專用數字通信網絡中的虛擬數據庫設計

殷錫亮

摘 要：文章提出了在專用數字通信網絡中使用虛擬數據庫的必要性，并設計了基于專用數字通信網絡三層架構中各層應用的虛擬數據庫，屏蔽了物理數據庫對上層軟件設計的限制，提出了在專網通信系統中的一種分布式數據庫架構設計，設計了傳輸數據的兩種方式，最后通過一個數據傳輸過程的舉例描述了網元間數據交換的典型流程。

關鍵詞：專用數字通信網絡；虛擬數據庫；分布式數據庫架構

引言

專用數字通信網是專用模擬通信網的數字化替代產物，它除了具備個人移動通信的全部功能，它還能控制與實現個人與群體間任意通信，保密性高，功能豐富，真正全面實現了通訊的智能化，一個成熟的專用數字集群通信網用戶數量比較龐大，系統管理這些用戶就需要用到數據庫，傳統的數據集中式管理一旦數據庫損壞，恢復期間必將影響系統的正常運行，給用戶帶來通信中斷。專用數字集群網絡需要采用分布式數據管理，其3層架構網絡單元各自擁有數據庫，出現故障不相互影響，還能繼續保持通訊不間斷，對于每個網絡單元必須采用不同的物理數據庫實現，這就對數據庫上層的管理單元的開發維護帶來困難，引入虛擬數據庫后，上層軟件管理單元不需要關心物理數據庫接口，直接調用虛擬數據庫接口，即可輕松地完成數據庫的管理，而且無需由于客戶使用其它物理數據庫引起的變動而改動。文章對分布式數據庫架構以及虛擬數據庫的實現設計進行了描述分析。

1 分布式數據庫架構

一個可以覆蓋一個省級地域的專用無線通信網絡架構可以設計為圖1，由3級網絡單元組成，分布在省會城市的網絡中心處理單元，分布在省會城市的各個區中心、各個地級市的基站控制器，調度臺服務器，網管服務器網絡單元，分布在各個街道的基站，網管客戶端，調度臺客戶端網絡單元。對應著每層的網絡單元有自己的數據庫用來存儲不同的用戶數據，在一級網絡單元中心數據庫保存全網的數據，2、3級網絡單元保存經常在本地無線覆蓋范圍內的用戶設備數據。此優點是一個節點單元出現故障，不影響整網的處理流程，缺點是如需做不同節點的join操作，必須在上級節點網元操作。

2 虛擬數據庫設計

基站網元需要對數據的各種操作方式作出快速的響應，以及用戶信息的固化存儲，防止斷電后引起的數據丟失，基站的系統資源有限制，不能選用耗費系統資源的物理數據庫，專用通信網絡使用SQLite數據庫，集成了內存的高效操作以及支持物理存儲，無需安裝，應用廣，商用性好。基站控制器，調度臺服務器，網管服務器等網元需要存儲各種不同的用戶信息以及呼叫服務信息，計費信息等各種海量數據，它們對操作數據的反應時間沒有很嚴格的需求，但對數據庫存儲能力有較大的需求，可以采用應用比較廣泛的MySQL數據庫。一級網元，作為整網的數據存儲以及處理中心，數據量以及數據安全性是需要首先考慮的問題，Oracle是最值得信賴的大型關系型數據庫。虛擬數據庫使上層軟件開發人員無需關心任何物理數據庫接口，只需要使用虛擬數據庫提供的一套接口，即可自由靈活進行數據的管理操作。

2.1 虛擬數據庫的基本操作

數據庫的基本操作分為插入，更新，刪除，查詢，針對每張表的操作方式，也是基于基本的四類操作，根據操作條件進行操作，總可以將數據轉化成SQL語句進行操作。

2.2 虛擬數據庫的實現

虛擬數據庫操作的底層接口是各種物理數據庫提供的API，虛擬數據庫需要將這些API集中地封裝起來，并根據用戶的需求選擇使用。封裝結構可以如下所示：

示例中僅封裝了幾個常用的數據庫API，也可以根據需求追加定義其他API進入封裝結構，也可以根據用戶需求隨時將其他數據庫API封裝進來。

3 數據下發過程

3.1 數據正常下發過程

（1）底層網元首先向上層網元上報數據資源審計請求，并將底層網元的數據標識（通常為MD5校驗碼）帶給上層網元。（2）計算底層網元數據審計標識，判斷底層數據是否與上層網元數據一致，如果一致，發送數據審計結果正確給底層網元，否則發送數據不一致給底層網元。（3）根據結果判斷，如果無需同步，向上層網元發送數據審計流程結束，如果需要同步，向上層網元發送數據請求，數據請求中包含請求數據表，以及數據指針，用于標識上次請求到的數據位置。（4）按照請求數據，從數據庫中取出數據，以及數據指針，封裝進數據下發包。（5）數據循環向下層網元發送，直到底層網元不在請求數據為止，同時底層網元上報數據審計流程結束，完成數據下發過程。

3.2 數據異常下發過程

（1）底層網元在無法打開本地的數據庫情況下，判斷為本地數據庫已經損壞，向上層網元發送數據庫崩潰通知。（2）生成下層網元的數據庫，根據網元類型，通過FTP向底層網元發送數據庫文件或者數據文件。（3）底層網元接收完成數據庫后，打開數據庫，上報數據資源審計請求。

4 結束語

每個通信系統都有自身特點，設計出一個適用于本系統的數據庫架構，將極大提高系統對數據的處理能力，同時不會降低系統的運營速度，虛擬數據庫涉及到數據庫技術，操作系統，計算機通信等多方面知識，是一項復雜的工作，需要在實踐中不斷創新發展。

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