基于IP PBX技術的話務系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

李日財，黃慶東，龐勝利，郭茹俠

(1.西安郵電大學 通信與信息工程學院，西安　710121；2.長安大學 信息工程學院，西安　710061)

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基于IP PBX技術的話務系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

李日財1，黃慶東1，龐勝利1，郭茹俠2

(1.西安郵電大學 通信與信息工程學院，西安710121；2.長安大學 信息工程學院，西安710061)

摘要：針對IP PBX的操作復雜問題，提出了一種簡化IP PBX電話系統(tǒng)的設計方案；設計了便捷實現(xiàn)IP PBX的用戶指定操作的話務系統(tǒng)；新系統(tǒng)采用了自定義協(xié)商接口，通過Telnet通信協(xié)議和IP PBX進行通信；采用多線程并行工作方式，將話務系統(tǒng)與IP PBX通信采用兩個線程完成，對酒店的非通信部分采用一個獨立的線程完成，實現(xiàn)了通信傳輸與酒店的工作流操作互不干擾；采用Sqlite數(shù)據(jù)庫存儲通信數(shù)據(jù)并實現(xiàn)了對各類接收數(shù)據(jù)進行高效處理和解析；完成各類短長途話務接轉(zhuǎn)控制；實現(xiàn)客房入住統(tǒng)計和話務免打擾等服務；此話務系統(tǒng)可應用于賓館等場所，提高工作效率和服務水平；此系統(tǒng)目前已在賓館中應用，運行狀況穩(wěn)定，使用效果良好；簡化了人工操作流程和復雜度，節(jié)約了業(yè)務時間，提高工作實效。

關鍵詞:IP Private Branch eXchange(IP PBX)；電話網(wǎng)；計算機網(wǎng)；Telnet協(xié)議

0引言

PBX(Private Branch eXchange,專用交換機)簡而言之就是集團電話，它被廣泛地運用在企業(yè)辦公機構中，極大地提高了企業(yè)的辦事效率。但傳統(tǒng)的PBX缺乏開放性和標準性，并且價格昂貴。近年，隨著Internet的流行和IP的廣泛應用，基于IP協(xié)議的IP PBX應運而生[1-2]。IP PBX與PBX相比有以下優(yōu)點：將電話網(wǎng)與計算機網(wǎng)統(tǒng)一成一個整體；能為傳統(tǒng)的電話用戶提供服務，還為Internet用戶提供服務；高度集成的系統(tǒng)功能大幅降低了成本；實現(xiàn)增值服務，比如建立呼叫中心等；開放的標準，互通性強、擴展性好的優(yōu)點。本文采用的IP PBX為阿爾卡特朗訊OmniPCX Enterprise(簡稱OXE)，它不但具有語音交換，還綜合了數(shù)據(jù)通信、文本和視頻圖像傳輸?shù)确窃挊I(yè)務。 但是OXE交換機系統(tǒng)的賓館/醫(yī)院管理程序操作繁瑣，對賓館/醫(yī)院這種大量電話終端的管理明顯體現(xiàn)出使用不方便，操作費時并需要熟練的操作員才能完成任務。本系統(tǒng)就是根據(jù)上述問題，提出針對OXE系統(tǒng)開發(fā)出面向賓館/醫(yī)院的話務管理系統(tǒng)解決方法以及實現(xiàn)。

1OXE系統(tǒng)組織構架

OXE系統(tǒng)可滿足賓館、醫(yī)院或者其他任何場所的局域電話組網(wǎng)需要。話務系統(tǒng)的組織架構如圖1所示，OXE服務器是唯一能直接控制電話網(wǎng)絡的部分，所有對電話網(wǎng)絡的控制命令，都會匯聚到OXE服務器上，再由OXE服務器控制賓館電話網(wǎng)的有線/無線話務交換及接入[3-4]。對OXE的操作指令比較繁瑣復雜，為了簡化操作，本文針對賓館話務管理需求開發(fā)了話務系統(tǒng)軟件，安裝于PC客戶端上。PC客戶端通過以太網(wǎng)將話務系統(tǒng)的操作指令發(fā)送給OXE服務器，服務器根據(jù)指令做出話務網(wǎng)控制、報警、賓館呼叫等操作。話務軟件與OXE服務器通過以太網(wǎng)和RS232進行通信，通過以太網(wǎng)上運行Telnet協(xié)議和OXE服務器完成即時的命令交互和操作反饋，由于有些指令下達后不是馬上執(zhí)行，而執(zhí)行結(jié)果也必須及時上報給話務系統(tǒng)軟件，如叫醒指令，設置成功后，系統(tǒng)會在設定的時間進行叫醒通知，而叫醒的結(jié)果必須及時上報，上報時如果也通過Telnet，有可能由于Telnet客戶端不在線或正在運行其他指令而無法及時處理，因此，系統(tǒng)專門通過RS232由OXE服務器返回關鍵指令的設置結(jié)果及隨后的運行結(jié)果，話務系統(tǒng)軟件只要及時處理RS232上傳的結(jié)果就可以完成整個操作。 OXE系統(tǒng)架構在話務網(wǎng)控制和賓館房間管理中非常靈活，任意一臺PC機都可以安裝話務系統(tǒng)軟件作為客戶端和控制端，并且多個客戶端可以同時對賓館電話網(wǎng)絡控制、管理，大大提高了對賓館的管理效率，避免了客戶端故障帶來的不必要損失，這種結(jié)構適用于中小型電話網(wǎng)絡的管理。OXE能夠完成包括呼叫分配、呼叫限制、主叫/被叫過濾等話務管理功能。

圖1　話務系統(tǒng)的組織架構

2話務系統(tǒng)功能結(jié)構

話務系統(tǒng)軟件主要功能包括軟件注冊、系統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)管理功能和控制功能。軟件注冊保障了軟件的使用權限。系統(tǒng)監(jiān)控保證系統(tǒng)可靠運行，出現(xiàn)故障時及時恢復。話務系統(tǒng)管理功能和控制功能是針對賓館房間，團隊等進行增刪改管理以及對賓館中電話網(wǎng)的控制。采用面向?qū)ο蟮乃枷?，將不同且不相關的功能封裝成獨立模塊，相關聯(lián)的部分獨立出來封裝成獨立共享模塊，這樣各個功能互不干擾。簡化操作步驟是把原始的鍵盤命令行操作方式設計成簡單的用戶圖形界面形式。

圖2　功能結(jié)構圖

話務系統(tǒng)的系統(tǒng)管理功能結(jié)構如圖2所示。操作管理模塊包括全部房間、散客叫醒、團隊叫醒、VIP叫醒，依次用來顯示所有房間電話、普通用戶房間電話、團隊用戶房間電話的當前狀態(tài)和對電話的操作結(jié)果；設置叫醒，取消叫醒，是對上述4種狀態(tài)的房間進行電話設置叫醒和取消叫醒，但其中有等級差異；導出報表，打印報表，對上述操作的結(jié)果及顯示狀態(tài)進行導出或者打??；注銷登錄，退出系統(tǒng)，分別為更改用戶登錄和關閉系統(tǒng)；房態(tài)管理模塊：用戶入住，用戶退房，通過此話務系統(tǒng)也可以完成對房屋的入住登記；刷新房態(tài)，此系統(tǒng)支持多系統(tǒng)操作電話，點擊刷新房態(tài)即可與其他系統(tǒng)同步；級別設置，完成對電話網(wǎng)絡的國內(nèi)長途、國外長途、市話等進行控制；設置打擾，取消打擾，控制電話的來電業(yè)務，防止被人電話騷擾。

軟件注冊模塊中采用了MD5[5]和DES[6]加密算法加密產(chǎn)生的密鑰，只有獲得正確的密鑰才能夠使用話務系統(tǒng)。系統(tǒng)監(jiān)控是一個獨立運行的進程，專門對話務系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，如果出現(xiàn)假死機現(xiàn)象，將話務系統(tǒng)強制關掉并重新啟動，保證了系統(tǒng)出現(xiàn)故障時的及時恢復。

話務系統(tǒng)的控制功能，完成各項話務管理和控制的操作。話務系統(tǒng)采用Telnet[7-8]通信協(xié)議將命令字符串數(shù)據(jù)打包成網(wǎng)絡虛擬終端NVT上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式，通過以太網(wǎng)口將數(shù)據(jù)發(fā)送給OXE服務器，OXE服務器把NVT格式數(shù)據(jù)解析成本地格式數(shù)據(jù)，并且按照數(shù)據(jù)命令操作，然后OXE服務器將操作響應得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成NVT格式數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)口發(fā)送給話務系統(tǒng)，完成話務系統(tǒng)和IP PBX系統(tǒng)的一個完整交互過程。

3系統(tǒng)功能實現(xiàn)

本話務系統(tǒng)在設計上采用分層、分模塊、面向?qū)ο蟮脑O計方法，分層設計可以將復雜的系統(tǒng)按照層次結(jié)構進行劃分，每個層次完成特定的功能，每個層次只和相鄰的層次進行特定的接口進行交互，減少層次耦合，實現(xiàn)較好的封裝性。每個層次內(nèi)部由各個功能模塊實體構成，每個功能模塊按照面向?qū)ο蟮乃枷脒M行設計，充分利用面向?qū)ο蟮姆庋b性、多態(tài)性、繼承性，既保證了每個模塊的相對獨立性，又能夠很好地進行功能擴展和升級[9]。

話務系統(tǒng)整體技術架構計劃分為3大層：驅(qū)動層、業(yè)務層和人機交互層，系統(tǒng)的整體框架如圖3所示。

圖3　系統(tǒng)整體技術架構

系統(tǒng)最底層為驅(qū)動層，用于軟件系統(tǒng)和外部系統(tǒng)的接口驅(qū)動，包括兩大類驅(qū)動：一類為通信類驅(qū)動模塊；另一類為數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊。中間業(yè)務層利用底層驅(qū)動層提供的各種接口驅(qū)動完成各種業(yè)務處理流程，是系統(tǒng)的控制核心。上層人機交互層負責界面顯示、人機輸入處理、數(shù)據(jù)分析計算。

3.1驅(qū)動層模塊

圖4　叫醒執(zhí)行流程

驅(qū)動層的通信類驅(qū)動主要包括串口通信驅(qū)動模塊、以太網(wǎng)接口驅(qū)動模塊、無線WIFI驅(qū)動模塊。串口通信驅(qū)動模塊利用Windows提供的串口訪問API函數(shù)，編寫面向?qū)ο蟮拇诜庋b類，為上層數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊提供訪問接口。以太網(wǎng)接口驅(qū)動模塊和無線WIFI驅(qū)動模塊都是基于IP的數(shù)據(jù)傳輸方式，在驅(qū)動代碼上除了底層調(diào)用參數(shù)部分不同，其他代碼均可共用，這兩個驅(qū)動模塊主要實現(xiàn)了基于TCP的底層通信封裝，包括建立連接、收發(fā)數(shù)據(jù)、斷開連接等，向上層通信模塊提供控制接口。底層的數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊完成對特定數(shù)據(jù)庫訪問的代碼封裝，完成兩種數(shù)據(jù)庫的訪問代碼，包括數(shù)據(jù)庫連接、數(shù)據(jù)庫SQL命令查詢、執(zhí)行等，此驅(qū)動模塊為上層數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存取模塊提供數(shù)據(jù)訪問接口。

3.2中間業(yè)務層模塊

中間業(yè)務層模塊從設計層次上又可分為兩個子層，下子層是通信類業(yè)務模塊、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存取模塊、多線程管理模塊，上子層是操作管理命令模塊、房態(tài)管理監(jiān)測模塊、原始數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)換模塊。通信類業(yè)務模塊在底層通信驅(qū)動模塊提供的接口基礎上進一步封裝高層業(yè)務協(xié)議，完成數(shù)據(jù)收發(fā)、高層協(xié)議解析封裝、通信連接管理。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存取模塊在底層數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊的基礎上統(tǒng)一訪問接口，兼容底層不同種類的數(shù)據(jù)庫驅(qū)動模塊，為上層需要數(shù)據(jù)庫服務的模塊提供統(tǒng)一的接口。多線程管理模塊是系統(tǒng)運行中獨立的線程管理模塊，由于業(yè)務層需要運行的任務較多，為了充分利用操作系統(tǒng)提供的資源管理方法，引入多線程處理以提高并行處理能力，進一步提高系統(tǒng)的實時性，并為基于任務的編程模式提供簡潔支持，線程管理模塊就是在操作系統(tǒng)提供的線程服務基礎上，建立系統(tǒng)內(nèi)部的線程池和線程分配管理機制，更好地提高運行效率。

3.3上層人機交互層模塊

上層人機交互層負責界面顯示、人機輸入處理、數(shù)據(jù)分析計算，主要有任務管理模塊、參數(shù)設置模塊、房間管理模塊、房態(tài)管理模塊、操作員管理模塊、操作管理模塊、通信設置模塊及數(shù)據(jù)庫設置模塊等。

3.4話務系統(tǒng)的控制功能實現(xiàn)

話務系統(tǒng)的控制功能是通過Telnet進行操作實現(xiàn)的，以叫醒命令操作過程為例，如圖4所示，右側(cè)提示框中表示相應操作的結(jié)果。話務系統(tǒng)發(fā)送“hotmenu ”命令給IP PBX系統(tǒng)，“ ”為回車換行符，IP PBX回送字符串數(shù)據(jù)為圖4中hotmenu對應命令執(zhí)行后顯示結(jié)果，話務系統(tǒng)對回送的字符串數(shù)據(jù)進行匹配，如果不匹配則交互不成功，如果匹配則一次交互成功，接著繼續(xù)按照圖4的流程向下交互傳遞。在命令交互處理中需要解決的難點問題是對應鍵盤碼值的發(fā)送，普通字符均采用ASCII碼表示，但一些組合鍵如Ctrl+C 、上下方向鍵、F1等特殊命令對應的碼值就沒有標準可循，在實際開發(fā)中使用網(wǎng)絡抓包工具捕獲Telnet 發(fā)送的真實碼值，然后編寫入自動操作程序中。叫醒命令設置成功后，IP PBX系統(tǒng)會在設定的時間進行電話呼叫叫醒操作，叫醒是否成功會通過IP PBX的RS232串口把相關的數(shù)據(jù)回送給話務系統(tǒng)軟件，通過對數(shù)據(jù)按照特定的格式進行解析，分析出叫醒是否成功的結(jié)果，存入數(shù)據(jù)庫并在界面上顯示出來。

4話務系統(tǒng)的應用和效果

圖5顯示的界面是軟件已經(jīng)激活的主界面，軟件的激活需要正確的注冊碼。軟件注冊后就可以使用，進入登錄界面，登錄后就可以進行各項功能操作，右邊的串口通信消息是IP PBX系統(tǒng)通過RS232串口返回的信息。

圖5　話務系統(tǒng)運行效果圖

表1是采用傳統(tǒng)操作和本話務系統(tǒng)做同一功能操作花費時間的對比，所記錄數(shù)據(jù)為20組時間的平均值。本話務系統(tǒng)在操作時間上的平均提高量η可以用式(1)計算：

(1)

其中:Oi為傳統(tǒng)操作完成時間總，Ni為話務系統(tǒng)完成時間總。傳統(tǒng)的操作時間主要是浪費在每個功能都需要鍵盤輸入命令符操作，而話務系統(tǒng)采用一鍵發(fā)送全部指令的方法，交互過程摒除了較慢的人工判斷方式，全部采用計算機快速判斷，指令執(zhí)行速度得到了很大提高。

5結(jié)語

對于IP PBX操作復雜的問題，新話務系統(tǒng)軟件降低了實際操作的復雜度，降低了操作難度和維護成本。本話務系統(tǒng)軟件界面簡潔明了，系統(tǒng)運行占用資源少，已經(jīng)在許多大賓館使用，運行至今一直非常穩(wěn)定。通過軟件的實際應用，也驗證了該系統(tǒng)的可靠性和實用性，可以在中小型IP PBX網(wǎng)絡中得到廣泛的應用。不足之處是目前還有許多功能尚未開發(fā)，需要將系統(tǒng)增加更多功能。

表1　傳統(tǒng)操作和話務軟件操作花費時間對比

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Design and Implementation of Telephone Traffic System Based on Technology of IP PBX

Li Ricai1, Huang Qingdong1, Pang Shengli1, Guo Ruxia2

(1.School of Telecommunication and Information Engineering, Xi’an University of Posts & Telecommunications,Xi’an710121,China; 2.School of Information Engineering, Chang’an University, Xi’an710061,China)

Abstract:According to IP PBX complex operation problem, a simplified IP PBX phone system design scheme was proposed. The convenient implementation traffic system based on IP PBX in which user specified operation was designed. The custom interface through consultation was adopted in the new system which communicated via Telnet protocol and IP PBX. The multi-thread parallel work method was adopted. The traffic system and IP PBX system was completed by two threads. The part of non communication in the hotel was completed using a separate thread, which realized non interference between the communication transmission and the workflow operations in the hotel. Sqlite database was used to store communication data and all kinds of received data was handled and parsed efficiently. All kinds of short long-distance traffic transportation control were completed.Rooms in statistics and no disturbing traffic service was realized. This traffic system can be applied to hotels and guesthouses, which can improve work efficiency and service level. This system has been applied in the hotel, which has stable operation and well usage result. The procedure of manual operation and complexity is simplified. Business time is saved and work efficiency is improved.

Keywords:IP private branch eXchange(IP PBX);telephone network;computer network; telnet protocol

文章編號：1671-4598(2016)02-0178-04

DOI：10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.02.049

中圖分類號：TP311.11

文獻標識碼：A

作者簡介：李日財(1990-)，男，遼寧大連人，碩士研究生，主要從事軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)技術方向的研究。黃慶東(1977-)，男，陜西西安人，副教授，博士，主要從事陣列信號處理、低復雜度算法方向的研究。

基金項目:國家自然科學基金資助項目(61301091,61271276);陜西省教育廳課題資助項目(11JK0929)。

收稿日期：2015-08-07；修回日期：2015-09-08。