智能辦公系統(tǒng)中基于模糊理論的聯(lián)動呼叫技術(shù)

馮 晨，吳佳偉，夏 天，王寶海，朱銀陽

(1.國網(wǎng)上海市電力公司，上海 200122;2.南京南瑞信息通信科技有限公司，江蘇 南京 211000;3.南京郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，江蘇 南京 210003)

0 引 言

傳統(tǒng)的公共交換電話網(wǎng)(PSTN)和有線電視網(wǎng)(CATV)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)缺乏靈活性，它們只給用戶提供有限的服務(wù)，與網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)的服務(wù)架構(gòu)導(dǎo)致新業(yè)務(wù)難以開發(fā)，人們只能通過某種網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)某種服務(wù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和IP多媒體技術(shù)的興起，加之用戶對各種服務(wù)業(yè)務(wù)的需求不斷增長，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已無法滿足用戶的期望。

目前國網(wǎng)公司用于行政辦公的通信業(yè)務(wù)主要有基礎(chǔ)語音及補充業(yè)務(wù)類、會話類和數(shù)據(jù)類。公司現(xiàn)有會話系統(tǒng)能基本滿足企業(yè)與用戶的要求，但是面對電力通信行業(yè)日益復(fù)雜的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，以及移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和IMS融合技術(shù)的興起，現(xiàn)有的會話系統(tǒng)難以滿足未來的需求，加之公司當前的行政話機主要由程控電話交換網(wǎng)提供，其業(yè)務(wù)種類不及IMS系統(tǒng)豐富，用戶體驗不好；其次，現(xiàn)有的行政電話交換網(wǎng)未實現(xiàn)通過統(tǒng)一的企業(yè)通訊錄進行點擊撥號或者發(fā)送短信息的功能，未將其語音呼叫能力開放給其他信息系統(tǒng)使用，用戶不能通過點擊撥號等方式在信息系統(tǒng)中進行電話呼叫或者短信發(fā)送[1]。為了彌補傳統(tǒng)的行政話機人工查號和撥號的缺陷，亟需一種有效可行的智能會話系統(tǒng)。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

文獻[2]提出了一個基于IMS的會話控制框架，可以方便地開發(fā)基于會話的通信服務(wù)，為用戶提供IMS中新穎的通信體驗。文獻[3]在探索IMS會話建立性能的基礎(chǔ)上，提出了一種新穎的并行會話建立機制(PSSM)，可以減少呼叫建立延遲。文獻[4]提出了一種MA會話轉(zhuǎn)移方法，可以保證IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)會話的移動性和一致性，并且可以在一定程度上降低會話轉(zhuǎn)移延遲。文獻[2-4]主要研究了會話系統(tǒng)的性能和會話信令控制流程，分析了如何降低會話建立或者會話轉(zhuǎn)移的時延，但都沒有從用戶的角度出發(fā)，考慮在會話系統(tǒng)忙碌時的會話接入問題。

文中首先提出了一種適用于電力行政辦公的基于IMS的會話系統(tǒng)架構(gòu)，可以將行政桌面終端和本地IMS行政電話終端進行連接，實現(xiàn)本地IMS終端與呼叫用戶之間的聯(lián)動，從而可以實現(xiàn)智能呼叫。接著，提出了基于模糊理論的綜合決策評估算法，從用戶的角度出發(fā)，選取了呼叫間隔時間、呼叫中心區(qū)域、呼叫頻率和呼叫持續(xù)時間四個參數(shù)，并構(gòu)造了客戶重要程度的評估集，較好地處理了客戶呼叫問題。目的是設(shè)計智能會話系統(tǒng)，并評估會話系統(tǒng)的有效性和可行性。

2 基于IMS的會話架構(gòu)設(shè)計

2.1 IP多媒體子系統(tǒng)IMS和會話協(xié)議SIP

IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)由3GPP定義并由用于會話控制和信令的SIP協(xié)議形成，為網(wǎng)絡(luò)集成和服務(wù)擴展提供了更好的解決方案[5]。IMS系統(tǒng)架構(gòu)是一個開放式架構(gòu)系統(tǒng)，其核心設(shè)計方法是“業(yè)務(wù)與控制相分離”和“控制與承載相分離”。該方法有利于新業(yè)務(wù)的發(fā)展，并且可以支持多種接入方式，使不同的用戶可以訪問IMS網(wǎng)絡(luò)。這樣用戶就可以享用各種各樣的業(yè)務(wù)服務(wù)，提高用戶的體驗效果[6]。

在IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，應(yīng)用服務(wù)器(AS)主要是為最終用戶提供服務(wù)，其通過會話協(xié)議SIP與核心層連接，SIP是IMS架構(gòu)的核心協(xié)議[7]。會話發(fā)起協(xié)議SIP是用于發(fā)起、管理和終止會話的信令協(xié)議[8]。在基于IP網(wǎng)絡(luò)的多業(yè)務(wù)應(yīng)用中，SIP具有更靈活方便的特性。SIP具有可擴展性、安全性、QoS以及與PSTN等其他協(xié)議的互操作性等優(yōu)點[9]。SIP的最終目標是讓用戶能夠訪問互聯(lián)網(wǎng)上任何可訪問的服務(wù)，并成為互聯(lián)網(wǎng)連接到電信、多媒體等的媒介。

2.2 基于IMS的會話系統(tǒng)架構(gòu)

基于IMS的會話架構(gòu)系統(tǒng)主要改進了IMS核心層部分，核心層中的信令實體主要包含呼叫會話控制功能(CSCF)、歸屬用戶服務(wù)器(HSS)、多媒體資源功能(MRF)等其他實體[10]。其中，CSCF是負責(zé)處理IMS中所有SIP信令的基本服務(wù)器[11]；HSS主要是處理多媒體會話所需的相關(guān)訂戶信息的存儲庫[12]。此外，MRF是IMS架構(gòu)的重要組成部分，可以在網(wǎng)絡(luò)中提供開放的多媒體服務(wù)分組處理，用戶之間通過MRF發(fā)送/接收實時協(xié)議來進行會話處理[13]。

會話架構(gòu)的設(shè)計主要考慮了IMS功能實體的類型、媒體級別與信令級別分離的原則，架構(gòu)中的MRF功能實體主要用于處理會話，并向CSCF和AS發(fā)送信號。在MRF的幫助下，應(yīng)用服務(wù)器AS不受媒體服務(wù)的處理操作，可以專注于會話控制服務(wù)。因此，采用集中模型作為基于IMS的會話系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 基于IMS的會話系統(tǒng)架構(gòu)

在圖1中，用戶A、用戶B和用戶C通過SIP協(xié)議訪問CSCF服務(wù)器，CSCF服務(wù)器主要負責(zé)處理來訪客戶的來電情況，然后把處理信息更新到HSS服務(wù)器中，這樣HSS服務(wù)器就存儲了客戶呼叫信息庫，最后通過應(yīng)用服務(wù)器AS做出相應(yīng)的回饋。同樣地，用戶A、用戶B、用戶C可以通過RTP協(xié)議直接訪問MRF服務(wù)器，這樣就可以實時地反饋客戶需求。

3 基于模糊理論的綜合決策評估算法

3.1 模糊理論

模糊理論由Zadeh提出，用來近似不完整的信息[14]。模糊理論通過模糊集合或者隸屬度函數(shù)表示這種不準確的信息，這種表示有可能在推理過程中使得不確定的信息組成有規(guī)則的、并且可以進行定量處理的信息。模糊推理系統(tǒng)的主要缺點是無法為這種系統(tǒng)準備專門的信息庫，最好的結(jié)果就是由經(jīng)驗豐富的工程師實現(xiàn)，但是模糊理論能夠?qū)⒓铣蓡T表示為可能性分布，同時模糊理論依賴于信賴程度而不是可能性，使得模糊理論比其他理論最有效。

模糊集理論可以認為是評估決策的一種工具，模糊集中使用集合U={u1,u2,…,un}表示評估時需要考慮的n種因素，集合V={v1,v2,…,vm}表示評估時的m種評判結(jié)果，B=(b1,b2,…bj,…,bm)中的bj表示第j種評估v在綜合評估中所占的地位，同時綜合評估依賴于各個因素在評估中所占的權(quán)重。

3.2 決策評估算法

文中提出的決策評估算法是基于模糊理論的，從客戶的角度考慮，選取了呼叫間隔時間、呼叫中心區(qū)域、呼叫頻率和呼叫持續(xù)時間四個參數(shù)，算法步驟主要有建立因素集、構(gòu)建評價集、單因素評估、綜合評估和評估排序。具體如下：

(1)建立因素集。因素集U={u1,u2,u3,u4}，其中u1表示呼叫間隔時間，定義為客戶呼叫時間距離當前時間的間隔時間，距離當前時間的間隔越長，表明該客戶來電的重要程度越低；u2表示呼叫中心區(qū)域，定義為呼叫用戶距離當前話機的位置，中心區(qū)域離話機位置越遠，表明該客戶來電的重要程度越小；u3表示呼叫頻率，定義為客戶連續(xù)呼叫話機的次數(shù)，客戶呼叫越頻繁，表明該客戶的來電越重要；u4表示呼叫持續(xù)時間，定義為客戶呼叫行政話機的時長，呼叫行政話機持續(xù)時間越長，表明該客戶的來電重要程度越大。

(2)構(gòu)建評價集。為了評價客戶來電的重要程度，構(gòu)建了評價集V={v1,v2,v3,v4}，其中v1表示很重要，v2表示較重要，v3表示不太重要，v4表示不重要。

(3)單因素評估。首先對呼叫間隔時間、呼叫中心區(qū)域、呼叫頻率和呼叫持續(xù)時間這四個因素進行單因素評估，假設(shè)φ(k,ci,uj)為客戶ci在因素uj的影響下第k次呼叫時該客戶的重要程度，uj不同φ(k,ci,uj)的表示形式也不同。如果為u1,則

φ(k,ci,uj)=

(1)

其中，time(i)表示第i次呼叫距離當前的間隔時間；T為一個時間標量。

若為u2,則

φ(k,ci,uj)=

(2)

其中，dist(i)表示第i次呼叫的區(qū)域與當前呼叫的行政話機的距離；D為一個距離矢量。

若為u3，則

(3)

其中，con(ci)表示客戶總的呼叫次數(shù)；C為連續(xù)呼叫次數(shù)。

若為u4，則表示客戶ci第K次呼叫時的持續(xù)呼叫時長，用呼叫間隔時間與服務(wù)時態(tài)的時間距離來衡量。wi,j為因素i對評估集vj的隸屬度，計算方法如下：

(4)

其中，n表示客戶總數(shù)量；mi表示客戶ci的呼叫次數(shù)。

按照上述計算方法可得如下單因素向量，每個向量中的每個數(shù)據(jù)為：

u1→(w11,w12,w13,w14)

u2→(w21,w22,w23,w24)

u3→(w31,w32,w33,w34)

u4→(w41,w42,w43,w44)

由上述單因素評估，可誘導(dǎo)出模糊關(guān)系Rf=R，得單因素評估矩陣：

(5)

(4)綜合評估。綜合評估需要考慮到每個因素在評估過程中所占有的權(quán)重，假設(shè)權(quán)重集為：Ai=(ai1,ai2,ai3,ai4),i∈[1,4]，則綜合評估結(jié)果表示為：

觀察兩組患者護理后的血壓、甘油三酯和總膽固醇以及纖維蛋白原的變化水平。利用日常生活活動能力評分表(ADL)對兩組患者護理后的日常生活能力進行評分,分值為0~100分,分數(shù)越高表示活動能力越好。

B=Ai°R

(6)

然后對綜合評估結(jié)果進行歸一化處理。設(shè)歸一化集合為E，集合E中的元素eij表示歸一化后的客戶i對評估因素vj的影響程度，則

(7)

其中，bij=∨(wik∧akj)，°表示向量與矩陣相乘，∨表示選取較大值，∧表示選取較小值。

(5)評估排序。在上述步驟完成后，對歸一化集合進行評估排序，選取歸一化集合E中的最大值。如果集合E中的最大值是固定的，那么客戶的重要性也是惟一的；如果集合E中的最大值不唯一，就采用掃描法對集合E從左往右或者從右往左進行掃描，第一個最大值就為客戶的重要程度。也就是說，如果得到集合E中的最大值為eik，則客戶對應(yīng)的重要程度為vk。

確定客戶所屬的評估結(jié)果后，根據(jù)它們的評估值進行由高到低的排序，同時客戶的排序也遵循v1>v2>v3>v4。根據(jù)評判結(jié)果，呼叫系統(tǒng)可以根據(jù)客戶的重要程度選擇未接來電客戶或者大規(guī)模并發(fā)客戶，實現(xiàn)呼叫的智能化處理。

4 仿真結(jié)果與分析

為了評估該會話架構(gòu)的可行性和有效性，對系統(tǒng)架構(gòu)進行了仿真，仿真軟件采用MATLAB。

首先根據(jù)客戶來電情況建立一個客戶呼叫模糊信息庫，如表1所示。

表1 客戶呼叫模糊信息庫

然后按照上述的算法步驟可以得到評估結(jié)果，如表2所示。這里假設(shè)排序方法按照從左往右進行掃描。

表2 客戶呼叫評估結(jié)果

最后按照排序規(guī)則可以得到排序后的客戶集，如表3所示。

表3 排序后的客戶集

表3顯示，按客戶重要程度，從重到輕依次為客戶001,003,002,004。

在得到客戶重要程度以后，假設(shè)越重要的客戶越早呼叫，對呼叫中心的損失就越小。為了量化損失，設(shè)n個客戶通過評估后得到的排序后的客戶序號集為p={p1,p2,…,pn}。a,b表示損失單位，滿足：

s(pi,pj)=

呼叫系統(tǒng)的損失和為L=∑s(pi,pj)。這里取a=1，b=0.5，令n=20。圖2是在P序列排列程度下的損失結(jié)果，圖3為IMS會話架構(gòu)與傳統(tǒng)會話架構(gòu)損失量的比較。

圖3 IMS會話架構(gòu)與傳統(tǒng)會話架構(gòu)的比較

從圖2可以看出，隨著P序列排列程度的提高，損失呈線性下降趨勢，也就是說當評估算法準確性越高時，損失量就越少，同時也證明了基于IMS的會話系統(tǒng)的有效性，因此需要提高評估算法的準確性。由圖3可以看出，采用基于IMS的會話系統(tǒng)架構(gòu)，對呼叫中心造成的損失量低于傳統(tǒng)會話架構(gòu)系統(tǒng)，并且隨著用戶數(shù)的增多，兩者所產(chǎn)生的差別也是越來越大，表明基于IMS的會話系統(tǒng)可以降低對呼叫中心造成的損失量。

5 結(jié)束語

文中提出了一種適用于電力行政辦公的基于IMS的會話系統(tǒng)架構(gòu)，可以將行政桌面終端和本地IMS行政電話終端進行連接，實現(xiàn)本地IMS終端與呼叫用戶之間的聯(lián)動，從而實現(xiàn)智能呼叫。同時，提出了一種基于模糊理論的綜合決策評估算法，從用戶的角度出發(fā)，選取了呼叫間隔時間、呼叫中心區(qū)域、呼叫頻率和呼叫持續(xù)時間四個參數(shù)，并構(gòu)造了客戶重要程度的評估集，較好地處理了客戶呼叫問題，進而驗證了該系統(tǒng)的可行性和有效性。仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)在處理客戶呼叫問題時可以有效降低呼叫損失，并且能夠提高行政桌面呼叫溝通效率。