跨頻多路通信轉(zhuǎn)接平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：提出一種適合于快速接入、靈活操作的跨頻多路通信轉(zhuǎn)接平臺(tái)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)多種制式的通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通，尤其對(duì)于重大災(zāi)害事故、突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)，以通信轉(zhuǎn)接平臺(tái)為核心，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)通信指揮組網(wǎng)，并可實(shí)現(xiàn)消防、公安、武警、人防等多部門(mén)資源共享、信息互通，為災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)指揮構(gòu)建了較為完善的指揮平臺(tái)。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)通信；轉(zhuǎn)接；CTI；應(yīng)急救援

0 引言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的滅火救援形勢(shì)逐步趨向社會(huì)化、全局化、復(fù)雜化和智能化，火災(zāi)、事故救援現(xiàn)場(chǎng)的特殊性對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的通信鏈路暢通無(wú)阻提出了更高的要求。消防部隊(duì)在現(xiàn)場(chǎng)救援中分為戰(zhàn)斗班組、后勤班組、通信班組等，同時(shí)在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)還存在公安交警維持秩序、醫(yī)療救援小隊(duì)搶救傷員、現(xiàn)場(chǎng)指揮中心全局指揮。在如此復(fù)雜的通信環(huán)境中，要兼顧到各個(gè)角落，又要確保整體統(tǒng)一，就需要現(xiàn)場(chǎng)所有存在的通信設(shè)備高效有序互聯(lián)互通。
而當(dāng)前在救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)通常使用的無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備包括集群／常規(guī)電臺(tái)對(duì)講機(jī)、GSM／CDMA手機(jī)、衛(wèi)星電話(huà)等，這些設(shè)備無(wú)法直接互通，即使集群／常規(guī)電臺(tái)對(duì)講機(jī)使用的頻段分為350 MHz，450 MHz，800 MHz等，同樣無(wú)法直接互通。因此很容易形成各自獨(dú)立，無(wú)法溝通的信息通信點(diǎn)，大大降低了救援的效率。
本文針對(duì)消防救援現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)狀，為解決指揮救援指令不能及時(shí)下達(dá)的問(wèn)題，依據(jù)消防通信標(biāo)準(zhǔn)，研制一套適用于災(zāi)害救援現(xiàn)場(chǎng)的消防部門(mén)通信交互平臺(tái)，提高救援現(xiàn)場(chǎng)指令傳達(dá)和信息反饋的效率，從技術(shù)上支持實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各部門(mén)的集中統(tǒng)一指揮。

1 跨頻多路通信轉(zhuǎn)接平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1．1 設(shè)計(jì)原理
目前一般可用三種轉(zhuǎn)換模式實(shí)現(xiàn)多制式通信交互。第一種為不同種類(lèi)不同頻段通信方式的信令直接交互；第二種為以某第三方信令為基礎(chǔ)建立一個(gè)“共通信令”的轉(zhuǎn)換模式；第三種為不考慮信令的轉(zhuǎn)接模式，而僅在模擬語(yǔ)音端進(jìn)行讀取與交互。
第一種工作模式中需要對(duì)所有接入的通信方式預(yù)先設(shè)置好接口狀態(tài)，通過(guò)一個(gè)處理器，進(jìn)行轉(zhuǎn)接交互，當(dāng)接入的通信端逐漸增加時(shí)，處理器所要處理的任務(wù)呈幾何數(shù)增長(zhǎng)，這樣的工作方式系統(tǒng)復(fù)雜且無(wú)法滿(mǎn)足多路交互的需求，如圖1(a)所示。

第二種工作模式中當(dāng)有任何建立通話(huà)的信令傳送至處理器時(shí)，都將之轉(zhuǎn)換成共通信令，再根據(jù)被叫方使用者的信令類(lèi)別作適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換后傳送出去。此模式須針對(duì)不同的信令加以分析并提出一套轉(zhuǎn)換機(jī)制，能夠使各類(lèi)的信令都轉(zhuǎn)換成“共通信令”。雖然此種工作模式可處理多路交互需求，但是仍不能降低系統(tǒng)復(fù)雜度，如圖1(b)所示。
第三種工作模式。僅針對(duì)瀆取語(yǔ)音數(shù)據(jù)，將讀取到的語(yǔ)音數(shù)據(jù)通過(guò)CTI技術(shù)，進(jìn)行轉(zhuǎn)接交互。該模式無(wú)需考慮各種通信方式的信令問(wèn)題，容易實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的成本較低，且在保證系統(tǒng)復(fù)雜度的同時(shí)，能處理多路交互需求，如圖1(c)所示。
根據(jù)前面介紹的我國(guó)消防現(xiàn)場(chǎng)通信的現(xiàn)狀，因?yàn)榇罅渴褂昧思海Ｒ?guī)電臺(tái)、對(duì)講機(jī)作為主要的通信設(shè)備，且由于數(shù)字集群信令格式編碼都由各廠商自主制定，并且對(duì)外保密，故不易進(jìn)行破解，所以選用第三種工作模式。
1．2 硬件組成
跨頻多路通信轉(zhuǎn)接平臺(tái)由一個(gè)中央處理器、半雙工控制模塊、雙工控制模塊、用戶(hù)接口模塊、電源模塊、轉(zhuǎn)接平臺(tái)終端組成。半雙工控制模塊可連接超短波電臺(tái)、集群電臺(tái)、短波電臺(tái)等；雙工控制模塊可接入有線(xiàn)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)、GSM通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星電話(huà)網(wǎng)絡(luò)等；用戶(hù)接口單元可連接監(jiān)聽(tīng)電話(huà)。系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。

中央處理器基于雙線(xiàn)模擬線(xiàn)路與各接口模塊相連接，采用直流環(huán)路信號(hào)工作方式。半雙工控制模塊通過(guò)使用電臺(tái)16針的擴(kuò)展接口，接收／發(fā)送音頻信號(hào)，通過(guò)TCP／IP協(xié)議，接收平臺(tái)終端命令實(shí)現(xiàn)令牌控制。雙工控制模塊提供了移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)的接入功能。中央控制器具有16路以?xún)?nèi)的話(huà)路并行處理能力，通過(guò)高性能DSP算法實(shí)現(xiàn)精確的信號(hào)音檢測(cè)和分析，支持DTMF和FSK兩種模式，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各路通話(huà)的交換，并能進(jìn)行同步錄音等功能。
半雙工控制模塊將電臺(tái)的四線(xiàn)信號(hào)(收發(fā)各2線(xiàn))轉(zhuǎn)換為2線(xiàn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電話(huà)和電臺(tái)的互聯(lián)互通功能。并且將電臺(tái)PTT控制信號(hào)有序刪除，根據(jù)指令進(jìn)行令牌網(wǎng)的控制。接口采用DSP技術(shù)設(shè)計(jì)，可準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)語(yǔ)音，并儲(chǔ)存延遲發(fā)送的語(yǔ)音數(shù)據(jù)，以防止丟失。
雙工控制模塊采用高度整合的芯片組，可與當(dāng)?shù)鼗就耆嫒?，提供?biāo)準(zhǔn)的鈴流／饋電接口，PSTN網(wǎng)絡(luò)直接連接進(jìn)入中央處理器。
用戶(hù)接口單元提供了一路監(jiān)聽(tīng)電話(huà)線(xiàn)路，保證了調(diào)度人員對(duì)全局使用情況的了解。
平臺(tái)轉(zhuǎn)接終端為一臺(tái)運(yùn)行調(diào)度維護(hù)軟件的計(jì)算機(jī)終端，通過(guò)平臺(tái)轉(zhuǎn)接終端主要可完成兩項(xiàng)功能：一是完成有／無(wú)線(xiàn)呼叫轉(zhuǎn)接以及多方會(huì)議等各種調(diào)度功能；二是對(duì)系統(tǒng)的各類(lèi)參數(shù)進(jìn)行修改、查看和設(shè)置，以及完成監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和顯示系統(tǒng)告警信息等的管理、維護(hù)功能。并且對(duì)所有進(jìn)入中央控制器的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行全程錄音。