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电信业务端到端智能确认系统研究
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本文针对电信网络资源如何快速响应客户需求，系统地研究了电信业务端到端智能确认系统的实现原理，深入分析了智能确认系统中的典型流程和关键技术，以及A*算法的估价函数设计和配置经验的使用，同时介绍了智能确认系统在安徽电信的应用情况。
随着我国加入WTO和电信运营企业分拆的完成，电信市场竞争日趋激烈，对电信运营商的业务运营能力也提出了更高的要求。只有准确掌握和运用网络资源，才能最大限度地满足用户需求，缩短业务开通时间，为用户提供更多、更新的业务。
近十年来，电信网发展迅速，主要包括电话、ADSL、数字业务、数据业务等多种业务种类。各运营商，尤其是传统运营商，在面对多业务融合的现状时，缺乏相应的IT支撑手段。常见的方式是根据业务订单所涉及的专业类型，由各专业人员分别完成对电信资源的确认、配置、安装，导致响应速度慢，缺乏集中决策和对资源的优化配置。
网上营业厅等新营销形式的出现，也反映出客户需要的是一种简单、方便、快捷的自助式服务。如同网上地图，你只要输入两端地址，各类信息和路径立即能展现给使用者。
一、端到端智能确认系统的研究
电信业务端到端智能确认系统的目标是实现各类电信业务，如固定电话、ADSL、2M电路、ATM电路等的全程网络资源状况分析，反馈出是否全程资源具备，或缺乏何种资源。同时，为了使该系统简单易用，需要把复杂的、专业性强的电信网络资源信息进行抽象和屏蔽，从而提供出简单方便的操作方式和直观明了的用户界面。
端到端智能确认系统应能实现接入局站、路由和空闲资源的自动分析，给出最优的端到端路由方式。由于电信网络资源众多、错综复杂，如何理解和使用配置人员的经验，是本系统的重点研究内容。
1.端到端智能确认的数据基础
电信网络资源管理系统建设初期，在网络设备管理方面投入了大量人力、物力，而弱化了对客户、业务的管理工作。在数据模型的设计上，采用了以设备、板卡、端口为中心的自下而上的设计方法，而对客户、业务、资源的关系，及各专业资源间的关系没有很好地管理。这就造成了数据模型对端到端的应用支持严重不足。
端到端智能确认系统的设计主要依据三种数据：地址数据、各专业的可配置资源数据、各专业的路由数据。地址数据是确定用户位置的数据基础；各专业的可配置资源数据是进行接入局站选择的数据基础；各专业的路由数据是进行最优路由选择的数据基础。
参考NGOSS中的SID模型，同时考虑其它的资源端到端应用，本系统中采用了从上而下的建模方式，并围绕客户、产品、资源能力三个要素，重新建立了数据模型，实现了各类资源关联以及地址和GIS信息关联，为上层的应用构建了数据基础。
2.带宽型业务端到端智能确认的典型流程
电信业务主要可以分为接入型和带宽型两大类，接入型业务包括普通电话、ADSL等，带宽型业务包括数字电路、数据电路等。接入型业务仅有用户到接入局一段路由，带宽型业务通常包括两端的用户到接入局和接入局间三段路由。由于带宽型业务涵盖了接入型业务类型，所以在此仅对带宽型业务进行分析。
根据电信业务电路开通的实际特点，将一条电路划分成三段路由。如图1所示，A端用户地址到A端接入局站为A端接入段，Z端用户地址到Z端接入局站为Z端接入段，A端接入局站到Z端接入局站为中继段。在进行业务确认时，首先对A端进行寻径，得到可选的多个接入局站。同样，Z端也采用相同方式处理。在完成两端确认后，再根据获得的接入局进行中继的路由分析，综合多条可达路径后，最终挑选出一条最佳的全程路由，实现端到端资源确认。
图1：智能确认主流程
3.端到端智能确认系统中的关键技术
（1）用户地点定位
在用户地点定位中，最简单和直接的方式就是依靠地址信息。地址管理中，为支撑智能确认功能，还应包括电信设备或局站的覆盖范围管理。在覆盖范围数据尚未完善管理的地区，也可临时使用距离信息来寻找最近的接入点。
同时，还可以使用就近固定电话号码定位方式和用户站点定位方式。对于固网主导运营商，固定电话基本实现了全覆盖，且其定位使用方便，准确性高。对于已开通带宽型业务的用户，资源系统中都使用用户站点进行管理，因此对于新开业务的老用户，用户站点也是一种精确的定位方式。
（2）路由段组概念
在说明算法前，我们先引入路由段和路由段组的概念。根据专业不同，可分为光缆网、电缆网、传输网、数据网四类。路由段指各专业中可配置的线资源，如光纤光路、钢缆线序、传输通道、数据中继等。为了简化计算，我们把两点间同一类的路由段抽象出路由段组。如局向光纤组是指以两端设备条件，对局向光纤进行归并而获得的抽象资源。它包含组内所有局向光纤总数和空闲数的信息。这些信息被用于光缆路由寻径。光缆寻径所获得的一条完整光缆路径是由光缆设备和它们之间的局向光纤组连接而成的。
路由段组信息中包含了权值和路由段信息，例如总数、空闲数、距离等。权值是根据实际经验由各类信息组合而成的，如距离、重要性等。寻径算法中，最优路由的判定条件是权值最小。
（3）路由自动寻径算法
目前，最优路由的常见算法是图论中的Dijkstra算法，该算法侧重于任意图的分析，它的明显缺陷是在一个给定状态空间中，采用了穷举法来得到全网最优结果，算法时间的复杂度为O(n2)。这种算法应用于规模巨大、资源众多、状态空间大的电信网络时，会导致系统效率非常低，甚至任务不可完成。而智能确认系统是在一次业务查询中多次使用路由寻径，并采用其中最优的5～10个结果。此外，Dijkstra算法也无法利用配置人员的经验来实现搜索。为了解决这一难题，此处引入启发式搜索方式，即A*算法，以加快算法收敛，实现系统优化。
启发式搜索就是在状态空间中对每一个新的搜索位置进行评估后，得到最好的位置，再从这个位置进行下一轮搜索，直至达到目标。通过评估省略了大量无效的搜索路径，提高了效率。启发式搜索中，对位置的评估是关键环节，采用了不同的评估方式会得到不同的效果。
启发式搜索中的位置评估是用估价函数表示:
f(n)=g(n)+h(n)
其中f(n)是节点n的估价函数，g(n)是在状态空间中从初始节点到n节点的实际代价，h(n)是从n到目标节点最佳路径的估计代价。因为g(n)是已知的，在这里h(n)体现了搜索的启发信息。
在智能确认中，要求能够搜索出最优路径，数学上可严格证明当估价函数算出的两点间的代价必须小于或等于实际代价时，启发性搜索就一定能找到最优路径，这时就称为A*算法。
在智能确认中，估价函数实际上就是要用来反映资源配置人员的日常经验，如根据距离、可用率、局站的级别等进行综合判断。当h(n)的信息量越大，使用配置人员的经验越多，算法的准确性就越好。
这里以光缆网为例，在配置人员的经验中很重要的一条是光缆长度最短，在不考虑其他经验的条件下，使用GIS中两点间的直线距离作为估价函数。设起始点为a，中间经过的点为b，c，……，n，目标点为z，也就是：
其中，Lab,Lbc,Lmn—两点间的光缆实际长度
Xn,Xz,Yn,Yz—n、z点在GIS中的X、Y坐标
在这里，由于h(n)≤min(Lnz)，搜索能得到最优路由。由于电信网络有很强的地域特点，实践中通过该算法可以排除80%～95%以上的节点，并且随节点数量的增加，收敛的效果越明显。算法时间复杂度为O(bd)，b为平均结点出度数，d为最短路径搜索深度。
上面仅给出用直线距离作为估价函数的算例，在实际使用中对于多条经验的组合条件，可以合理分配权重来实现。从测试和使用的结果来看，当估计函数反映了配置人员的最主要的2条经验时，路由结果就可以接受；当使用了4条以上经验时，路由结果和手工配置基本一致。
二、系统在安徽电信的应用
安徽电信已在全省应用端到端智能确认系统，客户响应中心、大客户部和商业客户部普遍使用端到端资源智能确认系统来快速响应客户各类业务需求，实现了资源的跨专业、跨本地网、全程端到端的一步确认。
本系统有效地降低了运维人员的劳动强度，原带宽型业务确认需要1～2天，现在由客户经理随时进行，在全省范围内资源确认时间仅5～15秒，彻底改变了资源确认的模式，提高了工作效率。
如图２、图３所示，本系统界面简单友好。在使用者选定业务类型后，只需通过地址模糊查询或就近的电话号码就能确定两端起点，查询结果使用图文结合方式展现，以拓扑图形式展现路由，简单直观，同时也提供细节信息，如数据设备用户端口数。
确定业务类型和两端地址
（图３，其中A端和中继资源完全具备，Z端资源不完全具备，含光路路由）
三、结论
1．通过对电信业务端到端智能确认的研究，解决了原资源确认时间长，专业知识要求高的问题。智能确认通过封装电信专业信息，提供方便的使用形式，显著地缩短了业务确认时间，提高了客户响应能力，为电信网络资源支撑业务运营提出了新的研究方向。
2．对智能确认中的关键技术进行分析，着重介绍寻径算法的优化，包括对配置经验的反映和启发式搜索，提高了算法的效率和准确性。（火王编辑）
----《通信世界》
作者：安徽电信网络技术支撑中心 边江涛
随着我国加入WTO和电信运营企业分拆的完成，电信市场竞争日趋激烈，对电信运营商的业务运营能力也提出了更高的要求。只有准确掌握和运用网络资源，才能最大限度地满足用户需求，缩短业务开通时间，为用户提供更多、更新的业务。
近十年来，电信网发展迅速，主要包括电话、ADSL、数字业务、数据业务等多种业务种类。各运营商，尤其是传统运营商，在面对多业务融合的现状时，缺乏相应的IT支撑手段。常见的方式是根据业务订单所涉及的专业类型，由各专业人员分别完成对电信资源的确认、配置、安装，导致响应速度慢，缺乏集中决策和对资源的优化配置。
网上营业厅等新营销形式的出现，也反映出客户需要的是一种简单、方便、快捷的自助式服务。如同网上地图，你只要输入两端地址，各类信息和路径立即能展现给使用者。
一、端到端智能确认系统的研究
电信业务端到端智能确认系统的目标是实现各类电信业务，如固定电话、ADSL、2M电路、ATM电路等的全程网络资源状况分析，反馈出是否全程资源具备，或缺乏何种资源。同时，为了使该系统简单易用，需要把复杂的、专业性强的电信网络资源信息进行抽象和屏蔽，从而提供出简单方便的操作方式和直观明了的用户界面。
端到端智能确认系统应能实现接入局站、路由和空闲资源的自动分析，给出最优的端到端路由方式。由于电信网络资源众多、错综复杂，如何理解和使用配置人员的经验，是本系统的重点研究内容。
1.端到端智能确认的数据基础
电信网络资源管理系统建设初期，在网络设备管理方面投入了大量人力、物力，而弱化了对客户、业务的管理工作。在数据模型的设计上，采用了以设备、板卡、端口为中心的自下而上的设计方法，而对客户、业务、资源的关系，及各专业资源间的关系没有很好地管理。这就造成了数据模型对端到端的应用支持严重不足。
端到端智能确认系统的设计主要依据三种数据：地址数据、各专业的可配置资源数据、各专业的路由数据。地址数据是确定用户位置的数据基础；各专业的可配置资源数据是进行接入局站选择的数据基础；各专业的路由数据是进行最优路由选择的数据基础。
参考NGOSS中的SID模型，同时考虑其它的资源端到端应用，本系统中采用了从上而下的建模方式，并围绕客户、产品、资源能力三个要素，重新建立了数据模型，实现了各类资源关联以及地址和GIS信息关联，为上层的应用构建了数据基础。
2.带宽型业务端到端智能确认的典型流程
电信业务主要可以分为接入型和带宽型两大类，接入型业务包括普通电话、ADSL等，带宽型业务包括数字电路、数据电路等。接入型业务仅有用户到接入局一段路由，带宽型业务通常包括两端的用户到接入局和接入局间三段路由。由于带宽型业务涵盖了接入型业务类型，所以在此仅对带宽型业务进行分析。
根据电信业务电路开通的实际特点，将一条电路划分成三段路由。如图1所示，A端用户地址到A端接入局站为A端接入段，Z端用户地址到Z端接入局站为Z端接入段，A端接入局站到Z端接入局站为中继段。在进行业务确认时，首先对A端进行寻径，得到可选的多个接入局站。同样，Z端也采用相同方式处理。在完成两端确认后，再根据获得的接入局进行中继的路由分析，综合多条可达路径后，最终挑选出一条最佳的全程路由，实现端到端资源确认。
3.端到端智能确认系统中的关键技术
（1）用户地点定位
在用户地点定位中，最简单和直接的方式就是依靠地址信息。地址管理中，为支撑智能确认功能，还应包括电信设备或局站的覆盖范围管理。在覆盖范围数据尚未完善管理的地区，也可临时使用距离信息来寻找最近的接入点。
同时，还可以使用就近固定电话号码定位方式和用户站点定位方式。对于固网主导运营商，固定电话基本实现了全覆盖，且其定位使用方便，准确性高。对于已开通带宽型业务的用户，资源系统中都使用用户站点进行管理，因此对于新开业务的老用户，用户站点也是一种精确的定位方式。
（2）路由段组概念
在说明算法前，我们先引入路由段和路由段组的概念。根据专业不同，可分为光缆网、电缆网、传输网、数据网四类。路由段指各专业中可配置的线资源，如光纤光路、钢缆线序、传输通道、数据中继等。为了简化计算，我们把两点间同一类的路由段抽象出路由段组。如局向光纤组是指以两端设备条件，对局向光纤进行归并而获得的抽象资源。它包含组内所有局向光纤总数和空闲数的信息。这些信息被用于光缆路由寻径。光缆寻径所获得的一条完整光缆路径是由光缆设备和它们之间的局向光纤组连接而成的。
路由段组信息中包含了权值和路由段信息，例如总数、空闲数、距离等。权值是根据实际经验由各类信息组合而成的，如距离、重要性等。寻径算法中，最优路由的判定条件是权值最小。
（3）路由自动寻径算法
目前，最优路由的常见算法是图论中的Dijkstra算法，该算法侧重于任意图的分析，它的明显缺陷是在一个给定状态空间中，采用了穷举法来得到全网最优结果，算法时间的复杂度为O(n2)。这种算法应用于规模巨大、资源众多、状态空间大的电信网络时，会导致系统效率非常低，甚至任务不可完成。而智能确认系统是在一次业务查询中多次使用路由寻径，并采用其中最优的5～10个结果。此外，Dijkstra算法也无法利用配置人员的经验来实现搜索。为了解决这一难题，此处引入启发式搜索方式，即A*算法，以加快算法收敛，实现系统优化。
启发式搜索就是在状态空间中对每一个新的搜索位置进行评估后，得到最好的位置，再从这个位置进行下一轮搜索，直至达到目标。通过评估省略了大量无效的搜索路径，提高了效率。启发式搜索中，对位置的评估是关键环节，采用了不同的评估方式会得到不同的效果。
启发式搜索中的位置评估是用估价函数表示:
f(n)=g(n)+h(n)
其中f(n)是节点n的估价函数，g(n)是在状态空间中从初始节点到n节点的实际代价，h(n)是从n到目标节点最佳路径的估计代价。因为g(n)是已知的，在这里h(n)体现了搜索的启发信息。
在智能确认中，要求能够搜索出最优路径，数学上可严格证明当估价函数算出的两点间的代价必须小于或等于实际代价时，启发性搜索就一定能找到最优路径，这时就称为A*算法。
在智能确认中，估价函数实际上就是要用来反映资源配置人员的日常经验，如根据距离、可用率、局站的级别等进行综合判断。当h(n)的信息量越大，使用配置人员的经验越多，算法的准确性就越好。
这里以光缆网为例，在配置人员的经验中很重要的一条是光缆长度最短，在不考虑其他经验的条件下，使用GIS中两点间的直线距离作为估价函数。设起始点为a，中间经过的点为b，c，……，n，目标点为z，也就是：
其中，Lab,Lbc,Lmn—两点间的光缆实际长度
Xn,Xz,Yn,Yz—n、z点在GIS中的X、Y坐标
在这里，由于h(n)≤min(Lnz)，搜索能得到最优路由。由于电信网络有很强的地域特点，实践中通过该算法可以排除80%～95%以上的节点，并且随节点数量的增加，收敛的效果越明显。算法时间复杂度为O(bd)，b为平均结点出度数，d为最短路径搜索深度。
上面仅给出用直线距离作为估价函数的算例，在实际使用中对于多条经验的组合条件，可以合理分配权重来实现。从测试和使用的结果来看，当估计函数反映了配置人员的最主要的2条经验时，路由结果就可以接受；当使用了4条以上经验时，路由结果和手工配置基本一致。
二、系统在安徽电信的应用
安徽电信已在全省应用端到端智能确认系统，客户响应中心、大客户部和商业客户部普遍使用端到端资源智能确认系统来快速响应客户各类业务需求，实现了资源的跨专业、跨本地网、全程端到端的一步确认。
本系统有效地降低了运维人员的劳动强度，原带宽型业务确认需要1～2天，现在由客户经理随时进行，在全省范围内资源确认时间仅5～15秒，彻底改变了资源确认的模式，提高了工作效率。
如图２、图３所示，本系统界面简单友好。在使用者选定业务类型后，只需通过地址模糊查询或就近的电话号码就能确定两端起点，查询结果使用图文结合方式展现，以拓扑图形式展现路由，简单直观，同时也提供细节信息，如数据设备用户端口数。
三、结论
1．通过对电信业务端到端智能确认的研究，解决了原资源确认时间长，专业知识要求高的问题。智能确认通过封装电信专业信息，提供方便的使用形式，显著地缩短了业务确认时间，提高了客户响应能力，为电信网络资源支撑业务运营提出了新的研究方向。
2．对智能确认中的关键技术进行分析，着重介绍寻径算法的优化，包括对配置经验的反映和启发式搜索，提高了算法的效率和准确性。（火王编辑）
----《通信世界》
作者：安徽电信网络技术支撑中心 边江涛
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