跨頻多路通信轉接平臺設計與實(shí)現

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接平臺設計，可實(shí)現災害現場(chǎng)多種制式的通信系統的互聯(lián)互通，尤其對于重大災害事故、突發(fā)事件現場(chǎng)，以通信轉接平臺為核心，實(shí)現現場(chǎng)通信指揮組網(wǎng)，并可實(shí)現消防、公安、武警、人防等多部門(mén)資源共享、信息互通，為災害現場(chǎng)指揮構建了較為完善的指揮平臺。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)通信；轉接；CTI；應急救援

0 引言
隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，我國的滅火救援形勢逐步趨向社會(huì )化、全局化、復雜化和智能化，火災、事故救援現場(chǎng)的特殊性對災害現場(chǎng)的通信鏈路暢通無(wú)阻提出了更高的要求。消防部隊在現場(chǎng)救援中分為戰斗班組、后勤班組、通信班組等，同時(shí)在災害現場(chǎng)還存在公安交警維持秩序、醫療救援小隊搶救傷員、現場(chǎng)指揮中心全局指揮。在如此復雜的通信環(huán)境中，要兼顧到各個(gè)角落，又要確保整體統一，就需要現場(chǎng)所有存在的通信設備高效有序互聯(lián)互通。
而當前在救災現場(chǎng)通常使用的無(wú)線(xiàn)通信設備包括集群／常規電臺對講機、GSM／CDMA手機、衛星電話(huà)等，這些設備無(wú)法直接互通，即使集群／常規電臺對講機使用的頻段分為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。
本文針對消防救援現場(chǎng)現狀，為解決指揮救援指令不能及時(shí)下達的問(wèn)題，依據消防通信標準，研制一套適用于災害救援現場(chǎng)的消防部門(mén)通信交互平臺，提高救援現場(chǎng)指令傳達和信息反饋的效率，從技術(shù)上支持實(shí)現對現場(chǎng)各部門(mén)的集中統一指揮。

1 跨頻多路通信轉接平臺系統設計
1．1 設計原理
目前一般可用三種轉換模式實(shí)現多制式通信交互。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建立一個(gè)“共通信令”的轉換模式；第三種為不考慮信令的轉接模式，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所有接入的通信方式預先設置好接口狀態(tài)，通過(guò)一個(gè)處理器，進(jìn)行轉接交互，當接入的通信端逐漸增加時(shí)，處理器所要處理的任務(wù)呈幾何數增長(cháng)，這樣的工作方式系統復雜且無(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有任何建立通話(huà)的信令傳送至處理器時(shí)，都將之轉換成共通信令，再根據被叫方使用者的信令類(lèi)別作適當的轉換后傳送出去。此模式須針對不同的信令加以分析并提出一套轉換機制，能夠使各類(lèi)的信令都轉換成“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復雜度，如圖1(b)所示。
第三種工作模式。僅針對瀆取語(yǔ)音數據，將讀取到的語(yǔ)音數據通過(guò)CTI技術(shù)，進(jìn)行轉接交互。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，系統的成本較低，且在保證系統復雜度的同時(shí)，能處理多路交互需求，如圖1(c)所示。
根據前面介紹的我國消防現場(chǎng)通信的現狀，因為大量使用了集群／常規電臺、對講機作為主要的通信設備，且由于數字集群信令格式編碼都由各廠(chǎng)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
跨頻多路通信轉接平臺由一個(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(xiàn)電話(huà)網(wǎng)絡(luò )、GSM通信網(wǎng)絡(luò )、衛星電話(huà)網(wǎng)絡(luò )等；用戶(hù)接口單元可連接監聽(tīng)電話(huà)。系統組成框圖如圖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)路信號工作方式。半雙工控制模塊通過(guò)使用電臺16針的擴展接口，接收／發(fā)送音頻信號，通過(guò)TCP／IP協(xié)議，接收平臺終端命令實(shí)現令牌控制。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)鹊脑?huà)路并行處理能力，通過(guò)高性能DSP算法實(shí)現精確的信號音檢測和分析，支持DTMF和FSK兩種模式，通過(guò)編程實(shí)現各路通話(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的四線(xiàn)信號(收發(fā)各2線(xiàn))轉換為2線(xiàn)信號，實(shí)現電話(huà)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，根據指令進(jìn)行令牌網(wǎng)的控制。接口采用DSP技術(shù)設計，可準確監測語(yǔ)音，并儲存延遲發(fā)送的語(yǔ)音數據，以防止丟失。
雙工控制模塊采用高度整合的芯片組，可與當地基站完全兼容，提供標準的鈴流／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聽(tīng)電話(huà)線(xiàn)路，保證了調度人員對全局使用情況的了解。
平臺轉接終端為一臺運行調度維護軟件的計算機終端，通過(guò)平臺轉接終端主要可完成兩項功能：一是完成有／無(wú)線(xiàn)呼叫轉接以及多方會(huì )議等各種調度功能；二是對系統的各類(lèi)參數進(jìn)行修改、查看和設置，以及完成監控系統運行狀態(tài)和顯示系統告警信息等的管理、維護功能。并且對所有進(jìn)入中央控制器的語(yǔ)音信號進(jìn)行全程錄音。