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摘要：国家“十二•五”计划中，部队信息化，提升改造某类部队的指挥控制系统，要求现有各类无线通信和有线通信的话音实现技术转接，提出的系统即是通过软交换完成语言技术转发。分别针对原有的卫星通信、集群通信、无线电台通信的语音有线接入，各无线的跨网转接提出了软交换的方案和论述，以实现用户间的拨号通话、话音的清晰，并简述了可行方案实现的过程、系统验证的过程，最后给出了设计实现过程中的经验结论。
关键词：无线接入；卫星通信；集群通信；电台话音；软交换
0 引言
20世纪90年代后，以美国为首的西方国家开展了一场以信息技术为核心的新的军事技术革命。它以信息技术为重点，以数字化技术为突破口，通过战场C3I系统的数字化、武器系统的数字化和组建数字化部队，实现战场的数字化。目标是充分利用现代信息技术，建设21世纪的新型军队，打赢下世纪的信息战争。
软交换技术继承了传统通信技术中可运营、可管理的理念，同时吸收IP网灵活、简单、模块化的特点，是传统电信技术与IP技术的有机结合和优势互补。软交换技术采用分层的体系结构、模块化的协议标准，可兼容各种接入手段，是新一代网络技术创新的一个方向。
本文的设计正是基于这样的外界环境和技术背景进行的设计和实现。
1 设计方案
XX无线接入设备是某军信息化集成改造的核心互联设备，具有设备互联、业务适配、综合组网等功能，编配于各级指挥所、哨所或边海防巡逻车、巡逻艇等机动平台，能够为无线电台网、卫星通信网、集群通信网等无线通信网络提供业务互联，并能够接入其综合信息网、自动电话交换网等固定网络[1]。
语音软交换系统是XX无线接入设备中技术实现和完成语音的接入和转发的设备。除必不可少的硬件模块外，各项功能的设计和实现还需要通过大量复杂的软件完成，其核心内容由软件设计和实现。
语音交互系统涉及种类繁多的话音终端间的话音互通，需要支持不同话音终端间的互通和转换。在话音传输过程中，还需要涉及各种设备信令的支撑[2]。
1.1 系统应用
根据用户使用需求，需要实现集群车载台与固定控制器二线用户之间、集群车载台与某电话网用户之间、二线用户与某电话网用户之间、卫星话音终端与二线用户之间、卫星话音终端与某电话网用户之间的话音互通。
综合话音信令同时需要兼顾无线通话的半双工通信状态和有线通话之间的全双工通信状态，使得在不同节点接入的话机能够正常通话，也使得不同接入类型的话机能够正常通话。
如图1所示，典型的组织运用连接图。该组织应用图中“XX接入设备”为本语音软交换系统的硬件平台设备，其与卫星通信、集群通信系统、HF无线电台通信系统都有连接，与有线网络、电话网络也有连接。可见，该设备肩负着信息中间枢纽的责任。
图1 典型组织运用连接
1.2 关键技术
1.2.1 综合信令方式
XX接入设备涉及语音交换系统及种类繁多的话音终端之间的话音互通，需要支持不同话音终端之间的互通和转换。在话音传输过程中，还需要涉及各种设备信令的支撑。
根据用户使用需求，需要实现集群车载台与ＸＸ接入设备模拟电话用户之间、集群车载台与某电话网用户之间、ＸＸ接入设备模拟电话用户与某电话网用户之间、卫星话音终端与模拟电话用户之间、卫星话音终端与某电话网用户之间的话音互通。
综合话音信令同时需要兼顾无线通话的半双工通信状态和有线通话之间的全双工通信状态，使得在不同节点接入的话机能够正常通话，也使得不同接入类型的话机能够正常通话。
ＸＸ接入设备采用电话用户、用户环路、音频接入等多种方式，通过统一的呼叫处理中心，实现多种信令的互通和融合。
1.2.2 关键技术的作用及影响
信令系统是支撑XX接入设备的呼叫功能和用户业务实现的基础，是确保网络正常运行的关键。信令方式的确定和设计的优劣，直接影响网络能否适应拓扑结构频繁变化、用户频繁移动和随意接入等作战实际需要。XX接入设备需要将各种信令系统优化组合，通过统一的话音调度和交换中心满足系统的话音业务需求。
1.2.3 技术难点和解决途径
综合信令的技术难点和解决途径，主要体现在以下几个方面。
第一，综合信令对PTT的处理。由于XX接入设备包括有线和无线，其中有线设备如电话、环路是全双工话音，而无线电台等无线设备是半双工，需要在通话时进行PTT控制，因此有线和无线进行转接的时候必须进行PTT信令的转发。解决方法是在有线电话上用“2”“3”拨号模拟PTT的握下和释放，同时通过近端电台给综控器发送PTT信令的方式来传递远端电台的PTT握下和释放。对于短波电台，可采用检测声码话的方式来实现PTT信令传递。
第二，综合信令对不同话音网互通的处理。由于集群电台和某电话网采用不同的电话号码规则，在实现互通的时候主要涉及以下两种方法。方法一：采用二次拨号，在一般状态，需要进行两网互通的时候进行DTMF检测实现二次拨号；方法二：采用专线的方式进行号码和指定话机绑定，避免二次拨号。
1.3 各系统接入
1.3.1 无线电台网
车载无线电台通过串口和音频PTT口接入设备，提供无线电台通信信道。
接入设备中实现和维护软交换与电台MAC地址的映射。该部分在核心话音业务模块中实现。
1.3.2 卫星通信网
卫星终端通过网口/串口和模拟用户口接入设备，提供卫星通信信道。
接入设备中实现和维护软交换与卫星电话号码的映射，该部分也在核心话音业务模块中实现。
1.3.3 集群通信网
集群电台通过四线音频接口接入设备，提供集群无线通信信道；采用专线的方式进行号码和指定话机绑定接入。
1.3.4 有线通信网
通过E1接口连接光端机，从而在指挥所之间通过光纤实现高速传输链路。
接入设备之间通过E1接口实现彼此的有线互连，并提供网口、模拟用户口用于数据话音用户接入。
1.4 其他设计
一个最终以实用为目标的创新设计，在开始之初需要考虑方方面面。这里，仅列举主要的测试验证和配置管理两个方面。
1.4.1 测试验证设计
确定有功能测试、系统联试等类型。项目组自测、用户验证等阶段，每类测试验证设计相应的测试项，明确各测试项的测试内容、需采用的测试方法，进而确定测试应覆盖的范围及范围所要求的覆盖程度，从而保证测试内容的充分性和测试方法的适合性。
1.4.2 配置管理设计
设计按计划进度要求开展相应的配置管理活动，配置项出入库管理、配置项变更管理、基线管理、配置审计等，确保分工合作的工作最终是一个完整的整体成果体现。
2 技术实现
图2为软件模块及业务、控制流程，图中虚线部分为XX接入设备中的语音处理系统。
图2 软件模块及业务、控制流程
2.1 核心话音业务模块
话音处理模块实现非IP业务的能力支持，包括网内信令系统、呼叫控制和各类用户特服功能，如专线等。
话音业务子系统由通用接续协议模块（CCS）、用户模块（TUP）、具体的接续协议解析模块等模块组成。通用接续模块负责接续状态机的处理；用户模块（TUP）和接续协议解析模块，通过发送统一的接续消息给通用接续模块，由接续模块负责流程的控制。
2.1.1 通用接续协议模块
通用接续协议模块负责接续状态机的处理，用户模块（TUP）和接续协议解析模块通过发送统一的接续消息给通用接续协议模块，由接续协议模块负责流程的控制。
2.1.2 普通电话用户模块
完成普通电话的拨号流程，为电话用户提供接入功能，并根据被叫类型生成本地呼叫、环路中继局间呼叫、局间呼叫等实例。音业务通信过程分为呼叫建立、通话和挂机结束三个基本阶段。
2.1.3 环路中继模块
当模拟用户口被设置成环路中继模式时，就可以通过此模拟用户口进行局间呼叫业务。该模块包含中继信令同步流程、中继信令接收流程、中继信令发送流程。
2.2 接口业务模块
接口业务模块主要完成与各无线系统交互，并负责把各系统的话音数据转换纳入到核心话音业务模块进行统一处理[3]。
2.2.1 E1线路接口帧定位单元
E1线路接口帧定位单元实现E1数据的帧同步的同步搜索及跟踪[4]。
2.2.2 E1数据提取单元
E1数据提取单元实现E1数据的HDLC数据的提取，送数据复用单元。
2.2.3 K接口控制单元
K接口控制单元实现FPGA对K接口电路的控制功能，包括时钟的产生、模式的配置、数据的收发。
2.2.4 握手及模式切换单元
握手及模式切换单元实现K接口数据同步、握手、工作模式及工作速率的切换。
2.2.5 K口数据话音提取单元
K口数据话音提取单元实现K口数据的HDLC数据的提取，送数据复用单元；同时，实现K口话音的提取，送话音复用单元。
2.2.6 音频接口单元
音频接口单元实现与音频接口电路的接口，将话音复用后送TDM总线。
2.2.7 PTT控制单元
PTT控制单元实现对PTT信号的控制，产生PTT中断给CPU。
2.2.8 话音复用单元
话音复用单元实现K接口话音和音频接口话音的复用，送TDM总线。
3 系统验证
3.1 项目组自测
在项目组完成整机测试后，由厂质量部按照功能性能测试大纲的要求，对Ｘ设备进行常温功能性能测试。测试结果表明，样机全部测试项均满足研制总要求规定的战术技术指标要求，测试的详细情况形成全面测试报告。
3.2 用户验证
设备在用户处与其他系统互联互通，并配合保障了用户的试用联试。表1为通信网络分系统联试话音业务测试设计表。
表1 通信网络分系统联试话音业务测试设计表
详细测试项内容例：
“具体操作：ＸＸ接入设备在【参数管理】界面后，选择左侧【设备参数导航树】子节点【专线热线管理表】-单击【添加】按钮，输入参数，单击【确定】按钮，参数添加到列表中，并点击【查询】按钮，将结果显示到参数列表并提示查询成功，建立话音专线，电话机通过数字键2和3传递PTT控制。
预期结果：话音半双工互通正常，话音清晰。”
4 结语
本系统中，采用软交换技术实现了卫星通信、集群通信、无线电通信与有线通信之间的话音转接和交换，满足用户的实用需求。
本系统设计实现过程中的经验结论有：
采用软交换技术，语音转接可扩展性强，易实现复杂的接入转接需求。
模块化，易于分工合作，大型交换系统的稳定可靠性可保证。
规划设计清晰，易于实现过程中的把握控制，控制跟进及时，测试验证充分，系统实用性强。
目前，该项目设备已经获得用户订单采购。
参考文献
[1] 张东辰,周吉.军事通信——信息化战争的神经系统[M].北京:国防工业出版社,2008.
ZHANG Dong-chen,ZHOU Ji.Military Communication—the Nervous System of Information Warfare[M].Beijing:National Defence Industry Press,2008.
[2] 李静林,孙其博,杨放春.下一代网络通信协议分析[M].北京:北京邮电大学出版社,2010.
LI Jing-lin,SUN Qi-bo,YANG Fang-chun.Network Communication Protocol of the Next Generation of [M].Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunications press,2010.
[3]卞佳丽.现代交换原理与通信网技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2005.
BIAN Jia-li.Modern Switching Principle and Communication Network Technology[M].Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunications press,2005.
[4] 桂海源,张碧玲.软交换与NGN[M].北京:人民邮电出版社,2009.
GUI Hai-yuan,ZHANG Bi-ling.Soft Switch and NGN[M].Beijing:People's Posts and Telecommunications Press,2009.
作者简介：
李霞（1978—），女，硕士，工程师，主要研究方向为网络通信、路由技术、交换技术等；
郑晨熹（1978—），男，硕士，工程师，主要研究方向为信号处理、无线通信领域的算法等。
论文作者:李霞,郑晨熹
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/30
标签：话音论文; 用户论文; 模块论文; 单元论文; 信令论文; 测试论文; 集群论文; 《基层建设》2016年18期论文;