基于Harel狀態機的高校IP語音答疑系統設計

黃 強，蔣合領

（貴州財經學院 信息學院，貴陽 550004）

0 引言

傳統的呼叫中心是企業、行政機關等提供客戶服務的重要手段之一，在高等院校由于網絡條件比較好，一般都是使用Internet來實現各種服務，例如辦公系統、教務管理系統、學籍管理系統等，此外如網站、電子郵件、社區論壇等也在大量使用。在互聯網上的交互方式主要分為離線式和在線式兩種，業務系統、電子郵件等網絡交互方式可以被理解成一種帶緩沖的離線交互方式，留有文字記錄，缺點是反應慢，與此相似的還有論壇、消息留言和手機短信等。在線式交互網站上的即使語音通話、Internet電話或者IP網絡呼叫等，一般使用騰訊通等即時通信的語音通話功能實現，它們的作用與傳統電話類似，具有實時的特點，與離線式的處理方式具有互補的作用，這種方式的缺點是建立在點對點的方式實現的，主要用于中小型電子商務的業務咨詢等方面，對于高校課程咨詢答疑這樣的系統來說它的功能是不夠的，需要借鑒傳統呼叫中心的CTI（計算機管理呼叫）功能對課程、教師、學生進行管理，例如教師可以遠程登錄并選擇可以答疑的課程，在答疑的過程中可以分組、排隊等功能，建立WEB呼叫中心的好處還可以把各種接入方式集中到一個統一的門戶中用于提高高校的教學質量，通過自動或人工的方式對學生的問題進行統計分析，其結果可以反饋到教學中[1]。結合VoIP技術的WEB呼叫中心可以使得呼叫中心從傳統形式上的“撥叫到交談（Dial to Talk）”擴展到網絡方式的“點擊到交談（Click to Talk）” ，使得溝通、交流更加直接和方便，信息容量更大。

1 高校IP語音答疑系統

高等院校在教學組織上采用松散的組織方式，大部分老師都沒有固定的辦公室，輔導比較少，如果學生遇到疑難問題需要解答只有通過課程網站、電子郵件、QQ或電話的方式進行溝通，但是這些方式都存在一些問題，例如郵件的交互性比較差，QQ、電話雖然方便，但是會打擾老師的工作與休息，許多學生有顧慮。因此本文考慮借鑒傳統呼叫中心的概念，教師使用VoIP客戶端定期或是在方便的時候登錄到Web答疑呼叫中心，學生通過呼叫中心選擇需要答疑的課程由Web呼叫中心自動分配老師進行解答，在語音解答的同時還可以使用視頻對話、電子白板、文件傳輸、遠程控制等技術手段提供答疑的質量，這種方式對于大學的一些基礎課、公共課特別有幫助。

為了實現Web呼叫中心的CTI控制功能需要自己設計一種流程控制語言，在研究了常用的呼叫中心技術后發現在進行呼叫中心的開發中普遍采用狀態機理論進行設計和開發，但是標準的狀態圖法也存在一些缺陷，當處理第一個呼叫時第二個呼叫進入的情況時傳統的FSM需要計算第一個和第二個呼叫者所有可能的狀態組合，這會導致我們通常所說的狀態溢出等問題，針對這些問題可以使用帶有IP語音控制的基于Harel擴展狀態機及SCXML標記語言來解決。

圖1 帶子狀態和并發狀態的復合狀態圖[1]

2 Harel狀態機及SCXML語言描述

David Harel在他的論文“擴展狀態圖：解決復雜系統的可視化方法”中描述了擴展狀態圖，在增加了層次、并行、優先級和同步等功能的同時，擴展狀態圖保留了有限狀態圖的可視化、直觀等特性。因此我們提出使用Harel擴展狀態圖法來彌補傳統狀態圖法的這些缺陷并應用于復雜的呼叫中心流程設計[3]。

OnEntry和OnExit接口是Harel State Tables增加的非常有用的特性，此外還提供子狀態和并行子狀態以支持復雜狀態，分別可以實現OR邏輯和AND邏輯，圖1表示一個具有并行子狀態的復雜狀態S1，圖中狀態S11 具有子狀態S111和 S112,其中S111 是缺省的起始狀態。

圖2 Web呼叫中心流程狀態圖

為了實現對Harel狀態圖的描述和解析，W3C語音瀏覽器工作小組發布SCXML(State Chart XML)的工作草案。SCXML是一個以UML Harel State Tables和CCXML為基礎的狀態機標記控制語言，SCXML標記語言的目標是將Harel語義與一種XML句法結合在一起。作為一門高級對話語言，控制VoiceXML 3.0的封裝語音模塊；還能控制數據庫訪問和業務邏輯模塊等，可以使用SCXML來一一對應地描述Harel State Tables的業務邏輯，用來實現流程控制語言的狀態機引擎。由于使用SCXML用例是多態和可變的，而且擴展了一些功能，不但可以用于呼叫中心的流程控制，作為其他不涉及語音處理環境下的通用處理控制語言在很多其他領域，例如商業處理流程、導航圖、互動對話管理等等可以用UML狀態圖表示的應用都能使用SCXML引擎庫[1]。

3 Harel狀態機理論在IP-CTI程序中的應用

在具體實現WEB呼叫中心答疑項目的IP呼叫的目的，為建立適用于高校使用的IP呼叫中心首先我們必須根據在一般高校中對Web答疑呼叫中心的需求分析畫出符合Harel State Tables規則的狀態流程圖，其使用環境是學生在網頁中選擇某一門課程或老師進行答疑，然后學生就可以通過IP語音與呼叫中心進行交互，例如播放課程公告，當老師忙時是選擇等待還是換其它教師進行答疑等等。在實際應用中Web呼叫中心交互流程比上圖中的要復雜，在本文中為方便說明進行了簡化，例如在實際實現程序時需要加入關閉連接的檢測，不管在任何狀態當檢測到關閉事件時都要中斷本狀態的執行并設定下一狀態為掛斷狀態，圖2為簡化后的Web呼叫中心Harel狀態圖。

4 結束語

以上的Web呼叫中心語音流程及相應的SCXML腳本已經在作者設計的試驗系統中進行了解析并實現，實際運行效果基本達到預期的目標，在程序開發時采用以公開源代碼項目Openh323為基礎的已封裝的VIS H.323 DLL Library作為Web呼叫中心IP-CTI模塊的支撐，Openh323項目是澳大利亞的Equivalence Pty Ltd公司組織開發的一個開源項目，能和任何符合該協議的軟件進行視頻和語音的通訊，例如Microsoft的NetMeeting等。為實現呼叫中心的功能，主要是在VIS H.323 DLL Library的視頻會議模塊的基礎上進行擴展和開發在開發的程序中創新性地使用SCXML文檔來設計IP-CTI的流程，在W3C的文檔中并沒有說明如何實現數據的交換，在具體的系統需要完成＜datamodel＞標記需要交互的屬性并在程序中賦值和讀取，編程實現＜send＞標記定義的各種方法，例如數據庫操作中的query方法等。

Harel狀態表是描述復雜狀態的一種理想工具，下一步的工作是開發出通用的可擴展的SCXML引擎來進行流程狀態機的控制，不但可以應用于語音流程的開發應用，還可以應用于商業處理流程、導航圖、互動對話管理等等可以用UML狀態圖表示的應用。

[1]W3C,State Chart XML (SCXML):State Machine Notation for Control Abstraction [EB/OL].http://www.w3.org/TR/scxml/,2007.2

[2]LuZheng,How to implicate the commercial H.323 protocol using OPENH323[EB/OL].http://ww.ctiforum.com,2006.

[3]AOKIY.Building a collaborative Web environment for supporting endusers [EB/OL].http://www.ipsj.orjp/members/Joumal/Eng/4302/article036.html,2002.

[4]白逸之,黃永峰,李星.VoIP網關H.323協議棧中多路呼叫處理技術[J].計算機工程,2004,5

[5]AOKIY.Building a collaborative Web environment for supporting endusers [EB/OL].http://www.ipsj.orjp/members/Joumal/Eng/4302/article036.html,2002.