СПОСОБ ОПОВЕЩЕНИЯ АБОНЕНТОВ ЦИФРОВОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СЕТИ СВЯЗИ
METHOD FOR ANNOUNCING SUBSCRIBERS OF DIGITAL TELEPHONE NETWORK

Изобретение относится к области информационных технологий и может быть использовано в системах оповещения для доведения речевых сообщений по цифровым телефонным сетям связи.
Системы оповещения предназначены для оперативного или аварийного речевого оповещения абонентов (должностных лиц) по сигналу тревоги, в связи с возникновением чрезвычайной ситуации (пожар, наводнение, землетрясение, экологическая авария и так далее) или по производственной необходимости. Системы оповещения выполняют автоматическое доведение речевых сообщений до руководящего состава и органов управления по телефонам ведомственных, городских, междугородних, сотовых и других телефонных сетей связи специального или общего пользования большой группе абонентов (до 5000 и даже до 15000 абонентов).
Основным методом эффективного и надежного доведения речевых сообщений до выбранной группы абонентов в современных системах оповещения является автодозвон. Оповещение выполняют по заранее подготовленным спискам оповещаемых абонентов с использованием заранее записанного речевого сообщения. Сообщения формируют путем записи через микрофон с введением текстового комментария. Существует также возможность оперативного формирования речевого сообщения и списка абонентов. Сообщение передают каждому абоненту несколько раз, что обеспечивает высокую надежность его доведения до абонента. Не получившим сообщение после первой попытки абонентам, речевое сообщение повторяют установленное количество раз, ограниченное заданным временем оповещения в пределах не более 1-3 минут.
Важным направлением в повышении оперативности и надежности оповещения является использование структурной избыточности сети связи. Наличие обходных маршрутов и рокадных связей позволяет доводить сообщения при нарушении и выходе из строя линий и узлов сети связи. При этом целесообразно использование полносвязной топологии сети связи. Эффективным является применение топологии резервированного кольца, обеспечивающее бесперебойную работу системы при отказе до 50% маршрутов доведения сообщений. Практически оповещение может происходить по нескольким телефонам, например рабочему, домашнему, мобильному. Способы доведения сообщений позволяют гибко реагировать на отсутствие абонента по вызываемому номеру телефона. Если по одному номеру телефона (рабочему) абонент не принимает вызов, то система начинает оповещения по другим номерам (домашнему или мобильному телефону). Во время проведения оповещения станция оповещения, без участия оператора, автоматически записывает ответ абонента и сохраняет его в базе данных, выполняя тем самым функцию ведения отчетности о прохождении телефонного трафика оповещения.
Оповещение обычно проводится по заранее подготовленным одномерным маршрутам доведения сообщений, изменяемым в зависимости от состояния линий и узлов сети связи и абонента. Одномерным маршрутом доведения речевого сообщения является совокупность последовательно соединенных линий связи в соединении точка-точка между источником сообщения (или соответствующем ему блоком управления) и абонентом - получателем сообщения. Множество параллельно соединенных независимых одномерных маршрутов, по которым возможно доведение сообщения до абонента, называют многомерным маршрутом передачи речевого сообщения.
В изобретении для сокращения времени доведения речевого сообщения, обеспечения надежности и более равномерного распределения нагрузки на телефонные узлы или автоматические телефонные станции (АТС) установлено несколько территориально разнесенных блоков сопряжения, осуществляющих подключение станции оповещения к разным точкам сети связи. Наличие нескольких территориально разнесенных блоков сопряжения обеспечивает возможность выбора более рационального маршрута доведения речевого сообщения. Предлагаемый способ перераспределяет информационную нагрузку между наиболее скоростными маршрутами передачи речевых сообщений и обеспечивает высокую надежность их передачи. В современных системах оповещения для доведения речевых сообщений используют ТСР/IP-сети с применением стандартных VoIP-протоколов - SIP или Н.323, а также сети по технологии VPN виртуальных частных сетей.
Известен способ оповещения абонентов цифровой телефонной сети связи, в соответствии с которым станция оповещения сначала осуществляет передачу вызывных сигналов. По результатам доведения вызывных сигналов до абонентов выполняют контроль за наличием или выходом из строя линий и узлов сети связи и готовностью абонентов к приему речевых сообщений. При отказе линий и узлов связи вызывные сигналы передают по резервным маршрутам передачи сети связи. Вызывные сигналы передают каждому абоненту несколько раз через определенные промежутки времени, и при этом число повторений вызывного сигнала ограничено предельно допустимым временем доведения сообщения. После приема вызывного сигнала абонентом и установления соединения передают речевое сообщение (Блек Ю. Сети ЭВМ. Протоколы, стандарты, интерфейсы. Пер. с англ. - М.: Мир, 1990, стр.55-67).
Недостатком этого способа является чрезмерно большое время доведения речевых сообщений, обусловленное тем, что подсоединение станции оповещения к сети связи осуществляют в одном месте и при выборе маршрута передачи учитывают только наличие или выход из строя линий и узлов связи, но не учитывают их качество.
Известен также способ оповещения абонентов цифровой телефонной сети связи, в соответствии с которым станция оповещения в начале сеанса связи в фазе установления соединения осуществляет передачу вызывных сигналов, содержащих адрес абонента. Определив свой адрес вызывного сигнала, абонент в зависимости от своего состояния либо подтверждает свою готовность к приему речевого сообщения, либо посылает отрицательный ответ о неготовности абонента к приему речевого сообщения. Получив отрицательный ответ, станция оповещения выполняет повторные попытки передачи вызывных сигналов. При этом станция оповещения может произвести не более заранее установленного числа передачи вызывных сигналов. Приняв от абонента положительный ответ на передачу вызывного сигнала, станция оповещения переходит к фазе передачи речевого сообщения и доводит это сообщение до абонента. После передачи речевого сообщения станция оповещения переходит в фазу завершения передачи и подготавливается к передаче следующего речевого сообщения (Протоколы информационно-вычислительных сетей. Справочник. Под ред. И.А.Мизина, А.П.Кулешова. - М.: Радио и связь, 1990, стр.90-93).
Недостатками этого способа также являются большое время доведения речевого сообщения и невысокая надежность доведения этого сообщения, обусловленное тем, что управляющая станция использует подключение к сети связи, расположенное только в одном месте, а при выборе маршрутов передачи не учитывает изменения состояния линий и узлов сети связи со временем.
Наиболее близким к предлагаемому способу (прототип) является способ оповещения абонентов цифровой телефонной сети связи, в соответствии с которым станция оповещения в начале сеанса связи в фазе установления соединения, в зависимости от адреса абонента, выбирает направление блока сопряжения, затем по этому направлению блока сопряжения передает вызывной сигнал, содержащий адрес абонента, затем в зависимости от своего состояния, абонент после определения своего адреса вызывного сигнала, либо подтверждает готовность к приему речевого сообщения, либо посылает ответ о неготовности к приему речевого сообщения, при получении положительного ответа абонента на вызывной сигнал, станция оповещения переходит в фазу передачи речевого сообщения и передает по выбранному направлению блока сопряжения речевое сообщение, и ожидает ответа на переданное речевое сообщение, полученный ответ станция оповещения сохраняет в своей базе данных и переходит в фазу завершения передачи и подготовки к передаче следующего речевого сообщения, в случае отрицательного ответа от абонента или неполучения ответа в заданное время на вызывной сигнал станция оповещения выбирает другое направление блока сопряжения, снова переходит в фазу установления сообщения, и передача вызывного сигнала повторяется по новому направлению блока сопряжения, и так до тех пор, пока не будет получен положительный ответ на вызывной сигнал и речевое сообщение не будет передано или пока суммарное время передачи вызывных сигналов и ожидания ответов по всем выбранным направлениям блока сопряжения не превысит заранее установленного времени (Солдатенко Э.Н. Построение систем оповещения с использованием стека протоколов TCP/IP. // Системы связи, телевидения и радиовещания. №1-2, 2004, с.14-17).
Недостатки этого способа заключаются в увеличении времени доведения речевого сообщения и снижении надежности передачи из-за того, что станция оповещения подключена к телефонной сети связи через блок сопряжения, территориально расположенный в одном месте, и выбор направления блока сопряжения не оптимизируется в зависимости от состояния линий и абонентов сети связи.
Цель изобретения - сокращение времени и повышение надежности доведения речевого сообщения в сети связи за счет того, что станция оповещения может передавать речевое сообщение через несколько территориально разнесенных блоков сопряжения и направления блоков сопряжения выбирают на основе оптимизированного плана связи, корректируемого по результатам установления соединения.
Для достижения цели предложен способ доведения речевых сообщений до абонентов цифровой телефонной сети связи, в соответствии с которым станция оповещения в начале сеанса связи в фазе установления соединения, в зависимости от адреса абонента, выбирает направление блока сопряжения, затем по этому направлению блока сопряжения передает вызывной сигнал, содержащий адрес абонента, в зависимости от своего состояния, абонент после определения своего адреса вызывного сигнала, либо подтверждает готовность к приему речевого сообщения, либо посылает ответ о неготовности к приему речевого сообщения, при получении положительного ответа абонента на вызывной сигнал, станция оповещения переходит в фазу передачи речевого сообщения и передает по выбранному направлению блока сопряжения речевое сообщение и ожидает ответа на переданное речевое сообщение, полученный ответ станция оповещения сохраняет в своей базе данных и переходит в фазу завершения передачи и подготовки к передаче следующего речевого сообщения, в случае отрицательного ответа от абонента или неполучения ответа в заданное время на вызывной сигнал станция оповещения выбирает другое направление блока сопряжения, снова переходит в фазу установления сообщения, и передача вызывного сигнала повторяется по новому направлению блока сопряжения, и так до тех пор, пока не будет получен положительный ответ на вызывной сигнал и речевое сообщение не будет передано или пока суммарное время передачи вызывных сигналов и ожидания ответов по всем выбранным направлениям блока сопряжения не превысит заранее установленного времени. Новым является то, что имеется несколько территориально разнесенных блоков сопряжения и станция оповещения в фазе установления соединения в соответствии с планом связи, хранящемся в ее базе данных, выбирает направление одного из нескольких территориально разнесенных блоков сопряжения с наименьшим временем доведения речевого сообщения, и только затем по выбранному направлению передает вызывной сигнал, далее в зависимости от времени получения положительного ответа, или получения отрицательного ответа, или неполучения ответа на вызывной сигнал корректируют план связи станции оповещения, и следующий вызывной сигнал передают по направлению одного из нескольких территориально разнесенных блоков сопряжения в соответствии с новым планом связи. Причем физическую связь между станцией оповещения и территориально разнесенными блоками сопряжения осуществляют по выделенным телефонным линиям связи, каждое из направлений нескольких территориально разнесенных блоков сопряжения характеризуют вектором весовых коэффициентов, определяющим приоритет при выборе этого направления по плану связи, для коррекции вектора весовых коэффициентов используют метод градиентного спуска с переменным шагом, зависящем от времени ответа на вызывной сигнал, значения вектора весовых коэффициентов линейно упорядочивают по времени оповещения, и начальное значение векторов весовых коэффициентов определяют на основе экспертных оценок.
Предлагаемый способ оповещения абонентов цифровой телефонной сети связи реализуется следующим образом.
Источником команд оповещения или речевых сообщений в системе оповещения абонентов цифровой телефонной сети связи является станция оповещения, подключенная через блоки сопряжения (БС) к цифровым сетям связи на базе сетей SDN (синхронной цифровой иерархии) или к сетям на основе стека протоколов TPC/IP и технологии VPN. БС представляют собой промышленную ЭВМ с установленной интерфейсной платой, содержащей один или более цифровых интерфейсов Е1. Применение интерфейсов Е1 является более предпочтительным, чем отбираемые абонентские линии, так как при использовании данного подключения обеспечивается передача речевого сообщения по 30 каналам на один интерфейс Е1. Для обеспечения надежности и более равномерного распределения нагрузки на один телефонный узел или АТС установлено несколько территориально разнесенных БС, которые осуществляют подключение станции оповещения к цифровой сети связи через выделенные линии связи сети IP-VPN. Выделенные линии связи обеспечивают более оперативную и надежную передачу речевых сообщений до территориально разнесенных блоков сопряжения, по сравнению с коммутируемыми линиями связи. Несколько территориально разнесенных БС, каждый из которых имеет до 30 каналов или направлений БС, обеспечивают выбор различных вариантов подключения станции оповещения к сети в зависимости от состояния линий связи и оборудования телефонных узлов и АТС сети связи. Для подсоединения станции оповещения к сети связи целесообразно использовать БС, расположенные территориально ближе к абоненту, с меньшим числом коммутаций линий связи, а значит с лучшими условиями доведения речевого сообщения до абонента.
Станция оповещения в фазе установления соединения в соответствии с адресом абонента и с планом связи, хранящемся в ее базе данных, выбирает направление передачи (канал интерфейса Е1) одного из нескольких территориально разнесенных БС. С каждого направления БС предусмотрена возможность доведения речевого сообщения до любого абонента сети, однако вероятностно-временные характеристики (ВВХ) передачи речевого сообщений могут существенно отличаться для различных направлений БС. Поэтому в плане связи станции оповещения целесообразно хранить данные о надежности (вероятности доведения) и времени доведения речевого сообщения с i-го направления БС до j-го абонента сети, где j=1…М, М - число абонентов сети.
j
j
Допустим, что вероятность доведения речевого сообщения с БС до j-абонента сети есть p, а время доведения речевого сообщения с БС до j-го абонента сети - τ.
В плане связи станции оповещения для i-го направления БС храните; вектор весовых коэффициентов
i
j
j
R(p,τ), i=1…n, j=1…M,
определяющий ВВХ доведения речевого сообщения с i-го направления БС (каналу интерфейса Е1) до j-го абонента сети.
План связи по каждому абоненту содержит следующие поля:
1. Адрес абонента;
2. Номер БС и номер направления блока сопряжения;
3. Вектор весовых коэффициентов, определяющий ВВХ направления БС.
В начале работы станции оповещения назначают начальные значения вектора весовых коэффициентов  для всех i и j. Операторы станции оповещения на основе опыта работы на аппаратуре оповещения различных поколений имеют представление о возможностях доведения речевых сообщений до того или иного абонента. Поэтому операторы станции оповещения могут участвовать в экспертной оценке начальных значений вектора весовых коэффициентов . При отсутствии достаточного опыта у операторов самым простым подходом будет задание равных начальных значений векторов весовых коэффициентов .
j
Для упрощения выбора направления БС целесообразно вектора весовых коэффициентов  в плане связи для каждого абонента линейно упорядочить по величине времени доведения речевого сообщения - τ. Сначала расположить вектора с наименьшим временем доведения речевого сообщения, затем с большим временем и так далее. Это позволит быстрее определять БС и направление связи с наименьшим временем оповещения.
j
При возникновении запроса на передачу речевого сигнала j-му абоненту станция оповещения в базе данных находит область векторов весовых коэффициентов , относящуюся к этому абоненту. Поскольку вектора линейно упорядочены, то первый вектор весовых коэффициентов  в этой области дает нам номер БС и его направление i с наименьшим временем доведения речевого сообщения. Вектор весовых коэффициентов  определяет приоритет в выборе направления БС. Одновременно можно получить информацию о вероятности p доведения сообщения данного направления БС и при выборе направления БС сравнивать ее с требуемым пороговым значением вероятности доведения сообщения.
При появлении запроса на передачу сообщения выбирают направление, вектор весовых коэффициентов которого имеет наименьшее значение
,
где k есть номер направления i-го БС.
Затем по выбранному направлению станция оповещения передает вызывной сигнал, содержащий адрес абонента. В зависимости от времени получения положительного ответа, или получения отрицательного ответа, или неполучения ответа на вызывной сигнал, корректируют план связи станции оповещения. Оперативную коррекцию плана связи целесообразно выполнять на основе итеративных алгоритмов типа алгоритмов градиентного спуска с переменным шагом
,
j
j
j
j
j
j
j
j
где α(p,τ) - переменный шаг градиентного спуска, зависящий от времени получения ответа на вызывной сигнал, например при положительном ответе через время Δt принимаем α(p,τ)=Δt, при отрицательном ответе через время Δt принимаем α(p,τ)=-Δt, при неполучении ответа - α(p,τ)=-1.
- постоянная составляющая приращения вектора весовых коэффициентов ВВХ, определяющая скорость и точность сходимости алгоритма к оптимальному значению. Рекомендуется ,
t+1, t - текущее и предшествующее время коррекции плана связи.
После коррекции вектора весовых коэффициентов выполняют линейное упорядочивание векторов весовых коэффициентов в плане связи по величине времени оповещения.
При положительном ответе абонента на вызывной сигнал станция оповещения переходит в фазу передачи речевого сообщения и передает по выбранному направлению блока сопряжения речевое сообщение и ожидает ответа на переданное речевое сообщение, полученный ответ станция оповещения сохраняет в своей базе данных и переходит в фазу завершения передачи и подготовки к передаче следующего речевого сообщения.
При получении отрицательного ответа или неполучении ответа на вызывной сигнал, корректируют план связи станции оповещения, и следующий вызывной сигнал передают по направлению одного из нескольких территориально разнесенных БС в соответствии с новым планом связи.
Система позволяет гибко настаивать параметры, устанавливаемые для оповещения абонента. Параметры, задаваемые для системы оповещения и для абонента:
1. Количество попыток оповещения абонента;
2. Пауза между попытками оповещения абонента, сек.
Если для оповещения абонента предусмотрено несколько телефонных номеров, то для каждого из них можно установить следующие параметры:
1. Общее количество повторов по одному телефону;
2. Количество повторов при "Ответ-неподтверждение";
3. Пауза между повторами при "Занято", сек;
4. Пауза между повторами при "Ответ-неподтверждение", сек;
5. Время ожидания ответа, сек;
6. Время ожидания кода подтверждения, сек.
При необходимости выполняют наглядное отображение процесса оповещения и регистрацию (протоколирование) его результатов.
По окончании оповещения имеется возможность произвести просмотр результатов оповещения, распечатать протокол результатов оповещения с указанием по каждому абоненту фамилии, телефона, времени оповещения, результата оповещения, при необходимости оператор может провести дооповещение оставшихся неоповещенными абонентов. Все результаты оповещения сохраняют в базе данных станции оповещения.
Важным показателем эффективности системы оповещения является время оповещения, которое включает в себя время озвучивания удаленному абоненту голосового сообщения, время дозвона до абонента, время определения действий абонента, время определения положения трубки. Чем меньше время оповещения, тем раньше будут выполнены необходимые действия и с большей вероятностью будут предотвращены нежелательные последствия случившейся или надвигающейся чрезвычайной ситуации.
Достигаемым техническим результатом способа оповещения абонентов цифровой телефонной сети связи является более эффективное использование ресурсов сети связи, сокращение времени оповещения при заданной вероятности доведения сообщения и уменьшение сложности реализации способа.