指揮調(diào)度系統(tǒng)中通播會(huì)議功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張華琳，阮軍洲

（1.河北遠(yuǎn)東通信系統(tǒng)工程有限公司，河北 石家莊 050200；2.中國人民解放軍75660部隊(duì)，廣西 桂林 541002）

指揮調(diào)度系統(tǒng)中通播會(huì)議功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張華琳1，阮軍洲2

（1.河北遠(yuǎn)東通信系統(tǒng)工程有限公司，河北 石家莊 050200；2.中國人民解放軍75660部隊(duì)，廣西 桂林 541002）

為解決傳統(tǒng)語音指揮調(diào)度系統(tǒng)中音頻會(huì)議的缺陷，提出了指揮調(diào)度系統(tǒng)中的一種特殊會(huì)議——通播會(huì)議系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，規(guī)劃了系統(tǒng)的功能構(gòu)成，分析了系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，構(gòu)建了系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了會(huì)議單元的PCM語音合成算法。構(gòu)建了語音指揮調(diào)度系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境，對(duì)系統(tǒng)的功能及性能進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證，證明了該實(shí)現(xiàn)方法的可行性及先進(jìn)性。

通播會(huì)議；越級(jí)；分割；屏蔽；電平調(diào)節(jié)

0 引言

語音指揮調(diào)度系統(tǒng)是專用調(diào)度通信網(wǎng)中的重要組成部分。系統(tǒng)由語音調(diào)度主機(jī)、調(diào)度控制臺(tái)和調(diào)度終端組成。不同行業(yè)的調(diào)度業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方式不同，傳統(tǒng)的全雙工會(huì)議，在會(huì)議期間如果大量用戶發(fā)言，會(huì)產(chǎn)生嘯叫；如果是全單工會(huì)議，會(huì)議主持人聽不到會(huì)議成員的發(fā)言，阻礙了會(huì)議的互動(dòng)。本文介紹指揮調(diào)度系統(tǒng)中一種特殊會(huì)議——通播會(huì)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，采用同時(shí)在線、分時(shí)生效的控制策略，由調(diào)度控制臺(tái)對(duì)單雙工成員自由控制，可滿足電力、軌道交通、政府和軍隊(duì)等行業(yè)調(diào)度應(yīng)用。

1 通播會(huì)議及功能

語音指揮調(diào)度會(huì)議系統(tǒng)中大量模擬用戶加入會(huì)議，會(huì)造成語音干擾，針對(duì)這個(gè)問題，設(shè)計(jì)了通播會(huì)議，這種會(huì)議由分群、越級(jí)、分割、屏蔽和電平調(diào)節(jié)等一系列功能組成。

通播會(huì)議：由調(diào)度控制臺(tái)控制的一種特殊會(huì)議，調(diào)度控制臺(tái)以廣播方式對(duì)群內(nèi)調(diào)度終端實(shí)施指揮，通播會(huì)議中被調(diào)成員之間不能相互通信，只有調(diào)度控制臺(tái)與被調(diào)成員之間是雙向語音通信［1］。

分群功能：系統(tǒng)根據(jù)指揮要求，分出多個(gè)群，調(diào)度控制臺(tái)控制每個(gè)群內(nèi)用戶的語音通信。

越級(jí)功能：群內(nèi)調(diào)度控制臺(tái)可以提升群內(nèi)成員級(jí)別，普通通播成員升級(jí)為越級(jí)成員，越級(jí)成員的聽說級(jí)別和調(diào)度控制臺(tái)的一樣，即越級(jí)成員與群內(nèi)其他任意成員是雙向話音鏈路。

分割、屏蔽功能：在分群通播中為避免指令下達(dá)互相干擾，調(diào)度控制臺(tái)根據(jù)需要對(duì)被調(diào)用戶的聽、說通路分別控制，分割是調(diào)度控制臺(tái)切斷群內(nèi)被調(diào)成員的聽鏈路，使其聽不到群內(nèi)任何成員的聲音。調(diào)度控制臺(tái)通過分割普通被調(diào)用戶阻止其收聽調(diào)度控制臺(tái)和越級(jí)用戶之間的通話，同樣調(diào)度控制臺(tái)通過分割越級(jí)用戶阻止其收聽指揮員和下級(jí)用戶之間的通話；屏蔽是調(diào)度控制臺(tái)屏蔽被調(diào)用戶的講鏈路，阻止其聲音傳到調(diào)度控制臺(tái)和越級(jí)用戶，但是被屏蔽的用戶能夠接收調(diào)度控制臺(tái)和越級(jí)用戶的指令。

電平調(diào)節(jié)：所有調(diào)度終端的聲音大小可以通過電平形式顯示在調(diào)度操作臺(tái)上，通過調(diào)度操作臺(tái)可以直觀、準(zhǔn)確地找到通播會(huì)議中的噪音來源。調(diào)度操作臺(tái)可以調(diào)節(jié)被調(diào)用戶的發(fā)話聲音大小。這一系列調(diào)度會(huì)議功能形成以語音調(diào)度主機(jī)為中心，調(diào)度控制臺(tái)為控制點(diǎn)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的會(huì)議系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)組成

語音調(diào)度系統(tǒng)由語音調(diào)度主機(jī)、調(diào)度操作臺(tái)和調(diào)度單機(jī)組成。系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成

調(diào)度主機(jī)作為語音調(diào)度系統(tǒng)的核心設(shè)備，配置各種接口板與外圍終端連接，接收調(diào)度操作臺(tái)的指令，完成對(duì)調(diào)度單機(jī)的語音控制。主要功能包括：連接關(guān)系的設(shè)定與管理、語音交換時(shí)隙控制、噪聲抑制和線路驅(qū)動(dòng)等功能。

調(diào)度操作臺(tái)為指揮操作員提供可視化界面，指揮操作員通過調(diào)度控制臺(tái)將調(diào)度指令發(fā)送給調(diào)度主機(jī)，調(diào)度主機(jī)按照指令對(duì)調(diào)度單機(jī)的語音進(jìn)行控制，并將當(dāng)前調(diào)度單機(jī)的聽說狀態(tài)返回給調(diào)度操作臺(tái)。

調(diào)度單機(jī)作為語音接收和發(fā)送者，產(chǎn)生的模擬語音信號(hào)通過用戶接口單元轉(zhuǎn)換成PCM信號(hào)發(fā)送給調(diào)度主機(jī)時(shí)隙交換單元，調(diào)度主機(jī)會(huì)議單元從時(shí)隙交換單元合成需要的會(huì)議；會(huì)議合成的聲音通過時(shí)隙交換機(jī)單元，交換到對(duì)應(yīng)的用戶接口單元，用戶接口單元將PCM信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)傳送給調(diào)度單機(jī)［2，3］。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

通播會(huì)議的系統(tǒng)硬件架構(gòu)是以程控交換機(jī)為基礎(chǔ)。在程控交換機(jī)的硬件基礎(chǔ)上，增加電平單元，修改會(huì)議單元來實(shí)現(xiàn)通播會(huì)議和一系列功能。

3.1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

調(diào)度主機(jī)中與會(huì)議相關(guān)的硬件結(jié)構(gòu)由以下幾部分組成：主控單元、會(huì)議單元、時(shí)隙交換單元、電平單元、以太網(wǎng)交換單元、調(diào)度控制臺(tái)接口單元和用戶接口單元等。

主控單元：負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的管理、告警檢測(cè)、連接控制和呼叫控制等操作，是系統(tǒng)的核心設(shè)備，采用雙熱備份系統(tǒng)設(shè)計(jì)，支持熱拔插。

時(shí)隙交換單元：是一個(gè)時(shí)分結(jié)構(gòu)的無阻塞交換網(wǎng)絡(luò)，完成主備用交換網(wǎng)語音處理及交換、會(huì)議和信令掃描工作。

會(huì)議控制單元：負(fù)責(zé)會(huì)議端口管理和會(huì)議混音。

以太網(wǎng)絡(luò)交換單元：主控CPU、電平單元與其他電路板的數(shù)據(jù)消息通過網(wǎng)絡(luò)交換單元傳遞。

調(diào)度控制臺(tái)接口單元：調(diào)度主機(jī)與調(diào)度操作臺(tái)之間是ISDN 2B＋D接口，在兩線上傳輸144 kbit／s的數(shù)字信號(hào)，信號(hào)分為2個(gè)B信道和1個(gè)D信道。B信道用于傳送數(shù)據(jù)和語音，D信道用于傳送信令。每個(gè)B信道的速率為64 kbit／s，D信道的速率為16 kbit／s。

用戶接口單元：完成模擬用戶的接入。

3.2 硬件關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

會(huì)議控制單元是整個(gè)調(diào)度會(huì)議實(shí)現(xiàn)的核心單元，會(huì)議橋產(chǎn)生器支持256會(huì)議橋／端口。256個(gè)會(huì)議端口和外圍端口一樣在PSA（Port Structure Array）中具有相同的PCM SOURCE和PCM ATTEN控制寄存器。此外，所有會(huì)議端口在PSA中還有一個(gè)會(huì)議（CONFERENCE）控制字。PCM SOURCE寄存器選定一個(gè)來自系統(tǒng)中任何SOURCE的PCM端口，包括外圍電路、PCMX、PCMEX、會(huì)議發(fā)生器輸出或者信號(hào)音發(fā)生器輸出。會(huì)議發(fā)生器將壓縮的源PCM轉(zhuǎn)換成15 bits的線性碼，并按照本會(huì)議端口ATTEN寄存器中的數(shù)值衰減幅值。會(huì)議單元以2的補(bǔ)碼形式對(duì)PCM進(jìn)行操作［4］。

會(huì)議單元的會(huì)議算法是對(duì)會(huì)議所有成員端口當(dāng)前PCM采樣的線性累加運(yùn)算。對(duì)每一個(gè)成員來說，當(dāng)前的采樣值被累加到和數(shù)上，同時(shí)上一次的采樣值則從和數(shù)上被減去［5］。

形成通播會(huì)議需要合成2種會(huì)議端口：一種是會(huì)議組里所有會(huì)議端口的采樣和；另一種是根據(jù)CONFERENCE控制字的設(shè)置，會(huì)議組中越級(jí)用戶與會(huì)議發(fā)起者的會(huì)議端口的采樣和。

3.3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

調(diào)度主機(jī)軟件從結(jié)構(gòu)上劃分主要有以下幾部分：2B＋D接口模塊、調(diào)度分機(jī)接口模塊、會(huì)議端口控制模塊、電平服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)庫及配置模塊、操作維護(hù)模塊、郵箱模塊和TCPIP傳輸模塊等。

調(diào)度主機(jī)軟件模型如圖2所示。

圖2 調(diào)度主機(jī)軟件模型

3.4 軟件功能模塊

TCPIP傳輸模塊：完成用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（User DatagramProtocol，UDP）、傳輸控制協(xié)議（Transmission Control Protocol，TCP）傳輸層協(xié)議的管理；接收電平服務(wù)模塊的的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)給2B＋D接口模塊；接收操作維護(hù)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，發(fā)轉(zhuǎn)送給數(shù)據(jù)庫及配置模塊。

2B＋D接口模塊：完成解釋調(diào)度操作臺(tái)接入模塊上報(bào)的各種事件，實(shí)現(xiàn)會(huì)議呼叫分析、會(huì)議命令控制和資源請(qǐng)求等。

調(diào)度分機(jī)接口模塊：負(fù)責(zé)檢測(cè)并上報(bào)所有與電話有關(guān)的動(dòng)作，例如終端用戶的摘機(jī)、掛機(jī)、拍叉簧和撥號(hào)等。同時(shí)根據(jù)主機(jī)的命令，向終端用戶播放各種信號(hào)音，如撥號(hào)音、回鈴音和忙音等。

會(huì)議端口控制模塊：會(huì)議端口控制模塊響應(yīng)邏輯資源請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)會(huì)議資源分配。該模塊管理所有會(huì)議資源的狀態(tài)，在收到調(diào)度操作臺(tái)的會(huì)議資源請(qǐng)求時(shí)，給指定會(huì)議分配會(huì)議口；分配足夠的會(huì)議端口后，會(huì)議端口按照控制指令連接對(duì)應(yīng)的調(diào)度分機(jī)端口，這樣調(diào)度分機(jī)的講話混入會(huì)議，會(huì)議混音后傳輸給調(diào)度分機(jī)。

數(shù)據(jù)庫及配置模塊：負(fù)責(zé)會(huì)議的分組配置，管理數(shù)據(jù)庫的生成、修改和各種參數(shù)的配置。

操作維護(hù)模塊：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的維護(hù)和診斷的操作，準(zhǔn)確定位故障原因及位置；負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)庫維護(hù)數(shù)據(jù)，通過TCPIP協(xié)議轉(zhuǎn)。

3.5 功能實(shí)現(xiàn)流程

通播會(huì)議的建立流程如圖3所示。

圖3 通播會(huì)議建立流程

通播會(huì)議的建立步驟如下：

①操作人員首先通過操作維護(hù)終端配置通播會(huì)議號(hào)和會(huì)議成員，會(huì)議的信息存儲(chǔ)在數(shù)程庫中；

②調(diào)度操作臺(tái)向調(diào)度主機(jī)申請(qǐng)召開某個(gè)通播會(huì)議，調(diào)度主機(jī)收到操作臺(tái)請(qǐng)求，根據(jù)會(huì)議組號(hào)從數(shù)據(jù)庫中查詢會(huì)議成員；

③會(huì)議端口控制模塊根據(jù)會(huì)議成員數(shù)量申請(qǐng)會(huì)議端口資源創(chuàng)建通播會(huì)議；

④會(huì)議端口控制模塊控制硬件會(huì)議單元合成會(huì)議混音端口；

⑤調(diào)度主機(jī)通知調(diào)度操作臺(tái)會(huì)議建立成功，并發(fā)送會(huì)議成員狀態(tài)。

通播會(huì)議建立后，后續(xù)一系列功能實(shí)現(xiàn)如圖4所示。

圖4 通播會(huì)議功能流程

通播會(huì)議的功能實(shí)現(xiàn)步驟如下：

①通播會(huì)議建立成功，調(diào)度操作臺(tái)給調(diào)度主機(jī)發(fā)送越級(jí)命令，會(huì)議單元重新進(jìn)行會(huì)議混音；

②被越級(jí)成員的講鏈路送到會(huì)議單元混音，會(huì)議混音端口在送給會(huì)議成員之前，減去了成員自身的講話聲音，這樣每個(gè)成員即能聽到其他成員的講話，又避免自己說話的回音。

③調(diào)度操作臺(tái)向調(diào)度主機(jī)提出分割申請(qǐng)，時(shí)隙交換單元會(huì)把成員的聽鏈路與會(huì)議混音端口斷開，這樣該成員聽不到會(huì)議的聲音。

④調(diào)度操作臺(tái)向調(diào)度主機(jī)提出屏蔽申請(qǐng)，會(huì)議單元中不再混合該成員的講鏈路，會(huì)議混音端口中沒有該成員的聲音，其他會(huì)議成員就聽不到該成員的講話。

⑤調(diào)度操作臺(tái)調(diào)節(jié)某成員的電平。例如某成員講話聲音大，調(diào)度操作臺(tái)為了降低該成員在會(huì)議中的講話聲音，調(diào)度主機(jī)調(diào)節(jié)發(fā)電平，時(shí)隙交換單元將該成員的講話聲音衰減后再進(jìn)行會(huì)議混音，其他成員聽到該成員的聲音就降低了；反之調(diào)度操作臺(tái)調(diào)節(jié)某成員講話增益，那么會(huì)議其他成員聽到該成員講話聲音就大了。如果某一個(gè)成員認(rèn)為聽到的聲音小，調(diào)度操作臺(tái)可以單獨(dú)調(diào)節(jié)該成員的收電平。

4 測(cè)試驗(yàn)證

語音指揮調(diào)度系統(tǒng)是靶場(chǎng)指揮調(diào)度中必不可少的通信系統(tǒng)。由調(diào)度操作臺(tái)統(tǒng)一控制的會(huì)議方式被廣泛應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用中，指揮調(diào)度系統(tǒng)中配置了40個(gè)通播會(huì)議，每個(gè)會(huì)議配置50個(gè)會(huì)議成員。調(diào)度操作臺(tái)分為總操作臺(tái)和群操作臺(tái)?？偛僮髋_(tái)可以操作調(diào)度主機(jī)上配置的所有會(huì)議組，群操作臺(tái)只能操作每個(gè)調(diào)度操作臺(tái)所屬的會(huì)議組。參與調(diào)度會(huì)議的終端設(shè)備有普通電話、電臺(tái)和調(diào)音臺(tái)等設(shè)備。會(huì)議召開期間，系統(tǒng)全程錄音，調(diào)度操作臺(tái)可以按照分組進(jìn)行錄音查詢與回放［6］。

語音指揮調(diào)度系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境示意如圖5所示。按照?qǐng)D5的系統(tǒng)連接方式，對(duì)整個(gè)語音指揮調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)用戶門次滿配置可以達(dá)到1 024；會(huì)議群數(shù)量達(dá)到40個(gè)；群內(nèi)最大用戶數(shù)量達(dá)到255個(gè)；用戶錄音時(shí)長(zhǎng)大于8 000 h；調(diào)度操作臺(tái)控制響應(yīng)速度小于0.1 s；平均無故障時(shí)間（MTBF）大于400 h；維修性（MTTR）小于0.5 h（對(duì)一線可更換備件）。

圖5 語音指揮調(diào)度系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境

5 結(jié)束語

根據(jù)該通播會(huì)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，成功地在語音指揮調(diào)度系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了通播會(huì)議功能，該系統(tǒng)可滿足多行業(yè)語音會(huì)議的特殊應(yīng)用場(chǎng)景（如靶場(chǎng)指揮調(diào)度），提高了設(shè)備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，降低了設(shè)備部署成本，并為用戶帶來了全新的體驗(yàn)，達(dá)到了最小的投入產(chǎn)出比。實(shí)踐證明了該實(shí)現(xiàn)方法具有很強(qiáng)的可行性，不僅僅適用于該型語音指揮調(diào)度系統(tǒng)，對(duì)其他類型語音會(huì)議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)都具有很強(qiáng)的參考價(jià)值。

［1］劉貫中，鄭志偉.DDP500大容量數(shù)字高度系統(tǒng)［J］.廣東電腦與電訊，2001（1）：60－63.

［2］鄭進(jìn)錄，魏曉婭，趙長(zhǎng)富.交換機(jī)電話會(huì)議的實(shí)現(xiàn)［J］.無線電工程2007，37（4）：9－10.

［3］張友勝，趙 釗，劉振嶺.一種新型綜合指揮調(diào)度系統(tǒng)［J］.無線電工程，2008，38（6）：5－7.

［4］李 超.基于DSP的音頻會(huì)議信號(hào)合成算法研究［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2006（8）：126－128.

［5］陳鳳偉，陳 光，陶 翠，等.基于DSP的多方會(huì)議系統(tǒng)的混音方案［J］.通信技術(shù)，2011，44（3）：80－82.

［6］張曉旻.基于語音識(shí)別的音頻多媒體會(huì)議記錄系統(tǒng)的研究［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2000.

Design and Implementation of Broadcast Conference in Command and Dispatch System

ZHANG Hua-lin1，RUAN Jun-zhou2
（1．Hebei Far East Communication System Engineering Co．Ltd．，Shijiazhuang Hebei 050200，China；2．Unit 75660，PLA，Guilin Guangxi 541002，China）

To overcome the defects of the traditional voice conferencing in dispatch system，a design scheme of a special broadcast conference system is put forward，the function of the system is planned，and the function implementation process is analyzed.Then the software and hardware platform of the system architecture is built and the PCM voice synthesis algorithm of conference unit is implemen-ted.Finally，the voice command dispatch system test environment is established，the function and performance of broadcast conference is verified，and the feasibility and advancement of the implementation method is proved.

broadcast conference；priority；segmentation；shielding；level adjustment

TN912

A

1003－3106（2015）11－0069－04

10.3969／j.issn.1003－3106.2015.11.18

張華琳，阮軍洲.指揮調(diào)度系統(tǒng)中通播會(huì)議功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.無線電工程，2015，45（11）：69－72.

張華琳女，（1976—），高級(jí)工程師。主要研究方向：通信系統(tǒng)與信息技術(shù)

2015-08-12

阮軍洲男，（1976—），講師。主要研究方向：指揮自動(dòng)化。