語音業務多系統融合技術研究與實現

耿琳瑩++陳登偉++安新源++孫瑞

摘 要：針對各類任務中指揮通信終端種類繁多，現有語音指揮通信保障系統不能“一呼百應”的缺陷，文中以調度單機為中繼，以現有調度系統為交換系統，對某簡單型融合設備進行了接口、信令轉換等技術改進設計。通過對音頻的控制和轉發，融合系統克服各語音系統的技術協議壁壘，解決了各語音系統間的互聯互通問題，實現了各語音系統組網應用，簡化了語音通信保障模式，提高了指揮效率，提升了現有通信設備的使用效率。經過實際驗收應用，文中提出的技術改進達到了良好的使用效果。

關鍵詞：指揮通信；語音業務；融合處理；技術改進；設計

中圖分類號：TP334.2+4 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

在信息時代，出于地域、環境和安全保密等因素的考慮，為保證指揮員命令及時準確的下達，往往需要建立多種任務指揮通信系統。指揮通信系統的多樣化帶來的是通信保障手段的靈活多變和任務通信保障能力的提升，但經常由于各語音系統采用不同的技術體制，彼此之間相互獨立，因此無法實現互聯互通和資源整合。如果各系統能夠互聯互通，各系統之間將是一個完整的整體，指揮員的一個指揮終端可以指揮各個系統的操作終端，達到“一呼百應”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務多系統融合技術，盡可能將現有的各種通信業務系統進行有效融合，實現各系統之間的互通互聯，有效提高指揮效率[1-4]。

1 現有語音指揮通信保障模式存在的主要問題

在現有通信保障中，當前語音通信系統較多，各系統之間設備無法互聯互通，通常會遇到以下2個方面的困難：

（1）指揮調度能力覆蓋不足。目前的指揮調度系統以有線為主，主要覆蓋指揮樓內的固定調度單機，受到傳輸手段、終端數量等約束條件限制，提供的指揮調度能力非常有限，一旦點位分散，任務全面鋪開，現有指揮調度無法覆蓋整個場區，無法滿足實際使用需求。

（2）操作使用非常不便。在進行保障指揮調度過程中，指揮員面前有時需要同時安裝固定電話系統、集群系統手持機、調度單機等多個終端，指揮員需要牢記各個終端與對應者的關系，一個口令有時需要通過不同設備重復下達，操作過程繁瑣，效率低下，而且容易出錯。

基于上述困難，急需實現指揮調度、固定電話、集群通信等幾個語音業務系統之間的互聯互通，達到 “單機指揮，一呼百應” 的快捷效果。

2 指揮通信語音業務多系統融合系統的技術改進

2.1 原音頻融合設備情況介紹

本文的研究基于BY-AVSP-TS004-1型音頻融合調度設備（下文簡稱“音頻融合設備”）。該音頻融合設備主要由通用控制器機框和各種板卡組成。通用控制器機框是各個板卡的容器，主要為各個板卡供電，提供各個板卡間的數據交換功能，并為各個板卡提供相應的外部接口。但該音頻融合設備只具備程控電話撥打四線模擬調度、程控電話撥集群手持機2個功能，不具備三方通話功能，無法實現調度單機、集群系統基站、程控交換機的互聯互通及混音會議功能。

2.2 設計思路

現有設備不具備三方通話功能的原因是有線指揮調度系統為數字調度系統，僅支持H.323協議[5]，而該融合設備采用SIP協議，兩者無法直接互連互通。實際中使用的無線集群調度系統協議眾多，不同融合設備廠家和集群調度系統廠家設定的集群系統協議可能不相同。為解決它們的互連問題，需要克服廠家之間的私有協議保護，通過提取音頻信號進行控制和轉發。

因此，語音業務多系統融合接入系統的總體設計思路為：以數字調度系統為核心交換系統，以音頻融合設備為基礎，在保持現有各類語音指揮通信系統穩定運行的情況下，對部分系統設備相關接口進行技術改進，采用以單個調度單機為中繼的方式，分別通過融合設備實現集群系統、程控系統的互連互通。集群系統、固定電話系統分別與單個調度單機進行音頻互連互通，調度單機分別采集各個設備的音頻信號，通過自有的網口與調度交換主機相連，最終實現集群系統與程控電話系統、指揮調度系統的互連互通功能，達到“一呼百應”的通信效果，充分拓展現有各語音系統的任務保障能力，提高了指揮效率和原有裝備效益。圖1所示為利用一個有線指揮調度終端帶入一套通信系統示意圖。

2.3 接口設計

集群系統基站具備網口、串口、環路中繼、E1接口、用戶接口和音頻輸入、PTT輸入接口，本文采用環路接口將集群系統基站與融合設備相連，首先對融合設備的相關接口進行了軟件修改，采用融合設備使軟件第一步撥打融合設備內部號碼，第二步撥打電話網號碼，第三步撥打集群系統調度臺，第四步撥打集群手持機或車載臺號碼的方法，實現系統之間的互連。圖2所示為集群系統與音頻融合設備連接示意圖。

該融合設備已具有連接某特定型號的集群系統功能，不支持單位使用的集群系統（下文簡稱“UHF”）。考慮到UHF集群系統提供的是環路中繼，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的用戶線將UHF集群接入，同時音頻融合設備通過E1中繼接入固定電話網，最終實現音頻融合設備與UHF集群的互通。圖3所示為UHF集群系統通過固定電話網實現和指揮調度系統互通的示意圖。

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

3 改進的指揮通信語音業務多系統融合具體實現

3.1 信令轉換

音頻融合系統主要實現指揮調度系統和集群系統、固定電話網系統之間的互聯互通。其中，指揮調度系統使用一臺調度單機作為中繼進行音頻互通，音頻融合設備通過音頻線連接調度單機的音頻輸入輸出端口實現音頻互通功能。集群系統通過環路中繼的方式與音頻融合系統進行互通。固定電話網通過E1接口與音頻融合設備進行互通。

音頻融合系統的信令轉換通過音頻融合設備的ISG程序實現。ISG由主控子系統（GCU）、數字中繼子系統（DTU）、模擬中繼子系統（ATU）、模擬用戶子系統（ASU）、無線接入子系統（ECU）、媒體資源管理子系統（MRU）以及時隙連接管理系統（CMU）等組成。

DTU實現數字中繼接入功能（包括7號信令接入），在音頻融合系統中通過DTU實現和固定電話網的互通。該子系統部署在數字中繼板（MGU）上。固定電話網發起呼叫的信令流程如圖4所示。

ATU實現環路中繼的接入功能，在音頻融合系統中實現和軍用集群系統的互通。其功能主要包括用戶事件檢測，將事件適配為GCU上的標準業務控制流程，接受GCU的控制完成相應的業務功能。此子系統部署在環路用戶接入板（DLC）上。環路中繼呼入的信令流程如圖5所示。

ECU提供無線設備接入功能，包括無線保密調度主機、保密機、自適應控制器、收信機、發信機等設備。在音頻融合系統中實現和智訊指揮調度系統、無線保密調度集群系統的互通。ECU子系統主要實現音頻接口、PTT、RS 232等事件檢測，將事件適配為GCU上的標準業務控制流程，接受GCU的控制完成相應的業務功能，此子系統部署在無線接入板（MT-ECU4321）上。音頻融合設備通過ECU呼出流程示意圖如圖6所示。

3.2 媒體轉換過程

模擬的語音信號如果要通過IP網絡傳輸，則需要先進行模擬/數字轉換，然后對編碼后的數據進行壓縮，最后打包成RTP包，通過IP網絡傳送到對端。對端接收到數據后，進行解RTP包、解壓縮操作，然后經數字/模擬轉換后輸出。

對于通過E1等線路傳輸的數字音頻信號，在通過時隙交換后傳輸到音頻輸出端口時，只需在接收端對其進行數據/模擬信號的轉換即可。媒體轉換的過程如圖7所示。

4 結 語

綜上所述，本文的語音業務多系統融合技術以數字調度系統為核心，以音頻融合設備為基礎，通過接口設計、信令轉換設計和媒體轉換設計三部分，實現了在保持現有各類語音指揮通信系統穩定運行的情況下，對部分系統設備相關接口的技術進行改進，達到了“一呼百應”的指揮效果，減少了指揮員對終端設備的操作工作量，給了指揮員更多的態勢把握和決策思考時間，使指揮員能夠實時了解末端的實際情況，也可以直接指揮末端，使任務的部署更加靈活，大大提高了模擬的真實度。

參考文獻

[1]肖巍.多網絡融合語音業務系統的設計與實現[D].北京：北京郵電大學，2010.

[2]肖巍，周文安，馬飛，等.一種融合網絡語音業務系統的實現方法的研究[J].計算機技術與發展，2009，19（11）：238-241.

[3]吳彤.融合的語音業務和IP多媒體業務[J].現代電信科技，2007，37（5）：1-4.

[4]雷多萍.語音業務網絡和語音智能業務演進設想[C].全國無線及移動通信學術大會，2012.

[5] 葛澍，馬躍，喻煒.H.323消息編解碼的研究與實現[J].中國數據通信，2002，4（3）：74-78.

[6]王春力.基于P2P的網絡語音捕獲與多路混音算法研究[D].濟南：山東科技大學，2010.

[7]肖巍.多網絡融合語音業務系統的設計與實現[D].北京：北京郵電大學，2010.

[8]肖巍，周文安，馬飛，等.一種融合網絡語音業務系統的實現方法的研究[J].計算機技術與發展，2009，19（11）：238-241.