跨頻多路通信轉(zhuǎn)接平臺設(shè)計與實現(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)接平臺設(shè)計，可實現(xiàn)災(zāi)害現(xiàn)場多種制式的通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通，尤其對于重大災(zāi)害事故、突發(fā)事件現(xiàn)場，以通信轉(zhuǎn)接平臺為核心，實現(xiàn)現(xiàn)場通信指揮組網(wǎng)，并可實現(xiàn)消防、公安、武警、人防等多部門資源共享、信息互通，為災(zāi)害現(xiàn)場指揮構(gòu)建了較為完善的指揮平臺。
關(guān)鍵詞：無線通信；轉(zhuǎn)接；CTI；應(yīng)急救援

0 引言
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國的滅火救援形勢逐步趨向社會化、全局化、復(fù)雜化和智能化，火災(zāi)、事故救援現(xiàn)場的特殊性對災(zāi)害現(xiàn)場的通信鏈路暢通無阻提出了更高的要求。消防部隊在現(xiàn)場救援中分為戰(zhàn)斗班組、后勤班組、通信班組等，同時在災(zāi)害現(xiàn)場還存在公安交警維持秩序、醫(yī)療救援小隊搶救傷員、現(xiàn)場指揮中心全局指揮。在如此復(fù)雜的通信環(huán)境中，要兼顧到各個角落，又要確保整體統(tǒng)一，就需要現(xiàn)場所有存在的通信設(shè)備高效有序互聯(lián)互通。
而當(dāng)前在救災(zāi)現(xiàn)場通常使用的無線通信設(shè)備包括集群／常規(guī)電臺對講機、GSM／CDMA手機、衛(wèi)星電話等，這些設(shè)備無法直接互通，即使集群／常規(guī)電臺對講機使用的頻段分為350 MHz，450 MHz，800 MHz等，同樣無法直接互通。因此很容易形成各自獨立，無法溝通的信息通信點，大大降低了救援的效率。
本文針對消防救援現(xiàn)場現(xiàn)狀，為解決指揮救援指令不能及時下達(dá)的問題，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)場的消防部門通信交互平臺，提高救援現(xiàn)場指令傳達(dá)和信息反饋的效率，從技術(shù)上支持實現(xiàn)對現(xiàn)場各部門的集中統(tǒng)一指揮。

1 跨頻多路通信轉(zhuǎn)接平臺系統(tǒng)設(shè)計
1．1 設(shè)計原理
目前一般可用三種轉(zhuǎn)換模式實現(xiàn)多制式通信交互。第一種為不同種類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“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，而僅在模擬語音端進(jìn)行讀取與交互。
第一種工作模式中需要對所有接入的通信方式預(yù)先設(shè)置好接口狀態(tài)，通過一個處理器，進(jìn)行轉(zhuǎn)接交互，當(dāng)接入的通信端逐漸增加時，處理器所要處理的任務(wù)呈幾何數(shù)增長，這樣的工作方式系統(tǒng)復(fù)雜且無法滿足多路交互的需求，如圖1(a)所示。

第二種工作模式中當(dāng)有任何建立通話的信令傳送至處理器時，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別作適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換后傳送出去。此模式須針對不同的信令加以分析并提出一套轉(zhuǎn)換機制，能夠使各類的信令都轉(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。僅針對瀆取語音數(shù)據(jù)，將讀取到的語音數(shù)據(jù)通過CTI技術(shù)，進(jìn)行轉(zhuǎn)接交互。該模式無需考慮各種通信方式的信令問題，容易實現(xiàn)，系統(tǒng)的成本較低，且在保證系統(tǒng)復(fù)雜度的同時，能處理多路交互需求，如圖1(c)所示。
根據(jù)前面介紹的我國消防現(xiàn)場通信的現(xiàn)狀，因為大量使用了集群／常規(guī)電臺、對講機作為主要的通信設(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)接平臺由一個中央處理器、半雙工控制模塊、雙工控制模塊、用戶接口模塊、電源模塊、轉(zhuǎn)接平臺終端組成。半雙工控制模塊可連接超短波電臺、集群電臺、短波電臺等；雙工控制模塊可接入有線電話網(wǎng)絡(luò)、GSM通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星電話網(wǎng)絡(luò)等；用戶接口單元可連接監(jiān)聽電話。系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。

中央處理器基于雙線模擬線路與各接口模塊相連接，采用直流環(huán)路信號工作方式。半雙工控制模塊通過使用電臺16針的擴展接口，接收／發(fā)送音頻信號，通過TCP／IP協(xié)議，接收平臺終端命令實現(xiàn)令牌控制。雙工控制模塊提供了移動電話網(wǎng)絡(luò)的接入功能。中央控制器具有16路以內(nèi)的話路并行處理能力，通過高性能DSP算法實現(xiàn)精確的信號音檢測和分析，支持DTMF和FSK兩種模式，通過編程實現(xiàn)各路通話的交換，并能進(jìn)行同步錄音等功能。
半雙工控制模塊將電臺的四線信號(收發(fā)各2線)轉(zhuǎn)換為2線信號，實現(xiàn)電話和電臺的互聯(lián)互通功能。并且將電臺PTT控制信號有序刪除，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，可準(zhǔn)確監(jiān)測語音，并儲存延遲發(fā)送的語音數(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嫒荩峁?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。
用戶接口單元提供了一路監(jiān)聽電話線路，保證了調(diào)度人員對全局使用情況的了解。
平臺轉(zhuǎn)接終端為一臺運行調(diào)度維護軟件的計算機終端，通過平臺轉(zhuǎn)接終端主要可完成兩項功能：一是完成有／無線呼叫轉(zhuǎn)接以及多方會議等各種調(diào)度功能；二是對系統(tǒng)的各類參數(shù)進(jìn)行修改、查看和設(shè)置，以及完成監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)和顯示系統(tǒng)告警信息等的管理、維護功能。并且對所有進(jìn)入中央控制器的語音信號進(jìn)行全程錄音。