基于VoIP甚高頻通信在交通領(lǐng)域的應(yīng)用

朱鵬飛，江 敏，郭曉光

（江蘇長天智遠(yuǎn)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(shù)

VoIP（Voice over Internet Protocol）是將模擬語音信號（Voice）數(shù)字化，以數(shù)據(jù)封包（Data Packet）的形式在IP數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上做實時傳遞。

1.2 VoIP相關(guān)協(xié)議及特點分析

VoIP協(xié)議序列有H.323、SIP、MEGACO和MGCP等。H.323是1種ITU-T標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)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(wǎng)關(guān)、關(guān)守及多點控制單元（MCU）。終端、網(wǎng)關(guān)和MCU均被視為終端點。會話發(fā)起協(xié)議（SIP）是建立VoIP連接的IETF標(biāo)準(zhǔn)。

SIP是一種應(yīng)用層控制協(xié)議，用于和1個或多個參與者創(chuàng)建、修改和終止會話。媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)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(wǎng)關(guān)協(xié)議單元的協(xié)議，從而可以從媒體轉(zhuǎn)化中分離呼叫控制。

MGCP屬于控制協(xié)議，允許中心控制臺監(jiān)測IP電話和網(wǎng)關(guān)事件，并通知它們發(fā)送內(nèi)容至指定地址。1.3 VoIP傳輸構(gòu)成

傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)，由PSTN完成呼叫、轉(zhuǎn)接所有功能。IP語音業(yè)務(wù)與之不同。IP語音網(wǎng)關(guān)提供IP網(wǎng)絡(luò)和公用電話網(wǎng)（PSTN/ISDN）間的端口，通過PSTN連接到IP語音網(wǎng)關(guān)，由IP語音網(wǎng)關(guān)將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并壓縮打包，數(shù)據(jù)量只有17KB-25KB，使得語音信息在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸成為可能，基本無語音延時。然后再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到被叫側(cè)IP語音網(wǎng)關(guān)，被叫端網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)將分組傳送過來的語音數(shù)據(jù)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(wǎng)應(yīng)用中，GateKeeper（網(wǎng)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(wǎng)更加方便，甚至穿透NAT區(qū)。

2 IP甚高頻語音在海事應(yīng)用

2.1 江蘇海事甚高頻運用現(xiàn)狀

目前各市地方海事局已有的甚高頻系統(tǒng)已能實現(xiàn)本地部分范圍內(nèi)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(diào)度指揮，因此迫切需要利用現(xiàn)有各市甚高頻系統(tǒng)的資源，在省局指揮室建立甚高頻語音調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)省市縣三級對前端的調(diào)度指揮。目前蘇州市、南通市地方海事局甚高頻系統(tǒng)運行情況較好，先整合這2個市的甚高頻語音調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)省局直接對市局VHF通訊系統(tǒng)的偵聽、通訊和管理功能。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通過甚高頻語音調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場應(yīng)急語音通信是最安全、最穩(wěn)定、最保險的應(yīng)急通訊方式，甚高頻語音調(diào)度系統(tǒng)的主要功能是當(dāng)水上重大危急事件發(fā)生時，值班員利用該系統(tǒng)實現(xiàn)與現(xiàn)場一線執(zhí)法人員VHF通訊、與省市兩級主要應(yīng)急管人員、與搜救中心成員單位等應(yīng)急人員一鍵通訊，進行組織協(xié)調(diào)和調(diào)度指揮。

蘇州、南通、鎮(zhèn)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(tǒng)聯(lián)網(wǎng)整合接入省地方海事局語音調(diào)度指揮平臺，省局通過該套系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了與海事執(zhí)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(tǒng)）甚高頻系統(tǒng)進行整合，在徐州京杭運河市區(qū)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(shè)一套甚高頻語音發(fā)射臺，并分別配備2部數(shù)字對講機。下一步是厘清本次甚高頻系統(tǒng)整合的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)（見圖1）。

無線調(diào)度系統(tǒng)將電話和無線電、呼叫處理、監(jiān)控和記錄功能集成于單一操作員界面。系統(tǒng)最多可支持30個端口，每個端口都可設(shè)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(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

主計算機運行先創(chuàng)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(tǒng)功能的圖形用戶界面（GUI）。根據(jù)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(biāo)/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(biāo)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(jiān)聽（非選擇）音頻。

電話和無線電線路的數(shù)字交換和接口通過小型DCS-5020數(shù)字交換機實現(xiàn)。每臺數(shù)字交換機最多可支持6個接口端口，這些端口可設(shè)定為調(diào)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(wǎng)絡(luò)將多個數(shù)字交換機連接在一起，可提供更多的端口。

系統(tǒng)集成了電話以及數(shù)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(diào)度臺，能夠滿足各種專業(yè)應(yīng)用需要，如公共安全、應(yīng)急服務(wù)、運輸、公用事業(yè)和民營企業(yè)。系統(tǒng)提供許多常規(guī)調(diào)度臺系統(tǒng)所具備的功能，基于分布式結(jié)構(gòu)，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(guī)對講機和少量數(shù)字對講機混合使用情況，因此本次甚高頻系統(tǒng)整合將保證中轉(zhuǎn)臺可設(shè)置為混合工作模式，即當(dāng)接到數(shù)字信號時，自動轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)字信號；當(dāng)收到模擬信號時，自動轉(zhuǎn)發(fā)模擬信號。

通過上述結(jié)構(gòu)，將形成以省地方海事局為核心的IP聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)，省局可以通過調(diào)度臺直接呼叫前端執(zhí)法人員和船只，也可以通過有線電話撥號呼叫。

2.3 系統(tǒng)功能組成

系統(tǒng)充分利用已有的IP數(shù)據(jù)專網(wǎng)作為鏈路，通過先進的IP交換技術(shù)，靈活地組建任意規(guī)模的通信網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)功能如下：

（1）調(diào)度員座席功能

調(diào)度員的操作界面為全中文圖形化操作界面，且可以根據(jù)調(diào)度員的工作類型不同，進行制定設(shè)置，即不同功能的調(diào)度員使用不同的調(diào)度界面。同一個調(diào)度員座席，可以設(shè)置調(diào)度員密碼，實現(xiàn)不同調(diào)度員使用同一個調(diào)度員電腦時，使用指定的操作界面。多調(diào)度座席時，座席可設(shè)置優(yōu)先等級。優(yōu)先等級高的座席可以優(yōu)先占用系統(tǒng)內(nèi)資源，即系統(tǒng)內(nèi)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(wǎng)電話、衛(wèi)星電話及移動電話資源以標(biāo)準(zhǔn)電話接口的方式接入到系統(tǒng)內(nèi)。電話功能可以實現(xiàn)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(tǒng)。實現(xiàn)不同對講設(shè)備之間的互聯(lián)互通。在公安行業(yè)中，可以將350兆對講機和800兆對講機接入系統(tǒng)，并實現(xiàn)350兆與800兆對講機之間的通話功能。支持多種數(shù)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(yè)流行的數(shù)字通信體系。該功能實現(xiàn)個呼、組呼、緊急呼叫、文字短信等功能。隨著技術(shù)的發(fā)展，先創(chuàng)還將會開發(fā)支持更多新的協(xié)議，如中國的PDT。

（4）語音調(diào)度功能

派接功能—調(diào)度員可以將系統(tǒng)內(nèi)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(fā)起6組獨立派接；

會議功能—調(diào)度員可以將系統(tǒng)內(nèi)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(guān)功能—調(diào)度員可以同時開通多個線路資源，發(fā)起廣播呼叫；

監(jiān)聽功能—調(diào)度員可以對所有線路或其中某（幾）條線路進行監(jiān)聽；

呼叫列表—提供詳細(xì)的呼叫列表，包括來話呼叫、未接呼叫、已撥呼叫、當(dāng)前呼叫等詳細(xì)列表。其中包括每一次呼叫的時間、發(fā)起呼叫方、呼叫類型、短信等，以方便調(diào)度員對呼叫事件進行查找；

報警音功能—調(diào)度員可以在發(fā)起呼叫前向用戶發(fā)起報警音，用來提示被呼叫用戶；

多音頻接口—為調(diào)度員提供多種音頻接口，以方便調(diào)度員進行操作包括頭戴式耳麥、桌面麥克風(fēng)及揚聲器。在調(diào)度員使用頭戴式耳麥時，調(diào)度員可以關(guān)閉桌面揚聲器。當(dāng)調(diào)度員頭戴式耳麥被拔出時，系統(tǒng)強行打開揚聲器，保證語音業(yè)務(wù)可以被調(diào)度員收聽。

（5）數(shù)字I/O自動檢測控制功能

每一臺數(shù)字交換機提供6個數(shù)字輸入輸出控制開關(guān)。可以將門禁開關(guān)、傳感器檢測報警、廣播開關(guān)等功能集成在DCS-5020的調(diào)度員界面上，以實現(xiàn)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(diào)用如PDF、WORD等格式，如應(yīng)急事件處理流程等的電子文檔，縮短調(diào)度員查找資料的時間，實現(xiàn)無紙化辦公；可以訪問網(wǎng)站、如天氣網(wǎng)站、地圖網(wǎng)站及其他內(nèi)部網(wǎng)站資源，便于調(diào)度員查找信息；可以調(diào)用基于IP的視頻監(jiān)控圖像，從而實現(xiàn)與閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的有機整合；可以完美嵌套基于BS開發(fā)應(yīng)用軟件，實現(xiàn)多系統(tǒng)融合，為調(diào)度員提供統(tǒng)一的人機接口，提高工作效率。

3 VoIP甚高頻通信在民航應(yīng)用

VoIP甚高頻在民航領(lǐng)域應(yīng)用比較普遍，文章以華東空管局為例重點介紹。

為了執(zhí)行空中交通管制的業(yè)務(wù)職能，華東空管局的空中管制人員必須與本區(qū)空域的飛機進行甚高頻通信。目前，華東空管局網(wǎng)絡(luò)公司已經(jīng)自行建立了數(shù)個成規(guī)模的地面數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，承載甚高頻語音（VHF）的傳輸業(yè)務(wù)。

當(dāng)前，華東地區(qū)空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中，使用的接入設(shè)備都是上世紀(jì)90年代中期研發(fā)和生產(chǎn)的路由器、復(fù)用器設(shè)備。目前空管使用這些設(shè)備大都已經(jīng)停產(chǎn)或即將退出市場。由這些設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，傳輸機制也比較單一，仍然在采用非常傳統(tǒng)的電路交換方式，設(shè)備的可維護性、業(yè)務(wù)擴展能力都比較受限制。

民航通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌l(fā)展方向正在逐步從傳統(tǒng)的低速串口通信轉(zhuǎn)向基于TCP/IP協(xié)議的IP傳輸網(wǎng)絡(luò)。基于IP協(xié)議的承載介質(zhì)可以穿越運營商的IP網(wǎng)絡(luò)，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，民航VPN網(wǎng)等等，增強數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的適應(yīng)性和健壯性，并且承載多種民航業(yè)務(wù)，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?shù)拿窈缴醺哳l通信，是否能滿足空管業(yè)務(wù)的傳輸要求。

IP語音路由器采用MSR進行組網(wǎng)。MSR路由器采用成熟并且結(jié)合空管專業(yè)版

本的軟件操作系統(tǒng)，提供豐富的QOS特性，全面支持IPv6，采用OAA（Open Application Architecture）開放應(yīng)用體系架構(gòu)。MSR50系列路由器還通過OAA架構(gòu)提供基于路由器的統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)，包括E1專線方式和MSTP專線方式等，可以實現(xiàn)在廣域網(wǎng)上的不同傳輸方式，既滿足今后通信技術(shù)發(fā)展，又滿足空管專業(yè)數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)IP技術(shù)，采用OAA（Open Application Architecture）開放式架構(gòu)，使得甚高頻技術(shù)煥發(fā)生機，保護現(xiàn)有投資的同時還能與所有基于VoIP技術(shù)語音通訊融合，形成統(tǒng)一通信模式。

今年交通部要求全國交通服務(wù)熱線統(tǒng)一號碼12328，仍保留水上救助12395，接到水上運輸相關(guān)業(yè)務(wù)咨詢投訴實現(xiàn)電話轉(zhuǎn)接、流轉(zhuǎn)。基于VoIP的甚高頻通信系統(tǒng)能滿足這些要求，不但可以實現(xiàn)電信線路級的轉(zhuǎn)接，也可以實現(xiàn)VoIP網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)接，

5 結(jié)語

通過VoIP技術(shù)，將傳統(tǒng)的甚高頻和PSTN無縫地關(guān)聯(lián)起來，并能夠與其他行業(yè)用到的SIP網(wǎng)絡(luò)語音通信電話融合，不僅節(jié)省了原來的投資，也確保了統(tǒng)一通信時代要求。

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