语音通信带内巡线检测的实现与应用

罗一文 徐晓东

【摘要】 目前电力调度通信的语音通信终端均不具备线路检测功能和设备自检功能，随着无人值守变电站不断增加，给原有需要人工应答的半自动测试方式带来困难。本文提出一种带内实现巡线检测的方法和流程，实现调度终端和传输线路的全自动测试，较好地解决上述问题。

【关键字】 语音通信 巡线检测 带内通信

一、概述

通信技术不断发展，文本、数据、图像、视频等各种媒体通信成熟壮大，被广发地应用到各个领域中。然而，语音通信作为一种最简洁、最地道、最感性、最容易为人类所接受的通信方式，还是占据着通信领域最重要的地位。究其原因，语音具有实时性、交互性强的特点，是一种被动的交流方式，也就是人无需专注于语音本身，耳朵和嘴巴就可以很自然地进行交流，而且还可以获得语言表达的本意以外很丰富的感情色彩。

在电力调度通信中，传统的程控交换的语音通信系统还被广泛的应用，然而，这种传统的程控交换技术，采用的是主动呼叫的方式去建立语音通信，在不通信时，无法知道对方的设备情况。在无人值守的变电站中，因为平时无人值班，更是无法确定这些调度语音通信终端的好坏。目前很多智能终端都可以通过网络的辅助，实现终端设备和服务器的交互通信，从而知道远程终端设备的在线状态，但这需要增加另一张数据网络。

本文要在语音基带通信的基础上，实现设备的自检和巡线测试，总体思路是：语音终端设备首先可以通过程序软件进行整个过程和相关参数的自检。

巡線服务器可以设定巡线的方案，包括被检的号码，巡线的时间等。定好巡线的方案后，巡线服务器在指定的时间呼叫终端设备，终端设备应答并按照预定的程序进行本地测试和结果上传。

二、语音终端本地自检

本方案在基本电话功能的基础上，通过增加嵌入式ARM主板和语音通道混音控制电路，实现本地自检、自动线路测试和带内数据通信功能。测试过程中几个关键的问题：

1、设备各部件的测试方法

2、测试参数如何量化

3、测试结果如何汇总到服务器

新型终端电话的逻辑结构图如下：

电话线TR：电话线路的接收，发送

Com：电话接口模块与ARM主控模块间的通信接口

LO1：电话接口板的语音输出

LI1：电话接口板的语音输入

LineIn：ArmCPU主板的语音输入，用于录音，语音分析

LineOut：ArmCPU主板的语音输出，用于播放铃声，提示音等。

为了实现终端设备手柄，免提，振铃等各种功能的自检，终端设备的电话接口模块可设计独立的语音通道切换控制机制。

智能终端的各个通道都可以通过应用层软件的命令控制灵活搭配。

在传统的电话座机的基础上增加了混音控制电路和ARM CPU的控制，可以实现电话座机的自动检测。控制方式采用ARM主板通过通信COM串口向电话控制板发送控制命令的方式，控制命令字为2个字节。

控制字1（输入控制开关）

B0： In0， In0-In1组合选择0～3的输入。

B1： In1，In0-In1组合选择0～3的输入

B2： In2， 0表示开关向下，1表示开关向上

B3： In3，0表示开关向左，1表示开关向右

B4： In4，0表示开关向下，1表示开关向上

B5-B6： 未用。

B7： 保留状态，长为 1表示数据有效，0表示数据无效。

控制字2（输出控制开关）

B0： Out0，Out0-Out1组合选择0～3的输出

B1： Out1，Out0-Out1组合选择0～3的输出

B2： Out2，0表示开关向上，1表示开关向下

B3： Out3，免提喇叭输出选择，arm板放音/电话免提。

B4-B6：未用。

B7： 保留状态，长为 1表示数据有效，0表示数据无效。

三、自动巡线检测过程

项目：电网调度智能语音终端开发研究（K-GD2014-100）

1、首先将终端设备部署在程控交换网络中，终端设备通过普通电话接口与程控交换系统连接；

2、调度终端作为被叫时，通过DTMF或FSK接收对方的主叫号码；

3、主叫号码为预设的测试号码时，终端ARM主板通过COM串口命令电话控制板摘机应答来电；

4、局端测试设备播放一个标准测试音，终端设备录音，并分析声音的大小，声音大小的计算公式是：A（V）（dB）=20lg（Vo/Vi），由此量化线路的通话增益；

5、局端连续播放标准的DTMF信号0～9，*，#，A，B，C，D，连续多次测试，终端设备接收，然后判断误码率及丢码情况，由此判断线路受到的干扰情况，量化线路质量；

6、把扬声切换到免提，声音输入切换到手柄，播放标准的测试音，对输入的声音进行采样录音，分析声音的大小，来判断免提，手柄是否正常；内部电路同时通过阻抗辅助判断免提，手柄的连接状态。

上述测试结果在终端设备本地记录，并以DTMF的信号，编成自定义的协议，发送到测试的局端，局端译码后记录测试结果。

要将测试结果发送服务器，需要有比较科学、完整的协议，本文使用的是自定义的协议。

由于采用DTMF码传输，传输的速率比较低，100毫秒发送一个码，DTMF编码为1～9，*，0，#，A、B、C、D共16个码。自定义的协议如下：

包头（两个DTMF码）：包头固定为D，0；

编号（1个DTMF码）：所有数据包统一编号1～9，*，0，#，A，B，C，D按顺序表示1～16，然后循环；

包长度（两个DTMF码）：长度十位X（1～9、0），长度各位X（1～9、0），两个码合成一个两位数，包含整个包的码长度，包长最大为99；

数据（n个数据）：n为包长度减7；

校验码（两个DTMF码）：检验码为两个码，发送时先将前面整个包的数据用异或运算得到一个字节的校验值，然后分成高位和低位，然后用DTMF码1～9，*，0，#，A，B，C，D去对应0x0～0xf，去发送。

其中数据部分n个码由1位功能码+（n-1）位功能参数组成，功能码必须存在，功能参数根据不同的功能码有不同的长度，功能参数长度可能为0。数据自定义如：11代表线路状态正常，10代表线路状态异常，41代表振铃功能正常，40代表振铃功能异常等。收方每收到一个完整的数据包，都发送一个相同功能码的ACK数据包作为确认，保证通信的完整性。

四、结论

上面阐明了实现语音带内自动测试的终端设备的逻辑架构、测试方法、测试步骤和通信协议。运用这些基本思想研发一套智能的调度语音终端，配合管理服务器，实现一对多的巡线测试系统，应用到无人值守变电站调度通信等典型应用环境中，可不改变现有的通信网络结构，实现设备的自动巡线测试，增强调度通信可靠性，减少设备巡检维护工作量，极大地提高工作效率。