基于公用电话网的电信交接箱集中监控管理系统

    摘 要 给出一种利用现有公用电话网（PSIN）的远程分布式电信交接箱集中监控系统的设计和实现思路。介绍了系统的结构原理、内部通信约定和数据库的主要构造，提出了一种高效的以数据为中心的客户／服务器＋树型控制的监控方案。研究表明，该系统既能解决无人值守的分布式远程监控问题，又具有扩充电信业务的应用前景。

    关键词 公用电话网PSIN 集中监控 交接箱 数据库表

    随着通信技术的不断发展，电信网络规模的不断扩大，在现代电信网络中大量采用了远端模块和新的接入技术。配线分线设备的总容量和台套数大量增加，网络运营公司出于对其企业利润最大化的要求，配线分线设备的维护将趋向无人值守、远程自动监控和集中管理。

    而且，现在电话用户对电信网络的依赖性也愈来愈大，对电信网络运营公司的服务质量的要求也愈来愈高。作为电话接入网的重要组成部分，市话电缆的配线、分线设备直接连接着用户，这些设备的维护和管理直接关系到对用户的服务质量和服务水平；同时由于这些设备的低技术含量和强劳动力的投入，使得维护人员的综合素质较低，管理也较混乱。市话交接箱，作为主要的分线设备，因被各类施工人员频繁开启、挪动，很容易造成通信中断。又由于维护人员能随意开启箱门进而随意改动线路而不更新资料，导致交接箱分线资料的不准确，布线不规范，也容易因箱门锁闭不严，遭到非法人员的破坏，导致用户电话被盗打、私接电话线等，使市话号线准确率难于提高，并成为故障多发的重要部位。

    基于这种情况，电信网络运营公司如何适应新的需要，利用现代技术和手段来管理市话电缆的配线、分线设备，在无人现场值守的情况下，能迅速发现和排除故障，就变得非常必要。基于PSTN的市话交接箱集中监控管理系统的应用能很好地解决上述矛盾，它能对交接箱的开启和分线资料进行控制和管理，同时也能对交接箱的非法侵入进行告警和信号传递。

    １ 系统工作原理

    １．１ 系统结构

    整个系统采用了客户／服务器＋树型控制的结构形式。图1表示出了该集中监控管理系统的组网图。现将各部分的结构和功能概述如下：客户端与服务器端的连接是严格通过服务器上中央数据库进行的，摒弃了以往的DDE、OLE等数据传递模式，便于提高可靠性、简化编程任务。客户端与服务器的交互作用主要表现为两个方面：一是静态数据的读写操作；二是动态数据的读写操作。对于动态数据，在服务器数据库上建有随时更新的动态表，客户端每隔一定时间去读数据库，并判别其状态变化情况。客户端需要执行的远程命令（如单箱监视、远程开锁等）采用事先约定的命令操作码来更改服务器上数据库相应表的相应字段内容，而服务器则每隔一定时间去查询（或采用事件触发方式检索）相应字段的内容；然后与前台进行交互，来执行相应动作。这样的结构设计，把客户与服务器端的连接仅局限于数据库，极大地提高了系统运行的可靠性，而且对于这样一个实时性并不强的系统来说是足够的。

    服务器端软件的运行环境是Windows NT Server 4.0，服务器端程序采用ＮＴ特有的后台服务（Services）方式运行。该程序没有可视界面，随NT的启动而自动启动，随ＮＴ的终止而自动终止。对于软件运行参数的调整可以通过控制面板的专属界面进行，从而极大地提高了可靠性，免除了人为误操作，可以实现全天候正常运行。

    客户机与服务器的连接方式，既可以采用以太局域网进行，也可以采用远程电话拨号进入服务器所在局域网。如果条件许可，也完全可以通过Internet利用浏览器与服务器进行交互。方法其实很简单，服务器有自己的DNS和IP地址，利用CGI或ASP技术实现对SQL Server 7.0数据库的读写操作，客户端只是调用服务器端的HTML即可。这样也就可以充分利用网上寻呼、自动E－MAIL服务等先进技术实现即时的告警。而服务器程序则一直在后台运行，并不断更新数据库，且与WEB系统互不干扰，这也是这种方式的最大优点。

    图1中的客户机由多媒体计算机和接入设备组成，能对一定区域的各交接箱进行全面的监视、控制和维护，也可以编辑、存储、记录、查询和打印相关资料。每个客户端的应用程序都是相同的，不同的仅是其服务范围和权限级别。对于处于不同地方的客户机，或者对于不同的操作者，系统可以给予不同的权限级别。最高级别的客户机行使管理员的职责，负责整个系统的正常运转，负责为不同的客户机授权，而且它还能对整个系统进行全面的监视和维护；能够存储、记录、查询和打印所有资料。由此可见这种结构对整个系统的构建提供了非常大的灵活性。这样的一台客户机最多可监控256台远程监控单元。

    远程监控单元是基于单片CPU的微机小系统，机中装有MODEM，通过PSTN与中央服务器系统连接。各远程监控单元安装在分局、支局、模块局或接入点，能对该交换局所属的所有交接箱进行实时监视和控制，并将各类信息及时上报。若与之直接相连的交接箱发生非法开启，该监控单元能即时呼叫负责该交接箱的包箱员的BP机进行告警并及时向中央服务器报告，由中央服务器将告警信号传递给相应的客户端。中央服务器也可以主动控制远程监控单元的行为，如收集交接箱操作的历史记录，收集包箱员密码，远程开锁、单箱监视等等，收集的数据将存入该机的中心数据库内。这样一方面便于集中管理，一方面有利于保护数据的安全。客户端对交接箱的操作是通过中央服务器控制相应远程监控单元完成的。一台大容量远程监控单元可监控多达256个交接箱。

    系统的最低级是被监控的对象，也就是各个交接箱。远程监控单元直接通过电缆与各交接箱连接，交接箱上装有电子锁，如果发生异常或者交接箱与远程监控单元之间的连线被切断，将会立即产生告警信息。

    服务器与远程监控单元的连接采用多串口卡连接多个MODEM。系统服务程序采用Telephony API建立和管理MODEM连接，利用标准Windows API的文件处理函数处理数据交换，采用并口I／O和多线程技术管理通信链路；在服务器应用中至少应该包括三个线程：一个作为主线程来管理程序的正常运行，另外两个线程一个用于读通道，一个用于写通道。它采用事件触发方式（中断方式）进行数据的读写；当没有事件触发时，使线程处于休眠状态，以最大限度地节省CPU资源，当有事件触发时再唤醒该线程。为了增加通用性，在建立和管理MODEM连接时，必须采用TAPI函数。其低层通信程序应该完成数据的打包与解包、数据的发送与接收、数据有效性的检验、数据传输的完整性保证、通信链路的接通与关闭、通信链路的故障恢复等功能。

    总之，该系统是以数据为中心的应用，客户端和服务器端的操作实际上都是围绕着数据库进行的。中央数据库在各个客户机和服务器之间架起了桥梁，其结构如图2所示。

    １．２ 系统工作流程

    交接箱非法开启告警是该系统最简单的应用，其信息流如图3所示。当交接箱发生非法开启或者其与远程监控单元之间的连线被切断时，发出告警信息。远程监控单元获得该告警信息后，摘机拨打中央服务器的电话，获得应答信号后向中央服务器传送打包的告警信息。告警信息中包含了发生告警的交接箱ID和告警代码以及发生告警的日期时间，获得应答信号后挂机结束此次信息传输过程。中央服务器将收到的告警信号存储在其中央数据库中。当相应客户机在每个定时时刻（10～60s）查看服务器上数据库的告警队列时，就会获得该告警信息，并以语音或文字方式及时提醒操作人员。可见，从告警发出，到客户端最后得知告警，时间延迟不会超过5min。

    另外，中央服务器还可以逐一呼通各前端远程监控单元，进行硬件系统测试、校正时钟，或令选中的监控单元将其存储的各交接箱操作历史信息记录发送过来做相应分析处理并录入数据库中。客户端也可以针对某交接箱执行远程开锁或单箱监视任务，如前所述，这一行为是通过服务器进行的。

    ２ 系统功能

    该系统可以实现下述功能：

    ·在被监控的交接箱上，配备一至两把密码电子锁，分别控制前后门，通过包箱员或系统管理员的正确操作，可控制开启电子锁并记录相应信息。

    ·包箱员在本人维护的交接箱上接上话机，拨本人的开箱密码，可开启交接箱的前后门；通过拨内部通话字冠可与系统管理员通话；通过拨市话通话字冠可与普通市话用户通话；拨修改密码字冠和本人的旧密码和新密码，可修改自己的密码。

    ·管理员可通过客户机或系统管理话机，执行远程开锁。

    ·在交接箱受损、被非法侵入、箱门长期开启时，可由远程监控单元发BP机信号，通知维护人员及时处理并予以记录；可由系统自动呼叫值班电话，用语音通知值班人员；也可在客户机上发出声光告警。

    ·可记录、查询、打印、汇总每个交接箱的操作历史，包括交接箱每次开启起止时间及操作人员姓名；非法侵入事件的发生时间和修复时间；远程开锁事件的时间以及请求开锁者的姓名。

    ·客户机可及时显示所有交接箱的使用状态，包括话机摘／挂机状态、门的开／关状态以及交接箱的告警状态等。

    ·能够在客户机上具体显示和打印任意一台交接箱的各项资料，包括交接箱编号、安装使用日期、安装地点，累计故障次数、各维护人员的姓名、密码及其所管辖的交接箱编号。

    ３ 通信约定与数据库

    ３．１ 通信约定

    中央服务器与各远程监控单元分别安装有MODEM，中间由PSTN通过拨号连接。当中央服务器发起通信时，它先拨远程监控单元的电话号码，远程监控单元收到振铃信号后自动应答，进入数据通信程序；当由远程监控单元发起通信时，中央服务器也要自动应答并接收数据。当发现通信失步（即所收到的帧中，其帧头、帧尾发生长度失配）或校验和出错时，由接收方回送NAK（06H）。当发送方收到NAK时，先发送5个连续的帧头和帧尾，然后重发上组命令，连续5次失败或通信超时，退出联机状态，要求重新联机。通信过程中的接收方，只有在收完并发出证实信号ACK（15H）后，才能继续发送／接收其他命令；通信过程中的发送方，只有在发完并收到证实信号后，才能继续发送／接收其他命令。

    各控制和传输命令采用ASCII码传输，以帧头05H，帧尾F5H作一帧数据的同步码。其数据格式如表1所示。

    ３．２ 数据库

    数据库主要由下述八张表具体描述系统的信息和其相互之间的关联信息，如表2所示。表中所列8张表，前五个为静态数据表，后三个为动态数据表，需要随时进行更新。其中，操作用户数据表用于设置各客户机的操作区域和权限级别。包箱员数据表存储的ＢＰ机号码用于远程监控单元自动发ＢＰ机信息时使用。交接箱状态数据表用于不断更新客户软件交接箱状态的变化情况。如果某交接箱产生告警信息，其告警数据也存放在该表中。远程命令处理队列是各客户端为执行远程开锁、单箱监视之类的命令而发送到服务器数据库中，由服务器软件按队列顺序排队执行。

    总之，远程分布式电信交接箱监控管理系统监控容量大、组网方便、性能稳定、实施费用相对较低、与其他监控系统的兼容性强，可同时监控交接箱和配线架，可将交接箱分线资料实现计算机管理。实践证明，对于交接箱实现无人值守的分布式远程集中监控非常有效。