基于公用電話網(wǎng)的電信交接箱集中監(jiān)控管理系統(tǒng)

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，電信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)中大量采用了遠(yuǎn)端模塊和新的接入技術(shù)。配線分線設(shè)備的總?cè)萘亢团_(tái)套數(shù)大量增加，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營公司出于對其企業(yè)利潤最大化的要求，配線分線設(shè)備的維護(hù)將趨向無人值守、遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控和集中管理。
　　而且，現(xiàn)在電話用戶對電信網(wǎng)絡(luò)的依賴性也愈來愈大，對電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營公司的服務(wù)質(zhì)量的要求也愈來愈高。作為電話接入網(wǎng)的重要組成部分，市話電纜的配線、分線設(shè)備直接連接著用戶，這些設(shè)備的維護(hù)和管理直接關(guān)系到對用戶的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平；同時(shí)由于這些設(shè)備的低技術(shù)含量和強(qiáng)勞動(dòng)力的投入，使得維護(hù)人員的綜合素質(zhì)較低，管理也較混亂。市話交接箱，作為主要的分線設(shè)備，因被各類施工人員頻繁開啟、挪動(dòng)，很容易造成通信中斷。又由于維護(hù)人員能隨意開啟箱門進(jìn)而隨意改動(dòng)線路而不更新資料，導(dǎo)致交接箱分線資料的不準(zhǔn)確，布線不規(guī)范，也容易因箱門鎖閉不嚴(yán)，遭到非法人員的破壞，導(dǎo)致用戶電話被盜打、私接電話線等，使市話號(hào)線準(zhǔn)確率難于提高，并成為故障多發(fā)的重要部位。
　　基于這種情況，電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營公司如何適應(yīng)新的需要，利用現(xiàn)代技術(shù)和手段來管理市話電纜的配線、分線設(shè)備，在無人現(xiàn)場值守的情況下，能迅速發(fā)現(xiàn)和排除故障，就變得非常必要。基于ＰＳＴＮ的市話交接箱集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的應(yīng)用能很好地解決上述矛盾，它能對交接箱的開啟和分線資料進(jìn)行控制和管理，同時(shí)也能對交接箱的非法侵入進(jìn)行告警和信號(hào)傳遞。
１ 系統(tǒng)工作原理
１．１ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　整個(gè)系統(tǒng)采用了客戶／服務(wù)器＋樹型控制的結(jié)構(gòu)形式。圖１表示出了該集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的組網(wǎng)圖。現(xiàn)將各部分的結(jié)構(gòu)和功能概述如下：客戶端與服務(wù)器端的連接是嚴(yán)格通過服務(wù)器上中央數(shù)據(jù)庫進(jìn)行的，摒棄了以往的ＤＤＥ、ＯＬＥ等數(shù)據(jù)傳遞模式，便于提高可靠性、簡化編程任務(wù)。客戶端與服務(wù)器的交互作用主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面：一是靜態(tài)數(shù)據(jù)的讀寫操作；二是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的讀寫操作。對于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫上建有隨時(shí)更新的動(dòng)態(tài)表，客戶端每隔一定時(shí)間去讀數(shù)據(jù)庫，并判別其狀態(tài)變化情況。客戶端需要執(zhí)行的遠(yuǎn)程命令（如單箱監(jiān)視、遠(yuǎn)程開鎖等）采用事先約定的命令操作碼來更改服務(wù)器上數(shù)據(jù)庫相應(yīng)表的相應(yīng)字段內(nèi)容，而服務(wù)器則每隔一定時(shí)間去查詢（或采用事件觸發(fā)方式檢索）相應(yīng)字段的內(nèi)容；然后與前臺(tái)進(jìn)行交互，來執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，把客戶與服務(wù)器端的連接僅局限于數(shù)據(jù)庫，極大地提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，而且對于這樣一個(gè)實(shí)時(shí)性并不強(qiáng)的系統(tǒng)來說是足夠的。
　　服務(wù)器端軟件的運(yùn)行環(huán)境是ＷＩＮＤＯＷＳ ＮＴ ＳＥＲＶＥＲ ４．０，服務(wù)器端程序采用ＮＴ特有的后臺(tái)服務(wù)（ＳＥＲＶＩＣＥＳ）方式運(yùn)行。該程序沒有可視界面，隨ＮＴ的啟動(dòng)而自動(dòng)啟動(dòng)，隨ＮＴ的終止而自動(dòng)終止。對于軟件運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整可以通過控制面板的專屬界面進(jìn)行，從而極大地提高了可靠性，免除了人為誤操作，可以實(shí)現(xiàn)全天候正常運(yùn)行。
　　客戶機(jī)與服務(wù)器的連接方式，既可以采用以太局域網(wǎng)進(jìn)行，也可以采用遠(yuǎn)程電話撥號(hào)進(jìn)入服務(wù)器所在局域網(wǎng)。如果條件許可，也完全可以通過ＩＮＴＥＲＮＥＴ利用瀏覽器與服務(wù)器進(jìn)行交互。方法其實(shí)很簡單，服務(wù)器有自己的ＤＮＳ和ＩＰ地址，利用ＣＧＩ或ＡＳＰ技術(shù)實(shí)現(xiàn)對ＳＱＬ ＳＥＲＶＥＲ ７．０數(shù)據(jù)庫的讀寫操作，客戶端只是調(diào)用服務(wù)器端的ＨＴＭＬ即可。這樣也就可以充分利用網(wǎng)上尋呼、自動(dòng)Ｅ－ＭＡＩＬ服務(wù)等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)即時(shí)的告警。而服務(wù)器程序則一直在后臺(tái)運(yùn)行，并不斷更新數(shù)據(jù)庫，且與ＷＥＢ系統(tǒng)互不干擾，這也是這種方式的最大優(yōu)點(diǎn)。
　　圖１中的客戶機(jī)由多媒體計(jì)算機(jī)和接入設(shè)備組成，能對一定區(qū)域的各交接箱進(jìn)行全面的監(jiān)視、控制和維護(hù)，也可以編輯、存儲(chǔ)、記錄、查詢和打印相關(guān)資料。每個(gè)客戶端的應(yīng)用程序都是相同的，不同的僅是其服務(wù)范圍和權(quán)限級(jí)別。對于處于不同地方的客戶機(jī)，或者對于不同的操作者，系統(tǒng)可以給予不同的權(quán)限級(jí)別。最高級(jí)別的客戶機(jī)行使管理員的職責(zé)，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，負(fù)責(zé)為不同的客戶機(jī)授權(quán)，而且它還能對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面的監(jiān)視和維護(hù)；能夠存儲(chǔ)、記錄、查詢和打印所有資料。由此可見這種結(jié)構(gòu)對整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)建提供了非常大的靈活性。這樣的一臺(tái)客戶機(jī)最多可監(jiān)控２５６臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元。
　　遠(yuǎn)程監(jiān)控單元是基于單片ＣＰＵ的微機(jī)小系統(tǒng)，機(jī)中裝有ＭＯＤＥＭ，通過ＰＳＴＮ與中央服務(wù)器系統(tǒng)連接。各遠(yuǎn)程監(jiān)控單元安裝在分局、支局、模塊局或接入點(diǎn)，能對該交換局所屬的所有交接箱進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，并將各類信息及時(shí)上報(bào)。若與之直接相連的交接箱發(fā)生非法開啟，該監(jiān)控單元能即時(shí)呼叫負(fù)責(zé)該交接箱的包箱員的ＢＰ機(jī)進(jìn)行告警并及時(shí)向中央服務(wù)器報(bào)告，由中央服務(wù)器將告警信號(hào)傳遞給相應(yīng)的客戶端。中央服務(wù)器也可以主動(dòng)控制遠(yuǎn)程監(jiān)控單元的行為，如收集交接箱操作的歷史記錄，收集包箱員密碼，遠(yuǎn)程開鎖、單箱監(jiān)視等等，收集的數(shù)據(jù)將存入該機(jī)的中心數(shù)據(jù)庫內(nèi)。這樣一方面便于集中管理，一方面有利于保護(hù)數(shù)據(jù)的安全。客戶端對交接箱的操作是通過中央服務(wù)器控制相應(yīng)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元完成的。一臺(tái)大容量遠(yuǎn)程監(jiān)控單元可監(jiān)控多達(dá)２５６個(gè)交接箱。
　　系統(tǒng)的最低級(jí)是被監(jiān)控的對象，也就是各個(gè)交接箱。遠(yuǎn)程監(jiān)控單元直接通過電纜與各交接箱連接，交接箱上裝有電子鎖，如果發(fā)生異常或者交接箱與遠(yuǎn)程監(jiān)控單元之間的連線被切斷，將會(huì)立即產(chǎn)生告警信息。
　　服務(wù)器與遠(yuǎn)程監(jiān)控單元的連接采用多串口卡連接多個(gè)ＭＯＤＥＭ。系統(tǒng)服務(wù)程序采用ＴＥＬＥＰＨＯＮＹ ＡＰＩ建立和管理ＭＯＤＥＭ連接，利用標(biāo)準(zhǔn)ＷＩＮＤＯＷＳ ＡＰＩ的文件處理函數(shù)處理數(shù)據(jù)交換，采用并口Ｉ／Ｏ和多線程技術(shù)管理通信鏈路；在服務(wù)器應(yīng)用中至少應(yīng)該包括三個(gè)線程：一個(gè)作為主線程來管理程序的正常運(yùn)行，另外兩個(gè)線程一個(gè)用于讀通道，一個(gè)用于寫通道。它采用事件觸發(fā)方式（中斷方式）進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫；當(dāng)沒有事件觸發(fā)時(shí)，使線程處于休眠狀態(tài)，以最大限度地節(jié)省ＣＰＵ資源，當(dāng)有事件觸發(fā)時(shí)再喚醒該線程。為了增加通用性，在建立和管理ＭＯＤＥＭ連接時(shí)，必須采用ＴＡＰＩ函數(shù)。其低層通信程序應(yīng)該完成數(shù)據(jù)的打包與解包、數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收、數(shù)據(jù)有效性的檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾员ＷC、通信鏈路的接通與關(guān)閉、通信鏈路的故障恢復(fù)等功能。
　　總之，該系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用，客戶端和服務(wù)器端的操作實(shí)際上都是圍繞著數(shù)據(jù)庫進(jìn)行的。中央數(shù)據(jù)庫在各個(gè)客戶機(jī)和服務(wù)器之間架起了橋梁，其結(jié)構(gòu)如圖２所示。
１．２ 系統(tǒng)工作流程
　　交接箱非法開啟告警是該系統(tǒng)最簡單的應(yīng)用，其信息流如圖３所示。當(dāng)交接箱發(fā)生非法開啟或者其與遠(yuǎn)程監(jiān)控單元之間的連線被切斷時(shí)，發(fā)出告警信息。遠(yuǎn)程監(jiān)控單元獲得該告警信息后，摘機(jī)撥打中央服務(wù)器的電話，獲得應(yīng)答信號(hào)后向中央服務(wù)器傳送打包的告警信息。告警信息中包含了發(fā)生告警的交接箱ＩＤ和告警代碼以及發(fā)生告警的日期時(shí)間，獲得應(yīng)答信號(hào)后掛機(jī)結(jié)束此次信息傳輸過程。中央服務(wù)器將收到的告警信號(hào)存儲(chǔ)在其中央數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)相應(yīng)客戶機(jī)在每個(gè)定時(shí)時(shí)刻（１０～６０Ｓ）查看服務(wù)器上數(shù)據(jù)庫的告警隊(duì)列時(shí)，就會(huì)獲得該告警信息，并以語音或文字方式及時(shí)提醒操作人員。可見，從告警發(fā)出，到客戶端最后得知告警，時(shí)間延遲不會(huì)超過５ＭＩＮ。
　　另外，中央服務(wù)器還可以逐一呼通各前端遠(yuǎn)程監(jiān)控單元，進(jìn)行硬件系統(tǒng)測試、校正時(shí)鐘，或令選中的監(jiān)控單元將其存儲(chǔ)的各交接箱操作歷史信息記錄發(fā)送過來做相應(yīng)分析處理并錄入數(shù)據(jù)庫中。客戶端也可以針對某交接箱執(zhí)行遠(yuǎn)程開鎖或單箱監(jiān)視任務(wù)，如前所述，這一行為是通過服務(wù)器進(jìn)行的。
２ 系統(tǒng)功能
該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)下述功能：
·在被監(jiān)控的交接箱上，配備一至兩把密碼電子鎖，分別控制前后門，通過包箱員或系統(tǒng)管理員的正確操作，可控制開啟電子鎖并記錄相應(yīng)信息。
·包箱員在本人維護(hù)的交接箱上接上話機(jī)，撥本人的開箱密碼，可開啟交接箱的前后門；通過撥內(nèi)部通話字冠可與系統(tǒng)管理員通話；通過撥市話通話字冠可與普通市話用戶通話；撥修改密碼字冠和本人的舊密碼和新密碼，可修改自己的密碼。
·管理員可通過客戶機(jī)或系統(tǒng)管理話機(jī)，執(zhí)行遠(yuǎn)程開鎖。
·在交接箱受損、被非法侵入、箱門長期開啟時(shí)，可由遠(yuǎn)程監(jiān)控單元發(fā)ＢＰ機(jī)信號(hào)，通知維護(hù)人員及時(shí)處理并予以記錄；可由系統(tǒng)自動(dòng)呼叫值班電話，用語音通知值班人員；也可在客戶機(jī)上發(fā)出聲光告警。
·可記錄、查詢、打印、匯總每個(gè)交接箱的操作歷史，包括交接箱每次開啟起止時(shí)間及操作人員姓名；非法侵入事件的發(fā)生時(shí)間和修復(fù)時(shí)間；遠(yuǎn)程開鎖事件的時(shí)間以及請求開鎖者的姓名。
·客戶機(jī)可及時(shí)顯示所有交接箱的使用狀態(tài)，包括話機(jī)摘／掛機(jī)狀態(tài)、門的開／關(guān)狀態(tài)以及交接箱的告警狀態(tài)等。
·能夠在客戶機(jī)上具體顯示和打印任意一臺(tái)交接箱的各項(xiàng)資料，包括交接箱編號(hào)、安裝使用日期、安裝地點(diǎn)，累計(jì)故障次數(shù)、各維護(hù)人員的姓名、密碼及其所管轄的交接箱編號(hào)。
３ 通信約定與數(shù)據(jù)庫
３．１ 通信約定
　　中央服務(wù)器與各遠(yuǎn)程監(jiān)控單元分別安裝有ＭＯＤＥＭ，中間由ＰＳＴＮ通過撥號(hào)連接。當(dāng)中央服務(wù)器發(fā)起通信時(shí)，它先撥遠(yuǎn)程監(jiān)控單元的電話號(hào)碼，遠(yuǎn)程監(jiān)控單元收到振鈴信號(hào)后自動(dòng)應(yīng)答，進(jìn)入數(shù)據(jù)通信程序；當(dāng)由遠(yuǎn)程監(jiān)控單元發(fā)起通信時(shí)，中央服務(wù)器也要自動(dòng)應(yīng)答并接收數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)通信失步（即所收到的幀中，其幀頭、幀尾發(fā)生長度失配）或校驗(yàn)和出錯(cuò)時(shí)，由接收方回送ＮＡＫ（０６Ｈ）。當(dāng)發(fā)送方收到ＮＡＫ時(shí)，先發(fā)送５個(gè)連續(xù)的幀頭和幀尾，然后重發(fā)上組命令，連續(xù)５次失敗或通信超時(shí)，退出聯(lián)機(jī)狀態(tài)，要求重新聯(lián)機(jī)。通信過程中的接收方，只有在收完并發(fā)出證實(shí)信號(hào)ＡＣＫ（１５Ｈ）后，才能繼續(xù)發(fā)送／接收其他命令；通信過程中的發(fā)送方，只有在發(fā)完并收到證實(shí)信號(hào)后，才能繼續(xù)發(fā)送／接收其他命令。
各控制和傳輸命令采用ＡＳＣＩＩ碼傳輸，以幀頭０５Ｈ，幀尾Ｆ５Ｈ作一幀數(shù)據(jù)的同步碼。其數(shù)據(jù)格式如表１所示。
３．２ 數(shù)據(jù)庫
　　數(shù)據(jù)庫主要由下述八張表具體描述系統(tǒng)的信息和其相互之間的關(guān)聯(lián)信息，如表２所示。表中所列８張表，前五個(gè)為靜態(tài)數(shù)據(jù)表，后三個(gè)為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表，需要隨時(shí)進(jìn)行更新。其中，操作用戶數(shù)據(jù)表用于設(shè)置各客戶機(jī)的操作區(qū)域和權(quán)限級(jí)別。包箱員數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)的ＢＰ機(jī)號(hào)碼用于遠(yuǎn)程監(jiān)控單元自動(dòng)發(fā)ＢＰ機(jī)信息時(shí)使用。交接箱狀態(tài)數(shù)據(jù)表用于不斷更新客戶軟件交接箱狀態(tài)的變化情況。如果某交接箱產(chǎn)生告警信息，其告警數(shù)據(jù)也存放在該表中。遠(yuǎn)程命令處理隊(duì)列是各客戶端為執(zhí)行遠(yuǎn)程開鎖、單箱監(jiān)視之類的命令而發(fā)送到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，由服務(wù)器軟件按隊(duì)列順序排隊(duì)執(zhí)行。
　　總之，遠(yuǎn)程分布式電信交接箱監(jiān)控管理系統(tǒng)監(jiān)控容量大、組網(wǎng)方便、性能穩(wěn)定、實(shí)施費(fèi)用相對較低、與其他監(jiān)控系統(tǒng)的兼容性強(qiáng)，可同時(shí)監(jiān)控交接箱和配線架，可將交接箱分線資料實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理。實(shí)踐證明，對于交接箱實(shí)現(xiàn)無人值守的分布式遠(yuǎn)程集中監(jiān)控非常有效。