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硕士学位论文基于计算机上模拟电话呼叫系统的处理与实现 摘要 本文主要论述了怎样在计算机上通过程序的控制来模拟电话的呼叫处理的过程。 由c + + 面向对象的程序语言编写应用程序，定义好该程序所需要使用韵资源当 执行时，从g r m ( 资源管理器) 数据库中申请并获得所需的资源；如果资源是空闲的， 则该程序将把资源标识为正在使用；然后将数据包发往s b c ( 单板机) ，再由s b c 中 的t h p ( 测试包代理器) 将数据包通过r i c ( 远程接口卡) 送往程控交换机上进行处 理；最后由t h p 收到交换机反馈的挂机消息后释放该应用程序所占用的资源，并在 g r m 数据库中把资源标记为空闲状态，接着等待下一个应用程序的申请。 本文所述的测试环境是基于u n i x 为主要平台的工作环境，并通过内部局域网将 整个测试环境所用到的各种设备连接起来。所以在整个测试环境中不仅需要用到各 种网络协议，如t c p , u d p ；同时还运行于不同的操作系统( u n i x ，r e a lt i m eo s 和 w i n d o w s ) ；以及不同的应用层协议，如n i s ，n f s ，t f t p 等等；为了保证各数据包间的 交换，除了在物理上通过网络连接以外，还必须运行一些相关的守护进程来确保数据 的路由与交换，如r m p ( 资源代理器) ，g r m 和t h p 。以下我们将对此逐一介绍。 a b s t r a c t硕士学位论文 a b s t r a c t t h ek e yp o i n to ft h i sa r t i c l ei sh o wt os i m u l a t et h ep r o c e d u r eo fc a l l i n gs y s t e mb y p r o g r a m o nt h ec o m p u t e r a l lo ft h ep r o g r a m sa r ed e s i g n e db yc + + l a n g u a g e a f t e rd e f i n i n gt h er e s o u r c et h a ti t w o u l db eu s e db yt h ep r o g r a m ，t h e nw h e nw es t a r tt or u nt h ea p p l i c a t i o np r o g r a m ，i tw i l l a u t o m a t i ca p p l yf o rt h er e s o u r c ef r o mt h eg r md a t a b a s e i ft h er e s o u r c ei sa v a i l a b l et ob e u s e d ，t h i sa p p l i c a t i o nw i l lm a r kt h i sr e s o u r c e ，a n dc h a n g et h es t a t eo ft h i sr e s o u r c ef r o m a v a i l a b l et oi nu s e ；a n dt h e nt h i sa p p l i c a t i o ns e n dt h em e s s a g et ot h es b c ，t h p ( i ti st h e p r o c e s sa n dr u n o ns b c ) w i l lh a n d l et h i sk i n do fm e s s a g ea n dt r a n s f e ri tt ot h es w i t c hb y t h er i c ( i t st h ee 1i n t e r f a c ec a r d ) ；s w i t c hw i l ls t a r tt h es e r v i c et om a k et h i sc a l l s u c c e s s f u l l y a f t e rt h a ti ft h et h pr e c e i v e st h eh a n g i n gm e s s a g ef r o mt h es w i t c h ，a n dt h e t h pw i l lr e l e a s et h er e s o u r c ea n da l s oc h a n g et h es t a t eo ft h i sr e s o u r c et oa v a i l a b l ei n g r m d a t a b a s e f i n a l l yt h i sr e s o u r c ew i l lw a i tf o ra n o t h e ra p p l i c a t i o np r o g r a mt oa p p l yf o r t h et e s t i n ge n v i r o n m e n to ft h ea r t i c l ei sr u n n i n go nu n i xp l a t f o r m ，a n da l l e q u i p m e n t sa r ec o n n e c t e db yt h el a n s ot h ew h o l et e s t i n ge n v i r o n m e n tn o to n l yu s et h e v a r i o u sn e t w o r kp r o t o c o l s ( t c pa n du d p ) ，a l s ou s ed i f f e r e n to p e r a t i o ns y s t e m ( u n i x ，r e a l t i m eo p e r a t i o ns y s t e ma n dw i n d o w s ) ；e v e nd i f f e r e n ta p p l i c a t i o ns e r v i c el i k en f s ，n i s ， t f t pa n ds oo n i no r d e rt op r o t e c tt h ee x c h a n g eo fe a c hp a c k a g e ，e x c e p tt h en e t w o r k c o n n e c t i o no np h y s i c a l ，i tm u s tn ms o m er e l a t i v ep r o c e s sf o re n s u r i n gt h er o u t i n ga n d e x c h a n g i n go fd a t a , s u c ha s 姗g r a ma n d ，n pe t c ，t h e yw i l lb em e n t i o n e di nt h i s a r t i c l e 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明。 研究生签名： 。) 年t 月、日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对 于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名：午咿圭砖 u 7 年，月、，日 硕士学位论文基于计算机上模拟电话呼叫系统的处理与实现 1 引言 g s m 电话呼叫自动测试系统就是本文要引入和研究的测试平台。为了进一步推 广3 g ( 第三代) 无线通讯产品及其更好的使用他，企业必须在推向市场以前对其各方 面进行广泛的测试以下要论述的就是对第三代通信技术中部分应用实现呼叫处理的 测试其中包括i s u p ，m a p 和i n 等应用的呼叫处理测试。通过这些年与企业学习 和交流的机会，写下了这篇论文，希望对学校建立实验环境，增加学生实践经验有所 启迪和帮助。 1 1 什么是g s m 电话呼叫自动测试系统 在给定的软，硬件环境下，基于第七号信令，通过计算机在交换机上实现模拟呼 叫的一种测试系统同时为用户提供一个发送和接收信息的界面，并可比较从交换机 返回的信息，如果信息不是所期望的，则对程序再进行修改以使交换机成功处理呼叫。 1 2 软硬件组成部分 g s m 自动测试系统在实现呼叫处理的整个流程中可分为三个主要部分：源代码 的编译与执行( 包括从数据库中获得资源并加以标示) ，数据包的协议转换和对呼叫处 理的程控交换机部分这里将着重描述前两个部分。 1 2 1 源代码的编译与执行 主要功能：就是对源程序进行编译并产生目标文件和库文件，并运行目标文件检 查程序运行的全过程。r 主要的硬件：惠普小型机j 系列( 双中央存储器，2 g b 内存，1 4 4 g bu l t r a s c s i 硬 盘，1 0 0 m 网卡) 主要的软件：l i p u x10 2 0o s ，a n s i c + + ，a p a c h l 3 ，j a v a 和t c l 1 2 2 数据包的协议转换 主要功能：计算机发送的数据包要被交换机所接受，必须转换成交换机所识别的 协议p c m 3 0 ，因此这部分的功能是协议的控制与转换。 主要的硬件：s b c ：单板机，相当于一台微型计算机，有自己的c p u ，r a m 和网络 接口卡，通过网络和g s m 自动测试系统建立联系，以t f t p 协议和n f s 网络文件系统 把s b c 的操作系统和应用从服务器传到s b c 上。 r i c ：远程接口卡，它提供了4 个e 1 接口和交换机相连，并把数据包转换为 p c m 3 0 格式与交换机通讯。 l 1 引言 硕士学位论文 v m eb u sc a g e ( v m e 总线机柜) ：把s b c 和r i c 同时插入v m e 中，通过v m e b u s 建立连接，并由s b c 初始化r i c 。 1 2 3 程控交换机部分 它是采用时分复用技术，存储程序控制的数字程控交换机，主要包括外围模块区， 交换网络区，中央控制单元，维护管理区和d m s 超级节点。 1 3g s m 自动测试系统的逻辑图视及呼叫过程描述 1 3 1 逻辑图视 田 么2 1 i 洲o n 圈一 g r m s y s t e m 圉 4 磊。叩础m 圈 册 图1 3 1 呼叫过程的逻辑视图 1 3 。2 呼叫过程的具体描述 图1 3 ，1 中，应用程序中定义好所需要用到的资源，程序运行时可以从g r m 数据 库中查询并获得所需的资源，然后把该资源标记为已用状态，如取不到相应的资源， 则请求将被中断。 然后由g r m 数据库通过发送请求给t h p ( t e s t h e a d ) 融交换机查询相对应的资源 是否空闲，在t h p 与交换机交互确认后，返回一个确认消息告诉g r m 数据库交换机 资源是否可用? 如资源正处于等待状态，则应用获得该资源并在g r m 数据库中把该资源标记为 正在使用状态，则可建立呼叫连接，这时由交换机处理控制呼叫的全过程。 2 硕士学位论文基于计算机上模拟电话呼叫系统的处理与实现 当呼叫结束并停止使用资源后，由t h p 发送消息告诉g r m 数据库，同时释放应 用所占的资源，并将其从正在使用状态改为空闲状态然后继续等待下一个应用的请 求而去建立新的呼叫连接。 当请求资源失败或申请资源超时或意外出错时，将由t h p 发送消息告诉应用程序 请求被终止。 2 月域月顺学位镕立 2 局域网 2 1 局域网的概述 局域网是一组台式计算机和其它设备，在物理地址上彼此相隔不远，以允许用户 相互通信和其享诸如打印机和存储设备之类的计算资源的方式互连在一起的系统。它 把所有的工作平台，测试和交换设备连接在一起。用户把应用请求发送到服务器上 再由服务器处理并获得数据后发送到交换机上进行测试，最后把测试结果返回给用 户。这所有一切的信息交换都是通过网络连接才得以进行的，网络作为连接所有设 备的桥梁，对测试的顺利进行起到了非常重要的作用。 2 2g s m 自动测试系统网络结构拓补 l a n 。_ _ - - 。1 。，。 ( 服务器) p cp cp c 霜l _ 乒口 v m e c a g e ( t h p ) 图2 2 测试系统局域网络拓扑 2 2 1 使用局域网的相关考虑 如图2 2 中，局域网在整个g s m 自动测试系统环境中扮演了一个重要的角色，各 种测试设备之间的信息交换是时时进行的，每一个呼叫请求在一定的时问内都必须 得到处理，但是响应的时间又不能等得太长，这样一来会影响测试系统的使用效率， 所以我们必须对各种处理的响应时间做一些规定： 4 硕士学位论文基于计算机上模拟电话呼叫系统的处理与实现 最大等待响应( 或超时) 时间：( 秒) g r m t h pr m p g r m1 8 01 8 0 t h p1 8 01 8 0 2 2 2 最大等待响应时间 指的是测试设备通过网络在指定的时间内所发的请求得不到响应，则该请求将被 终止或从新发送发生请求得不到响应的情况有两种可能： 1 ) ，应用不正常停止或终止响应。 2 ) ，网络拥塞造成信息接收的延误。 2 3 网络的配置 2 3 1 几个网络中常见的问题： 为了解决上述所提到的两个问题中的第二点，必须在网络设置时要注意以下几 个网络中常见的问题： 1 ) ，网络广播风暴对网络带宽的不定时影响。 2 ) ，网络应用对测试系统消息发送的影响，比如说域明解析，网络浏览，文件传 输和网络信息服务等应用的过于频繁对网络带宽的影响。 3 ) ，跨网段时，网关对信息流的影响。 4 ) ，i p 地址重复所造成的影响 设置g s m 自动测试系统网络的一些具体做法： 1 ) ，所有测试系统的设备均在同一子网内。 2 ) ，使用固定i p 地址分配给所有的测试设备。 3 ) ，增加网络应用的请求时间，例如把更新备份域控制器数据库的时间从1 5 分钟 加到2 0 分钟。 4 ) ，运用网络测试仪监测网络风暴，找出原因然后解决。 2 4 网络的硬件配置需求 1 ) ，主干网有2 g 的交换能力。 2 ) ，服务器和用户的网络接1 ：3 卡至少是1 0 0 m b 网卡。 3 ) ，信令和协议转换设备的网络接口卡1 0 m b 即可。 3 文件系统硕士学位论文 3 文件系统 3 1 文件系统的描述 g s m 自动测试系统中将使用到两种不同的文件系统，本地文件系统和网络文件 系统。特别是网络文件系统，测试系统利用它把s b c ( 单板机) 的文件系统通过网 下载到本地，同时把g r m 服务器上的编译环境，库文件和信令的配置文件下载到s b c 上，从而使s b c 能够初始化r i c ( 远端接口卡) 与程控交换机相连。 3 2 本地文件系统 本地文件系统指的就是计算机上使用的操作系统，比如说惠普的h p u x 操作系 统，s b c ( 单板机) 上使用的v x w o r k s 实时操作系统和p c 机上使用的w i n d o w s 操作系统。其中惠普小型机的操作系统将作为网络文件系统的服务器。编译环境，数 据库和协议的配置文件等都将由它来存放和提供给其他测试设备。 3 3 网络文件系统( n f s ) 网络文件系统是通过网络使用户可以共享局域网上的各个节点的文件系统，就 象是使用本地的文件系统一样但它的使用性能将不可避免的受网络带宽，网络流量 等各方面网络因素的影响。 因v m e 上的s b c ( 单板机) 没有本地硬盘，所以其文件系统的工作环境由n f s ( 网 络文件系统) 通过网络挂到本地的系统上所以g s m 自动测试系统中的文件服务器 必须启动n f s 守护进程，并允许将其准备输出的文件系统下载到s b c 上从而将 s b c 的工作环境配置起来。 3 3 1 通过n f s ( 网络文件系统) 配置s b c 工作环境的过程 1 ) s b c ( 单板机) 所必须的配置文件全部存放在g s m 自动系统的文件服务器的 指定目录中，这些目录同时被挂在用户的工作站和s b c 上。文件服务器开放读的权 限给所有的s b c 卡；开放读和写的权限给所有的工作站。 2 ) 主要的配置文件和其存放的目录 版本配置文件( r e l e a s e _ g o ”s c r i p t s ) 启动配置文件( s b cs t a r t _ u ps c r i p t s ) t h p 运行文件( t h p r t l r ls c r i p t s ) t 唧配置文件( t h pc o n f i gf i l e s ) 库文件( l i b r a r yl o a ds c r i p t s ) 6 硕士学位论文 基于计算机上模拟电话呼叫系统的处理与实现 信令配置文件( s i g n a ls e t s ) 以上s b c 工作所必须的文件被存放在u n i x 系统的文件服务器上的 o p t a u t o m a t i o n 的目录上。( 这里需指明的是s b c 的实时操作系统v x w o r k s 是通过 t f t p 一般的文件传输协议从文件服务器上下载的) 3 ) 对每一个s b c ( 单板机) 的目录中都必须包含各自的配置文件和应用文件，它 们能在s b c 上运行各自的硬件初始化进程，通信守护进程( t h p ) 和应用进程( c s h ) 如 t h p 进程对各种不同的数据包进行解码与路由；r m p 进程能初始化r i c 卡建立e 1 信令通道。 以下是一个启动配置文件： 拌m o u n tf i l es y s t e m s o p t a u t o m a t i o n t t f c o n f i g r t p - w o w v m e c o m m o n m o u n t _ f i l e _ s y s t e m s 1 0 a d 拌a d dr e m o t eh o s t s o p t a u t o m a t i o n t t f c o n f i g r t p w o w v m e c o m m o n a d d _ h o s t s 1 0 a d 稃a d d t h eu s e r s o p t a u t o m a t i o n t t f f c o n f i g r t p - w o w v m e - c o m m o n a d d _ u s e r s _ t t f 1 0 a d 拌l o a db a s el i b r a r i e st h a tm o s t 阿a p p l i c a t i o n sn e e d o p t a u t o m a t i o n t t f c o n f i g r t p - w o w v m e - - e o m m o n b a s e j i b s 1 0 a d 群r e s e t ，l o a d ，a n ds t a r td c c o mf o re a c h 对c g a t ei1 + g a pc l c l s p c h t h ec u r r e n tg a t er o o td i r e c t o r y ： p a t h _ s y m b o l s ：o p t c o r p m n t g s m g a p g s m a u t o p a t h _ s y m b o l s - 这是g a t e 所 指路经 t h ec u r r e n tg a t eo u t p u td i r e c t o r y ： g c d r d i r ： i s e d i r ： g a p d i r ：n o r t e l u s e r s g a p a d m i n a u t o m a f i o n g a p 这是目标文件所在的目 录 。 1 6 c id i r ： t p sd i r ： g 姆一d i r ：n o r t e l u s e r s g a p a d m i n a u t o m a t i o n g a p t h ec u r r e n tt c ls e g p i a t hv a r i a b l e ： t c l _ s e g p a t h ：o p f f c o r p m n t g s m g a p g s m a u t o s t e a m t h ec u r r e n tl o c a ls y m b o l sv a i l a b l e ： l o c a ls y m b o l s ： p l e a s ew a i t p r o c e s s i n g ：c l _ c l _ s p c h ( g a p _ p a c k a g e ) ( o p t i o n s ：m s c i1 ) 硕士学位论文基于计算机上模拟电话呼叫系统的处理与实现 警 f i n i s h e d ：c lc l s p c hi n0s e c o n d s p r o c e s s i n g ：c 1 _ c l _ s p c h ( g a pt c ) ( o p t i o n s ：m s c i1 ) t t f m a k e ：c l _ c l _ s p c h c u s r c c s b i n l d ：( w a r n i n g ) a tl e a s to n ep a2 0o b j e c tf i l e ( c l c l _ s p c h o ) w a s d e t e c t e d t h el i n k e do u t p u tm a yn o tr u n o n ap a1 xs y s t e m g a p m a k e ：r e m o v i n g of i l e s f i n i s h e d ：c lc ls p c hi n5s e c o n d s 幸宰曩幸幸幸幸 g a t es u m m a r y 幸木木宰事掌丰 宰掌奉木事宰宰 宰木书 n u m b e ro f g a p _ p l a c k a g e ( s ) p r o c e s s e d ： 1 n u m b e ro f g a p _ t c ( s ) p r o c e s s e d ： l t o t a lp r o c e s s e d ：2i n5i ns e c o n d s 编译所用的时间 g r m 服务器提供了一个中央执行控制平台，它即可执行所有的u n i x 基本的系 统守护进程，最重要的是它还激活了t f t p 服务，以启动s b c 卡，同时还启动了g r m 数据库的守护进程，从而可以接受用户的应用请求。 4 6 执行管理服务器 4 6 1 执行服务器概论 执行管理服务器在一个指定的机器上管理多个测试驱动，用来限制某台机器上的 最大进程数，无论是测试驱动还是用户的数量。 执行管理服务器是根据容量的需求产生的当多个用户打开测试驱动或运行c a s e 的时候，不同的测试驱动无法协调其他的测试驱动所以会导致系统资源的耗尽。单独 的用户可以限制特殊测试驱动执行的数量。但无法控制其他的用户。所以，更多的 c a s e 会超过机器的负荷，导致系统反应出奇的慢抑或直接导致系统崩溃。 对于一个执行管理服务器，测试案例的数量可以被限制。所有独立的测试驱动必须在 服务器注册并且知道服务器同意才能运行测试案例。执行管理服务器知道被管理员设 定的最大的全局的测试案例的数量限制。服务器保证测试驱动的测试案例进程永远 不超过这个限制。一台机器只能有个执行管理服务器在运行。 服务器管理员可选取一个管理工具来区别允许的最大工作进程数量并且可以观 察服务器工作状态。只有版本的所有者才能有权限去运行它。 4 6 2 软件关系 三个主要部分现存的测试驱动，新的执行管理服务器和执行管理服务器工具。 测试驱动已经被改变为在服务器运行时与服务器通信。 4 模拟电话呼叫系统的组成部分及详细说明 硕士学位论文 4 6 3 基本服务器操作 如果一台机器要成为执行管理服务器，管理员必须加e x em g r _ s e r v e r 进程到 e t c i n i t t a b 文件并且做上记号。当服务器运行时，管理员也必须设定最大的工作进 程数。停止这个参数会导致e x e _ m g r _ s e r v e r 设置失败。完整的e x e m g r _ s e r v e r 命令 行可以在下表找到。 表4 6 3 执行管理服务器命令行参数 参数 强制描述 i 日志文件的目录是服务器写的。 y必须包括前缀。 指明日志层次，使用标准r r f - s l o g l e v e l s 默认是 ns y s l o gi n f o - m y最大测试进程数的初始值