基于控制和应用分离、具有业务生成能力的智能外设系统

摘要

一种基于控制和应用分离、具有业务生成能力的智能外设系统，包括软件和硬件，其中软件由业务层、控制层、适配层和资源层四层软件模块和数据系统与管理系统组成TINA分布式结构的分层架构，每层内部自成体系，各个层次和系统间的接口清晰，能够实现应用的灵活加载和资源的灵活配置，有利于系统应用的扩展；硬件至少包括有：前端交换机及其控制台、控制节点、资源节点、管理节点、业务生成节点和呼叫/承载网关，通过局域网LAN实现连接，采用TCP/IP协议传输内部消息，藉由上述功能软件模块及其控制能力，以及作为其运行平台和接口的硬件，该系统能够对外提供智能网的多种增值业务功能，或者作为业务节点，独立完成增值业务的提供能力，满足智能网的应用需求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型电信网络设备，确切地说，涉及一种用于智能网的基于控制和应用分离、具有业务生成能力的智能独立外围设备系统，属于智能网中的通信装置技术领域。

背景技术

智能外围设备(IP，Intelligent Peripheral，又称：智能外设或智能独立外设)是智能网(IN，Intelligent Network)中的一个重要功能实体，用于完成各种专用资源功能(SRF，Special Resource Function)，向智能网的终端用户提供各种专用资源服务，如向用户发布提示音，接收用户拨号等等。在智能网的发展初期，由于智能业务对专用资源功能的需求比较简单，SRF的功能往往被集成在业务交换节点SSP(Service Switch Point)中，由交换机向网络提供发送提示音和收集用户信息的装置。目前，市场上常见的各种SSP产品一般均具有SRF功能。

随着智能网业务的发展，一些新业务的业务逻辑日趋复杂，同时要求支持频繁、且控制相对复杂的与用户的交互操作。这就导致了增强SRF功能的需求。SRF不再是过去那种仅仅提供简单的提示音和DTMF的收号器，而要从两个方面增强其功能：一是SRF要有执行部分业务逻辑的能力，这样就能够独立于业务控制节点SCP(Service Control Point)的控制，直接和用户进行复杂交互。二是提供更多的吸引人的专用资源，诸如语音、数据、图像的接收/发送设备和语音识别设备等。这种增强型的SRF功能是未来通信业务发展的需要，越来越多的智能网增值业务要求SRF具有灵活地与用户交互的控制能力，以及大容量的话音处理和存储能力。

目前，随着各种增值业务的飞速发展，业务内容不断丰富，因为智能网中的节点SCP和SSP功能相对标准规范，对业务的适应性就受到限制。另一方面，业务的丰富大多集中于对资源的需求上，例如，移动开通的个性化回铃音业务就是充分利用了智能网独立外设的丰富资源和控制能力。但是，目前现有的大多数智能外设提供的方法和控制功能都相对有限，是个比较“呆傻”的外设。主要原因有两个：一是为了快速提供服务，目前的大部分智能外设都选择容易实现的方法，这样必然会对该外设装置支持未来应用的整体考虑不足；二是如果将太多的控制功能增添在智能外设中，又没有一个合适的软件体系结构来支持，就会影响该智能外设的工作效率。这样就会给智能网业务的提供带来诸多问题：智能外设的功能受具体业务的需求影响较大，对丰富的资源使用不够灵活、及时、可靠，功能不统一的各个智能外设会直接影响其业务的统一提供；对下一代网络的适应能力差，没有相对完善的实现标准和规范；成为业务发展的瓶颈之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于智能网的基于控制和应用分离、具有业务生成能力的智能外设系统，该系统较好地解决了上述现有技术的问题，通过丰富应用和增强资源的适应性，能够更加快速、灵活、及时、可靠地为相应业务提供各种需求的资源，还能够对业务逻辑进行抽象和提供统一的开发、编辑、调试和解释执行的软硬件环境，增强和完善该独立外设系统的能力，能够较好地满足和适应下一代网络的迅速发展的需求。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于智能网的基于控制和应用分离、具有业务生成能力的智能独立外设系统，由软件和硬件组成；其特征在于：

该系统的软件采用电信信息网络体系TINA的分布式结构的分层架构：由业务层、控制层、适配层和资源层四层软件模块和数据系统与管理系统组成，每层内部自成体系，各个层次和系统间的接口清晰，能够实现应用的灵活加载和资源的灵活配置，有利于系统应用的扩展；其中：

业务层，作为以各种业务形式存在的应用，在该层体现为业务逻辑和业务数据；其软件模块至少包括业务逻辑和数据的编辑器，编译器，调试器和仿真器；

控制层，作为软件系统的核心，即业务的执行环境，含有执行业务逻辑所需的各种支撑功能，其功能至少包括业务逻辑的选择、调度和管理，根据前端交换机报来的网络侧呼叫事件启动相应的业务逻辑，实现各种智能呼叫；

适配层，由屏蔽具体网络和硬件资源细节的硬件资源管理器组成，负责所有资源和消息流的登记，执行编、解码功能，将各类资源提供的协议转换成通用的以应用编程接口API(Application Programming Interface)函数表示的内部统一消息传递给业务逻辑执行环境，使得业务的运行独立于具体网络和硬件资源，实现系统的开放性和通用性；

资源层，包括系统提供的各类资源和资源的驱动程序，资源类型包括但不限于信令资源、语音资源、传真资源、七号信令局间信令ISDN用户部分ISUP、承载智能网应用协议INAP的传输能力应用部分TCAP；资源层提供对上述资源的接入、识别、连接控制、维护管理和执行容错功能；

管理系统，负责业务管理、资源管理、网络管理；其中业务管理是管理所有的业务数据和状态；资源管理是提供搜索资源的能力，占用/释放资源，管理资源的各种状态，控制资源的动作，以及功能实体硬件的接入管理；网络管理是对系统中的硬件装置在网络中的连接、运行状态进行管理。

数据系统，负责为该系统提供各种数据和业务逻辑的存储、管理的功能；

该系统的硬件装置至少包括有下述基于局域网LAN实现连接，并采用TCP/IP协议传输内部消息的功能实体：

前端交换机及其控制台，由完成信今和话路接入的交换机增加相应的信令控制模块所构成前端交换设备—前端交换机，以及对该前端交换机进行配置和管理的终端—前端交换机控制台—所组成；用作该系统与公共电话交换网的接口，完成用户电话的接入、引导、交换和呼出功能；该前端交换机与网络中SSP之间设有提供话路的E1/T1连接和ISUP信令的交互通路，与SCP之间设有INAP信令的传输通道；

控制节点CN，由服务器加上控制层和适配层软件模块所构成，作为该智能外设系统的控制中心，采用共享磁盘阵列的双机热备份，并在同一台服务器内设有双网卡冗余，以确保工作可靠；

资源节点RN，由工控计算机或PC机加上各种相关资源的板卡及其相应的资源驱动程序模块所构成，至少包括语音节点VoiceNode、传真节点FaxNode、文语转换节点TTS、自动语音识别节点ASR和桥接资源；其中提供语音的资源节点与前端交换机之间设有提供话路的E1/T1连接；

管理节点NMP，由作为运行平台的通用计算机组成，用作该智能外设系统的维护管理终端，其功能至少包括业务管理、网路管理、数据管理、资源管理、配置管理、统计/测量、日志管理、告警监视和计费管理，还支持用户通过Web浏览器访问管理页面，实现NMP远程接入和维护；

业务生成节点，由工控计算机或PC机加上业务层软件模块组成，具有业务逻辑的生产环境-基于专用工具集ToolKit的业务开发环境和友好简单的图形化工作界面，以便根据用户需求，通过编辑、仿真、调试和编译处理而生成新业务的业务逻辑或对已有业务逻辑进行修改；

呼叫/承载网关，负责实现智能网和IP数据网的互通，完成呼叫/承载功能，并实现两侧呼叫控制信今的转换配合，共同完成整个呼叫的控制流程；其与前端交换机之间设有提供PCM话路的E1/T1连接；

藉由上述各个不同功能的软件模块及其控制能力，再通过作为其运行平台和接口的硬件装置，该系统作为智能独立外设能够对外提供设定或拓展的智能网的多种增值业务功能，或者作为业务节点，独立完成增值业务的提供能力，满足智能网的应用需求。

所述业务层中的软件模块编辑器负责提供业务逻辑编辑的接口和界面；仿真器负责将业务逻辑的执行效果进行模拟，以便对业务逻辑执行时的效果和问题进行分析；调试器负责提供与真实环境相当的业务执行环境为业务进行调试；业务编译器负责对编辑好的业务进行编译，生成业务执行环境可以解释的文件格式；

所述控制层的软件模块负责通过呼叫控制功能对外提供至少包括呼叫建立、用户数据查询、呼叫接续、播放提示音、呼叫释放的整个呼叫过程的控制；至少包括系统调度、呼叫控制虚拟机、系统调用、时间队列、消息队列；其中系统调度是控制层的核心，也是整个智能外设系统的核心；

所述适配层的软件模块至少包括针对不同硬件类型的硬件资源管理器，负责对各个硬件资源进行适配和管理；该管理器对不同资源分别采用不同的软件模块独立处理，各个模块在系统中可以灵活加载和卸载，满足系统对不同资源适配的灵活性；且没有用户的模块则动态卸载，保证系统在轻量级下高效运行；

所述资源层的软件模块至少包括但不限于话音、传真、座席、会议、数据终端多种硬件资源的驱动；

所述管理系统的软件模块负责对该智能外设系统的正常、可靠运行状态和数据进行管理和维护，管理系统可以独立于该智能外设系统；

所述数据系统中的数据库用于存贮和管理该智能外设系统运行所需的至少包括业务数据、控制数据、用户数据的各类数据和业务逻辑。

所述业务层的核心由面向对象的业务描述语言、业务编译器和业务调试器三部分组成，该系统采用以C⁺⁺语言为基础的面向对象的业务描述语言OO-SDL作为业务逻辑的描述语言。

所述业务层为业务生成系统：由业务编辑器通过可视化的界面对业务逻辑和业务数据进行编辑，组装成完整的业务逻辑，不需重新编制程序就构建为应用；编辑好的业务逻辑通过业务仿真器进行仿真执行，发现有问题的部分则通过业务调试器找到具体的症结所在，排除故障后继续在仿真环境中调试；当业务调试好后，存储为业务文件，再通过业务编译器将业务逻辑文件编译为业务执行环境能够识别的二进制代码，业务编译器的良好错误诊断功能，能为用户查找语法错误，对调用函数的参数进行严格检查。

所述控制层中用作呼叫控制的多线程虚拟机是全部由软件实现的、执行文件代码的“虚拟”计算机，该多线程虚拟机建立在软件平台和操作系统上，与系统调用一起构成功能完备的指令集，为用户开发业务和编写资源驱动程序提供必须的工具。

所述适配层可以根据业务需求动态配置不同的资源驱动和转换处理模块，以实现业务的开放性和通用性。

该系统中各个层次的软件模块的接口采用内部消息机制交互消息和采用共享数据方式传递数据：其中适配层通过资源层提供API对资源申请服务和要求服务的细节；适配层与控制层通过内部消息进行交互，该内部消息则通过共享内存和套接字Socket连接方式进行交互；业务层的各个软件模块是将描述业务内容的业务文件作为数据，即以数据方式存储业务内容，以供给相关模块读取和访问；控制层和业务层的数据交互就是通过业务层生成的业务文件进行数据交互，这些文件被存储在采用数据库方式存储业务文件的业务逻辑数据库中，当业务呼叫实例被激活时，控制层将从业务逻辑数据库中调用相应的文件进行解释执行。

所述前端交换机采用开放式结构的可编程交换机组成，通过多种信令与上端汇接局相连，用作该系统的接入设备；其内部根据需要配置不同的板卡和机箱，支持热插拔、冗余配置和包括ISUP、TCAP、TUP、R2与PRI的各种标准信令协议，具有高可靠性、高处理能力和业务功能丰富的特点。

所述控制节点CN服务器内采用容错软件，保证一台服务器发生故障时，其服务迅速切换迁移至另一台服务器；两个节点之间的数据转移采用逻辑卷转移；容错软件的虚拟磁盘管理能确保磁盘故障或操作系统引导故障时，仍可访问数据，并获得包括在线修改文件系统、动态调整磁盘I/O性能、动态均衡磁盘I/O通道、文件系统快照的高级磁盘管理能力，显著减少应用系统的压力，有利于其高效运转。

所述资源节点RN用于接受控制节点CN的命令，与前端交换机进行承载连接，控制资源与用户的接入、拆线，向用户发送语音提示，收集用户的数字信息并上报给控制节点CN。

所述呼叫/承载网关的功能还包括：完成语音编码和打包、回声消除、静音检测以及提供收端缓存，支持包括G711、G723和G729的多种语音编码协议，且在通话开始时采集计费信息，在通话结束时或定期向IP数据网络中的计费/认证中心传送计费信息，并且设有与网管设备的接口，完成包括但不限于配置、统计、故障查询、告警的功能。

本发明是一种用于智能网的基于控制和应用分离、具有业务生成能力的智能独立外设系统，其技术上的创新特点是该系统能够为智能网同时提供独立外围设备和独立提供业务的业务节点，该系统通过建立完整的业务执行/控制的软件模块和配套的多个通信装置组成的硬件环境，将每个业务/应用作为具体的实例和数据，将其加载和运行在该系统的软、硬件环境中；而且，针对不同的业务/应用，软、硬件环境无需任何改动就可马上解释执行，对外提供相应的服务能力。在资源的适应上，采用每种资源独立适配和处理的方法，使资源的处理独立完整，能够同时和/或分别提供多种资源；以及在网络条件复杂化的情况下，仍然可以适应多网络协议的接入和处理能力。

本发明智能外设系统的软件设计采用层次化设计思想，将应用、控制、资源进行合理划分，实现了层次化软件系统，使应用和控制以及资源相互分离，方便智能外设系统灵活、快速地提供应用；又对各种应用采用业务逻辑的方式进行抽象，提出业务逻辑设计的基本组件，实现了将智能外设系统中的应用抽象为业务逻辑以及对业务逻辑进行编辑、调试和解释执行的过程，从而能够利用该业务逻辑的基本组件及其相关工具软件对业务逻辑进行统一的开发、编辑、调试、测试；另外，还设计了统一的业务逻辑执行环境，统一对业务逻辑进行解释执行；以及采用统一资源适配接口来屏蔽不同资源对应用层的影响。此外，该系统设置的资源适配层，能够对控制层和业务层屏蔽不同的资源类型和形式，通过自身的适配，对控制层和业务层提供统一的接口。因此，可以预期：本发明系统将会在智能网和下一代网络中得到广泛的推广应用；尤其针对下一代网络中丰富的新应用，本发明具有良好的适应性。

附图说明

图1是本发明智能外设系统的软件系统层次结构示意图。

图2是本发明智能外设系统的硬件装置组成结构示意图。

图3是本发明UISscript的处理过程示意图。

图4是本发明业务编译流程示意图。

图5是本发明中的多线程虚拟机体系结构组成方框图。

图6是本发明中的适配层结构组成示意图。

图7是本发明中的前端交换机与控制节点之间的消息交互方式示意图。

图8是本发明中的资源节点硬件体系结构组成示意图。

图9是本发明系统提供服务时与外部实体进行交互的时序图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

本发明是一种用于智能网的基于控制和应用分离、具有业务生成能力的智能外设系统，该系统由软件和硬件组成，在如下各个方面具有同类产品不具备的能力，能够更好地满足网络对于独立外设的新应用需求：采用扩展设计，并扩展实现了ITU CS2标准对SRF的UIScript功能的建议，使应用以业务形式快速生成和加载执行；首次在大型通信软件系统中采用了TINA的分布式软件结构设计方法，将TINA的技术框架用于该智能外设系统中的软件系统；实现了一套完备的业务提供机制，该智能外设系统不仅可以提供智能网中的独立外设的能力，同时可以提供业务节点的能力；在满足了ITU对资源类型的需求的基础上，增加了对座席等资源的控制。通过代理机制丰富了对CS3与数据网互通能力的要求。

参见图1，介绍本发明用于智能网的基于控制和应用分离、具有业务生成能力的智能外设系统的软件架构：采用电信信息网络体系TINA的分布式结构的分层架构，由业务层、控制层、适配层和资源层四层软件模块和数据系统与管理系统组成，每层内部自成体系，各个层次和系统间的接口清晰，能够实现应用的灵活加载和资源的灵活配置，有利于系统应用的扩展；其中：

业务层，作为各种以业务形式存在的应用，在该层体现为业务逻辑和业务数据；其软件模块至少包括业务逻辑和数据的编辑器，编译器，调试器和仿真器；其中编辑器负责提供业务逻辑编辑的接口和界面；仿真器负责将业务逻辑的执行效果进行模拟，从而对业务逻辑执行时的效果和问题进行分析；调试器负责提供与真实环境相当的业务执行环境为业务进行调试工作；编译器负责对编辑好的业务进行编译，生成业务执行环境可以解释的文件格式。由于对业务层采用了先进的智能网的业务概念来设计，使本发明系统的软件更容易快速适应不同应用，同时为业务能够在业务执行环境中高效处理奠定了基础。

控制层，作为软件系统的核心，即业务逻辑的执行环境，含有执行业务逻辑所需的各种支撑功能，至少包括业务逻辑的选择、调度和管理，根据前端交换机报来的网络侧呼叫事件启动相应的业务逻辑，实现各种智能呼叫；控制层的模块主要包括系统调度、呼叫控制虚拟机、系统调用、时间队列和消息队列；其中对各种功能模块进行合理安排、控制使用的系统调度是控制层的核心，也是整个智能外设系统的核心。

适配层，由屏蔽具体网络和硬件资源细节的硬件资源管理器组成，负责所有资源和消息流的登记，执行编、解码功能，将各类资源提供的私有协议转换成通用的以应用编程接口API函数表示的内部统一消息传递给业务逻辑执行环境，使得业务的运行独立于具体网络和硬件资源，实现系统的开放性和通用性；其中硬件资源管理器对不同资源采用不同的模块独立处理，模块可以灵活地在系统中加载和卸载(参见图6)，能够满足系统对不同资源适配的灵活性。同时，没有用户的模块可以动态卸载，保证系统在轻量级下高效运行。

资源层，包括系统提供的多个不同的软硬件资源(包括信今、话音、传真、座席、数据终端等)和资源的驱动程序，信令支持七号信令局间信令ISDN用户部分ISUP、承载智能网应用协议INAP的传输能力应用部分TCAP、中国1号信令；资源层提供对上述资源的接入、识别、连接控制、维护管理和执行容错功能。同时资源层很容易支持新资源的增加；

管理系统，负责业务管理、资源管理、网络管理；其中业务管理是管理所有的业务数据和状态；资源管理是提供搜索资源的能力，占用/释放资源，管理资源的各种状态，控制资源的动作，以及功能实体硬件的接入管理；网络管理是对系统中的硬件装置在网络中的连接、运行状态进行管理。管理系统保证对该系统正常可靠的运行状态和数据进行管理和维护，其可以独立于该系统。

数据系统，负责为该系统提供系统运行所需的各种数据和业务逻辑的存储、管理的功能。

参见图2，介绍本发明基于控制和应用分离、具有业务生成能力的智能外设系统的硬件组成架构：至少包括有下述基于局域网LAN实现连接，并采用TCP/IP协议传输内部消息的功能实体：

前端交换机及其控制台，由完成信令和话路接入的交换机增加相应的信令控制模块所构成的前端交换设备—前端交换机，以及对该前端交换机进行配置和管理的终端—前端交换机控制台—所组成；用作该系统与公共电话交换网的接口，完成用户电话的接入、引导、交换和呼出功能；该前端交换机与网络中SSP之间设有提供话路的E1/T1连接和ISUP信令的交互通路，与SCP之间设有INAP信令的传输通道；

控制节点CN，由服务器加上控制层和适配层软件模块所构成，作为该系统的控制中心，采用共享磁盘阵列的双机热备份，并在同一台服务器内设有双网卡冗余，以确保工作可靠；

资源节点RN，由工控计算机或PC机加上各种相关资源的板卡及其相应的资源驱动程序模块所构成，至少包括语音节点VoiceNode、传真节点FaxNode、文语转换节点TTS、自动语音识别节点ASR和桥接资源；其中提供语音的资源节点与前端交换机之间设有提供话路的E1/T1连接；

管理节点NMP，由作为运行平台的通用计算机组成，用作该外设系统的维护管理终端，其功能至少包括：对所有业务数据和状态进行管理的业务管理，提供搜索资源的能力、占用/释放资源、管理资源的状态(例如：忙/闲/闭塞等)以及控制资源动作的资源管理，对设备或功能实体在网络中的连接状态和运行状态等进行管理的网络管理、数据管理、配置管理、统计/测量、日志管理、告警监视和计费管理，还支持用户通过Web浏览器访问管理页面，实现NMP远程接入和维护；

业务生成节点，由工控计算机或PC机加上业务层软件模块组成，具有业务逻辑的生产环境-基于专用工具集ToolKit的业务开发环境和友好简单的图形化工作界面，以便根据用户需求，通过编辑、仿真、调试和编译处理而生成新业务的业务逻辑和对业务逻辑进行修改；

呼叫/承载网关，负责实现智能网和该IP数据网的互通，完成呼叫/承载功能，并实现两侧呼叫控制信令的转换配合，共同完成整个呼叫的控制流程；其与前端交换机之间设有提供PCM话路的E1/T1连接；

藉由上述各个不同功能的软件模块及其控制能力，再通过作为其运行平台和接口的硬件装置，该系统作为智能独立外设能够对外提供设定或拓展的智能网的多种增值业务功能，或者作为业务节点，独立完成增值业务的提供能力，满足智能网的应用需求。

下面对本发明系统的软件系统的相关功能作进一步描述。

本发明系统所提供的业务执行功能是保证该系统具备强大业务提供能力的前提。本发明中的业务逻辑是采用基于CS2中提出的用户交互描述(UserInteraction Script)的SRF业务逻辑进行改进的，使得业务的提供非常快速，对于新的应用不需要重新编制程序，仅仅通过该系统的可视化界面像搭积木一样将业务逻辑的组件按照一定的顺序组合成为一个完整的业务逻辑，再添加业务数据就可以构建应用了。

CS2最初提出的UIScript是为了减少在一系列用户交互过程(例如用户鉴权过程)中智能外设与SCP之间传递消息的数量。原UIScript仅仅满足了智能网业务对智能外设的应用需求，本发明系统对UIScript方法进行改进和扩展，使其不仅支持SRF中的业务逻辑，同样可以支持目前各类电信业务的完整逻辑。

其改进点包括：扩展UIScript的基本资源功能：除了对资源的控制能力外，还可以包括呼叫控制、数据库查询、呼叫连接等等；可以支持智能外设内部消息的激活，而不只仅仅支持SCP发出的消息激活。

参见图3，介绍改进后的UIScript的处理过程，其具体表现也是一个业务逻辑的处理过程：采用CS2定义的UIScript概念，对UIScript的内容进行定义和描述，实现UIScript的编译和执行环境。在该智能外设系统中，任何应用都可以以UIScript包含的业务逻辑的形式描述。在引入UIScript机制后，本发明系统对外提供的智能网服务的过程保持不变。

在提供业务上，UIScript机制的优点是：智能业务处理的负荷得到了分担：SCP负责业务中路由、计费部分的控制，SRF负责业务中用户交互部分的控制。用户交互控制在业务间得到共享：具有通用意义的用户交互过程可以被不同业务使用。提高了用户交互的响应速度：用户交互过程中SCP与智能外设之间的消息减少，缩短了处理时间。智能外设可以同时提供完整业务的控制能力，作为业务节点(Service-Node)进行工作。

本发明智能外设系统的软件核心是业务层、控制层、适配层。软件的具体实现方法有：(1)进程实例：电信业务的重要概念，它是由系统内核创建并调用的业务，业务包括：业务逻辑、管理逻辑和管理员终端命令。进程实例运行的基础是系统内核提供的虚拟机。实例不直接作用于资源，它通过系统内核的资源调用实现对资源的操作。(2)系统内核：系统内核用于管理所有的进程实例、硬件资源进程间通讯、同步和资源分配。本发明系统内核包括的对象为图1中的所有模块。(3)驱动程序：硬件资源驱动程序负责与物理资源的通讯连接，控制操作和编解码。它屏蔽了硬件在网络结构、信令的差异，为用户操作硬件提供统一接口。

业务开发环境是业务层的核心，包括面向对象的业务描述语言、业务编译器和业务调试器三个独立部分，其中关键为业务描述语言和编译器，下面分别介绍之。

本发明系统中的业务逻辑是采用业务描述语言来描述的，通过该语言描述的业务逻辑需要被业务执行环境解释执行。为了保证效率，业务描述语言采用一种类似C⁺⁺的面向对象的业务描述语言：OO-SDL。该语言是在充分研究现有电信业务描述工具，如IN的SIB，I.301的Step 1.1 SDL，ISO的管理信息结构SMI，同时借鉴透明面向对象语言而设计的。OO-SDL语言的设计原则是：能够完整、清晰地描述全部电信业务，能有效利用该系统的多线程虚拟机功能。

OO-SDL选择C⁺⁺语言作为基础和扩充，主要有以下考虑：

从系统整体看，该系统的软件业务层要能够充分适应种类繁多的各种业务描述，即要求OO-SDL具有通用的表达能力，同时对于描述电信业务已经形成的规范，如IN的SIB，I.301的Step 1.1，OO-SDL也应具有重新解释和对应转换的功能。还要求OO-SDL提供对硬件资源接口程序的实现方法，包括对资源静态结构和动态行为的描述，因此，OO-SDL应具有很强的功能，为业务开发提供良好的表述工具。从实现应用考虑，C⁺⁺语言是目前最广泛的面向对象语言，绝大多数系统都支持C⁺⁺，同时基于C⁺⁺语言的编译技术和实现方法也相对简单。

本发明在应用OO-SDL语言时，遵循了以下原则：对语言的扩充应尽可能小；适应基于多线程虚拟机的特性，支持多线程，概念统一。

参见图4，介绍本发明业务层中的业务编译器的操作流程图：首先使用编译程序对输入的源程序进行预处理、宏替换等功能，随后由词法分析器，语法分析器、符号表、出错处理和代码生成器等将源代码翻译成汇编语言，最后调用连接器把汇编语言和OO-SDL标准库、工具集(ToolKit)进行连接生成业务执行环境支持的运行程序。

业务生成系统构成了业务层。业务编辑器是通过可视化的界面对业务逻辑和业务数据进行编辑，组装成完整的业务。编辑好的业务逻辑可以通过系统中业务仿真器提供的业务仿真环境进行仿真执行，发现有问题的部分可以通过业务调试模块找到具体的问题，并在修改后继续在该仿真环境中继续调试。当业务调试好后，存储为业务文件，再通过业务编译器将业务逻辑文件编译为业务执行环境可以识别的二进制代码。业务编译器具有良好的错误诊断功能，能为用户查找语法错误，对调用函数的参数进行严格检查。

本发明的呼叫控制虚拟采用多线程虚拟机方式。因此，多线程虚拟机是控制层的重要组件，是执行文件代码的“虚拟”计算机-完全由软件实现，建立在实际的软件平台及操作系统上。它与系统调用一起构成功能完备的指令集。为用户开发所需业务和编写资源驱动程序提供必须的工具。设计虚拟机的目的是提供一个基于抽象规格描述的计算机模型。它使得业务运行文件包含的代码可以在该规范的模型上运行。参见图5，介绍该虚拟机的体系结构：

(1)指令系统：指令与其它计算机相似，由操作码和操作数组成；该虚拟机代码采用三元组。每一指令由固定长度构成。

(2)指令执行器：指令执行器从代码段中读出指令，并按照指令要求执行。它包括CS(Code Segment)、IP(Instruction Pointer)两个寄存器组。CS指向代码段，IP指向下一条要执行的指令。

(3)数据结构：包括：代码段，数据段(Data，Bass)，堆段(Heap)，其中代码段用于存储业务的代码，数据段由初始化的全局数据库和未初始化的数据段组成，堆段与数据段同在一个段里，用于存储寄存器指针。

(4)内存分配器：用于存储管理，它负责堆段的动态分配和碎片的回收，同时负责对公共域的修改。该虚拟机支持多线程，因此该模块要支持对共享存储系统的并行访问。

(5)线程及管理(消息队列)：它负责线程的产生、调度和当线程结束时回收资源。该虚拟机要求实现高效、公共的线程管理。

(6)数据寄存器组：用于存储若干数据寄存器。

除了上述功能模块外，该智能外设系统的软件系统的内部模块还包括：

系统调用接口：是一组对象的聚合，也是进程与操作系统的接口，作为系统调用用户程序的重要构件，系统调用接口屏蔽了系统的差异，为用户提供透明的系统分布。

系统调度：负责业务实例和内核程序运行的调度。

系统管理服务：是系统内核的核心，它通过对消息队列、时间队列，数据库服务接口完成系统的同步、协议和实例间的通讯；还负责创建业务实例，以及实例终结后对资源的回收。

硬件资源管理器：是业务与硬件驱动的接口，它规定了硬件驱动程序的操作界面和动态加载或下载的规范。其管理硬件资源采用名字服务器方式：新资源加载到系统时，通过向业务操作系统发送消息，在资源管理器中登录自己的逻辑名、类名和属性。名字服务器负责对硬件资源定位，为用户提供透明访问资源。

系统内核还包括系统性能配置文件，如业务文件、设备文件、系统指标文件等。

参见图6，本发明系统的适配层中的硬件资源管理器对不同资源采用不同的模块独立处理，这样可以屏蔽掉具体网络和硬件资源的细节问题，从而使业务的开发独立于具体的网络和硬件资源，达到开放性和通用性。通过编写不同的硬件驱动程序，可以方便地对系统进行扩充加载和卸载。如为了支持VOIP的网络实体，需要添加H.323协议的适配处理模块；为了支持智能网，需要支持INAP协议而添加INAP协议的适配处理模块。系统可以根据具体的业务需求来动态的配置资源驱动模块。如可以支持SS7、FAX、NO.1等。

该系统中各个层次的各个软件模块的接口采用内部消息机制交互消息和采用共享数据方式传递数据：其中适配层通过资源层提供API对资源申请服务和要求服务的细节；适配层与控制层通过内部消息进行交互，该内部消息则通过共享内存和套接字Socket连接方式进行交互；业务层的各个软件模块是将描述业务内容的业务文件作为数据，即以数据方式存储业务内容，以供给相关模块读取和访问；控制层和业务层的数据交互就是通过业务层生成的业务文件进行数据交互的，这些文件被存储在采用数据库方式存储业务文件的业务逻辑数据库中，当相应的业务呼叫实例被激活时，控制层将从业务逻辑数据库中调用与其对应的文件进行解释执行。

下面再对本发明智能外设系统的硬件装置作进一步说明。

前端交换机是该系统与PSTN公共电话网的接口，用户的呼叫在前端交换机接入后，经过控制节点CN的控制处理，根据一定的选择原则引导到相应的资源节点RN。前端交换机的工作稳定性直接影响运营商对用户的服务质量。因此，根据大型电信系统要求进行设计，支持热插拔，冗余配置，要求性能稳定，处理能力强，集成度高等，该前端交换机采用商用可编程交换平台，并通过SS7-七号等多种信令与上端汇接局相连，使得该设备具有高可靠性、高处理能力、业务功能丰富等特点。

前端交换机可根据需要配置不同的板卡和机箱，每个机箱支持的用户线数目可在60～2048线之间选定；其体积只有2个工控机大小。当一个机箱中的用户线无法满足需要时，可以用光环扩展至多个机箱，最多时可以扩展至16个机箱。各节点之间的话路和信令信息通过10GB的光环交互。该前端交换机支持标准的中国7号信令：ISUP、TCAP、TUP；中国一号信令：MFC：R2。

前端交换机的物理参数为：外部电源是工业级标准-48V的直流电，内部电源卡有两块，以热备份方式工作；CPU板可以有两块，以热备份方式工作；最多可以配置2块SS7卡，以热备份方式工作；可以配置多块DSP卡，以处理DTMF收号和会议电话业务；

参见图7，前端交换机和控制节点CN之间通过LAN以客户端与服务器方式连接，图中展示了它们之间的信息交互过程。前端交换机和各个资源节点RN通过透明E1连接，以播放各种录制好的通知音、由文本转换成的语音、接收用户的数字信息等等。

本发明采用的开放式结构的可编程交换机为支持多种业务提供了适应性能：能够适用于各种网络，支持各种普遍的信令协议(包括ISUP、TUP、TCAP、R2等)，遵循多种不同的标准规范，支持多种型号的主计算机(Host)和所选择的操作环境。此外，该可编程交换机还提供了极高的可靠性：容错功能，其主要部件(如CPU卡、SS7卡、电源等)都有容错能力，内部采用双总线结构，支持三级网同步时钟，交换机与外部连接采用至少2条ISUP、TCAP链路，可以高效快速的满足要求；

控制节点CN的硬件平台采用高性能服务器(如：SUN、HP、IBM品牌的服务器)，采用HA或Cluster方案保证系统的可靠性；共享磁盘阵列的双机热备份和采用容错软件能够有效保证在故障情况下进行切换：当某一台故障，其服务能够迅速迁移至另一台服务器；VxVM可以迅速进行节点之间的数据转移(采用逻辑卷转移)；容错软件的虚拟磁盘管理可以对磁盘中存放的数据进行诸如磁盘镜像、Raid-5之类的划分，确保在磁盘故障或操作系统引导故障时，数据仍具有可访问性。其中磁盘镜像是将磁盘数据实时镜像到另一磁盘中，对系统盘的镜像可以确保系统的引导故障恢复，Raid技术能够确保磁盘故障时仍能访问其数据。使用虚拟磁盘管理还可以获得诸如在线修改文件系统、动态调整磁盘I/O性能、动态均衡磁盘I/O通道、文件系统快照等高级磁盘管理能力，这些能力大大减少了应用系统的压力，有利于其高效运转。另外，还可以在同一台服务器内设置双网卡冗余，当一个网卡发生故障时，容错软件自动启动第二网卡，无需节点切换。

控制节点CN的软件环境为UNIX，该软件平台有效克服了现有电信软件结构封闭、功能单一和难于维护的缺点，为用户开发业务、动态加载业务提供了有力工具。适应于异构网络，它通过系统内部的驱动程序，屏蔽了承载和信令的不同，为用户提供统一的接口和一套与业务无关的API，根据这些API，用户可以快速开发业务，动态加载业务。如果出现上述需要修改呼叫业务流程的问题，用户可以通过业务生成系统自己编写业务，经过图形化界面加载，使新业务生效。

资源节点RN由工业控制机加各种资源板卡构成，采用CTI技术实现，为网络提供各种特殊资源。其硬件配置是：专用工业控制计算机(IPC)和2、4、8、16E1的语音卡/传真卡，单机最大240路话音。其软件配置是：运行环境是Unix系列软件，RN系统软件是基于C⁺⁺开发包开发而成的，其中的语音设备的控制是基于板卡提供的API进行二次开发。

资源节点RN接受控制节点CN的命令，与前端交换机进行承载连接，控制资源与用户的接入、拆线，向用户发语音提示，收集用户的数字信息并上报给CN。

根据提供的资源不同，资源节点的主要类型有：语音节点(VN)，传真节点(FN)，文-语转换节点(TTS)，自动语音识别系统(ASR)，桥接资源等等。参见图8，介绍资源节点硬件平台的逻辑结构，其中图4-9中RN节点，ASR-Server，TTS-Server均由高可靠性、高性能的工控机构成。ASR服务、TTS服务均采用Client/Server结构，受负载均衡系统支持，均可以在线扩容。

呼叫/承载网关(C/BGF，Call/Bearer Gateway Function)采用工业控制计算机加板卡的方式。完成对ISUP协议和IP网络侧协议的转换。

管理节点NMP用作该独立外设系统中的维护管理终端，其提供的功能包括业务管理、网路管理(网路监视、网路话务管理、网路数据收集等)、数据管理、资源管理、配置管理、统计/测量、日志管理、告警监视和计费管理等。用于语音处理的维护终端基于高性能PC微机，配备录音话筒、音箱、声卡，支持语音的录入和编辑功能，包括语音的查询、录入、编辑、修改、删除等。NMP以通用计算机作为运行平台，它的实现与运行环境无关。该系统的管理节点NMP支持用户通过Web浏览器访问管理页面，实现NMP远程接入和维护。

业务生成节点SCN具备业务逻辑的生产环境，基于专用工具集(ToolKit)的业务开发环境具有友好简单的图形化工作界面，克服了以往采用独立于业务模块(SIB)作为开发方式的局限性，该业务生成环境可以完全根据用户需求生成新业务的业务逻辑。

智能外设系统增加了对MGCP/H.323协议的处理，实现了智能网和该智能外设系统的局域网互通的呼叫/承载网关功能。呼叫/承载网关主要支持的是Voice over IP(VOIP)功能，它与现有的IP数据网络中的网关在功能上有诸多相似之处。呼叫/承载网关是跨接在智能网与IP数据网络之间的设备，在智能网一侧，它与SSP通过No.7信令中ISUP进行通信，完成呼叫建立和释放；在IP数据网络侧，它与网守或MGC通过H.323协议或MGCP交互，同样也要实现呼叫建立和释放，另外，还需要实现两侧呼叫控制信令的配合，共同完成整个呼叫的控制流程。

除了信令转换功能外，呼叫/承载网关还要完成语音编码和打包、回声消除、静音检测以及提供收端缓存等功能，并支持多种语音编码协议，包括G.711、G723和G729。另外，该网关必须能够在通话开始时采集计费信息，在通话结束时或定期向IP数据网络中的计费/认证中心传送计费信息，并且具有与网管设备的接口，完成配置、统计、故障查询、告警等功能。

本发明系统对外提供标准的智能网外设功能接口，对SSP和SCP提供标准智能网INAP接口，包括与SCP和SSP之间进行消息交互。其中SCP到该智能外设系统的消息至少包括：取消(CANCEL)、播送通知(PLAYANNOUNCEMENT)、提示并收集用户信息(PROMPT AND COLLECT USERINFORMATION)、提示并接收消息(PROMPT AND RECEIVE MESSAGE)、运行SCRIPT(SCRIPT RUN)、关闭SCRIPT(SCRIPT CLOSE)、SCRIPT信息(SCRIPT INFORMATION)。该智能外设系统到SCP的消息至少包括：辅助请求命令(ASSIST REQUEST INSTRUCTION)、专用资源报告(SPECIALISTRESOURCE REPORT)、SCRIPT事件(SCRIPT EVENT)。

该智能外设系统与SSP的接口规程采用No.7信令，符合国内No.7信令方式技术规范综合业务数字网用户部分(ISUP)。SSP通过ISUP建立用户对该智能外设内的资源存取通道。为了支持智能业务，根据Q.1600规范要求，智能外设与SSP的ISUP IAM消息增加了：ScfID，CorrelationID，LegID等域，这些域用于对应该系统到SCP的智能呼叫。

参见图9，介绍本发明智能外设系统对外提供服务时，其与其它功能实体之间的消息交互时序：

(1)ETC(Establish Temporary Connection)：SCP通知SSP建立与智能外设的临时连接；

(2)IAM：SSP收到SCP的消息后，向智能外设发起呼叫请求；

(3)ARI(Assist Request Instruction)：智能外设通知SCP的辅助请求命令，主要包括与SSP对话的ID信息的传递，该ID信息保证SCP建立与SSP和智能外设之间呼叫的关联；

(4)PA/PC(Play Announcemen/Prompt and Play User Information)：SCP通知智能外设播放提示音/播放提示音并收号；

(5)ANM：接收到IAM消息后，智能外设向SSP发送应答消息；

(6)智能外设与SSP建立话路连接；

(7)REL(Release Call SSP)：通话结束后，SSP向SCP和智能外设分别发送呼叫释放消息。

从图中看出：智能外设系统与SSP和SCP之间进行交互的过程，包括建立连接、服务、拆除连接三个步骤，智能外设接受SCP的控制和应答SSP发出的呼叫请求。

因为本发明智能外设系统具有完备的信令处理、呼叫控制和资源提供能力，完全可以独立地自成系统提供业务节点的能力，对外提供各类增值业务。此时，其与网络侧的接口办法是通过PSTN或者移动网络中的交换设备藉由ISUP/PRI等信令将呼叫路由到该业务节点，同时通过ISUP/PRI等信令建立与交换设备完整的呼叫处理流程，此时，该智能外设系统则以业务节点方式提供增值业务的业务控制能力。本发明智能外设系统的这种实现方法对增值业务的快速加载提供了便利条件，方便用户修改和提供新业务。