數(shù)字化海岸電臺設(shè)備控制系統(tǒng)探討

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1.海岸電臺設(shè)備控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

當(dāng)前，海岸電臺使用的海上無線電通信設(shè)備主要有：5KW和10KW的MF/HF發(fā)信機(jī)，MF/HF收信機(jī)，50W的VHF收發(fā)信機(jī)。業(yè)務(wù)類型主要分為三類：報(bào)文（如DSC和NAVTEX報(bào)文）、圖像（如氣象傳真）、語音（如SSB單邊帶電話轉(zhuǎn)接）。海岸電臺使用的發(fā)信機(jī)和收信機(jī)基本被JRC等國外廠家壟斷，設(shè)備控制系統(tǒng)也一并由國外廠家或其商開發(fā)。另一方面，設(shè)備控制系統(tǒng)中仍大量使用RS232串行接口傳輸控制信號，使用四線音頻接口傳輸語音信號，這種老舊的模擬信號控制方式已經(jīng)完全跟不上數(shù)字化信息技術(shù)的發(fā)展，亟待升級改造；使用的協(xié)議轉(zhuǎn)換器、耳麥終端、有線/無線電話轉(zhuǎn)接器等設(shè)備都屬于非通用設(shè)備，兼容性和擴(kuò)展性差，故障點(diǎn)繁多，運(yùn)維難度高。實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化和數(shù)字化，防止被國外廠商“卡脖子”，對我國的水上交通安全和航運(yùn)業(yè)務(wù)的發(fā)展具有重要意義。

2.數(shù)字化海岸電臺設(shè)備控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

數(shù)字化海岸電臺控制系統(tǒng)采用全I(xiàn)P化架構(gòu)設(shè)計(jì)，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（包括報(bào)文、圖像、語音）和控制數(shù)據(jù)通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，并能對海岸電臺使用的MF/HF發(fā)信機(jī)和收信機(jī)、VHF收發(fā)信機(jī)等各類無線電通信設(shè)備進(jìn)行控制和管理的。因此，它具備了設(shè)備集中調(diào)度、平臺統(tǒng)一管理、資源靈活配置、兼容各類設(shè)備、業(yè)務(wù)隨時(shí)擴(kuò)展、組網(wǎng)簡單靈活、運(yùn)維智能快捷、風(fēng)險(xiǎn)抵御能力強(qiáng)等特點(diǎn)，具體如下。（1）控制系統(tǒng)采用基于x86架構(gòu)的軟件無線電平臺，通過軟件加載方式完成各類信號的調(diào)制解調(diào)，提供統(tǒng)一的信道資源控制功能。可將共用的業(yè)務(wù)服務(wù)優(yōu)化分裝成為服務(wù)組件，供各類應(yīng)用業(yè)務(wù)調(diào)用。（2）控制系統(tǒng)能夠根據(jù)岸臺業(yè)務(wù)的最新需求，靈活的推出各項(xiàng)定制化業(yè)務(wù)；能夠通過統(tǒng)一化界面、通過權(quán)限設(shè)置，提供一個(gè)集成的、標(biāo)準(zhǔn)的、開放的和易于擴(kuò)展的操作環(huán)境。（3）控制系統(tǒng)能保障遇險(xiǎn)值守及后續(xù)通信、安全信息播發(fā)等公益性通信業(yè)務(wù)的暢通可靠工作，確保對海上船舶監(jiān)管、海上巡航應(yīng)急通信的有效支持，且可兼容開放水上公眾通信業(yè)務(wù)和其他通信業(yè)務(wù)。（4）控制系統(tǒng)能承擔(dān)DSC及后續(xù)通信業(yè)務(wù)、MF/HFNAVTEX業(yè)務(wù)、氣象傳真業(yè)務(wù)、SSBRT業(yè)務(wù)的處理，并通過系統(tǒng)控制和管理支持RCC終端。（5）控制系統(tǒng)具有靈活調(diào)配網(wǎng)絡(luò)資源的能力，能夠根據(jù)IMO、ITU的相關(guān)工作進(jìn)程，在未來開設(shè)海岸電臺數(shù)字VHF業(yè)務(wù)，適應(yīng)今后不同帶寬的交換業(yè)務(wù)需要。（6）控制系統(tǒng)能支持?jǐn)?shù)百臺收發(fā)信設(shè)備、本地終端和RCC終端的接入，并且可以隨時(shí)進(jìn)行擴(kuò)容。（7）控制系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、VHF收發(fā)信機(jī)采用TCP/IP協(xié)議通過網(wǎng)絡(luò)信息交換器連接。（8）控制系統(tǒng)具有自動(dòng)檢測和識別故障單元的能力，對系統(tǒng)進(jìn)行檢測維護(hù)、修改和調(diào)試時(shí),不影響系統(tǒng)正常工作。

3.數(shù)字化海岸電臺設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1控制系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)字化設(shè)備控制系統(tǒng)包括設(shè)備管理、通道管理、頻道管理、系統(tǒng)管理等模塊。其中設(shè)備管理模塊包含發(fā)信機(jī)、收信機(jī)、天線、電話網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器等功能，是整個(gè)系統(tǒng)最關(guān)鍵的模塊。其功能架構(gòu)框圖如圖1所示。控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能有以下四點(diǎn)。①對所有收發(fā)信設(shè)備、控制器、語音網(wǎng)關(guān)的添加、配置及監(jiān)控管理，并對設(shè)備情況生成詳細(xì)的狀態(tài)日志及操作日志，具有日志查詢功能。②對收發(fā)信天線矩陣的管理及監(jiān)控，并對設(shè)備情況生成詳細(xì)的狀態(tài)日志及操作日志，具有日志查詢功能。③單個(gè)SSB坐席終端至少能同時(shí)監(jiān)聽100路語音信號，并能同時(shí)為不同頻道轉(zhuǎn)接電話不少于5路。④采用IP錄音模式，支持全信道錄音（收、發(fā)、電話轉(zhuǎn)接），VOIP支持TCP、UDP模式，滿足100路語音24小時(shí)錄音和保存，錄音記錄保存三個(gè)月。數(shù)字化海岸電臺控制系統(tǒng)應(yīng)采用同時(shí)支持模擬傳輸方式和數(shù)據(jù)傳輸方式的設(shè)備，如同時(shí)擁有RS232控制接口、四線音頻接口和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口（RJ45）的MF/HF發(fā)信機(jī)，使用以太網(wǎng)接口的MF/HF收信機(jī)和VHF收發(fā)信機(jī)，支持?jǐn)?shù)字化信號的調(diào)制和解調(diào)，并支持多天線陣列和信號疊加。既能兼容現(xiàn)有模擬系統(tǒng)的運(yùn)行模式，也能滿足數(shù)字化改造后的傳輸要求。設(shè)備控制信號采用TCP協(xié)議傳輸，語音應(yīng)采用UDP協(xié)議傳輸，DSC及NAVTEX信號應(yīng)采用TCP方式與收發(fā)信機(jī)連接，其中DSC、NAVTEX的調(diào)制解調(diào)器已集成到JRC收發(fā)信機(jī)上。系統(tǒng)對收發(fā)信機(jī)的控制由傳統(tǒng)的音頻、串口控制改變?yōu)镮P網(wǎng)絡(luò)控制，完成收發(fā)信機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化管理與調(diào)用，并提高信道的數(shù)字化管控能力。

3.2數(shù)字化船岸三方語音轉(zhuǎn)接模塊設(shè)計(jì)

單邊帶SSBRT船岸三方通話業(yè)務(wù)是海岸電臺公眾業(yè)務(wù)中的最重要組成部分，該業(yè)務(wù)中包含呼叫、應(yīng)答、有線/無線電話轉(zhuǎn)接等主要功能，以及通話錄音、通話日志記錄以及通話計(jì)費(fèi)等附加功能，需要結(jié)合軟交換系統(tǒng)、話音網(wǎng)關(guān)、錄音服務(wù)器、計(jì)費(fèi)軟件等軟硬件加以實(shí)現(xiàn)。語音轉(zhuǎn)接模塊的核心是語音網(wǎng)關(guān)。話音網(wǎng)關(guān)具有以太網(wǎng)口、電話接口以及環(huán)路接口。以太網(wǎng)口通過SIP/H.323協(xié)議與軟交換系統(tǒng)相連；電話接口使用普通電話線來傳輸語音和信息，實(shí)現(xiàn)內(nèi)線用戶的語音通信；環(huán)路接口與PSTN網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)PSTN與IP網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。話音網(wǎng)關(guān)通過以太網(wǎng)口、環(huán)路接口，可完成SIP/H.323協(xié)議與NO.7/Pri信令的轉(zhuǎn)換，使PSTN網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)完美的融合。話音網(wǎng)關(guān)擁有回音消除技術(shù)，可以處理語音包的轉(zhuǎn)換，可提供NO.7、Q.931、Q.sig等信令。話音網(wǎng)關(guān)將市話傳入的話音信息轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的話音數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過語音會(huì)話管理處理后，一端傳送至業(yè)務(wù)處理坐席；另一端送至發(fā)信機(jī)，由發(fā)信機(jī)進(jìn)一步傳送到船臺。業(yè)務(wù)坐席或收信機(jī)的話音數(shù)據(jù)經(jīng)過語音會(huì)話管理，經(jīng)過話音網(wǎng)關(guān)的協(xié)議轉(zhuǎn)換，傳送到市話端，以此實(shí)現(xiàn)市話與坐席、船臺之間的通信。語音轉(zhuǎn)接模塊的總體設(shè)計(jì)如圖2所示。

4.結(jié)束語

海岸電臺設(shè)備控制由模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)化是數(shù)字時(shí)代的必然要求和大勢所趨，是海岸電臺升級改造工程中的重要組成部分，有助于提高海岸電臺設(shè)備運(yùn)行效率，降低機(jī)線故障率，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化運(yùn)維和可視化監(jiān)控，提高海岸電臺的服務(wù)質(zhì)量。同時(shí),對正在如火如荼建設(shè)的E航海工程也起到了有效的支撐作用。

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[3]洪瀟瀟,何浩,方程.一種海岸電臺中控系統(tǒng)建設(shè)方案研究.珠江水運(yùn),2018年20期.

作者：王俊杰 黃華志 單位：南海航海保障中心廣州通信中心