基于ICT中間件的電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)傳真運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)*

林曉勇 ，糜正琨 ，趙 康 ，張 奇

(1.南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院 南京 210003；2.南京郵電大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 南京 210003)

1 引言

fax是傳真（facsimile）的簡(jiǎn)稱，是一種使用電話網(wǎng)傳送文件復(fù)本的技術(shù)。最早由“真跡電報(bào)”代替字符電報(bào)，1985年才開(kāi)放個(gè)人用戶傳真（fax）業(yè)務(wù)。傳真發(fā)展有G1、G2、G3、G4（高速I(mǎi)P傳真機(jī)），目前辦公自動(dòng)化（OA）的主流是 G3低速傳真。

我國(guó)傳真機(jī)的市場(chǎng)保有量超過(guò)1000多萬(wàn)臺(tái)，每年新增銷量超過(guò)150萬(wàn)臺(tái)[1]。終端形式的G3、G4在節(jié)能、耗材、存儲(chǔ)空間、人工檢索上有諸多問(wèn)題，且易泄密。

為響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排”、“綠色低碳”的號(hào)召，本文提出了集中式網(wǎng)絡(luò)傳真運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)（FOS），其優(yōu)點(diǎn)在于可以開(kāi)拓ICT增值業(yè)務(wù)，提高運(yùn)營(yíng)商ARPU值，與其他傳真方式的性能比較如表1所示。同時(shí)鑒于E-mail的普及仍無(wú)法徹底脫離傳真機(jī)的物理存在，F(xiàn)OS為E-mail（軟）和傳真（硬）搭建了互通的橋梁。

表1 各種傳真方式的性能比較

2 傳真運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

2.1 FOS基礎(chǔ)建設(shè)框架

FOS基礎(chǔ)建設(shè)框架如圖1所示，其核心是傳真網(wǎng)關(guān)和ICT服務(wù)器。傳真網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)與PSTN交互，信令有No.1/SS7/DSS1，Web服務(wù)器負(fù)責(zé)Internet用戶接入，郵件服務(wù)器的任務(wù)是接收和發(fā)送傳真郵件，文件目錄服務(wù)器可以存儲(chǔ)海量傳真圖片和原始文檔[2]。

2.2 FOS邏輯功能框架

用戶Web登錄后提交可讀文件（TXT/DOC等）及被叫傳真“號(hào)碼”（真實(shí)/虛擬），虛擬打印服務(wù)以多線程隊(duì)列將文件轉(zhuǎn)化為標(biāo)配TIF4，啟動(dòng)后臺(tái)ICT中間件，ICT中間件負(fù)責(zé)對(duì)ICT Engine代理進(jìn)行資源分配和業(yè)務(wù)調(diào)度，ICT Engine選擇空閑物理通道發(fā)送，成功后調(diào)用SMS的Web Service短信通知，如圖2所示。

FOS的外部傳真有兩種：（1）七號(hào)信令卡或多媒體IP交換機(jī)（東進(jìn)Keygoe）接收來(lái)自PSTN的傳真數(shù)據(jù)，初始為BFX格式，內(nèi)部調(diào)用接口函數(shù)轉(zhuǎn)換為T(mén)IF格式；（2）Keygoe接收來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)的T.30/T.38的TIF傳真文件[3]。正確接收后的TIF文件均保存至文件目錄服務(wù)庫(kù)，并調(diào)用Web Service接口發(fā)送“傳真到達(dá)”短信給匹配手機(jī)。

圖2 F OS邏輯功能框架

2.3 FOS用戶標(biāo)識(shí)與業(yè)務(wù)關(guān)系

（1）用戶分類

短信客戶：發(fā)送短信到96511獲取動(dòng)態(tài)口令，短時(shí)登錄Web站點(diǎn)發(fā)送傳真，資費(fèi)從賬號(hào)收取。

集團(tuán)登記用戶：以單位和個(gè)人申請(qǐng)，通常以單位總機(jī)號(hào)碼作為用戶標(biāo)識(shí)，不具備業(yè)務(wù)能力。

集團(tuán)分配子用戶：由集團(tuán)管理員分配個(gè)性化傳真號(hào)碼，一般采用接入號(hào)96511+個(gè)人號(hào)碼作為個(gè)人虛擬號(hào)碼，如96511+13843219876，也可以96511+02583463456作為傳真號(hào)碼；分級(jí)：96511+02583471234(單位總機(jī))+801(分機(jī))。

管理員用戶：運(yùn)營(yíng)商開(kāi)通/注銷集團(tuán)和個(gè)人用戶。

郵件客戶端用戶號(hào)碼標(biāo)識(shí)有多種形式，手機(jī)號(hào)碼、用戶名、虛擬傳真號(hào)碼均可做@前綴，POP3/SMTP服務(wù)器負(fù)責(zé)地址翻譯。

（2）主要業(yè)務(wù)關(guān)系

如圖3所示。

3 ICT中間件設(shè)計(jì)

ICT中間件核心是具體業(yè)務(wù)與設(shè)備驅(qū)動(dòng)分離，如圖4所示。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳真系統(tǒng)（NFS）均直接使用API函數(shù)操作具體設(shè)備，并局限在PSTN，缺乏對(duì)支持G4的T.30/T.38IP傳真。本文提出一種ICT中間件，包括ICT Flow和ICT Engine兩大部分，ICT Flow處理具體的業(yè)務(wù)流程GSL，同時(shí)處理與具體的設(shè)備無(wú)關(guān)的功能如數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)、消息通信等，將操作指令分發(fā)給不同代理ICT Engine，ICT Engine根據(jù)硬件配置加載不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)，完成底層的物理鏈路的呼叫建立、數(shù)據(jù)通信和鏈接釋放。

圖4 ICT中間件分層體系

圖5 面向業(yè)務(wù)的SCE定制

3.1 業(yè)務(wù)獨(dú)立元件（SIB）

ICT中間件技術(shù)源于智能網(wǎng) （IN）[4]，區(qū)別是IN承載PSTN及B-ISDN，而ICT還承載移動(dòng)網(wǎng)、軟交換網(wǎng)及IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）。

SIB可以根據(jù)業(yè)務(wù)特征分為核心業(yè)務(wù)和任選業(yè)務(wù)，基本呼叫處理（basic call processing，BCP）是核心SIB的一個(gè)子集，包括POI和POR。以呼叫“Callout”這一元件為例：承載物理層異構(gòu) 為模擬 中繼、No.1、SS7（ISUP/MAP/INAP）、DSS1、H.323/SIP、IMS 等，提取出六元組（通道號(hào)，被叫，主叫，原始被叫，攜帶信息，信息長(zhǎng)度）進(jìn)行描述，低層復(fù)雜驅(qū)動(dòng)由ICT Engine具體完成。

3.2 ICT SCE定制增值業(yè)務(wù)

中間件SCE可以快捷實(shí)現(xiàn)定制新業(yè)務(wù)[5]，使用可視化流程編輯器ICT Studio自行設(shè)計(jì)和發(fā)布新流程，圖5顯示了接收傳真的設(shè)計(jì)思路與功能實(shí)現(xiàn)，可以看出 SCE更專注業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)。

3.3 ICT Engine驅(qū)動(dòng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

可擴(kuò)展的個(gè)體ICT Engine是執(zhí)行在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上的Agent，ICT Engine處于狀態(tài)觸發(fā)執(zhí)行模式[6]，即處于有限狀態(tài)機(jī)（finite state machine，F(xiàn)SM）中，穩(wěn)態(tài)時(shí)處于“Free”。外部觸發(fā)條件包括兩類：網(wǎng)絡(luò)側(cè)消息觸發(fā)，如來(lái)電；上層ICT Flow消息觸發(fā)，如外呼。內(nèi)部觸發(fā)是在狀態(tài)流轉(zhuǎn)時(shí)自我生滅過(guò)程的狀態(tài)切換，如執(zhí)行結(jié)束、等待超時(shí)等，以及“Try Exception”后釋放資源返回“Free”。

ICT Engine重要任務(wù)之一是傳真隊(duì)列管理，如采用定時(shí)處理模式，則呼入傳真滿足M/M/1單窗口非拒絕系統(tǒng)，假設(shè)用戶泊松流呼入到達(dá)率為λ，每次接收傳真時(shí)間平均為μ；現(xiàn)在采用多線程模式接收，則為 M/M/m(n)模型[7]，其中n為呼入中繼數(shù)量，m為傳真資源數(shù)量，P0為系統(tǒng)空閑概率，ρ為排隊(duì)強(qiáng)度，因此傳真隊(duì)列平均等待時(shí)間Wq為：

ICT Engine如檢測(cè)到等待時(shí)間超過(guò)Wq，則提示用戶“系統(tǒng)正忙，請(qǐng)稍后再撥”；如突破預(yù)定門(mén)限，則上報(bào)ICT Flow進(jìn)行業(yè)務(wù)切換或擴(kuò)容。

3.4 ICT Flow調(diào)度

ICT Flow讀取GSL描述腳本VDS文件，由POI元件開(kāi)始，根據(jù)下一跳元件的性質(zhì)、參數(shù)進(jìn)行判斷執(zhí)行，包括對(duì)ICT Engine的基本呼叫處理以及調(diào)度其他非基本業(yè)務(wù)[6]。

數(shù)據(jù)庫(kù)SIB采用ADO接口而非ODBC接口，以提高數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的速度和效率。

ICT Flow在設(shè)計(jì)時(shí)考慮運(yùn)營(yíng)商電信級(jí)要求，即系統(tǒng)可靠性要求在99.999%。常用有雙機(jī)同步、主備冗余和負(fù)荷分擔(dān)3種模式。FOS采用負(fù)荷分擔(dān)，在故障時(shí)由單系統(tǒng)承擔(dān)所有任務(wù)，可擴(kuò)展的ICT Engine完成“1∶N”模式。單系統(tǒng)穩(wěn)定可用度A=MTBF/(MTBF+MTTR)，按工控機(jī)的可靠性指標(biāo)MTBF=12000，MTTR=2計(jì)算A=99.98%。負(fù)荷分擔(dān)模式：可靠性 ρ=1-(1-A)N，當(dāng) N=2時(shí)，可靠性為 99.9996%達(dá)到電信級(jí)要求。

4 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

Web服務(wù)器采用了AJAX2.0技術(shù)，實(shí)現(xiàn)界面無(wú)縫刷新和快速展示，包括通過(guò)XMLHttpRequest的異步請(qǐng)求調(diào)用；對(duì)XML文檔的解析與處理；基于原型（prototype）的面向?qū)ο蟮腏avascript。更重要的是 AJAX2.0技術(shù)是虛擬打印、電子簽章等實(shí)現(xiàn)的技術(shù)支撐。

虛擬打印服務(wù)，指將閱讀文檔轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)TIF傳真，常見(jiàn)的方法有：（1）下載客戶端軟件，用戶自行轉(zhuǎn)換并上傳；（2）在線文檔編輯生成 TXT，由 API函數(shù)轉(zhuǎn)換；（3）安裝虛擬打印機(jī)，用戶虛擬打印生成TIF并上傳。（1）（3）對(duì)用戶操作能力有要求，（2）只能處理文字傳真。FOS中虛擬打印服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)側(cè)安裝Office 2007自帶虛擬打印組件，采用多路并行隊(duì)列，平均每文檔處理時(shí)長(zhǎng)為8 s。

電子簽名或電子簽章，個(gè)人用戶借助智能WAP終端與PKI數(shù)字安全認(rèn)證系統(tǒng)，在文檔上“手寫(xiě)”簽名文字生成加密傳真文件；企業(yè)用戶，調(diào)用單位公章PNG圖片（MD5加密），水印疊加在TIF傳真上。經(jīng)過(guò)電子簽名或電子簽章的傳真頁(yè)受《電子簽名法》（2004年頒布）認(rèn)可。

個(gè)性化的虛擬傳真號(hào)碼是一亮點(diǎn)，程控交換機(jī)需設(shè)置呼入中繼不定長(zhǎng)收號(hào)；短信調(diào)用異步Web Service接口，即所謂“叮當(dāng)”；由于瀏覽器無(wú)法直接預(yù)覽TIF，樹(shù)狀分級(jí)管理中包括PNG，用戶桌面顯示與數(shù)據(jù)同步更新。

網(wǎng)絡(luò)安全特色：常規(guī)網(wǎng)絡(luò)安全之外，F(xiàn)OS采用Web服務(wù)器內(nèi)外網(wǎng)映射，數(shù)據(jù)服務(wù)器、文件服務(wù)器均在內(nèi)網(wǎng)，黑客突破外網(wǎng)后，依然無(wú)法突破私有內(nèi)網(wǎng)，雙Web服務(wù)器共享用戶訪問(wèn)。

5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

圖6 用戶增長(zhǎng)總數(shù)及單月活躍用戶統(tǒng)計(jì)

圖6顯示了自2010年3月至2011年3月間的用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，用戶數(shù)從14000個(gè)上升到24000個(gè)，增加近一倍，且發(fā)現(xiàn)，隨著推廣深入，WAP/CDMA用戶從2010年12月開(kāi)始有較大幅度攀升。數(shù)據(jù)顯示，月活躍接收用戶始終大于發(fā)送近300個(gè)。

中國(guó)“十一五”規(guī)劃綱要提出，“十一五”期間單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%左右、主要污染物排放總量減少10%[8]。圖7數(shù)據(jù)表明了FOS在節(jié)材節(jié)能方面的貢獻(xiàn)，傳真發(fā)送次數(shù)/接收次數(shù)比大約為7%。表明傳真約93%（Pr）是接收，7%（Ps）是發(fā)送。統(tǒng)計(jì)表明，被下載文件占接收傳真約1/3（Pp），默認(rèn)下載打印。由于發(fā)送傳真前采用了虛擬打印及傳真預(yù)覽，傳真發(fā)送/虛擬打印比近似為7%（Pv），用戶提交100份實(shí)際發(fā)送7份。得出FOS系統(tǒng)的使用率：P=Pr×Pp+Ps×Pv≈31%，因此節(jié)材指標(biāo)為 69%>>20%;目前 FOS包括了5臺(tái)浪潮NX7140（單臺(tái)最低能耗1400 W），月均在線用戶數(shù)為19504個(gè)，假設(shè)這些用戶仍使用傳統(tǒng)的G3傳真終端（節(jié)能模式下最低能耗7 W/臺(tái)），得出能耗比為(5×1400)/(7×19504)≈19%，由此FOS與傳統(tǒng)傳真相比，最少節(jié)能81%。

圖7 單月傳真數(shù)量與統(tǒng)計(jì)比例

6 結(jié)束語(yǔ)

FOS從運(yùn)營(yíng)商ICT增值角度出發(fā)，響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，將傳統(tǒng)的終端行為變成網(wǎng)絡(luò)行為，創(chuàng)新點(diǎn)包括個(gè)性化虛擬號(hào)碼、虛擬打印技術(shù)、Web預(yù)覽與電子簽章、郵件收發(fā)傳真等。對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析，得出用戶傳真行為的一些典型特征，最后從數(shù)據(jù)層面證明了FOS系統(tǒng)在節(jié)能節(jié)材方面相比傳統(tǒng)傳真方式有很大改善。

1 王瑤.新老交替—傳真機(jī)還能走多遠(yuǎn)，http://office.pconline.com.cn/news/0710/1131215_2.html

2 成際鎮(zhèn),林曉勇.計(jì)算機(jī)電信集成技術(shù)及應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，2008

3 林曉勇,邵園園,金偉等.基于SIP協(xié)議的IP-PBX的研究與實(shí)現(xiàn).西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào).2007,12(3):66～68

4 糜正琨,陳錫生,楊國(guó)民.交換技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2006

5 Eric W,Stefan T,Thomas M,et al.A service-oriented middleware for runtime Web Services interoperability Web Services.In:ICWS'06,Chicago,USA,2006

6 林曉勇,徐名海,閻鞏平.基于中間件技術(shù)的CTI應(yīng)用平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn).計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2009,26(11):95～97

7 石文孝.通信網(wǎng)理論與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2008

8 國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年(2006～2010年)綱要，http://www.gov.cn/ztzl/2006-03/16/content_228841_2.htm