专利名称：出帐系统的Petri网模型的分析方法
技术领域：
本发明涉及电信技术领域，特别涉及一种出帐系统的Petri网模型的分析方法。
背景技术：
电信计费是电信经营的核心，也是提升电信在市场中的竞争地位的主导因素。随 着竞争的增强及电信技术的不断发展，电信业务的不断更新和增长，对计费系统的要求越 来越高。数据处理又是计费系统最核心的处理功能，是对计费原始数据结合客户数据和产 品数据进行预处理、批价、出帐、帐单加载、数据中间层生成的处理过程。出帐系统数据处理是计费系统数据处理的第三个阶段，出帐系统数据处理是以客 户为中心，将每个客户所属的所有产品实例的计费事件费用和周期费用等进行合并生成明 细帐目，然后进行再次优惠处理，并按照客户在订购合同中的约定分配到指定的帐户同时 生成面向客户的综合帐单的过程。出帐系统数据处理过程主要包括周期性费用计算、帐务 优惠、生成综合帐单、统计数据生成、帐务稽核及异常处理、帐单加载等过程。出帐系统数据 处理的主要功能为帐务资料的准备、帐务费用准备、周期性费用计算、帐务优惠处理、补退 费处理、综合帐单生成、帐单加载。随着业务的不断更新及其业务发展的需求，出帐系统的 优化显得越来越重要，需要不断提高分析出帐系统性能的能力，采用好的分析方法能够起 到事半功倍的分析效果。Petri网是一种可用图形表示的组合模型，具有直观、易懂和易用的优点，对描述 和分析并发现象有独到优越之处。同时，Petri网又是严格定义的数学对象，借助于数学开 发的Petri网分析方法和技术即可用于静态的结构分析，又可用于动态的行为分析。基于 Petri网的建模技术可用于模拟带有并发性、异步性、分布式、非确定性、并行性等特性的系 统，因此，Petri网模型被引用到出帐系统数据处理中。但是，出帐系统中，准备出帐时，要经过帐前检查，而帐前检查涉及到新帐期表检 查、出帐环境检查、用户资料检查、当月话单处理情况、错单回收等。进入出帐状态，要通过 确认资料，资料确认通过后，再进行计算周期性费用，周期性费用计算成功后，再进行帐务 优惠，然后进行帐务稽核，由此可知，Petri网模拟出帐系统得到的Petri网模型的节点(库 所和变迁)会很多。Petri网模型在实际应用中的一个主要困难是Petri网系统节点太多 即存在状态空间爆炸的问题，针对这一问题，国内外很多学者对Petri网化简技术进行了 研究，但目前这方面还停留在理论研究的水平上，将化简规则理论转换成实践应用，才能使 其具有更大的实用价值。 此外，可达图是有界Petri网的一种很好的分析工具，使用可达图可以有效的分 析有界Petri网的活性、有界性、安全性等特性。Petri网的活性可以确定所模拟的系统是 否存在死锁，判断期待行为能否正常执行。Petri网的有界性反映被模拟系统中对有关资料 的容量要求，用来判断是否有溢出现象。安全性是有界性的特例，该特性可明确系统中有无 正在执行的过程或未释放的资源被再次调用。但是，如果模拟出帐系统的Petri网模型为 无界Petri网模型时，因为无界Petri网的标识是无限展开的，为了用有限形式表达一个具有无限个状态的系统的运行情况，需要引入一个表达无界量的符号ω，但传统可达图过多 的省略了 Petri网的结构信息，导致了表达信息的不完备或者信息丢失，这种可达图是不 完备可达图，已经证实了对分析无界Petri网的活性和有界性是不充分的。
发明内容
本发明的目的是通过等效变化的化简规则来化简出帐系统的Petri网模型，解决 出帐系统的Petri网模型的“状态爆炸”问题。为实现上述目的，本发明采用的出帐系统的Petri网模型的分析方法包括以下步 骤步骤一、出帐系统的Petri网模型中的所有库所、变迁及有向弧的信息分别用库 所链表、变迁链表及有向弧链表来存储；步骤二、遍历搜索库所链表或者变迁链表，查找出满足化简规则的库所或者变迁， 然后按照化简规则对库所链表、变迁链表及有向弧链表进行增删处理，同时还判断删除的 库所中是否有令牌，若有令牌则须按令牌流动方向进行相应的变化，从而得到出帐系统的 Petri网模型的化简图。
其中，还包括步骤三、针对步骤二所得到出帐系统的Petri网模型的化简图，建 立准完备可达图。其中，还包括步骤四、根据步骤三所得到的准完备可达图，分析出帐系统的 Petri网模型的有界性。其中，还包括步骤五、根据步骤三所得到的准完备可达图，分析出帐系统的 Petri网模型的活性。综上所述，本发明在实践中应用化简规则对出帐系统的Petri网模型进行化简， 解决了“状态空间爆炸”的问题；化简过程快速并节省对内存空间的利用；化简过程保证了 化简图的令牌数目及流动方向与原图一致；采用准完备可达图，适用于出帐系统的Petri 网模型有界性、活性等特性的快速分析判定。
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式
详细描述，将使本发明的技术方案 及其他有益效果显而易见。附图中，图IA及图IB为本发明一实施例中的出帐系统的Petri网模型示意图；图2为串联变迁合并示意图；图3为串联库所合并示意图；图4为并联变迁合并示意图；图5为并联库所合并示意图；图6为消除自环路变迁示意图；图7为消除自环路库所示意图；图8为抽象化简I示意图；图9为抽象化简II示意图10为图IA及图IB的出账系统的Petri网模型化简图； 图11为图10的Petri网模型化简图的准完备可达图。
具体实施例方式在本发明的附图中，圆形节点表示库所(Place)，实心方形节点表示变迁 (Transition)，库所和变迁之间带箭头的连线表示有向弧(Arc)，实心圆点表示令牌 (Token)0如图IA及图IB所示，其为本发明一实施例中的出帐系统的Petri网模型示意图， 图IA和图IB拼接后可得到完整的示意图，具体建模过程在此不再赘述。首先，参照图IA 及图IB的出账系统Petri网模型可知，其中包括库所集P = {P0_准备出帐，Pl_新帐表检查，P2_出帐环境检查，P3_用户资料检 查，P4_当月话单处理，P5_错单回收，P6_新表检查，P7_出帐环境，P8_资料检查完成，P9_ 话单处理完成，P10_错单检查，Pll_当月未处理话单，P12_资料检查，P13_新出帐环境检 查，P14_新表检查完成，？15_错单回收完成，P16_重载资料，？17_资料确认正确，P18_重载 回退，P19_月租回退，P20_帐务优惠，P21_帐务优惠回退，租计算完成，P23_调帐 处理1，P24_帐务稽核，P25_调帐处理2，P26_总帐确认，P27_下帐完成，P28_对冲/批扣 完成，P29_出帐开始，P30_出帐进行中，P31_日常态，租计算失败需回退，P33_清 单提取态，P34_资料提取态，P35_总帐提取态，P36_欠费提取态，P37_报表业务量类生产 态，P38_报表财务类生产态，P39_错单回收提取态}；变迁集T = {T0_帐前检查，Tl_新帐表检查未完成，Τ2_出帐环境检查正确，Τ3_ 资料检查正确，Τ4_当月话单处理完成，Τ5_错单回收未完成，16_新表检查正确，Τ7_错单 回收完成，Τ8_出帐环境检查未完成，Τ9_资料检查未完成，Τ10_当月话单处理未完成，Tl 1_ 继续处理月话单，112_继续处理资料，Τ13_继续处理，Τ14_继续处理错单回收，Τ15_重建 新表，Τ16_正式出帐，Τ17_重载资料正确，Τ18_重载资料失败，Τ19_重新上载，Τ20_计算月 租完成，121_计算月租失败，Τ22_重算月租，Τ23_帐务优惠成功，Τ24_帐务优惠，Τ25_帐 务优惠回退，Τ26_调帐处理可解决，Τ27_需要全部回退，Τ28_月租有误可回退，Τ29_调帐1 完成，Τ30_帐务优惠有错误，Τ31_需要全部回退，Τ32_帐务处理可解决，Τ33_调帐2完成， Τ34_稽核1正确，Τ35_稽核2正确，Τ36_下帐，Τ37_对冲/批扣，Τ38_出帐完成，Τ39_用 户资料确认，了40_资料需要重载，Τ41_准备出帐，Τ42_回退处理，Τ43_报表财务类中间提 取，Τ44_报表业务量类中间提取}。此实施例的出帐系统的Petri网模型的分析方法包括如下步骤步骤一、出帐系统的Petri网模型中的所有库所、变迁及有向弧的信息分别用库 所链表、变迁链表及有向弧链表来存储，从而便于化简时大量节点进行增删处理；步骤二、遍历搜索库所链表或者变迁链表，查找出满足化简规则的库所或者变迁， 然后按照化简规则对库所链表、变迁链表及有向弧链表进行增删处理，同时要判断删除的 库所中是否有令牌，若有令牌则须按令牌流动方向，进行相应的变化。需要注意的是，因工作中涉及的Petri网模型中库所容量均为无穷大，有向弧的 权值均为1，本发明在默认情况下，容量为无穷大，权值为1。如步骤一所述，针对出帐系统的Petri网模型，提取出库所、变迁、有向弧等信息分别用链表存储。在此实施例中，为了更好的描述出账系统Petri图的结构可以定义一个 网结构体Struct Net,另外又定义了库所变迁链表的节点结构PTList及有向弧链表的节 点结构ArcList。具体结构如下所示1. 1 网结 构 Struct Net {Struct PTList*place_list ； //库所链表Struct PTList*transition_list ;//变迁链表Struct ArcLi st*arc_li st ；// W (^lUINT32 place_num ；//当前库所数UINT32 transition_num ；// 当前变迁数}；1. 2库所变迁链表的节点结构PTList Struct PTList{UINT16 place_pid ； //库所(place)的id号，节点为变迁时则为 变迁的id号；BOOL flag ； //0—库所(place) ;1----变迁(transition)UINT16 place_token_num ；//current token number (当前令牌 数)；Struct ArcList*pre ;//指向库所或者变迁的输入弧Struct ArcList*flo ;//从库所或者变迁引出的输出弧Struct PTList*next ;//指向下一个节点}；Il库所和变迁作为节点采用相同的节点结构PTList来定义，用flag的值来区别 具体为库所还是变迁；对于库所，当前令牌数表示其所持有的令牌；采用这样的节点结构 来定义，各个库所或变迁的信息得以全面反映。1. 3有向弧链表的节点结构ArcList Struct ArcList{UINT16 arc_pid ；// 弧的 id 号Struct PTList^pre ； //有向弧指向的起点Struct PTList^fllow ； //有向弧指向的终点Struct ArcList^next ； //指向下一个弧节点}；//*pre和*fllow作为指针分别指向连接该有向弧起点和终点的库所或变迁出帐系统的Petri网模型的整体结构由网结构Struct Net来反映，各个库所或变 迁的信息由库所变迁链表的节点结构PTList来反映，各个有向弧的信息由有向弧链表的 节点结构ArcList来反映，从而，出帐系统的Petri网模型的化简可以反映为网结构Struct Net中库所链表、变迁链表及有向弧链表中节点的增删，以及增删节点后，剩余的库所变迁 链表的节点结构PTList及有向弧链表的节点结构ArcList信息做相应变化。如步骤二所述，本发明以化简规则理论为基础来化简出帐系统的Petri网模型。 在此实施例中，具体应用了如图2-图9所示的八种化简规则，为了明确八种化简规则的化简算法限制条件，借助图2-图9用定义来明确表达，分别定义了串联变迁合并、串联库所合 并、并联变迁化简、并联库所化简、消除自环路变迁、消除自环路库所、抽象化简I、抽象化简 II等八种化简规则。步骤二中所使用的化简规则能够保证化简图的令牌和原图的令牌的数 目及流动方向应保持一致。借助图2所示的串联变迁合并示意图，串联变迁合并定义如下定义一(串联变迁合并，Combinat ionof Series Transitions，简称 Φ CST)设 原 Petri 网 N1 = (P1, T1 ；F1, M1)，化简后为 N2 = (P2, T2 ；F2, M2)，若(N1, N2) e <i)CST，则原 NpN2的结构分别如下DN1的结构3ρΕΡι，存在两个变迁t、ν e T1,并满足①'ρ = {t} (t是ρ的唯一前集)②ρ ‘ = M :(ν是ρ的唯一后集)③'v={p}:(P是ν的唯一前集)④t' Π ν' = Φ (t和ν没有公共的后集)2) N2的结构存在一个变迁u e T2VT1,并满足①P2 = P1- {ρ}；@T2 = T1-It, v} + {u}；③F=(F1 Π ((P2XT2) U (T2XP2))) U (‘ tX{u}) U ({u}X((t' U ν' )\{
ρ}))；
(' ,r .... , :i,· t_ "Λ >r , \ 1^il V'*!Si β H④VxGP2:M2 (X)=1 …■①
(々？Ιι',ρ/借助图3所示的串联库所合并示意图，串联库所合并定义如下定义二(串联库所合并，Combination of Series Place，简称 Φ CSP)设原 Petri 网 N1 = (P1, T1 ；F1, M1)，化简后为 N2 = (P2, T2 ；F2, M2)，若(N1, N2) e φ CSP, PJ N” N2 的结构 分别如下1)原网N1结构存在两个库所r，ν G P1，彐teT1,并满足①‘t = {r} ;(r是t的唯一前集)②t ‘ = M ;(ν是t的唯一后集)③r'={t};(1是1~的唯一后集)④'r Π' ν；(r的前集和ν的前集交集为空)2)网 N2 结构 P2 = (ΡΛΙτ，ν}) U {u}；②T2 = T1X {t}； F2= (F1 Π ((P2XT2) U (T2XP2))) U ((( ' r U' v)\{t})X{u}) U ({u}Xv')；④VxEP2 :M2 (Χ) =| 夏1其1 ^u ②
I 霣1 ,r “ H1 .力 ι = 借助图4所示的并联变迁合并示意图，并联变迁合并定义如下
定义三(并联变迁合并，Combinationof Parallel Transitions，简称 Φ CPT)设 原 Petri 网 N1 = (P1, T1 ；F1, M1)，化简后为 N2 = (P2, T2 ；F2, M2)，若(N1, N2) e φ CPT, PJ N” N2的结构分别如下1)网N1结构存在变迁集合S e T1,任意取一个变迁t e S，并且ISI彡2，且满 足①①VxGS, Vyes ’x = ’y ；(集合S中的所有变迁的前集都相同)②②VxGS, Vy￡S x’=y ’ ；(集合S中的所有变迁的后集都相同)2)网队 的结构^vGT2XT1①P2 = P1 ；②T2 = (T1XS) U {ν}； (3)VteS,F2 = (F1 η ((P2XT2) (T2XP2))) υ (‘ tx Μ) υ (Μ xt')；
④ M2 = M1 ；借助图5所示的并联库所合并示意图，并联库所合并定义如下定义四:(并联库所合并，Combinationof Parallel Places，简称 Φ CPP)设原 Petri 网 N1 = (P1, T1 ；F1, M1)，化简后为 N2 = (P2, T2 ；F2, M2)，若(N1, N2) e φ CPP, PJ N” N2 的结构分别如下1)网N1结构存在库所集P e P1,任意取一库所ρ e P，且IPI彡2，且满足①①Vxep, Vyep: ’x = ’y;(集合P中的所有库所的前集都相同)②②VxGP, Vy￡P χ ’=y ’ ；(集合P中的所有库所的后集都相同)2)网N2的结构^veP2XP1 ,且满足
权利要求
1.一种出帐系统的Petri网模型的分析方法，其特征在于，包括步骤一、出帐系统的Petri网模型中的所有库所、变迁及有向弧的信息分别用库所链 表、变迁链表及有向弧链表来存储；步骤二、遍历搜索库所链表或者变迁链表，查找出满足化简规则的库所或者变迁，然后 按照化简规则对库所链表、变迁链表及有向弧链表进行增删处理，同时还判断删除的库所 中是否有令牌，若有令牌则须按令牌流动方向进行相应的变化，从而得到出帐系统的Petri 网模型的化简图。
2.如权利要求1所述的出帐系统的Petri网模型的分析方法，其特征在于，还包括 步骤三、针对步骤二所得到出帐系统的Petri网模型的化简图，建立准完备可达图。
3.如权利要求2所述的出帐系统的Petri网模型的分析方法，其特征在于，还包括 步骤四、根据步骤三所得到的准完备可达图，分析出帐系统的Petri网模型的有界性。
4.如权利要求2所述的出帐系统的Petri网模型的分析方法，其特征在于，还包括 步骤五、根据步骤三所得到的准完备可达图，分析出帐系统的Petri网模型的活性。
全文摘要
本发明涉及一种出帐系统的Petri网模型的分析方法，包括步骤一、出帐系统的Petri网模型中的所有库所、变迁及有向弧的信息分别用库所链表、变迁链表及有向弧链表来存储；步骤二、遍历搜索库所链表或者变迁链表，查找出满足化简规则的库所或者变迁，然后按照化简规则对库所链表、变迁链表及有向弧链表进行增删处理，同时要判断删除的库所中是否有令牌，若有令牌则须按令牌流动方向，使库所中的令牌进行相应的变化，从而得到化简图。本发明在实践中应用化简规则对出帐系统的Petri网模型进行化简，解决了状态空间爆炸的问题；化简过程快速并节省对内存空间的利用；化简过程保证了化简图的令牌数目及流动方向与原图一致；采用准完备可达图，适用于出帐系统的Petri网模型特性的快速分析判定。
文档编号G06F17/30GK102110151SQ20111004038
公开日2011年6月29日 申请日期2011年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者周发军, 安凤梅, 杨海, 汪东升, 罗帅 申请人:深圳天源迪科信息技术股份有限公司