摘" 要：为避免手机欠费停机给用户带来不便，提升用户体验，减少用户离网风险，同时降低实体营业厅的运营压力和成本，湖南电信针对如何构建手机欠费用户自助缴费的绿色通道（简称手机绿通）进行了研究，设计了一套创新方案，在无须增设新设备的前提下，解决了4G网络下绿通流程中多个核心问题，并通过不断的迭代优化证明该业务系统取得了显著的成效，实现了服务资源的合理配置及客户价值与服务成本的匹配，为企业树立了良好的口碑，大大提升了企业的竞争力，被集团采纳在全国推广。
关键词：手机绿通；核心网；流量控制识别；高可用
中图分类号：TN929.5；TP311" 文献标识码：A" 文章编号：2096-4706（2024）11-0058-05
Design and Application of Self-service Payment Solution for Mobile Phone Arrears Users
HE Xu， LIU Zhi， CHEN Honghui， TANG Lan， YAN Guozheng
（China Telecom Hunan Branch， Changsha" 410021， China）
Abstract： In order to avoid inconvenience caused by mobile phone unpaid shutdown， improve user experience， reduce the risk of users leaving the network， and reduce the operational pressure and cost of physical business halls， Hunan Telecom has conducted research on how to build a green channel for mobile phone arrears users to self-service payment （referred to as mobile phone green channel）. It designs an innovative solution， and solves multiple core problems in the green channel process under 4G networks without the need for new devices. Through continuous iteration and optimization， it has been proven that the business system has achieved significant results， achieved reasonable allocation of service resources and matching customer value with service costs， established a good reputation for the enterprise， greatly improved its competitiveness， and is adopted and promoted by the group nationwide.
Keywords： mobile phone green channel; core network; traffic control and identification; high availability
0" 引" 言
随着移动业务量的发展，湖南电信每月初欠费停机的峰值用户高达六十余万，这些用户只能通过手机Wi-Fi接入网络进行线上缴费或到线下营业厅缴费复机。为了解决用户停机烦恼，优化用户体验，减少用户离网风险同时降低实体营业厅运营的压力和成本，需要考虑如何能使用户在欠费停机状态仍可以进行充值缴费快速复通手机。因此如何构建一条手机自助缴费的绿色通道，为更多的欠费停机的用户提供更便捷的服务，同时如何确保面对数量庞大的用户群时仍能提供稳定的服务成为目前亟待解决的问题。手机绿通在全国部分省份有展开案例，但均存在明显缺陷[1]，主要有以下几个主要问题：部分省份考虑的方案是回落至3G模式，无法解决4G网络下实现绿通流程，客户体验较差；还有部分省份方案是新增专用设备的方式[2]，如引入停机PDN网关[3]的方式等，该类方案组网结构复杂，投入的成本较高。同时该业务属于高并发场景，并发数十万量级，日访问次数过千万，系统的稳定性很难保证。基于以上问题的存在，尽管其他部分省份已经开展手机绿通类似的业务，但用户体验不佳，投入成本高，仍有较大的改善空间。
1" 方案设计
为实现4G网络下的绿通流程，必须解决两个重要问题：第一是4G网络下欠费用户的流量识别和控制，即欠费用户仅允许访问手机绿通的缴费页面及支付网址如微信、支付宝等；第二是高并发网络下服务器性能的稳定性，即需要承载月初欠费高峰期时千万次以上的访问压力。通过不断迭代优化，设计出以下方案，图1为手机绿通的平台的系统结构图。
1.1" 核心网侧流量控制识别方案
针对欠费用户的流量控制和识别，在相关技术中，有些采用为欠费用户接入专用第二层隧道协议网络服务器（Layer 2 Tunneling Protocol Network Server， LNS）的方式，该方式需要投入专用的LNS设备，部署成本高。本文提出的方案无须增设专用设备，可以在现有的具备深度包检测（Deep Packet Inspection， DPI）功能的分组数据网（Packet Data Network， PDN）网关上实现[4]，部署方便快捷，已申请专利保护[5]，具体方案为：
1）4G用户欠费后，在IT系统下发工单到演进的分组核心网（Evolved Packet Core， EPC）的归属签约用户服务器上（Home Subscriber Server， HSS），为用户签约一个特定APN用来上网缴费，同时HSS必须先记录下用户欠费前签约的APN，以便在用户缴费复机后将特定的APN修改为欠费前签约的APN。
2）4G欠费用户通过接入点（Access Point Name， APN）附着到4G网络后，上网数据包到达EPC核心网的PDN网关，PDN网关 （PDN Gate Way， PGW）将流量引入DPI网关。
3）DPI网关根据配置的DPI规则对用户流量进行检测识别，并根据控制规则进行相应的业务控制：重定向、允许通过、禁止通过。具体的判断规则如图2流量控制识别流程图所示。
1.2" 业务侧Web服务方案
1.2.1" 前端页面设计
用户在手机欠费停机后，手机访问其他网站都会被重定向至图3所示的缴费页面，通过HTTP头增强技术[6]可以实现以一种安全的方式携带手机号码展示在缴费界面，用户无须手动填写，缴费完成后即可完成复机，有利于提升客户体验。该页面提供欠费查询功能和充值功能。
1.2.2" 后端数据分析面板设计
为了提供手机绿通业务的实时监测和精准分析，搭建了一套可视化数据分析系统，该系统首先通过前端页面的插码组件进行页面埋点，对用户的操作行为进行记录，以异步请求的方式提交至Nginx服务。而在服务器端，部署filebeat、采集监控Nginx、Tomcat中间件日志和数据库数据，实时获取数据，并推送至logstash集群，再将数据中间件、数据库汇总进行清洗，并对结果数据持久化。然后通过集成ECharst可视化库，对千万数据进行前端展现，使用丰富的图形化组件，定制专题分析页面，动态读取数据，并将数据变化情况实时展示给运营人员。如图4所示，为手机绿通月度统计看板，以月度为周期展示服务用户数，支付总金额及订单的地域分布情况。如图5所示，实时展示每日订单数及订单转化情况。
1.3" 服务端架构部署
由于该业务属于资源消耗性业务，据数据统计，高峰期间每天自动附着到手机绿通首页的用户达10万，访问次数达5 000万，导致服务器基本负载在10以上，峰值期间甚至达到20，一般服务器提供正常的Web服务时负载应低于3，导致业务试运行初期在月初高峰期阶段大量的用户无法访问页面。因此已有的传统服务器架构和性能无法满足业务需要，所以采用了一种Linux虚拟服务器（Linux Virtual Server， LVS）+Nginx的服务端架构[7]。传统的服务端架构图如图6所示。
其通过负载均衡设备对用户的请求进行分发，根据对负载均衡上的数据观测，手机绿通的并发请求高达150K，峰值是199.2K，为了保证该负载均衡上其他业务的正常运行，在负载均衡上做了连接数为30K的最大限制，而实际连接数远大于30K，从而导致无法及时把客户端的请求及时负载均衡到实服务器。手机绿通平台采用的服务端架构图如图7所示，该方案采用的是直接路由（Direct Routing， DR）模式，当终端用户的Web请求会发送给LVS调度器，LVS调度器区分主备，通过Keepalived的方式保持连接从而实现高可用。调度器根据自己预设的算法智能的将该请求发送给后端的Nginx服务器，通过共享存储的方式确保所有用户请求的数据的一致，用户的请求到达真实服务器后不再通过LVS而是通过路由直接将响应返回客户，可以有效地解除负载均衡设备能力的限制。
2" 实施难点和举措
从2018年年初开始设计制定手机绿通系统的方案，12月底开始上线试运营，自上线以来，在不断地调整和优化过程中主要遇到以下两方面的难点：
1）手机绿通业务属于资源消耗类、高并发业务场景，在月初欠费高峰期很容易出现因负载过高而系统崩溃的情况。
2）业务上线初期，通过数据分析发现手机绿通业务到达率和支付成功率很低，用户无法顺畅的完成缴费复机的过程，用户体验亟待优化。
2.1" 高可用性能的保障
针对解决如何提高手机绿通系统高可用的性能，采取的措施主要分为两方面：
1）降低手机绿通业务对服务器非必要的资源消耗。为了降低连接消耗，采用静态页面的设计方式和refer过滤机制。静态化页面可以有效地解决减轻网站压力，提高网站访问速度[8]。在进行静态页面设计时，详细考虑每个原型页面，根据业务逻辑找到页面上展示的信息和它的更新方式，更新时机，更新频率，确定好页面中必须动态加载的内容，从而使得服务器可以承受高并发的访问，大大减少服务器、数据库和接口资源的消耗。同时通过登录服务器后台对访问的数据进行了分析，发现有大量的无效访问，抓取APP自动访问的特征，修改了Ngnix配置，做referer过滤，拦截掉无效的访问，从而Ngnix不会下发到Web实例，可以有效地减轻服务器压力，提升响应速度[9]。
2）部署LVS+Nginx的服务端架构，可以有效地提升服务器的可用性。
2.2" 用户体验的持续优化
通过大量测试，缴费过程流畅度不高的原因主要存在以下问题，如在微信自带浏览器中无法打开手机绿通的链接，支付页面无法成功跳转等，为了优化用户体验和感知，主要采取以下措施：
1）提高在微信浏览器的兼容性。通过对代码进行修改，先做浏览器类型的判断，根据不同浏览器决定调用哪种类型的支付链接，如果判断为微信自带浏览器，则使用JSAPI支付的链接，如果判断为其他浏览器，使用微信H5支付链接。
2）优化白名单配置。由于需要允许欠费用户访问支付类网址，需将支付类地址加入白名单，之前采用IP为白名单的方式，但由于IP地址经常变动，维护困难，优化为采用域名白名单的方式，相对稳定可靠。同时对微信支付流程使用抓包工具进行大量的抓包测试和分析，保持微信支付畅通的前提下，逐条删减白名单域名，最终确定一个最小的白名单长度。在此白名单范围内，能正常完成微信支付，但是其他与支付不相关的域名全部删除，最终将白名单长度由原来的126条精简至24条，极大地改善了支付页面无法成功打开的问题。
3）采用HTTP头增强实现号码免填功能。HTTP消息包括客户机向服务器的请求消息和服务器向客户机的响应消息。这两种类型的消息由一个起始行，一个或者多个头域，一个只是头域结束的空行和可选的消息体组成。HTTP的头域包括通用头、请求头、响应头和实体头四个部分。每个头域由一个域名、冒号（：）和域值三部分组成。通过采用HTTP头增强的方式，可以实现以一种安全的方式携带手机号码[10]，用户无须手动填写需缴费的号码，有利于提升客户体验。
4）开发数据可视化实时面板。通过对日常数据报表的分析，确定运营中关注度较高的关键数据指标，开发了数据可视化实时面板进行关键数据的展示，可以直观准确的实时监控手机绿通平台订单转化和支付情况，通过对实时数据的掌控来进行快速决策，及时优化调整策略提升用户订单的转化率。
3" 应用成效
自上线以来，手机绿通系统经过持续迭代优化，效果显著，如图8所示，月缴费金额和服务规模有了质的发展和飞跃，月均收缴欠费金额从2019年初的87万元增长至超千万元，2023年通过该缴费平台缴费的用户总金额已超过1.3亿元，月均服务用户超过20万户，峰值月份达32万户，创造了较大的经济效益，同时大大节省了人力资源成本，目前该平台月缴费订单量约等于100个线下营业厅网点的交易量。同时极大地解决了用户实际问题，打造了一款惠民应用，有利于增加用户黏性，降低用户离网风险，提高了客户依存度，奠定了忠诚度基础。实现了服务资源的合理配置及客户价值与服务成本的匹配，带来了良好的社会效益。
4" 结" 论
本文创造性地提出了一种手机欠费场景下用户线上自助缴费的设计方案，该方案立足我省现状，完全利用已有系统平台实现，无须新增专用设备，与外省方案相比，开发成本低，组网结构简单，优化了高并发网络下的架构部署，构建了应对每日亿次访问的能力，且通过实践验证取得了显著的效益，为提升客户服务质量，增加企业收入奠定了坚实的基础。
参考文献：
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作者简介：何旭（1994—），女，汉族，湖南沅江人，中级工程师，硕士研究生，研究方向：通信与信息系统。
收稿日期：2023-11-10
