基于VoIP甚高頻通信在交通領域的應用

朱鵬飛，江 敏，郭曉光

（江蘇長天智遠交通科技有限公司，江蘇南京 210036）

1 VoIP的甚高頻語音原理

1.1 VoIP技術

VoIP（Voice over Internet Protocol）是將模擬語音信號（Voice）數字化，以數據封包（Data Packet）的形式在IP數字網絡上做實時傳遞。

1.2 VoIP相關協議及特點分析

VoIP協議序列有H.323、SIP、MEGACO和MGCP等。H.323是1種ITU-T標準，該標準既包括了點對點通信，也包括了多點會議。H.323定義了4種邏輯組成部分：終端、網關、關守及多點控制單元（MCU）。終端、網關和MCU均被視為終端點。會話發起協議（SIP）是建立VoIP連接的IETF標準。

SIP是一種應用層控制協議，用于和1個或多個參與者創建、修改和終止會話。媒體網關控制協議定義了呼叫控制單元。

Megaco/H.248是1種用于控制物理上分開的多媒體網關協議單元的協議，從而可以從媒體轉化中分離呼叫控制。

MGCP屬于控制協議，允許中心控制臺監測IP電話和網關事件，并通知它們發送內容至指定地址。1.3 VoIP傳輸構成

傳統語音業務，由PSTN完成呼叫、轉接所有功能。IP語音業務與之不同。IP語音網關提供IP網絡和公用電話網（PSTN/ISDN）間的端口，通過PSTN連接到IP語音網關，由IP語音網關將模擬信號轉換為數字信號并壓縮打包，數據量只有17KB-25KB，使得語音信息在IP網絡上傳輸成為可能，基本無語音延時。然后再經網絡到被叫側IP語音網關，被叫端網關負責將分組傳送過來的語音數據包還原成模擬語音信號，并通過PSTN線路傳送給被叫電話終端。在實際組網應用中，GateKeeper（網守）是必不可少的，用它來完成路由和訪問控制等功能，使得組網更加方便，甚至穿透NAT區。

2 IP甚高頻語音在海事應用

2.1 江蘇海事甚高頻運用現狀

目前各市地方海事局已有的甚高頻系統已能實現本地部分范圍內的語音通信，但是省局指揮室尚無法使用甚高頻對前端進行調度指揮，因此迫切需要利用現有各市甚高頻系統的資源，在省局指揮室建立甚高頻語音調度系統實現省市縣三級對前端的調度指揮。目前蘇州市、南通市地方海事局甚高頻系統運行情況較好，先整合這2個市的甚高頻語音調度系統，實現省局直接對市局VHF通訊系統的偵聽、通訊和管理功能。

2.2 系統結構

通過甚高頻語音調度系統實現現場應急語音通信是最安全、最穩定、最保險的應急通訊方式，甚高頻語音調度系統的主要功能是當水上重大危急事件發生時，值班員利用該系統實現與現場一線執法人員VHF通訊、與省市兩級主要應急管人員、與搜救中心成員單位等應急人員一鍵通訊，進行組織協調和調度指揮。

蘇州、南通、鎮江、洪澤湖基地、駱馬湖基地、無錫太湖基地等重點水域的地方海事甚高頻系統聯網整合接入省地方海事局語音調度指揮平臺，省局通過該套系統已經實現了與海事執法人員的VHF通信。

本著保護原有投資的原則，本項目將對包括洪澤湖基地、駱馬湖基地、太湖搜救基地（分別涉及徐州、宿遷、淮安、無錫等地地方海事甚高頻系統）甚高頻系統進行整合，在徐州京杭運河市區段、宿遷駱馬湖搜救基地、宿遷泗洪縣洪澤湖水上搜救中心、淮安洪澤湖水上搜救中心、無錫太湖基地各增設一套甚高頻語音發射臺，并分別配備2部數字對講機。下一步是厘清本次甚高頻系統整合的組網結構（見圖1）。

無線調度系統將電話和無線電、呼叫處理、監控和記錄功能集成于單一操作員界面。系統最多可支持30個端口，每個端口都可設定為座席、電話或無線電線路。最多可提供16個操作員席位，每個席位包括1臺主計算機、顯示屏、桌面式喇叭。

圖1 甚高頻系統組網結構圖

主計算機運行先創公司基于WindowsR的Integrator DCSTM軟件，為操作員提供顯示電話/無線電通道和系統功能的圖形用戶界面（GUI）。根據控制中心要求，顯示屏可為大型或小型液晶顯示器，可提供觸摸屏、鼠標/軌跡球控制。操作員圖形用戶界面具有廣泛可配置性，屏幕文字標簽可使用各種語言。使用桌面式喇叭和耳麥可最大程度降低桌面空間要求。每個喇叭都帶有音量控制，用于對話（選擇）音頻和監聽（非選擇）音頻。

電話和無線電線路的數字交換和接口通過小型DCS-5020數字交換機實現。每臺數字交換機最多可支持6個接口端口，這些端口可設定為調度臺音頻、電話或無線電線路。通過使用其中一種E1互連方式，如：光纖、同軸或雙絞線電纜，或IP網絡將多個數字交換機連接在一起，可提供更多的端口。

系統集成了電話以及數字和模擬無線電控制，可支持多達30個可定義的端口，包括16個基于屏幕的操作員調度臺，能夠滿足各種專業應用需要，如公共安全、應急服務、運輸、公用事業和民營企業。系統提供許多常規調度臺系統所具備的功能，基于分布式結構，即使有多個操作員席位也不需要中心交換機。

用戶在初期是大量的模擬常規對講機和少量數字對講機混合使用情況，因此本次甚高頻系統整合將保證中轉臺可設置為混合工作模式，即當接到數字信號時，自動轉發數字信號；當收到模擬信號時，自動轉發模擬信號。

通過上述結構，將形成以省地方海事局為核心的IP聯網通信系統，省局可以通過調度臺直接呼叫前端執法人員和船只，也可以通過有線電話撥號呼叫。

2.3 系統功能組成

系統充分利用已有的IP數據專網作為鏈路，通過先進的IP交換技術，靈活地組建任意規模的通信網絡。實現功能如下：

（1）調度員座席功能

調度員的操作界面為全中文圖形化操作界面，且可以根據調度員的工作類型不同，進行制定設置，即不同功能的調度員使用不同的調度界面。同一個調度員座席，可以設置調度員密碼，實現不同調度員使用同一個調度員電腦時，使用指定的操作界面。多調度座席時，座席可設置優先等級。優先等級高的座席可以優先占用系統內資源，即系統內強插、強拆功能。

（2）有線資源接入功能

可以將海事有線電話、專網電話、衛星電話及移動電話資源以標準電話接口的方式接入到系統內。電話功能可以實現電話本功能、重播功能、撥號快捷鍵功能、保留通話功能。

（3）無線資源接入功能

可以將多種不同品牌、不同波段的對講機、短波電臺接入系統。實現不同對講設備之間的互聯互通。在公安行業中，可以將350兆對講機和800兆對講機接入系統，并實現350兆與800兆對講機之間的通話功能。支持多種數字信令對講機，如建伍NEXEDGE和Fleetsync信令，摩托羅拉和歐宇航的TETRa信令，以及P25、MOTOTR BO、iDEN等世界專用通信行業流行的數字通信體系。該功能實現個呼、組呼、緊急呼叫、文字短信等功能。隨著技術的發展，先創還將會開發支持更多新的協議，如中國的PDT。

（4）語音調度功能

派接功能—調度員可以將系統內所有線路資源派接在一起進行通話（包括有線和無線資源），支持同時發起6組獨立派接；

會議功能—調度員可以將系統內所有線路資源拉入一個會議模式，進行多方通話（包裹有線和無線資源）。

多路開關功能—調度員可以同時開通多個線路資源，發起廣播呼叫；

監聽功能—調度員可以對所有線路或其中某（幾）條線路進行監聽；

呼叫列表—提供詳細的呼叫列表，包括來話呼叫、未接呼叫、已撥呼叫、當前呼叫等詳細列表。其中包括每一次呼叫的時間、發起呼叫方、呼叫類型、短信等，以方便調度員對呼叫事件進行查找；

報警音功能—調度員可以在發起呼叫前向用戶發起報警音，用來提示被呼叫用戶；

多音頻接口—為調度員提供多種音頻接口，以方便調度員進行操作包括頭戴式耳麥、桌面麥克風及揚聲器。在調度員使用頭戴式耳麥時，調度員可以關閉桌面揚聲器。當調度員頭戴式耳麥被拔出時，系統強行打開揚聲器，保證語音業務可以被調度員收聽。

（5）數字I/O自動檢測控制功能

每一臺數字交換機提供6個數字輸入輸出控制開關?？梢詫㈤T禁開關、傳感器檢測報警、廣播開關等功能集成在DCS-5020的調度員界面上，以實現一些自動控制功能。

（6）第三方接口功能

提供第三方接口，可以調用如PDF、WORD等格式，如應急事件處理流程等的電子文檔，縮短調度員查找資料的時間，實現無紙化辦公；可以訪問網站、如天氣網站、地圖網站及其他內部網站資源，便于調度員查找信息；可以調用基于IP的視頻監控圖像，從而實現與閉路電視監控系統的有機整合；可以完美嵌套基于BS開發應用軟件，實現多系統融合，為調度員提供統一的人機接口，提高工作效率。

3 VoIP甚高頻通信在民航應用

VoIP甚高頻在民航領域應用比較普遍，文章以華東空管局為例重點介紹。

為了執行空中交通管制的業務職能，華東空管局的空中管制人員必須與本區空域的飛機進行甚高頻通信。目前，華東空管局網絡公司已經自行建立了數個成規模的地面數據通信網絡，承載甚高頻語音（VHF）的傳輸業務。

當前，華東地區空管數據通信網絡中，使用的接入設備都是上世紀90年代中期研發和生產的路由器、復用器設備。目前空管使用這些設備大都已經停產或即將退出市場。由這些設備組成的網絡，傳輸機制也比較單一，仍然在采用非常傳統的電路交換方式，設備的可維護性、業務擴展能力都比較受限制。

民航通信網絡傳輸的發展方向正在逐步從傳統的低速串口通信轉向基于TCP/IP協議的IP傳輸網絡。基于IP協議的承載介質可以穿越運營商的IP網絡，TD-SCDMA網絡，民航VPN網等等，增強數據轉發的適應性和健壯性，并且承載多種民航業務，在不增加或者不顯著增加成本的情況下，提供較強的可擴展能力。因此，文章就將測試基于VoIP傳輸的民航甚高頻通信，是否能滿足空管業務的傳輸要求。

IP語音路由器采用MSR進行組網。MSR路由器采用成熟并且結合空管專業版

本的軟件操作系統，提供豐富的QOS特性，全面支持IPv6，采用OAA（Open Application Architecture）開放應用體系架構。MSR50系列路由器還通過OAA架構提供基于路由器的統一通信功能，為用戶提供靈活的語音呼叫處理、IP-PBX、IP電話會議和即時通訊等功能一體化的開放通信解決方案。MSR路由器支持多種中繼傳輸網絡，包括E1專線方式和MSTP專線方式等，可以實現在廣域網上的不同傳輸方式，既滿足今后通信技術發展，又滿足空管專業數據的可靠傳輸。

4 VoIP甚高頻通信與其他交通熱線融合

由于VoIP甚高頻通信基于網絡IP技術，采用OAA（Open Application Architecture）開放式架構，使得甚高頻技術煥發生機，保護現有投資的同時還能與所有基于VoIP技術語音通訊融合，形成統一通信模式。

今年交通部要求全國交通服務熱線統一號碼12328，仍保留水上救助12395，接到水上運輸相關業務咨詢投訴實現電話轉接、流轉。基于VoIP的甚高頻通信系統能滿足這些要求，不但可以實現電信線路級的轉接，也可以實現VoIP網絡化轉接，

5 結語

通過VoIP技術，將傳統的甚高頻和PSTN無縫地關聯起來，并能夠與其他行業用到的SIP網絡語音通信電話融合，不僅節省了原來的投資，也確保了統一通信時代要求。

[1]索繼東.VTS子系統組成原理[M].北京：中華人民共和國海事局，2001.

[2]張登銀，孫精科.VoIP技術分析與系統設計[M].北京：人民郵電出版社，2003.

[3]李凡.基于VoIP技術的小型甚高頻通信網的設計[D].大連：大連海事大學，2011.