（计算机系统结构专业论文）apa协议的分析及其在电力调度通信系统中的应用.pdf

东北大学硕士学位论文 摘要 a p a 协议的分析及其在电力调度通信系统中的应用 摘要 随着调度程控交换机在电力系统中的发展，对电力调度通信系统的升级成为可能。 本文提出在升级后的调度通信系统中，使用数字键控调度台和触摸屏调度台相结合代 替传统模拟电话晌机制，从而为调度员提供更友好的使用界面以及附加的功能，使调 度员可以摆脱键榨测度台单调、复杂、容易出错的操作。 本系统要完成的任务是通过串口连接触摸屏调度台和键控调度台，进丽通过键控 涮度台进行触技删删度台和调度交换机之捌的数据传输。传输协议使用的是t a d i r a n 公由i 的a p a 私仃咖议，在无法获得a p a 协议资料，仪有一个用此协议实现的c a p 系 统的基础上，需要门先分析c a p 系统，以截获a p a 私有协议的报文，分析a p a 办议 进而使用此协议玎发出新的调度通信系统。 本文首先从1l l 力调度通信网的重要性谈起，引出本课题研究的必要性，接着阐述 了电力调度通信系统的总体设计方案和体系结构。在给出系统的总体设计后，对系统 所需要的a p am 议的报文进行截获和分析，得出协议的报文格式。之后，对系统进行 洋细设汁与实现的描述，首先介绍了数据库的设计，然后是系统各功能模块的设计实 现。最后，给出了l 莪系统测试结果以及系统的评估。 关键词：触摸调度台：a p a 协议：电力调度；串行通信 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t a n a l y s i so f a p ap r o t o c o la n di t sa p p l i c a t i o ni np o w e r d i s p a t c h i n gc o m m u n i c a t i o ns y s t e m a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fd i s p a t c h i n gp r i v a t ea u t o m a t i cb r a n c he x c h a n g e si np o w e r s y s t e m ， i tb e c o m e sp o s s i b l et ou p d a t et h ep o w e rd i s p a t c h i n gc o m m u n i c a t i o ns y s t e m i nt h eu p d a t e d s y s t e m ，am e c h a n i s mi sp r o p o s e d ，w h i c hu s e sd i g i t a lk e y i n gd i s p a t c h e rs t a t i o n sa n dt o u c h t e r m i n a l sr e p l a c i n gt r a d i t i o n a la n a l o gt e l e p h o n e s t h i sm e c h a n i s mc a nn o to n l yp r o v i d e b e t t e ri n t e r f a c e sa n da d d i t i o n a lf u n c t i o n s ，b u ta l s ol e td i s p a t c h e r st h r o wo f ft h eb a l d ， c o m p l e x ，a n de r r o rp r o n eo p e r a t i o n t h et a s ko ft h i ss y s t e mi st oc o n n e c tt o u c ht e r m i n a l sa n dk e y i n gd i s p a t c h e rs t a t i o n sb y s e r i a li n t e r f a c e ，f u r t h e r , t ot r a n s f e rm e s s a g e sb e t w e e nt o u c ht e r m i n a la n dd i a p a t c h i n g e x c h a n g e r sb yk e y i n gd i s p a t c h e rs t a t i o n s n l ct r a n s f e rp r o t o c o li sa p ap r i v a t ep r o t o c o l b e l o n g e dt ot a d i r a nc o r p o r a t i o n b u ti ti si m p o s s i b l et oo b t a i nt h ea p ap r o t o c o ld o c u m e n t ， a n dt h eo n l yt h i n go b t a i n e di sas y s t e mn a m e dc a pb a s e do na p ap r o t o c 0 1 i nt h i s c o n d i t i o n ，a tf i r s tc a ps y s t e mi sd i s c u s s e d ，a n dt h e na p ap r o t o c o lm e s s a g e sa r ei n t e r c e p t e d a n da n a l y z e d ，a tl a s tn e wd i s p a t c h i n gc o m m u n i c a t i o ns y s t e mi sd e v e l o p e d a tt h eb e g i n n i n go ft h i sp a p e r , t h ei m p o r t a n c eo ft h ep o w e rd i s p a t c h i n gc o m m u n i c a t i o n n e t w o r ka n dt h en e c e s s i t yo fr e s e a r c h i n gt h ep r o j e c ta r ed i s c u s s e d a f t e r w a r d s ，t h eg e n e r a l d e s i g no ft h ep o w e rd i s p a t c h i n gc o m m u n i c a t i o ns y s t e ma n di t sa r c h i t e c t u r ea r ei n t r o d u c e d t h e na p a p r o t o c o lm e s s a g e sa r ei n t e r c e p t e da n da n a l y z e dt oo b t a i nt h ep r o t o c o lm e s s a g e f o r m a t a f t e rt h a t , p a r t i c u l a rd e s i g na n di m p l e m e n to f t h es y s t e ma r ed e s c r i b e d ，w h i c hi n c l u d e 。t h ed e s i g n o fd a t a b a s ea n dt h ed e s i g no ff u n c t i o n a lm o d u l e s f i n a l l y , s o m ed a t ao ft e s t sa b o u tt h ep e r f o r m a n c ea n d t h ea n a l y s i so f r e s u l t sa r eg i v e n k e yw o r d s ：t o u c ht e r m i n a l ；a p ap r o t o c o l ；p o w e rd i s p a t c h i n g ；s e r i a lc o m m u n i c a t i o n 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也刁i 包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示 溅意。 学位论文作者签名：爹王捎 日期：咿够，z 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即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，允许论文被龟阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： 东北大学硕士学位论文第一章引 言 第一章引言 本章首先介绍电力调度通信网的用途以及重要性，之后介绍串口通信的基本知识 和串行口的针结构，最后提出课题。 1 1 电力调度通信网的重要性 电力：业是【t 经济发展的基础产业，现代化国民经济和现代化社会与电力工业 的发展密切相关，i u 力的生产和供应是否安全、可靠将直接影响国家经济的发展和社 会的安定，因此，客观上要求电力供应必须安全、可靠。 在电力系统运仃中，电力调度的任务是组织、指挥、指导和协调电网的运行，电 力渊度机构承担衍i l l 力生产、输送和使用的统一调度工作。电力调度是电网运行管理， 倒闸操作和事故处川! 的指挥机构。每个调度员是保证电网安全运行、稳定运行和经济 运行的直接指挥肯。在电网运行中，一旦发生故障，轻者导致电气设备的损坏，使少 数用户停电，给牛产造成一定的损失，重者则波及到系统的广大区域，使成千上万的 川j o 失去用电，造成重大事故，给社会带来不可估量的经济损失和政治影响。因此调 度- l ，心的首要任务，就是确保电力系统的安全运行，不发生或少发生事故。即使发生 j i 敞出将其控制n j f | | | j 部的小范围内，并尽快使系统恢复f 常运行。要做到这点，不仅 需要不断地提高洲! ： ：员晰世务技术水平，同时也需要拥有现代化的调度控制手段。 为使电力系统| i 常生产的指挥机构、数据传递、r 常生产管理等方面的信息迅速、 准确和可靠的传输，1 乜力系统建立了 u 力调度通信网。 电力调度通亿l 叫足独立于电力行政通信网的专用通信网，其主要l l ； 责是传输和交 换调度人员的操作命令、进行经济调度、处理事故等信息，它是指挥电力系统安全、 稳定、经济运行n 0 厦要指挥工具，其质最的优劣直接影响着电网运行的安危。 l b 力调度迎价i 叫有着臼身的特殊性，它为电力系统调度指挥服务，刈 ir 乜网的安 全和u 丁靠运行起卉最要的作用。电力调度通信是为电力生产及调度服务并已成为电刚 安全、稳定、经济运行的重要手段。 中华人民共和刚电力法规定，电网运行实行统一调度、分级管理； 电网调 度管理条例列确，明度机构分为血级，即国家调度机构，跨省、臼治区、直辖市调 度机构，省、自治k 、直辖市级调度机构，省辖市级调度机构，县级凋度机构。目前 我罔己建立了较j 芒桥的五级调度体系，分别是国家电力调度通信中心，简称幽调；东 北、华北、华东、o 乎中、西北、南方电力调度通信中心，简称网调：各省( 直辖市、 自治区) 电力公id u 力调度通信中心，简称省调；还有2 7 0 个地调和2 0 0 0 多个县调。 各级调度机构剥再f 调度管辖范围内的电网进行调度，依靠法律、经济、技术并辅之 东北大学硕士学位论文第一章引言 以必要的行政手段，指挥和保证电网安全稳定经济运行，维护国家安全和各利益主体 的利益。 1 2 串口通信 随着计算机系统的应用和微机网络的发展，通信功能越来越显的重要。这里所晓 的通信是指计算机j 外界的信息交换。凶此，通信既包括计算机与外部设备之划，也 包括计算机和计算机之问的信息交换。由于串行通信是在一根传输线上一位一位的传 送信息，所用的f 0 输线少，并且可以借助现成的电话网进行信息传送，因此，特别适 合于远距离传输。刈于那些与计算机相距不远的人一机交换设备和串行存储的外部设 备如终端、打印机、逻辑分析仪、磁盘等，采用串行方式交换数据也很普遍。在实时 控制和管理方面，朵用多台微机处理机组成分级分布控制系统中，各c p u 之| 1 日j 的通信 般郜是串行方一，所以串行接口是微机应用系统常用的接口 z l 。 典型地，j 目j 小j 于a s c l l 码字符的传输，通信使用3 根线完成：地线、发送、接 收。山于串口通信址异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数 掘，其他线主要蹦j ：握手，但这不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据 位、停止位和奇仙饺验，对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配。 ( 1 ) 波特率：返足一个衡量通信速发的参数，它表示每秒钟传送的b i t 数。 ( 2 ) 数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。 ( 3 ) 停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1 ，1 5 和2 位。由于数据 足在传输线上定寸的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间 出现了小小的不州步，因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时 钟l 嗣步的机会。f j 。l i ：化的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但足数据传输率 刚时也越慢。 ( 4 ) 奇偶校验1 t ：在串口通信中一种简单的检错方式。奇偶校验计算数据中为1 的比特个数，再增加一个附加比特，使得l 的个数为偶数( 偶校验) 或奇数( 奇校验) 。 串口通信接i1 标准经过使用和发展，目前已经有几种，但都是在r s 2 3 2 标准的 基础上经过改进咖j i ：；成的。r s 一2 3 2 一c 标准【3 1 是美国e i a ( 电子工业联合会) 与b e l l 等公司一起丌发的1 9 6 9 年公自j 的通信协议，其中r s 全称为r e c o m m e n d e ds t a n d a r d ， 代表推荐标准，2 3 2 足标示号。它适合于数据传输速率在0 2 0 0 0 0 b s 范围内的通信。 这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由 于通信设备厂| i i i | 5 乍j 。与r s 2 3 2 兼容的通信设备，因此，它作为一种标准目前已在 微机通信接口中被j 。泛采用。 由于r s 2 3 2 c 并未定义连接器的物理特性，因此出现了各种类型的连接器，其 0 f 脚的定义也各小捌i 二j ，下面分别介绍d b 2 5 和d b 9 连接器。 d b 2 5 连接器定义了2 5 根信号线，分为四组。 2 东北大学硕士学位论文第一章 引言 ( 1 ) 异步通信的9 个电压信号( 2 、3 、4 、5 、6 、7 、8 、2 0 、2 2 ) ； ( 2 ) 2 0 m a 电流环信号9 个( 1 2 、1 3 、1 4 、1 5 、1 6 、1 7 、1 9 、2 3 、2 4 ) ： ( 3 ) 空6 个( 9 、1 0 、1 1 、1 8 、2 l 、2 5 ) ： ( 4 ) 保护地个，作为设备接地端( 1 ) 。 a t 机及以后机型不支持2 0 m a 电流环接口，使用d b 9 连接器作为提供多功能i o 卡或主板上c o m1 和c o m 2 两个串行接口的连接器，它只提供异步通信的9 个信号。 d b 一2 5 和d b 9 的常用引脚说明如表1 1 和表1 2 所示。 表1 1d b 9 的常用引脚说明 t a b l e1 1s p e c i f i c a t i o no f c o m m o n p i n i n d b 9 表1 2d b 2 5 的常用引脚说明 t a b l e1 2s p e c i f i c a t i o no f c o m m o np i ni nd b 2 5 串口传输数船只要有接收数据引脚和发送数据引脚就能实现。接收数据引脚( 或 线) 与发送数据引脚( 或线) 相连，彼此交叉，信号地对应相接就可以。同一个串口 3 东北大学硕士学位论文第一章 引 言 的接收引脚和发送引脚直接用线相连，两个串口相连或一个串口和多个串口相连都可 以实现数据的传输。r s ，2 3 2 c 串口通信连接方法列举如表1 3 所示。 表1 3r s 一2 3 2 c 串口通信接线 1 h b l e l 3c o n n e c t i o no f r s 一2 3 2 - cs e 打a lc o m m u n i c a t i o n 1 3 课题的提出 该课题的提出源于辽宁省电业局对全省电力调度通信系统的升级需求。根据电 力法的运行机制要求各级调度机构必须时刻保持通讯的畅通，迅速处理时刻变化的 大量运行信息，正确下达调度指令。而目前的电力调度通信系统已经沿用了多年。传 统的电力调度系统有一下共同特点：它们都是基予语音和模拟电话的，内部核心基于 6 4 k 交换。目前的电力调度系统技术陈旧，仍然采用多年以前的架构，功能单一，调 度员仅能通过按键拨打电话，对调度通信系统进行改造势在必行( 引。 一般来说，调度通信系统由调度交换机+ 调度台构成。辽宁省电业局要求用调度 交换机组建专用的调度通信n t 引，使用数字调度台和与之匹配的触摸屏调度通信系统 来代替传统的模拟电话【6 】，其中触摸屏调度通信系统就是本课题所要研究的内容。 触摸屏调度通信系统的作用是为调度员提供更友好的界面，调度员可以摆脱调度 台单调、复杂、容易出错的操作，而使用更人性化计算机操作。此外，本系统还可以 通过与数据库相连而提供许多调度台无法提供的增值服务。 本课题选用的是以色列t a d i r a n 电信公司的c o r a l i p x3 0 0 0 数字程控调度交换机和 d k t 2 3 2 2 调度台。要使用触摸屏调度台进行调度通信，必须使触摸屏调度台和调度交 换机可以交换数据，本课题采用触摸屏调度台和d k t 2 3 2 2 键控调度台通过串口相连， 触摸屏调度台和调度交换机之间的数据传输通过键控调度台进行，传输协议使用的是 t a d i n t o 公司的私有协议a p a 协议。在无法获得a p a 协议资料，仅有一个用a p a 协 议实现的c a p 系统的基础上，需要首先分析c a p 系统，以截获a p a 私有协议的报文， 分析a p a 协议进而使用此协议丌发调度通信系统。 4 东北大学硕士学位论文 第二章系统整体设计 第二章系统总体设计 本章首先从系统所要实现的目标出发，根据系统设计的原则，给出系统的体系结 构，并由体系结构选购系统所需的硬件设备和设计平台以及设计工具。 2 1 系统目标 2 1 1 总体目标 系统的总体目标是通过触摸屏p c 机和键控调度台之间的串口通信，使调度员可 以直接触摸p c 机进行调度通信，从而摆脱传统的利用键控调度台进行调度通信的操 作模式【7 1 。除了实现调度台的所有功能外，利用p c 机自身的优势和人性化的设计实现 其他附加的功能，使调度员的调度操作更简洁、科学。 2 1 2 功能目标 系统的功能目标可以概括为以下几点。 ( 1 ) 显示交换机的系统时间，使得所有调度台的时间得以统一。 ( 2 ) 系统能够分为修改模式和使用模式，进入修改模式需要身份验证。 ( 3 ) 系统能够实现键控调度台的所有功能，包括主动呼叫、选择接听来电、电话会 议、电话转接、电话保持、电话夜服等。 ( 4 ) 查看网内其他调度台的使用情况。 ( 5 ) 一键拨号，以及对号码进行分组。 ( 6 ) 系统维护方便、管理统一、可操作性强。 2 2 设计原则 系统遵循如下所述的设计原则【8 】。 ( 1 ) 可扩展性原则 随着全国电力调度通信网的逐渐升级，本系统的用户将不断增长，因此系统在设 计时应考虑到对调度台功能的增长留有余地，同时调度台号码的最大长度以及数据库 的存储能力也应有扩展的空间。 ( 2 ) 易用性原则 由于系统的使用者是电力系统的调度员丽非计算机的专业人士，并且系统的开发 目的是为了简化键控调度台的复杂操作，所以系统的易用性就显得非常重要。系统的 安装应是尽量自动式的，运行环境应在大家熟悉的操作系统上，对于调度员的操作应 5 东北大学硕士学位论文第二章系统整体设计 遵循最简化原则。 ( 3 ) 可靠性原则 调度通信在电力系统是至关重要的，保证调度通信的畅通是本系统设计最为重要 的原则。 要保证系统的可靠性，一方面是保证系统在正常工作状态下的可靠性，另一方面 还要保证系统承受误操作的可靠性。系统不仅应对调度员的正确操作做出正确的反应， 而且应在调度员有意或无意的误操作后给予错误提示并保证系统的正常运行以及数据 库的正确性。 2 3 系统设计 2 3 1 系统体系结构 触摸屏电力调度通信系统由调度交换机、键控调度台和触摸屏调度台组成。调度 交换机是整个系统的核心，它负责连接整个网络，以及控制整个调度过程。调度交换 机可以接收来自调度台的调度命令，并通过专网把此命令传送给其他调度交换机，同 时它还可以根据自己从专网接收到的数据来控制自己管辖范围内的调度台1 9 。 在调度系统中，调度台扮演着至关重要的角色，调度员通过它发布指令，接收调 度对象的信息，通信部门可以通过它实时观测了解通信网各路由各通道线路的运行情 况，行政部门可以通过它进行生产安排，紧急处理各类突发事件。本系统采用键控调 度台和触摸屏调度台相结合l l 叫，以方便调度员使用和作为备用设备提高系统可靠性。 其中，键控调度台和触摸屏调度台之间使用串口线连接。 本系统逻辑结构如图2 1 所示。 图2 1 电力调度通信系统结构图 f i g 2 1s t r u c t u r eo f p o w e rd i s p a t c h i n gs y s t e m 其中，p b x a 和p b x b 代表两个调度交换机，k a 和k b 代表两个键控调度台， 一6 一 查韭垄堂堡主茎垡堕查箜三主墨丝釜堡堡盐 t a 和t b 代表两个触摸屏调度台。调度员操作触摸屏调度台，触摸屏调度台对操作进 行分析，把需要传送的命令通过串口线发送给键控调度台，键控调度台根据接收到的 命令做出相应的反应并且把命令继续传送给调度交换机作最后的处理。同理，键控调 度台可以接收来自交换机的命令数据，并把数据再次传递给触摸屏调度台，触摸屏调 度台对数据进行分析并做出相应的反应。 2 3 2 硬件设计 本系统有以下硬件组成。 ( 1 ) 调度交换机 调度交换机使用的是以色列t a d i r a n 电信公司的c o r a li p x3 0 0 0 系列交换机【n 】。 c o r a li p x3 0 0 0 采用c o r a l 的无缝迁移和模块增长原理，这很适合其终极形式。为适应 增长的需要，c o r a li p x3 0 0 0 支持多达1 7 0 个插槽的配置，这使得系统容量增至4 0 8 0 个有线端口，其最小通信能力为l o 万忙时式呼叫。同时该交换机具备适应高容量设备 和高层通信设备的灵活性，高容量设备包括医院、学院和需要许多台的酒店旅馆，这 些都有一定的通信需求，高层通信设备有诸如政府办公室以及其他大型的、高速发展 的电话密集应用【l ”。 ( 2 ) 键控调度台 与c o r a l 交换机相匹配的d k t 2 0 0 0 系列调度台是智能化，多重控制及软件控制的 电话机。所有操作特性和键位编程都存储在c o r a l 交换机系统的数据库里，这样，分 机的重装、升级和复位都很方便。可编程键可定义为直接进入分机、分机群、中继、 中继群等多种路径或系统功能。键位也可定义为多重拨号命令( 用于一键直通) ，语音 应答和语音信箱系统等多种复杂的呼叫方式。d k t 调度台利用先进的数字信号处理 ( d s p ) 电路，不断分析话音信号，调整信号特性，保证最佳话音质量。同时，数字 混合电路允许利用数字中继设备，建立三方会议。 ( 3 ) 触摸屏 为使操作更为便捷，本系统运行在触摸屏p c 机上，通过直接触摸号码键和功能 键就可以向调度台发送指令，比原始键控调度台和普通p c 机更方便。 触摸屏是一种新型的电脑输入设备，它的应用彻底改变了计算机的应用界面，大 大简化了计算机的操作模式，使用者不必事先接受专业训练，仅需以手指触摸屏幕即 能操纵计算机，简单直观地实现人与复杂机器的交流【1 3 】。触摸屏组成结构如图2 2 所 示。 东北大学硕士学位论文第二章系统整体设计 幽2 2 触摸屏组成结构图 f i g 2 2s t r u c t u r eo f t o u c hs c r e e n ( 4 ) 多串口卡 现在的计算机一般都只提供一个串口，对于要同时连接两个键控调度台的本系统 来说是不够用的，因此就需要想办法对计算机的串口进行扩展，使计算机可以支持多 个串口设备。一般说来有这么几个扩展方案f 】4 1 。 一是采用多串口卡来解决。这种多串口卡可以插在计算机的主板上，能够扩展出 很多个串口，而且软件上无需做更改。 第二个方案是把原来的那个串口通过接线一分为多，这样不用往计算机里插卡了， 但是要做适当的软件上的修改以虚拟出新的串口。 第三个方案是用u s b 转串口线。该线提供驱动程序，能够在计算机内虚拟出一个 新的串口来，使用起来和真实的串口没有什么区别。 从以上各方案的比较可以看出，第二个方案可以节约成本，但不适合大批安装， 第一和第三个方案在成本上差不多，但第三个方案是以牺牲u s b 口为代价，所以第一 个方案在扩展性上更有优势。本系统选择使用多串口卡。 本系统使用康海c p l 0 4 系列的多串口卡，c p l 0 4 为4 个串口，可以运行在w i n d o w s 系列、u n i x 和l i n u x 操作系统上。将c p l 0 4 卡插入c p i 插槽内，安装驱动程序后即可 直接使用。 2 3 3 软件设计 2 3 3 1 系统功能模块设计 触摸屏电力调度通信系统按照功能能够划分为八个功能模块：主控模块、通话模 块、处理时间模块、电话状态模块、键权切换模块、高级功能模块、参数设置模块、 用户管理模块。系统模块结构如图2 3 所示。 8 东北大学硕士学位论文 第二章系统整体设计 图2 3 系统模块结构图 f i g 2 3s y s t e mm o d u l es t r u c t u r e 主控模块是整个系统的中央调度模块，它的主要功能是从调度交换机接收数据， 分析数据的类型，把数据发送给能够处理本次数据的具体处理模块；以及接收各个具 体处理模块的数据，经过处理后发送给调度交换机。 通话模块负责主动发起呼叫或被动收到呼叫，建立呼叫连接，最后挂断呼叫的全 过程，是系统中最复杂的一个模块。其中主动发起呼叫是主动拨打电话等待对方接听， 被动收到呼口q 是收到交换机发来的呼叫命令。无论是主动发起呼口q 还是被动收到呼叫， 都会有建立呼叫连接的操作和挂断的操作。通话模块和主控模块问的数据传输是双向 的，通话模块从主控模块接收到通话的数据，再进一步对数据进行判断并分别处理， 如果判断出数据是电话状态报文，则还要进一步把数据传送给电话状态模块，在数据 的处理过程中对可能引起键权切换的数据要把数据传送给键权切换模块，另外通话模 块也通过主控模块向调度交换机发送数据。通话模块在进行数据处理时需要和数据库 进行更新。 调度台的时间一致性在电力系统是很重要的，为了保证网内所有触摸屏调度台的 时间一致性【l ”，调度台上显示的时间应该取自调度交换机而不是取自p c 机。另外， 时间的显示还可以用来查看网络的运行情况，如果时间显示不变就知道是网络出现了 问题，为了让调度员可以在网络出现问题的第一时间发现问题，时间的获取以秒为单 位。处理时间模块就是为了处理上述问题而产生的，处理时间模块和主控模块间的数 据传输也是双向的。 触摸屏调度台不仅可以用来发送调度命令和接收调度命令，还可以查看网内其余 调度台的使用状态。电话状态模块用来查看其余调度台是在使用过程中还是在空闲状 态，这样调度员在发送调度命令时可以做到心中有数。电话状态模块从通话模块中接 0 东北大学硕士学位论文第二章 系统整体设计 收数据并处理。电话状态模块在进行数据处理时需要和数据库进行更新。 为了节约成本，本系统采用两个键控调度台连接一个触摸屏调度台，也就是一个 触摸屏调度台同时服务于两个键控调度台，两个键控调度台根据摆放的位置分别被称 作左、右手柄。但在某一个时刻只能有一个手柄控制触摸屏调度台，这时就存在键权 的问题，即哪个手柄有权操作触摸屏，以及键权之间的切换问题，键权切换模块就是 用来解决这些问题的。其中左右手柄的键权切换应遵循一定规则，这些规则必须符合 调度员的调度习惯。键权切换模块从通话模块和电话状态模块接收数据并处理。 触摸屏调度台除了要实现呼叫和挂断的基本功能外，还要实现一些高级功能，如 保持功能、强插强拆功能、会议功能、监听功能、夜服功能等，以及这些功能叠加在 一起的复合功能。这些功能的特点都是由调度台主动发起，使用频率较低，操作较为 简单，所以统一放在高级功能模块中处理。高级功能模块和主控模块间的数据传输是 单向的，高级功能模块向主控模块发送需要传输给调度交换机的数据，但不接收主控 模块的数据。高级功能模块在进行数据处理时需要和数据库进行更新。 要保证系统的正常运行，必须进行系统参数设置【“1 。参数设置包括串口号、数据 位、波特率、奇偶校验位和停止位等串口通信的参数设置和系统本身的参数设置如系 统标题设置，夜间服务号码设置，群组会议号码设置等。只有这些参数都设置正确， 系统才可以正常使用。参数设置模块是处理上述这些问题的，参数设置模块不和主控 模块进行数据的传输，但会更新数据库中的数据。 为了保证系统的信息安全，系统分为使用模式和修改模式，在使用模式下用户可 以正常使用系统，但不可以修改系统信息和数据库，在修改模式下用户才可以修改这 些信息，但需要用户口令，只有知道口令的用户才有修改权限。用户管理模块就是管 理用户口令的。管理模块同参数设置模块一样不和主控模块进行数据的传输，但会更 新数据库中的数据。 2 3 3 2 平台与工具的选择 构建计算机应用系统时操作系统是最重要的选择，因为它是软件系统的基础，决 定着软件系统的特性( 如实用性、可靠性、稳定性等) ，影响系统的运行。目前，可选 择的操作系统主要是u n i x 系统和w i n d o w s 系统。u n i x 推出较早，技术成熟，运行 稳定、可靠性强，较早的计算机系统大多采用u n i x 操作系统。代码开放的l i n u x 系 统的出现，更为u n i x 的广泛应用起到推波助澜的作用。微软的w i n d o w s 操作系统以 其图形化界面和易操作特性赢得了广大用户青睐，推出之后迅速占领了几乎所有桌面 平台。w i n d o w s 平台下的开发工具、支撑软件及应用程序非常丰富，这有助于用户充 分利用有限的资源实现相对复杂的功能，即使技术力量不足的企业也可利用各种工具 实现许多应用。 目前的数据库产品以关系数据库为主，流行的r d b m s 包括o r a c l e ，d b 2 ，s y b a s e ， l n f o r m i x ，s q ls e r v e r 等。微软的数据库产品s q ls e r v e r 操作方便，与微软的开发工 1 0 垄些垄芏堡主兰垒垒圭釜兰主叠丝鳘堡堡盐 具、支撑软件系出同源，配合使用的互操作性高，在w i n d o w s 下的支持较多。 目前可选择的编程工具非常多，各种语言都有个自的优点，在众多的基于w i n d o w s 平台的开发工具中我们选用v i s u a lb a s i c 。v i s u a l b a s i c 是m c r o s o f t 公司推出的强有力 的序列开发软件之一，而且以其实用、方便、快捷、开发周期短等强大的功能越来越 被广大编程人员所亲睐。尽管v i s u a lc + + 在灵活性、代码紧凑、运行速度及底层开发 等方面是v i s u a lb a s i c 无法比拟的，但编写c + + 应用程序过长的调试和开发周期确实 有点不适应当今的应用程序开发环境。在v i s u a lb a s i c 开发工具中提供了大量的控件 供编程人员使用，可以方便的利用这些组件中的属性、方法、语言等以事件驱动方式 开发应用程序，还可以利用w i n d o w s 中的a p i 应用程序接口等工具开发应用程序。 在通讯问题中我们使用串行通讯控件m s c o m m 控件【1 7 1 。m i c r o s o f t c o m m u n i c a t i o n sc o n t r o l ( m s c o m m ) 是m i c r o s o f t 公司提供的简化w i n d o w s 下串行通信 编程的a c t i v e 控件，它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。 m s c o m m 控件提供了一系列标准通信属性和方法，使用它可以建立起应用程序与串行 端口的连接，另外m s c o m m 控件在串口编程时非常方便，程序员不必去花时间了解 较为复杂的a p i 函数。 根据以上分析和目前的具体产品的情况，对平台与工具做出的选择是：操作系统 选用w i n d o w s2 0 0 0 ，开发工具选用v i s u a lb a s i c ，串口通信选用m s c o m m 控件，后台 数据库选用s q l s e r v e r7 0 。 东北大学硕士学位论文第三章a p a 协议的截获和分析 第三章a p a 协议报文的截获和分析 触摸屏调度台和调度交换机之间的通信协议使用a p a 协议，a p a 协议是一个私 有协议，所以必须通过截获分析其报文才能得到其报文格式以便使用。a p a 协议的报 文是通过截获c a p 系统和调度交换机间的通信数据获得的。 本章首先分析c a p 系统，以截获a p a 私有协议的报文，再分析a p a 协议，得出 a p a 协议的格式。 3 1c a p 系统分析 c a p 系统全称为c o r a lc o m p u t e r i z e da t t e n d a n tp o s i t i o n ，是由以色列t a d i r a n 电信 公司自主开发，和本公司的c o r a l 交换机、数字电话配套用于酒店旅馆管理的优秀软 件，可以使服务员更高效的工作【1 8 】。c a p 系统基于w i n d o w sn t ，底层使用r s 一2 3 2 串口标准和数字电话相连，上层使用a p a 私有协议。 c a p 系统安装时需要先安装服务器端，再安装客户端。c a p 客户端在桌面上同时 提供多个可视窗体，有p h o n eb o o k 窗体、s u b s c r i b e rd e t a i l s 窗体、t e l e p h o n y 窗体等， 系统在任意时刻只有一个窗体是活动的，用户可以通过点击来激活窗体，伴随着不同 的活动窗体会出现不同的功能键。 p h o n eb o o k 窗体用来显示客户( s u b s c r i b e r ) 名称、部门和电话号码。该窗体使用 滚动条来显示完整信息，同时提供查找功能，用户可以根据名字或部门快速查找到电 话号码。s u b s c r i b e rd e t a i l s 窗体可以列举系统中每个客户的详细信息。通过该窗体， 使用者可以往p h o n eb o o k 中添加新的客户，更改已有客户的详细信息，以及从系统和 p h o n eb o o k 中删除客户信息。t e l e p h o n y 窗体为使用者提供c o r a l 交换机所支持的所有 电话操作。实际上，t e l e p h o n y 窗体可以被看作是一个电话装置有一个拨号区和一 个显示台，可以显示来电、保持电话和系统中其他电话通话时间的信息。 在使用上，为了保证数据库的安全以及防止平时的误操作，c a p 系统有两种工作 模式，分别为v i e w 模式和u p d a t e 模式。v i e w 模式允许察看保存在数据库中的信息， 不能更改信息；u p d a t e 模式允许数据库被修改，数据可以添加、删除、和修改。 3 1 1c a p 系统功能 c a p 系统支持基本的电话操作，有应答来电、主动拨打电话和挂断通话的功能。 当系统接收到一个电话呼入时，t e l e p h o n y 窗体上的状态栏会显示有一个来电及其来电 者的电话号码，c a l l s 窗体会显示电话的状态( 如呼入、通话、保持) ，同时开始计算 通话时间。主动拨号时，系统支持一键拨号，只要在p h o n e b o o k 中找到所要拨打的客 一1 2 一 东北大学硕士学位论文第三章a p a 协议的截获和分析 户点击即可，此外，系统还带有一个拨号盘，通过手动拨号也可以拨打电话。要挂断 通话只需点击t e l e p h o n y 窗体上的挂断按钮或直接用手柄挂断。 除了基本的i u i 一操作，c a p 系统还支持一些特殊的电话功能，如保持、转接等。 如果要保持m 在j i i 的电话，只需点击h o l d 功能键即可，恢复电话保持状态到通话状 念，同样点击h o l d 功能键。 使用c a p 系统，叮以把一个来电转接到任何电话，不论这个电话是内部电话还是外 部电话，只要它! ic o r a l 交换机相连就可以。系统使用者在和主叫方通话时询问主叫 力。需要呼叫的笫i ，j 以便进行转接。转接第三方的过程和主动拨号过程一样，可以是 千动拨号也町以址键拨号，当第三方接通电话后c a p 系统就可以挂断i 乜话，这时转 接完成，主叫方和第三方建立通话连接。如果转接不成功，在t e l e p h o n y 窗体上的 t e l e p h o n e c o n s o l e 巾会有一个标示出现，例如第三方没有接听转接电话，这时s t a t u s l i n e 会显示第三方的l u 活以及信息n a n s ( n oa n s w e r ) ，使用者可以根据这个信息作出反应。 快速查找功能使得系统使用者可以快速查找p h o n eb o o k 中的列表项以便拨号或 其他目的。可以以：两个地方进行快速查找：在p h o n eb o o k 中和在t e l e p h o n yw i n d o w 中。当键入需要a 找的名字或号码时，p h o n eb o o k 就会把最匹配的项加亮。 c a p 还支持语占邮件，客户可以有自己的邮箱号和邮箱密码。 此外，c a p 系统还为旅馆服务员提供了一个特别的旅馆模块，这个模块提供了许 多，l ：旅馆内需要川刊的特殊功能，以使服务员可以更好地服务他们的客人，这些功能 包括如下。 ( 1 ) 显示客人i t 细信息，如名字、住址、入住的时间和房间。 ( 2 ) 显示和更新旅馆内房问状态信息，如房间利用率。 3 1 2c a p 系统接口 图3 1 描述了c a p 系统接口以及c a p 和c o r a li s b x 之间的连接。c a p 通过下列 肖点和c o r a l1 s b x 捌连。 一条连接k e y s e t 的r s 2 3 2 线，条到服务器或p c 机。 一条连接到s l t ( s i n g l el i n et e l e p h o n e ) 的m o d e m 双绞线。 一条连接d a t a b a s ec o r a li n t e r f a c e 的r s 一2 3 2 线。 数字电话和c o r a l 之间的连接是为了支持语音以使得c a p 可以进行正常的电话通 话干u 其他电话助能。 c a p 系统刚r s 一2 3 2 连接线通过数字电话和c o r a l 进行数据通信，接收c o r a l 系统 内关于状态的数捌并且发送数据和命令给c o r a l 系统。在c a p 服务器和c o r a lp i 接口 之间还有一个r s 一2 3 2 连接，这个连接叫做c i ( c o r a li n t s e r f a c e ) ，它通过连接c a p 服 务器数据库和c o r a l 使得一些信息如中继名、群组名可以被更新和读取。在多个c a p 系统配置上= ，c a p 系统先通过局域网互联起来再连到c o r a li s b x 上。 13 东北大学硕士学位论文第三章a p a 协议的截获和分析 c a p 系统可以 l l 用在旅馆业的已存在的第三方软件财务管理系统p m s ( p r o p e r t y m a n a g e r m e n ts y s t e m ) 相连，c a p p m s 接口为旅馆管理系统提供完美便捷的服务。p m s 通常通过两个独妒的连接f e a t u r e sl i n k 和c a l l a c c o u n t i n gs y s t e m ( c a s ) 连接到c o r a l i s b x 上，f e a t u r e sl i n k 为p m s 提供电话支持，c a s 提供p m s c o r a li s b x 连接。 c a p p m s 间的连接是完全双工异步r s 一2 3 2 连接。 3 1 3c a p 系统优缺点 幽3 1 c a p 接口 f i g 3 1c a pi n t e r f a c e s c a p 系统作为酒店旅馆管理系统是非常优秀的。它不仅提供了基本的电话功能， 还提供了诸如语肯邮件、客户信息保存、旅馆房间使用率等一系列特殊功能，能够满