基于VoIP甚高频通信在交通领域的应用

2014-07-05朱鹏飞郭晓光

江苏科技信息 2014年14期

关键词：对讲机调度员空管

朱鹏飞，江敏，郭晓光

（江苏长天智远交通科技有限公司，江苏南京 210036）

1 VoIP的甚高频语音原理

1.1 VoIP技术

VoIP（Voice over Internet Protocol）是将模拟语音信号（Voice）数字化，以数据封包（Data Packet）的形式在IP数字网络上做实时传递。

1.2 VoIP相关协议及特点分析

VoIP协议序列有H.323、SIP、MEGACO和MGCP等。H.323是1种ITU-T标准，该标准既包括了点对点通信，也包括了多点会议。H.323定义了4种逻辑组成部分：终端、网关、关守及多点控制单元（MCU）。终端、网关和MCU均被视为终端点。会话发起协议（SIP）是建立VoIP连接的IETF标准。

SIP是一种应用层控制协议，用于和1个或多个参与者创建、修改和终止会话。媒体网关控制协议定义了呼叫控制单元。

Megaco/H.248是1种用于控制物理上分开的多媒体网关协议单元的协议，从而可以从媒体转化中分离呼叫控制。

MGCP属于控制协议，允许中心控制台监测IP电话和网关事件，并通知它们发送内容至指定地址。1.3 VoIP传输构成

传统语音业务，由PSTN完成呼叫、转接所有功能。IP语音业务与之不同。IP语音网关提供IP网络和公用电话网（PSTN/ISDN）间的端口，通过PSTN连接到IP语音网关，由IP语音网关将模拟信号转换为数字信号并压缩打包，数据量只有17KB-25KB，使得语音信息在IP网络上传输成为可能，基本无语音延时。然后再经网络到被叫侧IP语音网关，被叫端网关负责将分组传送过来的语音数据包还原成模拟语音信号，并通过PSTN线路传送给被叫电话终端。在实际组网应用中，GateKeeper（网守）是必不可少的，用它来完成路由和访问控制等功能，使得组网更加方便，甚至穿透NAT区。

2 IP甚高频语音在海事应用

2.1 江苏海事甚高频运用现状

目前各市地方海事局已有的甚高频系统已能实现本地部分范围内的语音通信，但是省局指挥室尚无法使用甚高频对前端进行调度指挥，因此迫切需要利用现有各市甚高频系统的资源，在省局指挥室建立甚高频语音调度系统实现省市县三级对前端的调度指挥。目前苏州市、南通市地方海事局甚高频系统运行情况较好，先整合这2个市的甚高频语音调度系统，实现省局直接对市局VHF通讯系统的侦听、通讯和管理功能。

2.2 系统结构

通过甚高频语音调度系统实现现场应急语音通信是最安全、最稳定、最保险的应急通讯方式，甚高频语音调度系统的主要功能是当水上重大危急事件发生时，值班员利用该系统实现与现场一线执法人员VHF通讯、与省市两级主要应急管人员、与搜救中心成员单位等应急人员一键通讯，进行组织协调和调度指挥。

苏州、南通、镇江、洪泽湖基地、骆马湖基地、无锡太湖基地等重点水域的地方海事甚高频系统联网整合接入省地方海事局语音调度指挥平台，省局通过该套系统已经实现了与海事执法人员的VHF通信。

本着保护原有投资的原则，本项目将对包括洪泽湖基地、骆马湖基地、太湖搜救基地（分别涉及徐州、宿迁、淮安、无锡等地地方海事甚高频系统）甚高频系统进行整合，在徐州京杭运河市区段、宿迁骆马湖搜救基地、宿迁泗洪县洪泽湖水上搜救中心、淮安洪泽湖水上搜救中心、无锡太湖基地各增设一套甚高频语音发射台，并分别配备2部数字对讲机。下一步是厘清本次甚高频系统整合的组网结构（见图1）。

无线调度系统将电话和无线电、呼叫处理、监控和记录功能集成于单一操作员界面。系统最多可支持30个端口，每个端口都可设定为座席、电话或无线电线路。最多可提供16个操作员席位，每个席位包括1台主计算机、显示屏、桌面式喇叭。

图1 甚高频系统组网结构图

主计算机运行先创公司基于WindowsR的Integrator DCSTM软件，为操作员提供显示电话/无线电通道和系统功能的图形用户界面（GUI）。根据控制中心要求，显示屏可为大型或小型液晶显示器，可提供触摸屏、鼠标/轨迹球控制。操作员图形用户界面具有广泛可配置性，屏幕文字标签可使用各种语言。使用桌面式喇叭和耳麦可最大程度降低桌面空间要求。每个喇叭都带有音量控制，用于对话（选择）音频和监听（非选择）音频。

电话和无线电线路的数字交换和接口通过小型DCS-5020数字交换机实现。每台数字交换机最多可支持6个接口端口，这些端口可设定为调度台音频、电话或无线电线路。通过使用其中一种E1互连方式，如：光纤、同轴或双绞线电缆，或IP网络将多个数字交换机连接在一起，可提供更多的端口。

系统集成了电话以及数字和模拟无线电控制，可支持多达30个可定义的端口，包括16个基于屏幕的操作员调度台，能够满足各种专业应用需要，如公共安全、应急服务、运输、公用事业和民营企业。系统提供许多常规调度台系统所具备的功能，基于分布式结构，即使有多个操作员席位也不需要中心交换机。

用户在初期是大量的模拟常规对讲机和少量数字对讲机混合使用情况，因此本次甚高频系统整合将保证中转台可设置为混合工作模式，即当接到数字信号时，自动转发数字信号；当收到模拟信号时，自动转发模拟信号。

通过上述结构，将形成以省地方海事局为核心的IP联网通信系统，省局可以通过调度台直接呼叫前端执法人员和船只，也可以通过有线电话拨号呼叫。

2.3 系统功能组成

系统充分利用已有的IP数据专网作为链路，通过先进的IP交换技术，灵活地组建任意规模的通信网络。实现功能如下：

（1）调度员座席功能

调度员的操作界面为全中文图形化操作界面，且可以根据调度员的工作类型不同，进行制定设置，即不同功能的调度员使用不同的调度界面。同一个调度员座席，可以设置调度员密码，实现不同调度员使用同一个调度员电脑时，使用指定的操作界面。多调度座席时，座席可设置优先等级。优先等级高的座席可以优先占用系统内资源，即系统内强插、强拆功能。

（2）有线资源接入功能

可以将海事有线电话、专网电话、卫星电话及移动电话资源以标准电话接口的方式接入到系统内。电话功能可以实现电话本功能、重播功能、拨号快捷键功能、保留通话功能。

（3）无线资源接入功能

可以将多种不同品牌、不同波段的对讲机、短波电台接入系统。实现不同对讲设备之间的互联互通。在公安行业中，可以将350兆对讲机和800兆对讲机接入系统，并实现350兆与800兆对讲机之间的通话功能。支持多种数字信令对讲机，如建伍NEXEDGE和Fleetsync信令，摩托罗拉和欧宇航的TETRa信令，以及P25、MOTOTR BO、iDEN等世界专用通信行业流行的数字通信体系。该功能实现个呼、组呼、紧急呼叫、文字短信等功能。随着技术的发展，先创还将会开发支持更多新的协议，如中国的PDT。

（4）语音调度功能

派接功能—调度员可以将系统内所有线路资源派接在一起进行通话（包括有线和无线资源），支持同时发起6组独立派接；

会议功能—调度员可以将系统内所有线路资源拉入一个会议模式，进行多方通话（包裹有线和无线资源）。

多路开关功能—调度员可以同时开通多个线路资源，发起广播呼叫；

监听功能—调度员可以对所有线路或其中某（几）条线路进行监听；

呼叫列表—提供详细的呼叫列表，包括来话呼叫、未接呼叫、已拨呼叫、当前呼叫等详细列表。其中包括每一次呼叫的时间、发起呼叫方、呼叫类型、短信等，以方便调度员对呼叫事件进行查找；

报警音功能—调度员可以在发起呼叫前向用户发起报警音，用来提示被呼叫用户；

多音频接口—为调度员提供多种音频接口，以方便调度员进行操作包括头戴式耳麦、桌面麦克风及扬声器。在调度员使用头戴式耳麦时，调度员可以关闭桌面扬声器。当调度员头戴式耳麦被拔出时，系统强行打开扬声器，保证语音业务可以被调度员收听。

（5）数字I/O自动检测控制功能

每一台数字交换机提供6个数字输入输出控制开关。可以将门禁开关、传感器检测报警、广播开关等功能集成在DCS-5020的调度员界面上，以实现一些自动控制功能。

（6）第三方接口功能

提供第三方接口，可以调用如PDF、WORD等格式，如应急事件处理流程等的电子文档，缩短调度员查找资料的时间，实现无纸化办公；可以访问网站、如天气网站、地图网站及其他内部网站资源，便于调度员查找信息；可以调用基于IP的视频监控图像，从而实现与闭路电视监控系统的有机整合；可以完美嵌套基于BS开发应用软件，实现多系统融合，为调度员提供统一的人机接口，提高工作效率。

3 VoIP甚高频通信在民航应用

VoIP甚高频在民航领域应用比较普遍，文章以华东空管局为例重点介绍。

为了执行空中交通管制的业务职能，华东空管局的空中管制人员必须与本区空域的飞机进行甚高频通信。目前，华东空管局网络公司已经自行建立了数个成规模的地面数据通信网络，承载甚高频语音（VHF）的传输业务。

当前，华东地区空管数据通信网络中，使用的接入设备都是上世纪90年代中期研发和生产的路由器、复用器设备。目前空管使用这些设备大都已经停产或即将退出市场。由这些设备组成的网络，传输机制也比较单一，仍然在采用非常传统的电路交换方式，设备的可维护性、业务扩展能力都比较受限制。

民航通信网络传输的发展方向正在逐步从传统的低速串口通信转向基于TCP/IP协议的IP传输网络。基于IP协议的承载介质可以穿越运营商的IP网络，TD-SCDMA网络，民航VPN网等等，增强数据转发的适应性和健壮性，并且承载多种民航业务，在不增加或者不显著增加成本的情况下，提供较强的可扩展能力。因此，文章就将测试基于VoIP传输的民航甚高频通信，是否能满足空管业务的传输要求。

IP语音路由器采用MSR进行组网。MSR路由器采用成熟并且结合空管专业版

本的软件操作系统，提供丰富的QOS特性，全面支持IPv6，采用OAA（Open Application Architecture）开放应用体系架构。MSR50系列路由器还通过OAA架构提供基于路由器的统一通信功能，为用户提供灵活的语音呼叫处理、IP-PBX、IP电话会议和即时通讯等功能一体化的开放通信解决方案。MSR路由器支持多种中继传输网络，包括E1专线方式和MSTP专线方式等，可以实现在广域网上的不同传输方式，既满足今后通信技术发展，又满足空管专业数据的可靠传输。