语音业务多系统融合技术研究与实现

耿琳莹++陈登伟++安新源++孙瑞

摘 要：针对各类任务中指挥通信终端种类繁多，现有语音指挥通信保障系统不能“一呼百应”的缺陷，文中以调度单机为中继，以现有调度系统为交换系统，对某简单型融合设备进行了接口、信令转换等技术改进设计。通过对音频的控制和转发，融合系统克服各语音系统的技术协议壁垒，解决了各语音系统间的互联互通问题，实现了各语音系统组网应用，简化了语音通信保障模式，提高了指挥效率，提升了现有通信设备的使用效率。经过实际验收应用，文中提出的技术改进达到了良好的使用效果。

关键词：指挥通信；语音业务；融合处理；技术改进；设计

中图分类号：TP334.2+4 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

在信息时代，出于地域、环境和安全保密等因素的考虑，为保证指挥员命令及时准确的下达，往往需要建立多种任务指挥通信系统。指挥通信系统的多样化带来的是通信保障手段的灵活多变和任务通信保障能力的提升，但经常由于各语音系统采用不同的技术体制，彼此之间相互独立，因此无法实现互联互通和资源整合。如果各系统能够互联互通，各系统之间将是一个完整的整体，指挥员的一个指挥终端可以指挥各个系统的操作终端，达到“一呼百应”的指挥效果，最大程度提升指挥效能。为解决上述问题，迫切需要研究指挥通信语音业务多系统融合技术，尽可能将现有的各种通信业务系统进行有效融合，实现各系统之间的互通互联，有效提高指挥效率[1-4]。

1 现有语音指挥通信保障模式存在的主要问题

在现有通信保障中，当前语音通信系统较多，各系统之间设备无法互联互通，通常会遇到以下2个方面的困难：

（1）指挥调度能力覆盖不足。目前的指挥调度系统以有线为主，主要覆盖指挥楼内的固定调度单机，受到传输手段、终端数量等约束条件限制，提供的指挥调度能力非常有限，一旦点位分散，任务全面铺开，现有指挥调度无法覆盖整个场区，无法满足实际使用需求。

（2）操作使用非常不便。在进行保障指挥调度过程中，指挥员面前有时需要同时安装固定电话系统、集群系统手持机、调度单机等多个终端，指挥员需要牢记各个终端与对应者的关系，一个口令有时需要通过不同设备重复下达，操作过程繁琐，效率低下，而且容易出错。

基于上述困难，急需实现指挥调度、固定电话、集群通信等几个语音业务系统之间的互联互通，达到 “单机指挥，一呼百应” 的快捷效果。

2 指挥通信语音业务多系统融合系统的技术改进

2.1 原音频融合设备情况介绍

本文的研究基于BY-AVSP-TS004-1型音频融合调度设备（下文简称“音频融合设备”）。该音频融合设备主要由通用控制器机框和各种板卡组成。通用控制器机框是各个板卡的容器，主要为各个板卡供电，提供各个板卡间的数据交换功能，并为各个板卡提供相应的外部接口。但该音频融合设备只具备程控电话拨打四线模拟调度、程控电话拨集群手持机2个功能，不具备三方通话功能，无法实现调度单机、集群系统基站、程控交换机的互联互通及混音会议功能。

2.2 设计思路

现有设备不具备三方通话功能的原因是有线指挥调度系统为数字调度系统，仅支持H.323协议[5]，而该融合设备采用SIP协议，两者无法直接互连互通。实际中使用的无线集群调度系统协议众多，不同融合设备厂家和集群调度系统厂家设定的集群系统协议可能不相同。为解决它们的互连问题，需要克服厂家之间的私有协议保护，通过提取音频信号进行控制和转发。

因此，语音业务多系统融合接入系统的总体设计思路为：以数字调度系统为核心交换系统，以音频融合设备为基础，在保持现有各类语音指挥通信系统稳定运行的情况下，对部分系统设备相关接口进行技术改进，采用以单个调度单机为中继的方式，分别通过融合设备实现集群系统、程控系统的互连互通。集群系统、固定电话系统分别与单个调度单机进行音频互连互通，调度单机分别采集各个设备的音频信号，通过自有的网口与调度交换主机相连，最终实现集群系统与程控电话系统、指挥调度系统的互连互通功能，达到“一呼百应”的通信效果，充分拓展现有各语音系统的任务保障能力，提高了指挥效率和原有装备效益。图1所示为利用一个有线指挥调度终端带入一套通信系统示意图。

2.3 接口设计

集群系统基站具备网口、串口、环路中继、E1接口、用户接口和音频输入、PTT输入接口，本文采用环路接口将集群系统基站与融合设备相连，首先对融合设备的相关接口进行了软件修改，采用融合设备使软件第一步拨打融合设备内部号码，第二步拨打电话网号码，第三步拨打集群系统调度台，第四步拨打集群手持机或车载台号码的方法，实现系统之间的互连。图2所示为集群系统与音频融合设备连接示意图。

该融合设备已具有连接某特定型号的集群系统功能，不支持单位使用的集群系统（下文简称“UHF”）。考虑到UHF集群系统提供的是环路中继，只要有电话线的地方都能与UHF集群互通。为方便UHF的接入，这里借助固定电话网的用户线将UHF集群接入，同时音频融合设备通过E1中继接入固定电话网，最终实现音频融合设备与UHF集群的互通。图3所示为UHF集群系统通过固定电话网实现和指挥调度系统互通的示意图。

无线群组通过环路中继的接入仍存在时间上的限制，这是设备本身的特性所限定的。UHF集群的接入耗费了较多时间在研究集群设备上，研究工作通过将UHF集群接入固定电话网，避开了UHF集群设备本身存在的弊端，很好地解决了时间上的限制问题，最终实现了单个无线用户的稳定接入。

3 改进的指挥通信语音业务多系统融合具体实现

3.1 信令转换

音频融合系统主要实现指挥调度系统和集群系统、固定电话网系统之间的互联互通。其中，指挥调度系统使用一台调度单机作为中继进行音频互通，音频融合设备通过音频线连接调度单机的音频输入输出端口实现音频互通功能。集群系统通过环路中继的方式与音频融合系统进行互通。固定电话网通过E1接口与音频融合设备进行互通。

音频融合系统的信令转换通过音频融合设备的ISG程序实现。ISG由主控子系统（GCU）、数字中继子系统（DTU）、模拟中继子系统（ATU）、模拟用户子系统（ASU）、无线接入子系统（ECU）、媒体资源管理子系统（MRU）以及时隙连接管理系统（CMU）等组成。

DTU实现数字中继接入功能（包括7号信令接入），在音频融合系统中通过DTU实现和固定电话网的互通。该子系统部署在数字中继板（MGU）上。固定电话网发起呼叫的信令流程如图4所示。

ATU实现环路中继的接入功能，在音频融合系统中实现和军用集群系统的互通。其功能主要包括用户事件检测，将事件适配为GCU上的标准业务控制流程，接受GCU的控制完成相应的业务功能。此子系统部署在环路用户接入板（DLC）上。环路中继呼入的信令流程如图5所示。

ECU提供无线设备接入功能，包括无线保密调度主机、保密机、自适应控制器、收信机、发信机等设备。在音频融合系统中实现和智讯指挥调度系统、无线保密调度集群系统的互通。ECU子系统主要实现音频接口、PTT、RS 232等事件检测，将事件适配为GCU上的标准业务控制流程，接受GCU的控制完成相应的业务功能，此子系统部署在无线接入板（MT-ECU4321）上。音频融合设备通过ECU呼出流程示意图如图6所示。

3.2 媒体转换过程

模拟的语音信号如果要通过IP网络传输，则需要先进行模拟/数字转换，然后对编码后的数据进行压缩，最后打包成RTP包，通过IP网络传送到对端。对端接收到数据后，进行解RTP包、解压缩操作，然后经数字/模拟转换后输出。

对于通过E1等线路传输的数字音频信号，在通过时隙交换后传输到音频输出端口时，只需在接收端对其进行数据/模拟信号的转换即可。媒体转换的过程如图7所示。

4 结 语

综上所述，本文的语音业务多系统融合技术以数字调度系统为核心，以音频融合设备为基础，通过接口设计、信令转换设计和媒体转换设计三部分，实现了在保持现有各类语音指挥通信系统稳定运行的情况下，对部分系统设备相关接口的技术进行改进，达到了“一呼百应”的指挥效果，减少了指挥员对终端设备的操作工作量，给了指挥员更多的态势把握和决策思考时间，使指挥员能够实时了解末端的实际情况，也可以直接指挥末端，使任务的部署更加灵活，大大提高了模拟的真实度。

参考文献

[1]肖巍.多网络融合语音业务系统的设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2010.

[2]肖巍，周文安，马飞，等.一种融合网络语音业务系统的实现方法的研究[J].计算机技术与发展，2009，19（11）：238-241.

[3]吴彤.融合的语音业务和IP多媒体业务[J].现代电信科技，2007，37（5）：1-4.

[4]雷多萍.语音业务网络和语音智能业务演进设想[C].全国无线及移动通信学术大会，2012.

[5] 葛澍，马跃，喻炜.H.323消息编解码的研究与实现[J].中国数据通信，2002，4（3）：74-78.

[6]王春力.基于P2P的网络语音捕获与多路混音算法研究[D].济南：山东科技大学，2010.

[7]肖巍.多网络融合语音业务系统的设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2010.

[8]肖巍，周文安，马飞，等.一种融合网络语音业务系统的实现方法的研究[J].计算机技术与发展，2009，19（11）：238-241.