語音業(yè)務(wù)多系統(tǒng)融合技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

引 言

在信息時(shí)代，出于地域、環(huán)境和安全保密等因素的考慮， 為保證指揮員命令及時(shí)準(zhǔn)確的下達(dá)，往往需要建立多種任務(wù)指揮通信系統(tǒng)。指揮通信系統(tǒng)的多樣化帶來的是通信保障手段的靈活多變和任務(wù)通信保障能力的提升，但經(jīng)常由于各語音系統(tǒng)采用不同的技術(shù)體制，彼此之間相互獨(dú)立，因此無法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和資源整合。如果各系統(tǒng)能夠互聯(lián)互通，各系統(tǒng)之間將是一個(gè)完整的整體，指揮員的一個(gè)指揮終端可以指揮各個(gè)系統(tǒng)的操作終端，達(dá)到 一呼百應(yīng) 的指揮效果，最大程度提升指揮效能。為解決上述問題，迫切需要研究指揮通信語音業(yè)務(wù)多系統(tǒng)融合技術(shù)，盡可能將現(xiàn)有的各種通信業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行有效融合，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的互通互聯(lián)，有效提高指揮效率[1-4]。

1 現(xiàn)有語音指揮通信保障模式存在的主要問題

在現(xiàn)有通信保障中，當(dāng)前語音通信系統(tǒng)較多，各系統(tǒng)之間設(shè)備無法互聯(lián)互通，通常會(huì)遇到以下 2 個(gè)方面的困難：

(1) 指揮調(diào)度能力覆蓋不足。目前的指揮調(diào)度系統(tǒng)以有線為主，主要覆蓋指揮樓內(nèi)的固定調(diào)度單機(jī)，受到傳輸手段、終端數(shù)量等約束條件限制，提供的指揮調(diào)度能力非常有限，一旦點(diǎn)位分散，任務(wù)全面鋪開，現(xiàn)有指揮調(diào)度無法覆蓋整個(gè)場(chǎng)區(qū)， 無法滿足實(shí)際使用需求。

(2) 操作使用非常不便。在進(jìn)行保障指揮調(diào)度過程中， 指揮員面前有時(shí)需要同時(shí)安裝固定電話系統(tǒng)、集群系統(tǒng)手持機(jī)、調(diào)度單機(jī)等多個(gè)終端，指揮員需要牢記各個(gè)終端與對(duì)應(yīng)者的關(guān)系，一個(gè)口令有時(shí)需要通過不同設(shè)備重復(fù)下達(dá)，操作過程繁瑣， 效率低下，而且容易出錯(cuò)。

基于上述困難，急需實(shí)現(xiàn)指揮調(diào)度、固定電話、集群通信等幾個(gè)語音業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，達(dá)到 單機(jī)指揮，一呼百應(yīng) 的快捷效果。

2 指揮通信語音業(yè)務(wù)多系統(tǒng)融合系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)

2.1 原音頻融合設(shè)備情況介紹

本文的研究基于BY-AVSP-TS004-1 型音頻融合調(diào)度設(shè)備（下文簡稱 音頻融合設(shè)備 ）。該音頻融合設(shè)備主要由通用控制器機(jī)框和各種板卡組成。通用控制器機(jī)框是各個(gè)板卡的容器，主要為各個(gè)板卡供電，提供各個(gè)板卡間的數(shù)據(jù)交換功能， 并為各個(gè)板卡提供相應(yīng)的外部接口。但該音頻融合設(shè)備只具備程控電話撥打四線模擬調(diào)度、程控電話撥集群手持機(jī) 2 個(gè)功能， 不具備三方通話功能，無法實(shí)現(xiàn)調(diào)度單機(jī)、集群系統(tǒng)基站、程控交換機(jī)的互聯(lián)互通及混音會(huì)議功能。

2.2 設(shè)計(jì)思路

現(xiàn)有設(shè)備不具備三方通話功能的原因是有線指揮調(diào)度系統(tǒng)為數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)，僅支持H.323 協(xié)議[5]，而該融合設(shè)備采用SIP 協(xié)議，兩者無法直接互連互通。實(shí)際中使用的無線集群調(diào)度系統(tǒng)協(xié)議眾多，不同融合設(shè)備廠家和集群調(diào)度系統(tǒng)廠家設(shè)定的集群系統(tǒng)協(xié)議可能不相同。為解決它們的互連問題，需要克服廠家之間的私有協(xié)議保護(hù)，通過提取音頻信號(hào)進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)發(fā)。

因此，語音業(yè)務(wù)多系統(tǒng)融合接入系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路為： 以數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)為核心交換系統(tǒng)，以音頻融合設(shè)備為基礎(chǔ)， 在保持現(xiàn)有各類語音指揮通信系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，對(duì)部分系統(tǒng)設(shè)備相關(guān)接口進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，采用以單個(gè)調(diào)度單機(jī)為中繼的方式，分別通過融合設(shè)備實(shí)現(xiàn)集群系統(tǒng)、程控系統(tǒng)的互連互通。集群系統(tǒng)、固定電話系統(tǒng)分別與單個(gè)調(diào)度單機(jī)進(jìn)行音頻互連互通，調(diào)度單機(jī)分別采集各個(gè)設(shè)備的音頻信號(hào)，通過自有的網(wǎng)口與調(diào)度交換主機(jī)相連，最終實(shí)現(xiàn)集群系統(tǒng)與程控電話系統(tǒng)、指揮調(diào)度系統(tǒng)的互連互通功能，達(dá)到 一呼百應(yīng) 的通信效果，充分拓展現(xiàn)有各語音系統(tǒng)的任務(wù)保障能力，提高了指揮效率和原有裝備效益。

2.3 接口設(shè)計(jì) 

集群系統(tǒng)基站具備網(wǎng)口、串口、環(huán)路中繼、E1 接口、用 戶接口和音頻輸入、PTT 輸入接口，本文采用環(huán)路接口將集群 系統(tǒng)基站與融合設(shè)備相連，首先對(duì)融合設(shè)備的相關(guān)接口進(jìn)行了 軟件修改，采用融合設(shè)備使軟件第一步撥打融合設(shè)備內(nèi)部號(hào) 碼，第二步撥打電話網(wǎng)號(hào)碼，第三步撥打集群系統(tǒng)調(diào)度臺(tái)，第 四步撥打集群手持機(jī)或車載臺(tái)號(hào)碼的方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的 互連。圖 2 所示為集群系統(tǒng)與音頻融合設(shè)備連接示意圖。

該融合設(shè)備已具有連接某特定型號(hào)的集群系統(tǒng)功能，不 支持單位使用的集群系統(tǒng)（下文簡稱“UHF”）?？紤]到 UHF 集群系統(tǒng)提供的是環(huán)路中繼，只要有電話線的地方都能與 UHF 集群互通。為方便 UHF 的接入，這里借助固定電話網(wǎng)的 用戶線將 UHF 集群接入，同時(shí)音頻融合設(shè)備通過 E1中繼接 入固定電話網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)音頻融合設(shè)備與 UHF 集群的互通。 圖 3 所示為 UHF 集群系統(tǒng)通過固定電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)和指揮調(diào)度系 統(tǒng)互通的示意圖。

無線群組通過環(huán)路中繼的接入仍存在時(shí)間上的限制，這是設(shè)備本身的特性所限定的。UHF 集群的接入耗費(fèi)了較多時(shí)間在研究集群設(shè)備上，研究工作通過將UHF 集群接入固定電話網(wǎng)，避開了 UHF 集群設(shè)備本身存在的弊端，很好地解決了時(shí)間上的限制問題，最終實(shí)現(xiàn)了單個(gè)無線用戶的穩(wěn)定接入。

3 改進(jìn)的指揮通信語音業(yè)務(wù)多系統(tǒng)融合具體實(shí)現(xiàn)

3.1 信令轉(zhuǎn)換

音頻融合系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)指揮調(diào)度系統(tǒng)和集群系統(tǒng)、固定電話網(wǎng)系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。其中，指揮調(diào)度系統(tǒng)使用一臺(tái)調(diào)度單機(jī)作為中繼進(jìn)行音頻互通，音頻融合設(shè)備通過音頻線連接調(diào)度單機(jī)的音頻輸入輸出端口實(shí)現(xiàn)音頻互通功能。集群系統(tǒng)通過環(huán)路中繼的方式與音頻融合系統(tǒng)進(jìn)行互通。固定電話網(wǎng)通過E1 接口與音頻融合設(shè)備進(jìn)行互通。

圖1 利用一個(gè)有線指揮調(diào)度終端帶入一個(gè)其他系統(tǒng)用戶示意圖

2.3 接口設(shè)計(jì)

集群系統(tǒng)基站具備網(wǎng)口、串口、環(huán)路中繼、E1 接口、用戶接口和音頻輸入、PTT 輸入接口，本文采用環(huán)路接口將集群系統(tǒng)基站與融合設(shè)備相連，首先對(duì)融合設(shè)備的相關(guān)接口進(jìn)行了軟件修改，采用融合設(shè)備使軟件第一步撥打融合設(shè)備內(nèi)部號(hào)碼，第二步撥打電話網(wǎng)號(hào)碼，第三步撥打集群系統(tǒng)調(diào)度臺(tái)，第四步撥打集群手持機(jī)或車載臺(tái)號(hào)碼的方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的互連。圖 2 所示為集群系統(tǒng)與音頻融合設(shè)備連接示意圖。

音頻融合系統(tǒng)的信令轉(zhuǎn)換通過音頻融合設(shè)備的ISG 程序?qū)崿F(xiàn)。ISG由主控子系統(tǒng)（GCU）、數(shù)字中繼子系統(tǒng)（DTU）、模擬中繼子系統(tǒng)（ATU）、模擬用戶子系統(tǒng)（ASU）、無線接入子系統(tǒng)（ECU）、媒體資源管理子系統(tǒng)（MRU）以及時(shí)隙連接管理系統(tǒng)（CMU）等組成。

DTU實(shí)現(xiàn)數(shù)字中繼接入功能（包括 7 號(hào)信令接入），在音頻融合系統(tǒng)中通過DTU 實(shí)現(xiàn)和固定電話網(wǎng)的互通。該子系統(tǒng)部署在數(shù)字中繼板（MGU）上。固定電話網(wǎng)發(fā)起呼叫的信令流程如圖 4 所示。

ATU 實(shí)現(xiàn)環(huán)路中繼的接入功能，在音頻融合系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)和軍用集群系統(tǒng)的互通。其功能主要包括用戶事件檢測(cè)，將事件適配為GCU上的標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)控制流程，接受 GCU 的控制完成相應(yīng)的業(yè)務(wù)功能。此子系統(tǒng)部署在環(huán)路用戶接入板（DLC） 上。環(huán)路中繼呼入的信令流程如圖 5 所示。

ECU 提供無線設(shè)備接入功能，包括無線保密調(diào)度主機(jī)、 保密機(jī)、自適應(yīng)控制器、收信機(jī)、發(fā)信機(jī)等設(shè)備。在音頻融 合系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)和智訊指揮調(diào)度系統(tǒng)、無線保密調(diào)度集群系統(tǒng) 的互通。ECU 子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)音頻接口、PTT、RS 232 等事件檢測(cè)，將事件適配為 GCU上的標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)控制流程，接受 GCU 的控制完成相應(yīng)的業(yè)務(wù)功能，此子系統(tǒng)部署在無線接入 板（MT-ECU4321）上。音頻融合設(shè)備通過 ECU 呼出流程示 意圖如圖 6 所示。

3.2 媒體轉(zhuǎn)換過程 

模擬的語音信號(hào)如果要通過 IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸，則需要先進(jìn)行 模擬 / 數(shù)字轉(zhuǎn)換，然后對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，最后打包成 RTP 包，通過 IP 網(wǎng)絡(luò)傳送到對(duì)端。對(duì)端接收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行 解 RTP 包、解壓縮操作，然后經(jīng)數(shù)字 / 模擬轉(zhuǎn)換后輸出。

對(duì)于通過 E1 等線路傳輸?shù)臄?shù)字音頻信號(hào)，在通過時(shí)隙 交換后傳輸?shù)揭纛l輸出端口時(shí)，只需在接收端對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù) / 模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換即可。媒體轉(zhuǎn)換的過程如圖 7 所示。

4 結(jié) 語

綜上所述，本文的語音業(yè)務(wù)多系統(tǒng)融合技術(shù)以數(shù)字調(diào)度 系統(tǒng)為核心，以音頻融合設(shè)備為基礎(chǔ)，通過接口設(shè)計(jì)、信令轉(zhuǎn) 換設(shè)計(jì)和媒體轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)三部分，實(shí)現(xiàn)了在保持現(xiàn)有各類語音 指揮通信系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，對(duì)部分系統(tǒng)設(shè)備相關(guān)接口的 技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到了“一呼百應(yīng)”的指揮效果，減少了指揮 員對(duì)終端設(shè)備的操作工作量，給了指揮員更多的態(tài)勢(shì)把握和決 策思考時(shí)間，使指揮員能夠?qū)崟r(shí)了解末端的實(shí)際情況，也可以 直接指揮末端，使任務(wù)的部署更加靈活，大大提高了模擬的 真實(shí)度。