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北京邮电人学硕士学位论文v o i c e x m l 语音平台系统性能研究及优化 v o i c e x m l 语音平台系统性能研究及优化 摘要 为了更快更好地推出新的语音业务，进一步降低运营风险，规范语 音增值业务市场，加大对业务和内容提供商的监管力度，引入新业务的 竞争，同时降低业务和内容提供商的接入技术门槛，以推动语音增值业 务的发展，移动运营商希望建设一个统一的语音增值业务平台即v a p ( v o i c ev a l u e a d d e ds e r v i c e sp l a t f o r m ) 系统，并开放给业务提供商。作 为开放性的标准语言，v o i c e x m l ( v o i c ee x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 语言，简称v x m l ，成为了新的统一的语音增值业务平台的语言标准。 作为符合v o i c e x m l 规范的有效实现，v a p 系统已经在多个省份商用， 用户量还在不断增多，因此v a p 系统的稳定性与性能问题成为需要重 点研究的课题。为了更加系统地衡量v o i c e x m l 语音平台的性能，找出 系统瓶颈并对其进行改进，这就需要提出一套v o i c e x m l 语音平台的性 能指标，提出系统性能测试数据采集方案，并开发相应的性能测试工具 进行测试。根据测试数据找到系统瓶颈并对其进行优化，然后再次测试 以验证优化的有效性。 本文作者在研究生阶段参与了v a p 系统研究与开发工作，以及v a p 系统性能测试工具的设计与开发工作。谨以此文对过去几年来的研发工 作进行小结和回顾。 本文共分为六章，依次介绍和分析了如下内容： 第一章，介绍了基于v o i c e x m l 的v a p 系统的产生背景。v a p 系 统是一个统一的、开放的、基于v o i c e x m l 语言的语音增值业务平台。 随着v a p 系统等v o i c e x m l 语音平台的大规模商用，系统稳定性和性 能问题逐渐成为关注的焦点。 第二章，介绍了v o i c e x m l 与v a p 系统概况。包括v o i c e x m l 的 形成、目标和特点，给出了v o i c e x m l 的结构模型图，并对v o i c e x m l 语言中的相关概念进行分析和讲解。同时还介绍了v a p 的体系结构， 基本信令与消息流程，以及v a p 系统的性能研究现状。 从第三章开始进入本文的核心。本章提出了v o i c e x m l 语音平台性 能指标体系，详细说明了各性能指标的含义，并通过测试举例验证了性 能指标的有效性。针对这些性能指标提出了用户和系统两个角度的数据 北京l j l u 人学i 删络j 交换技术因家醇点实验室 1 v o i c e x m l 语音、p 台系统性能研究及优化 北京邮i 【1 人学倾i j 学位论文 采集方案，并说明了数据采集过程中需要注意的问题。 第四章主要描述了v a p 系统性能测试工具的设计与实现。说明了 性能测试工具的需求，并从总体结构出发，对控制终端模块、前置交换 模块、特殊资源模块和日志分析模块等四大模块进行了较详细的说明分 析。 第五章描述了v a p 系统性能测试需求，测试的软硬件平台，并根 据提出的测试方案进行了系统压力测试和呼叫处理瓶颈测试。测试表明 不同的业务类型具有不同的系统瓶颈，主要集中在语法加载和文本语音 转换时延两个方面。 第六章对发现的系统瓶颈进行了分析，提出了相应的优化方案并实 现，最后通过进一步测试说明了进行优化后的系统性能较以前有较大提 高。 关键词：v o i c e x m l , v a p , 性能测试，缓存机制 北京邮i u 人学叫络j 交换技术困家重点实验室 北京邮电人学硕上学位论文 v o i c e x m l 语音甲台系统性能研究及优化 p e r f o r m a n c er e s e a r c ha n do p t i m i z a t i o n o fv o i c e x m l b a s e dv o i c ep l a t f o r m a b s t r a c t i no r d e rt oi n t r o d u c en e wv o i c es e r v i c e sm o r ef a s t e ra n db e t t e r ，f u r t h e r r e d u c eo p e r a t i n gr i s k ，s t a n d a r d i z ev o i c ev a l u e a d d e ds e r v i c e sm a r k e t ， i n c r e a s et h es u p e r v i s i o no ft h es e r v i c ea n dc o n t e n tp r o v i d e r s ，i n t r o d u c en e w b u s i n e s sc o m p e t i t i o n ，r e d u c es e r v i c ea n dc o n t e n tp r o v i d e r s a c c e s st e c h n i c a l t h r e s h o l d ，a n di no r d e rt op r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fv o i c ev a l u e - a d d e d s e r v i c e s ，n e t w o r ko p e r a t o r sw a n tt ob u i l dau n i f i e dv o i c e v a l u e a d d e d s e r v i c ep l a t f o r m ，t h a ti sy a p ( v o i c ev a l u e a d d e ds e r v i c e sp l a t f o r m ) s y s t e m ， a n do p e nt os e r v i c ep r o v i d e r s a sa no p e ns t a n d a r dl a n g u a g e ，v o i c e x m l ( v o i c ee x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) l a n g u a g e ，o rv x m l ，b e c o m ean e w ， u n i f i e dv o i c ev a l u e a d d e ds e r v i c e s p l a t f o r ml a n g u a g e s t a n d a r d a s c o n s i s t e n tw i t ht h ee f f e c t i v er e a l i z a t i o no fv o i c e x m ls t a n d a r d n 姆 s y s t e mh a sb e e nd e p l o y e di nan u m b e ro fp r o v i n c e sf o rb u s i n e s su s a g e ，a n d i t su s e r sa r ek e e pg r o w i n g ，s on 艘s y s t e m ：ss t a b i l i t ya n dp e r f o r m a n c e i s s u e sb e c o m eak e yr e s e a r c ht o p i c i no r d e rt om o r es y s t e m a t i c a l l ym e a s u r e t h ep e r f o r m a n c eo fv o i c e x m l b a s e dv o i c ep l a t f o r mt oi d e n t i f ys y s t e m b o t t l e n e c k sa n dt oi m p r o v ei t w eh a v et ob r i n gf o r w a r das u i to fp e r f o r m a n c e i n d e x e so fv o i c e x m l - b a s e dv o i c ep l a t f o r m ，p r o p o s es y s t e mp e r f o r m a n c e d a t aa c q u i s i t i o np r o g r a m m ea n dd e v e l o pc o r r e s p o n d i n gp e r f o r m a n c et e s t i n g t 0 0 1 a c c o r d i n gt ot h et e s td a t at of i n di t ss y s t e mb o t t l e n e c k s ，o p t i m i z et h e m ， a n dt h e nr e t e s tt ov e r i f yt h ee f f e c t i v e n e s so fo p t i m i z a t i o n t h ea u t h o ro ft h i st h e s i sp a r t i c i p a t e di nt h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t w o r ko ft h ev a ps y s t e m a sw e l la st h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to f 啪 s y s t e mp e r f o r m a n c et e s t i n gt o o ld u r i n gt h ep o s t g r a d u a t ep h a s e t h i sp a p e ri s ab r i e fr e v i e wo ft h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tw o r ko v e rp a s ty e a r s t h i sp a p e ri sd i v i d e di n t os i xc h a p t e r s ，f o l l o w e db yt h ep r e s e n t a t i o n a n da n a l y s i so ft h ef o l l o w i n ge l e m e n t s ： t h ef i r s tc h a p t e ri so nt h ev a ps y s t e m sb a c k g r o u n d w h i c hi sb a s e d 北京 | | 1 5 i b 人学m 络j 交换技术田家季点实验室 3 v o i c e x m l 语哥、f ，台系统一降能研究及优化 北京邮电人学颂l 学位论文 o nt h ev o i c e x m l v a ps y s t e mi sau n i f i e d ，o p e n ，v o i c e x m l b a s e dv o i c e v a l u e - a d d e ds e r v i c e sp l a t f o r m w i t hv o i c e x m l b a s e dv o i c ep l a t f o r m ss u c h a sv a ps y s t e m s l a r g e - s c a l e c o m m e r c i a l u s e ，s y s t e ms t a b i l i t y a n d p e r f o r m a n c ei s s u e sb e c o m et h ef o c u so fa t t e n t i o n c h a p t e rt w o i n t r o d u c e dv a ps y s t e mo v e r v i e wa n dv o i c e x m l ， i n c l u d i n gt h ef o r m a t i o no fo b j e c t i v e sa n df e a t u r e s ，t h es t r u c t u r em o d e l ，a n d t h ea n a l y s e sa n de x p l a n a t i o n so fr e l e v a n tc o n c e p t so fv o i c e x m l i ta l s o p r e s e n t st h ev a pa r c h i t e c t u r e ，t h eb a s i cs i g n a l l i n ga n dm e s s a g i n gp r o c e s s e s ， a n dc u r r e n tr e s e a r c h i n gs t a t u so fv a p s y s t e m f r o mc h a p t e rt h r e ew ee n t e r e dt h ec o r eo ft h i sp a p e r t h i sc h a p t e rp u t f o r w a r dt h ev o i c e x m lv o i c ep l a t f o r mp e r f o r m a n c ei n d e x e s ，e x p l a i n e di n d e t a i lt h em e a n i n go ft h e m ，a n dv e r i f i e dt h ev a l i d i t yo ft h ep e r f o r m a n c e i n d e x e sb ya ne x a m p l et e s t a c c o r d i n gt ot h e s ep e r f o r m a n c ei n d e x e s ，w e p r o p o s e d d a t a a c q u i s i t i o np r o g r a m m e s f r o mt h eu s e ra n d s y s t e m p e r s p e c t i v e s ，a n di s s u e st h a tt h ed a t aa c q u i s i t i o np r o c e s sn e e d sa t t e n t i o n c h a p t e rf o u rd e s c r i b e dv a pp e r f o r m a n c et e s t i n gt o o l sd e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o n d e s c r i b e dp e r f o r m a n c et e s t i n g t o o l s r e q u i r e m e n t ，a n d p r o c e e df r o mt h eo v e r a l ls t r u c t u r e ，t oad e t a i l e de x p l a n a t i o no ft h et e r m i n a l c o n t r o lm o d u l e ，s w i t c hm o d u l e ，s p e c i a lr e s o u r c e sm o d u l ea n dl o ga n a l y s i s m o d u l e c h a p t e r f i v ed e s c r i b e dt h ev a ps y s t e m p e r f o r m a n c et e s t i n g r e q u i r e m e n t s ，t h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r ee n v i r o n m e n t ，p e r f o r m e ds y s t e m p r e s s u r et e s t a n dc a l l p r o c e s s i n gb o t t l e n e c kt e s ti na c c o r d a n c ew i t ht h e t e s t i n gp r o g r a m m e t e s t i n gs h o w st h a td i f f e r e n tt y p e so fs e r v i c e sh a v e d i f f e r e n ts y s t e mb o t t l e n e c k s ，m a i n l yc o n c e n t r a t e di ng r a m m a r - l o a d i n ga n d t e x t t o s p e e c hc o n v e r s i o nd e l a y c h a p t e rs i xt o o ka na n a l y s i so ft h es y s t e mb o t t l e n e c k ，w o r k e do u t c o r r e s p o n d i n go p t i m i z a t i o n s ，a n di m p l e m e n t e dt h e m f i n a l l y ，t h ep a p e r p r o v e dt h a tt h es y s t e mp e r f o r m a n c eh a si m p r o v e dg r e a t l yc o m p a r e dt ot h e p a s tb yp e r f o r m i n gm o r et e s t s k e y w o r d s ：v o i c e x m l ，v a p , p e r f o r m a n c et e s t ，c a c h i n gm e c h a n i s m 4 北京邮i 【1 人学州络j 交换技术罔家重点实验室 北京邮电人学硕士学位论文v o i c e x m l 语音平台系统性能研究及优化 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：摩雪盘日期：三? ? ：? 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研 究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学 校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段 保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文 注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：库专：予日期：至! ! 罗! 三： 导师签名： 埠蚺 日期：趔坠q l 一 北京| | | i j l u 人学m 络j 交换技术| l | 家重点实验空 北京邮电人学硕上学位论文v o i c e x m l 语音甲台系统性能研究及优化 第1 章引言 近年来，随着世界范围内通信市场的不断发展，各种通信网的规模不断扩大， 市场竞争也同趋激烈。电信运营商为扩大市场份额、争夺用户进行的竞争目前己进 入业务竞争阶段。提供多样化、多层次的新业务和建立更完善的服务体系成为运营 商保有更高的市场份额的重要手段。通过提供多种满足用户需求的新业务，可以提 高设备的利用率，增加用户的月使用费，产生新的利润来源，并提高用户的忠诚度， 从而确保运营商的投资回报，并增加利润，有效提高市场竞争力。作为能在现有通 信网上快速、方便、灵活、经济、有效地生成和实现各种新业务的体系，增值业务 平台成为有效满足用户对新业务不断增长的需求，并给运营商带来丰厚利润的最佳 选择。 而目前，电信运营商根据市场的不确定性，希望继续放大价值链，将更多的业 务提供商引入到语音增值业务这一价值链中，发挥业务提供商的优势，力争推出更 多更好的新业务。 在这样的情况下，要求运营商建设统一的语音增值业务平台，使用开放的标准 业务语言，将网络能力抽象为业务能力接口提供给业务提供商，这样既降低 s p ( s e r v i c ep r o v i d e r ，服务提供商1 的技术接入门槛，使其专注于业务的开放，提供 更好的业务形式和内容，同时各接入业务运行在统一平台单面，加强了对业务的监 管控制力度，促进了语音增值业务市场的良性发展。v a p ( v o i c e v a l u e a d d e ds e r v i c e p l a t f o r m ，语音增值业务平台) 项目的目标就是开发一套满足上述要求的语音增值业 务平台系统，简称v a p 系统。v a p 系统使用专门为语音业务设计的v o i c e x m l ( v o i c e e x t e n t s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，语音可扩展标记语言1 作为业务语言，屏蔽网络和底 层系统特性，把能力封装成v o i c e x m l 规范中定义的操作标签开放给业务和内容提 供商。 作为符合v o i c e x m l 语音平台规范的实现，v a p 系统已经成功在多个省份商用， 为运营商带来了丰厚的利润，但是我们也看到，由于相对于传统的语音平台需要有 更复杂的控制和消息交互流程，系统的稳定性和高效性成为关注的焦点。本课题就 是伴随着这样的问题而产生的，它要研究的就是如何来衡量一个v o i c e x m l 语音平 台的性能，如何找出系统的瓶颈，以及对优化系统性能提出参考，并能够将对v a p 系统的性能研究成果推广到其他类似的语音平台中去。 北京邮l 乜人学网络j 交换技术固家重点实验室 v o i c e x m l 语音平台系统，件能研究及优化北京邮i 乜人学硕一i ：学位论义 第2 章v o i c e x m l 与v a p 2 1v o i c e x m l 语言 2 1 1 v o i c e x m l 的形成与目标 v o i c e x m l 是由i b m 、l u c e n t 、m o t o r o l a 和a t & t 四家公司于2 0 0 0 年提出的一 种专门用于支持语音业务的可扩展标记语言，它建立在x m l ( e x t e n t s i b l em a r k u p l a n g u a g e ，可扩展标记语言) 规范的基础之上，是语音浏览技术的核心。 v o i c e x m l 的主要目标是在交互式语音应用中采用w e b 开发的结构和技术，将 w e b 和电话结合，简化交互式语音业务开发。v o i c e x m l 与数据库、h t m l ( h y p e r t e x t m a r k u pl a n g u a g e ) 、x m l 以及其它文档处理和发布系统可以进行几乎没有障碍的数 据交换。 语音技术不但让那些由于环境或生理限制无法使用图形化浏览器的人得以访问 w e b ，也为所有的用户提供了更为便捷的w e b 访问功能。新的语音技术可以创建 出对话驱动的应用程序，例如语音识别技术似s r ，a u t o m a t i cs p e e c hr e c o g n i t i o n ) 、语 音合成技术( t t s ，t e x t t o s p e e c h ) 以及在服务器上记录和回放数字化语音。 v o i c e x m l 提供了一种与技术无关的语言，可以用在语音应用程序中。这些应用程 序将后端处理语音的服务和处理机制与前端基于v o i c e x m l 的表示层分离开。 用v o i c e x m l 开发的语音应用系统，不仅可以完全代替传统c t if 计算机电话集 成) 系统所能提供的功能，而且还可以使应用系统丌发过程极其简单快捷、系统有 极高的可扩展性、可维护性、可移植性、可重用性和开放性1 1 j 。 2 1 2v o i c e x m l 的结构模型 v o i c e x m l 的结构模型【2 1 1 3 1 如图2 - 1 所示： 2 北京 | | i j l u 人学旧络j 交换技术固家蕾点实验窀 北京邮电人学硕 ：学位论文v o i c e x m l 语音平台系统性能研究及优化 文档服务器 ji 请求回应 1r v o i c e x m l 解释器上v o i c e x m ，解释器 下守环培 ji 1 r1r 实现平台 图2 1v o i c e x m l 结构模型 结构模型中的文档服务器i ：( d o c u m e n ts e r v e r ) 是一般的w e b 服务器。它负责接收 v o i c e x m l 解释器r ( v o i c e x m li n t e r p r e t e r ) 发出的请求，并返回v o i c e x m l 解释器所需 要的v o i c e x m l 文档。v o i c e x m l 解释器分析得到的文档，并且按照文档中定义的 流程引导和控制用户与实现平台之间的交互。 v o i c e x m l 解释器上下文( v o i c e x m li n t e r p r e t e rc o n t e x t ) 是v o i c e x m l 解释器的 执行环境，它可以在v o i c e x m l 解释器工作的同时监听用户的输入。 实现平台是一个支持v o i c e x m l 应用程序的软硬件平台。它能够根据用户的响 应动作( 例如：说话或者按键输入) 产生响应事件和系统事件( 例如：超时事件) 。 这些事件中的一部分由v o i c e x m l 解释器依照v o i c e x m l 文档中定义的事件处理流 程处理，其他的则由v o i c e x m l 解释器上下文处理。同时，实现平台还要提供字符 和语音的输入和音频的输出，包括合成语音输出t t s 、音频文件( 例如：w a v 格式 的音频文件) 的输出、语音输入的识别( a s r ，a u t o m a t i cs p e e c hr e c o g n i z e r ) 、 d t m f ( d u a lt o n em u l t i f r e q u e n c y ) 按键输入识别、语音输入的录音以及电话呼叫转接 等功能【4 1 。 2 1 3v o i c e x m l 的特点 v o i c e x m l 作为x m l 的一种扩展应用，主要有以下特剧2 】【3 j ： 通过在每个文件里指定多个交互对话单元，最小化客户机服务器之间的数据交 互。 使语音应用丌发者不必接触低层的平台相关的技术细节。 将与用户交互作用的代码( 在v o i c e x m l 文档中) 同服务逻辑脚本分离。 推动语音服务在不同实现平台上的可移植性。对于内容服务商、工具提供商和 平台提供商来说，v o i c e x m l 是一个公共语言。 北京邮i u 人学网络与交换技术国家重点实验室 3 v o i c e x m l 语音f 俞系统性能研究及优化 北京邮f 乜人学硕上学位论文 对于简单交互过程，v o i c e x m l 非常易于使用；同时它也提供了能支持复杂对 话的语言特性。 2 1 4v o i c e x m l 的相关概念 一个v o i c e x m l 文档( 或者一个文档的集合，称为应用) 构成一个有限会话的 自动机。在某一时刻，用户总是在一个对话( d i a l o g ) q b 。每个对话决定下一个要执行 的对话，对话问的迁移用u r i ( u n i v e r s a lr e s o u r c ei d e n t i f i e r ，统一资源标识) 来指 定，u r i 定义了下一个对话和对话所在的文档。当一个对话没有指定后继，或者对 话中执行到明确退出会话的元素，则执行被终止。 2 1 4 1 会话 当用户开始和解释器交互时，会话( s e s s i o n ) 就开始了。即使v o i c e x m l 文件被卸 载，会话也一直存在。只有在如下两种情况会话才会结束： 用户或者v o i c e x m l 解释器请求结束。 所有的v o i c e x m l 文档都到达了结束状态。 2 1 4 2 应用 应用是共享应用根文档( a p p l i c a t i o nr o o td o c u m e n t ) l 约- - 系列文档集合。当用户 和应用中的任何一个文档交互时，根文档都要被加载。并且只要用户和这个应用中 的文档交互，根文档就一直处于有效状态。直到用户请求另一个应用中的文档，前 一个应用的根文档才被卸载。当根文档被加载时，在根文档中声明的变量对于应用 中的其它文档都是可用的，根文档中的语法也处于激活状态。 2 1 4 3 对话和子对话 v o i c e x m l 规范定义了两种对话( d i a l o g 卜表单( f o r m ) s f = t l 菜单( m e n u ) 。表单定 义了一组域变量( f i e l di t e mv a r i a b l e s ) 用来收集用户输入的数据。每一个域( f i e l d ) 口- 以 指定一个语法( g r a m m a r ) ，这个语法定义了用户合法输入的范围。子对话( s u b d i a l o g ) 就相当于一次函数调用。它提供了一种机制用来调用新的对话并且在新对话结 束时返回到调用子对话状态。在调用子对话时，局部数据、语法和状态信息需要被 保存并在子对话返回时被恢复。 2 1 4 4 语法 4 北京| 1 | i j i 【i 人学m 络j 交换技术罔家重点实验室 北京邮电人学硕十学位论文v o i c e x m l 语占甲台系统性能研究及优化 每一个对话可以有一个或者多个语法( g r a m m a r ) 。语法规定了用户在交互过程中 的语音输入范围和许可的d t m f 按键。在最简单的情况下，只有从属于对话的语法 才被激活。在复杂的情况下，其他的语法也可以被激活并响应，比如下列语法： 在对话内部定义的语法 被链接引用的外部语法 在文件级别定义的语法，并且是全局激活状态 在应用级别定义的语法，并且是应用激活状态 2 1 4 5 事件 事件( e v e n t ) 是v o i c e x m l 规范定义的一种处理异常的机制。当用户没有提供解 释器预期的输入、或者用户提供的输入不合法、或者用户需要帮助时，实现平台都 会抛出事件。当解释器发现在v o i c e x m l 文档中有语义错误时，它也会抛出事件。 事件会被c a t c h 元素( 类似于高级程序设计语言中的c a t c h 关键字，用来捕获文档执 行过程中出现的各种异常) 捕获并处理。每一个能发生事件的元素都可以指定c a t c h 元素；c a t c h 元素也可从高一级的封闭元素中继承，采用这种方式，共同事件处理行 为可以在任一层指定，并应用到所有的低层。 2 1 4 6 链接 链接( l i n k ) 实际上是一种语法。当用户的输入符合这个语法时，控制将转移到由 这个链接指定的一个u r i ( u n i v e r s a lr e s o u r c ei d e n t i f i e r ) 。链接也可以被用来抛出异 常。 2 1 4 7 可执行内容 可执行内容( e x e c u t a b l ec o n t e n t ) 是指一段执行逻辑。它们出现在b l o c k 元素、 f i l l e d 元素、事件处理元素c a t c h 中。另外i f 元素是属于可执行内容的，i f 元素本 身又包含可执行内容，可以说，可执行内容是v o i c e x m l 中最基本的动作单位，是 v o i c e x m l 语义的最终执行者。 2 2v o i c e x m l 语音平台与v a p 系统 2 2 1v o i c e x m l 语音平台概述 v o i c e x m l 规范主要从业务流程和业务描述的角度定义了一系列的规则，对基 于v o i c e x m l 的语音平台提出了一系列平台无关的业务能力标签，如p r o m p t 、r e c o r d 北京邮电人学网络j 交换技术困家重点实验室 5 v o i c e x m l 语音j f 台系统性能研究及优化 北京邮i u 人学硕l ：学位论文 等标签，各种业务能力最终由v o i c e x m l 解释器通过底层实现平台来提供。底层平 台的实现细节通常由适配接口层对业务开发者进行屏蔽。v o i c e x m l 解释器连同底 层平台的实现，组成v o i c e x m l 语音平台。根据v o i c e x m l 规范，一套v o i c e x m l 语音平台的实现应该满足以下要求【2 】【3 】【5 l ： 获取v o i c e x m l 文档( d o c u m e n ta c q u i s i t i o n ) 为了取得v o i c e x m l 文档供v o i c e x m l 解释器解释执行，必须支持h 1 曙协 议。 音频输出( a u d i oo u t p u t ) 必须支持音频文件与1 t s 两种方式，并且能够自由地对音频和1 t s 进行序 列输出。v o i c e x m l 规范指定了必须支持的音频文件格式，以及可选的音频格 式。 音频输x ( a u d i oi n p u t ) 实现平台要能够同时检测并报告用户的按键输入及语音输入，并通过定时器 控制输入间隙，这个输入间隙可以在v o i c e x m l 文档中指定；必须支持录音功 能。 呼叫转接( t r a n s f e r ) 实现平台应该能够支持通过通信网络建立第三方连接的能力。 从图2 2 可以看出，v o i c e x m l 语音平台处于通信网与因特网之间，成为一个应 用层网关，它解释执行由因特网得到的v o i c e x m l 文档并通过通信网与终端用户交 互。 图2 - 2v o i c e x m l 语音平台所处的位置 6 北京| | | | j i u 人学f 卅络，j 交换技术围家重点实验空 北京邮电大学硕上学位论文v o i c e x m l 语音3 f 台系统性能研究及优化 2 2 2v a p 的体系结构 v a p 作为一个v o i c e x m l 语音平台的实现，由v o i c e x m l 解析器、语音识别引 擎、语音合成引擎、信令通道、语音通道等几个部分组成，它是语音增值业务的承 载平台，主要的功能有呼叫接入、呼叫控制、业务逻辑解释执行、特殊资源管理及 控制、语音门户、内容存储等。在整个语音增值业务系统中，v a p 的位置可以用图 2 3 表示【6 1 。 图2 - 3 语音内容业务系统结构图 v a p 与应用系统之间使用基于h t i p 的v o i c e x m l 作为业务语言，当一个语音 呼叫接续到语音增值业务平台来时，由呼叫控制功能根据用户拨打的接入码，分配 一个呼叫v o i c e x m l 业务逻辑解释自动机，由v o i c e x m l 业务逻辑解释自动机根据 该接入码对应的u r l ( u n i f o r mr e s o u r c el o c a t o r ，统一资源定位符) ，获取一个 v o i c e x m l 编写的业务流程来解释执行，分配资源并控制资源的动作，完成和用户 的交互。 v a p 的系统结构如图2 4 所示。 北京l | | l j f b 大学嗍络与交换技术围家重点实验室7 v o i c e x m l 语音f 台系统性能研究及优化北京邮i 【1 人学硕l ：学位论文 图2 4 垤系统结构图 前置交换模块：它作为一个信令点接入信令网，与信令转接点s t p 相连，它负 责接收来自信令网的标准信令( 如i s u p ) ，并转换为可以被内部各模块识别的消息 格式，通过消息总线传递到业务执行系统进行处理；反之，当业务执行系统需要发 送信令相关消息时，它将消息传递到前置交换模块，经协议转换成标准信令后发送 到信令网。前置交换模块同时完成m s c ( m o b i l es w i t c hc e n t e r ) 倾l j 及特殊资源设备侧 时隙的交换。 特殊资源设备：主要实现录放音、d t m f 收号、会议桥等媒体层的功能，同时 还负责采集用户语音，供语音识别时使用。 v i p s - 特殊资源设备与消息总线之间的一个协议转换网关，负责在v a p 系统内 部消息头和特殊资源设备要求的消息头之间进行转换；还负责控制特殊资源设备进 行录音，并通过t c p u d p 方式从特殊资源设备取得录音数据，通过自己内嵌的a s r 客户端与a s r 服务器进行语音数据和控制信息交互，由a s r 服务器完成语音识别 并将识别结果返回给业务执行系统。 t t s 服务器：用于完成文本语音转换功能，将文本转化为语音文件，转换后的 文件可以像普通语音文件一样由特殊资源设备向用户播放。 消息总线：各子系统之间的消息传送枢纽，负责消息的转发，并维护连接的有 8 北京i | | | ；1 1 1 人学l 叫络j 交换技术固家重点实验空 北京邮电大学硕十：学位论文v o i c e x m l 语占甲台系统性能研究及优化 效性；实现了负荷分担策略，当收到的消息没有特别指定目的进程时，消息总线会 按某种策略选择一个符合接收条件的进程并转发出去。 业务执行系统：它是v a p 系统的核心，主要完成呼叫控制和接续、业务文档的 获取和执行、语法加载等功能。业务执行系统的底层实现平台负责与不同的设备和 组件进行交互，从而向v o i c e x m l 解释器屏蔽不同设备所带来的协议、功能等方面 的差异。 d b m o d u l e ：负责向系统中其它模块提供数据库访问服务；定期扫描外呼任务表， 实现对到期外呼任务的触发。 在一个v a p 系统，各类子模块可以有多个，这些模块可以灵活部署在不同的服 务器上，实现负荷分担的系统结构。 2 2 3 心的基本信令与消息流程 一个用户主动呼入的呼叫在v a p 系统中的典型处理流程可以用图2 5 的流程表 示【刀。 国囤国国 图2 - 5v a p 的呼叫处理基本流程图 图2 5 的流程适合于电路交换网络，基本流程说明如下： 北京| l l i j 电人学网络j 交换技术罔家重点实验室 9 v o i c e x m l 语音平台系统性能研究及优化 北京邮l u 人学硕i ：学位论文 1 用户拨打接入号码后，交换机根据特殊号码触发i a m ( 1 n i t i a la d d r e s sm e s s a g e ) 消 息到前置交换模块，前置交换模块做协议适配后发送到业务执行系统，执行系 统分析主被叫号码规则得到对应的启动v o i c e x m l 文档的u r l 。 2 v o i c e x m l 解释自动机向前置交换模块回复a c m ( a d d r e s sc o m p l e t em e s s a g e ) ：f i 息，表示已收到为该呼叫选路到被叫用户所需的所有地址信号。 3 v o i c e x m l 解释自动机通过h t t p 协议向w e b 服务器请求该u r l 的业务文档。 4 w e b 服务器以相应的v o i c e x m l 文档作为返回结果。 5 v o i c e x m l 解释自动机进行相关初始化，并将v o i c e x m l 文档解析成一颗树型结 构保存在内存中。 6 v o i c e x m l 解释自动机运行f i a ( f o r mi n t e r p r e t a t i o na l g o r i t h m ) 算法，选择下一个 将要执行的对话，进行语法加载等操作，如果需要订s 转换，则向t t s 服务器 发送转换请求。 7 v o i c e x m l 解释自动机向特殊资源设备申请资源，并得到资源申请回复。 8 v o i c e x m l 解释自动机根据业务流程通过实现平台与特殊资源设备交互，向用户 播放提示音、收取d t m f 号码、录音、语音识别等。在整个呼叫过程中，业务 执行系统与w e b 服务器可能需要进行多次交互，同样，与特殊资源设备的交互 也将有很多次。 9 如果文档执行结束或者用户挂断，则v o i c e x m l 解释自动机向特殊资源设备申 请释放资源，并得到资源释放回复。图2 5 是v o i c e x m l 执行文