于Radius协议自身的缺陷,如UDP传输、简单的丢包机制、没有关于重传的规定和集中式服务等缺陷,迫切需要一种新型的协议。Diameter协议是基于RADIUS协议发展而来的一种新型的AAA协议,来改善RADIUS的不足。本文研究与实现基于Diameter基础协议RFC3588,该协议的提出为在线计费和应用业务之间的联系提供了一个桥梁,也为Diameter的实现提供了一套标准。本文在系统的分析了在线计费的现状以后,认真分析了Diameter协议的应用,对Diameter协议中的一些在线计费相关的关键技术进行深入的总结,针对协议划分成不同的子功能,而Diameter链路管理功能是实现业务网元和OCS实体联系的一个重要功能。本论文主要是讨论如何实现Diameter链路管理功能,本文在实现该功能的时候,首先从协议的角度来介绍Diameter连接管理功能的一些关键技术,针对这些关键技术概括出Diameter连接管理功能的几个主要的功能,并且针对这些功能进行功能的介绍和主要的工作流程的设计。然后对这些流程和子功能的设计进行具体的实现并且给出具体实现的逻辑。最后针对实现的软件,进行实际的测试和分析,用实际的测试结果来说明本文中的实现的可行性,功能测试的结果说明本项目的实施在功能上实现的正确性,验证了本文的实现原理,性能测试的结果说明了本项目的实施在技术上达到了预期的效果。通过测试分析与总结得出本项目的实施在本文的指导思想下完全是切实可行的。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
第一章引言  8-13
  1.1 研究背景  8-10
    1.1.1 在线计费的现状  8-9
    1.1.2 Diameter协议的应用价值  9
    1.1.3 Diameter链路管理的应用意义  9-10
  1.2 研究内容以及实施方案  10-12
    1.2.1 研究内容  10-11
    1.2.2 研究方法和手段  11
    1.2.3 预期结果和存在的问题  11-12
    1.2.4 具体技术实施  12
  1.3 本论文的结构  12-13
第二章概述  13-23
  2.1 Diameter协议设计的目的  13-14
  2.2 Diameter协议的应用  14-15
  2.3 Diameter链路管理功能协议关键技术  15-23
    2.3.1 Diameter连接对等端概念  15-16
    2.3.2 对等端状态机  16-20
    2.3.3 能力协商过程  20-21
    2.3.4 传输失败检测  21
    2.3.5 对等端连接中断  21-23
第三章 Diameter链路管理功能的设计  23-36
  3.1 3GPP定义的在线计费系统的架构  23-25
  3.2 Diameter子系统的软件架构设计  25-26
  3.3 Diameter系统部署及各个功能模块间的消息流向  26-29
  3.4 Diameter链路管理的主要工作流程  29
  3.5 Diameter链路管理的主要功能划分  29-30
  3.6 Diameter链路管理的主要功能描述  30-31
  3.7 Diameter链路管理进程设计  31
  3.8 Diameter链路管理相关配置的设计  31-33
  3.9 Diameter链路管理状态机的设计  33-35
  3.10 链路管理与事务处理问消息接口设计  35-36
第四章 Diameter链路管理功能的流程及实现  36-73
  4.1 Diameter连接管理进程的流程及实现  36-39
    4.1.1 Diameter连接管理进程的总体工作流程  36-37
    4.1.2 Diameter连接管理进程的逻辑实现  37-39
  4.2 Diameter传输层的连接建立流程与实现  39-46
    4.2.1 基于TCP的传输层连接建立的流程  39-41
    4.2.2 基于TCP的传输层连接建立的实现  41-42
    4.2.3 基于SCTP的传输层连接建立的流程  42-44
    4.2.4 基于SCTP的传输层连接建立的实现  44-46
  4.3 Diameter链路管理状态机的实现  46-49
  4.4 Diameter能力协商流程  49-56
    4.4.1 能力协商发送CER消息的实现  52-53
    4.4.2 能力协商处理CER消息的实现  53-54
    4.4.3 能力协商发送CEA消息的实现  54-55
    4.4.4 能力协商处理CEA消息的实现  55-56
  4.5 Diameter传输检测流程  56-61
    4.5.1 传输检测发送DWR消息的实现  57-58
    4.5.2 传输检测处理DWR消息的实现  58-59
    4.5.3 传输检测发送DWA消息的实现  59
    4.5.4 传输检测处理DWA消息的实现  59-61
  4.6 Diameter连接中断流程  61-64
    4.6.1 传输检测发送DPR消息的实现  61-62
    4.6.2 传输检测处理DPR消息的实现  62
    4.6.3 传输检测发送DPA消息的实现  62-63
    4.6.4 传输检测处理DPA消息的实现  63-64
  4.7 Diameter消息派发流程  64-72
    4.7.1 下行消息分发流程  65
    4.7.2 下行消息分发的实现  65-68
    4.7.3 上行消息分发流程  68-70
    4.7.4 上行消息分发的实现  70-72
  4.8 Diameter消息并包处理  72-73
第五章功能测试以及性能测试分析与总结  73-82
  5.1 实际功能测试分析与总结  73-78
    5.1.1 连接管理流程正确性验证  73-76
    5.1.2 转发消息的流程正确性验证  76-77
    5.1.3 实际功能测试分析与总结  77-78
  5.2 实际性能测试分析与总结  78-82
    5.2.1 下行消息分发打点测试结果  78-79
    5.2.2 上行消息分发打点测试结果  79-80
    5.2.3 性能分析与总结  80-81
    5.2.4 WireShark报文个数统计测试结果  81-82
第六章总结和展望  82-84
参考文献  84-86
致谢  86-87

电信业在线计费中Diameter链路管理软件的设计与实现

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