語音通信帶內(nèi)巡線檢測的實現(xiàn)與應(yīng)用

羅一文 徐曉東

【摘要】 目前電力調(diào)度通信的語音通信終端均不具備線路檢測功能和設(shè)備自檢功能，隨著無人值守變電站不斷增加，給原有需要人工應(yīng)答的半自動測試方式帶來困難。本文提出一種帶內(nèi)實現(xiàn)巡線檢測的方法和流程，實現(xiàn)調(diào)度終端和傳輸線路的全自動測試，較好地解決上述問題。

【關(guān)鍵字】 語音通信 巡線檢測 帶內(nèi)通信

一、概述

通信技術(shù)不斷發(fā)展，文本、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等各種媒體通信成熟壯大，被廣發(fā)地應(yīng)用到各個領(lǐng)域中。然而，語音通信作為一種最簡潔、最地道、最感性、最容易為人類所接受的通信方式，還是占據(jù)著通信領(lǐng)域最重要的地位。究其原因，語音具有實時性、交互性強的特點，是一種被動的交流方式，也就是人無需專注于語音本身，耳朵和嘴巴就可以很自然地進行交流，而且還可以獲得語言表達的本意以外很豐富的感情色彩。

在電力調(diào)度通信中，傳統(tǒng)的程控交換的語音通信系統(tǒng)還被廣泛的應(yīng)用，然而，這種傳統(tǒng)的程控交換技術(shù)，采用的是主動呼叫的方式去建立語音通信，在不通信時，無法知道對方的設(shè)備情況。在無人值守的變電站中，因為平時無人值班，更是無法確定這些調(diào)度語音通信終端的好壞。目前很多智能終端都可以通過網(wǎng)絡(luò)的輔助，實現(xiàn)終端設(shè)備和服務(wù)器的交互通信，從而知道遠程終端設(shè)備的在線狀態(tài)，但這需要增加另一張數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

本文要在語音基帶通信的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)設(shè)備的自檢和巡線測試，總體思路是：語音終端設(shè)備首先可以通過程序軟件進行整個過程和相關(guān)參數(shù)的自檢。

巡線服務(wù)器可以設(shè)定巡線的方案，包括被檢的號碼，巡線的時間等。定好巡線的方案后，巡線服務(wù)器在指定的時間呼叫終端設(shè)備，終端設(shè)備應(yīng)答并按照預(yù)定的程序進行本地測試和結(jié)果上傳。

二、語音終端本地自檢

本方案在基本電話功能的基礎(chǔ)上，通過增加嵌入式ARM主板和語音通道混音控制電路，實現(xiàn)本地自檢、自動線路測試和帶內(nèi)數(shù)據(jù)通信功能。測試過程中幾個關(guān)鍵的問題：

1、設(shè)備各部件的測試方法

2、測試參數(shù)如何量化

3、測試結(jié)果如何匯總到服務(wù)器

新型終端電話的邏輯結(jié)構(gòu)圖如下：

電話線TR：電話線路的接收，發(fā)送

Com：電話接口模塊與ARM主控模塊間的通信接口

LO1：電話接口板的語音輸出

LI1：電話接口板的語音輸入

LineIn：ArmCPU主板的語音輸入，用于錄音，語音分析

LineOut：ArmCPU主板的語音輸出，用于播放鈴聲，提示音等。

為了實現(xiàn)終端設(shè)備手柄，免提，振鈴等各種功能的自檢，終端設(shè)備的電話接口模塊可設(shè)計獨立的語音通道切換控制機制。

智能終端的各個通道都可以通過應(yīng)用層軟件的命令控制靈活搭配。

在傳統(tǒng)的電話座機的基礎(chǔ)上增加了混音控制電路和ARM CPU的控制，可以實現(xiàn)電話座機的自動檢測。控制方式采用ARM主板通過通信COM串口向電話控制板發(fā)送控制命令的方式，控制命令字為2個字節(jié)。

控制字1（輸入控制開關(guān)）

B0： In0， In0-In1組合選擇0～3的輸入。

B1： In1，In0-In1組合選擇0～3的輸入

B2： In2， 0表示開關(guān)向下，1表示開關(guān)向上

B3： In3，0表示開關(guān)向左，1表示開關(guān)向右

B4： In4，0表示開關(guān)向下，1表示開關(guān)向上

B5-B6： 未用。

B7： 保留狀態(tài)，長為 1表示數(shù)據(jù)有效，0表示數(shù)據(jù)無效。

控制字2（輸出控制開關(guān)）

B0： Out0，Out0-Out1組合選擇0～3的輸出

B1： Out1，Out0-Out1組合選擇0～3的輸出

B2： Out2，0表示開關(guān)向上，1表示開關(guān)向下

B3： Out3，免提喇叭輸出選擇，arm板放音/電話免提。

B4-B6：未用。

B7： 保留狀態(tài)，長為 1表示數(shù)據(jù)有效，0表示數(shù)據(jù)無效。

三、自動巡線檢測過程

項目：電網(wǎng)調(diào)度智能語音終端開發(fā)研究（K-GD2014-100）

1、首先將終端設(shè)備部署在程控交換網(wǎng)絡(luò)中，終端設(shè)備通過普通電話接口與程控交換系統(tǒng)連接；

2、調(diào)度終端作為被叫時，通過DTMF或FSK接收對方的主叫號碼；

3、主叫號碼為預(yù)設(shè)的測試號碼時，終端ARM主板通過COM串口命令電話控制板摘機應(yīng)答來電；

4、局端測試設(shè)備播放一個標(biāo)準(zhǔn)測試音，終端設(shè)備錄音，并分析聲音的大小，聲音大小的計算公式是：A（V）（dB）=20lg（Vo/Vi），由此量化線路的通話增益；

5、局端連續(xù)播放標(biāo)準(zhǔn)的DTMF信號0～9，*，#，A，B，C，D，連續(xù)多次測試，終端設(shè)備接收，然后判斷誤碼率及丟碼情況，由此判斷線路受到的干擾情況，量化線路質(zhì)量；

6、把揚聲切換到免提，聲音輸入切換到手柄，播放標(biāo)準(zhǔn)的測試音，對輸入的聲音進行采樣錄音，分析聲音的大小，來判斷免提，手柄是否正常；內(nèi)部電路同時通過阻抗輔助判斷免提，手柄的連接狀態(tài)。

上述測試結(jié)果在終端設(shè)備本地記錄，并以DTMF的信號，編成自定義的協(xié)議，發(fā)送到測試的局端，局端譯碼后記錄測試結(jié)果。

要將測試結(jié)果發(fā)送服務(wù)器，需要有比較科學(xué)、完整的協(xié)議，本文使用的是自定義的協(xié)議。

由于采用DTMF碼傳輸，傳輸?shù)乃俾时容^低，100毫秒發(fā)送一個碼，DTMF編碼為1～9，*，0，#，A、B、C、D共16個碼。自定義的協(xié)議如下：

包頭（兩個DTMF碼）：包頭固定為D，0；

編號（1個DTMF碼）：所有數(shù)據(jù)包統(tǒng)一編號1～9，*，0，#，A，B，C，D按順序表示1～16，然后循環(huán)；

包長度（兩個DTMF碼）：長度十位X（1～9、0），長度各位X（1～9、0），兩個碼合成一個兩位數(shù)，包含整個包的碼長度，包長最大為99；

數(shù)據(jù)（n個數(shù)據(jù)）：n為包長度減7；

校驗碼（兩個DTMF碼）：檢驗碼為兩個碼，發(fā)送時先將前面整個包的數(shù)據(jù)用異或運算得到一個字節(jié)的校驗值，然后分成高位和低位，然后用DTMF碼1～9，*，0，#，A，B，C，D去對應(yīng)0x0～0xf，去發(fā)送。

其中數(shù)據(jù)部分n個碼由1位功能碼+（n-1）位功能參數(shù)組成，功能碼必須存在，功能參數(shù)根據(jù)不同的功能碼有不同的長度，功能參數(shù)長度可能為0。數(shù)據(jù)自定義如：11代表線路狀態(tài)正常，10代表線路狀態(tài)異常，41代表振鈴功能正常，40代表振鈴功能異常等。收方每收到一個完整的數(shù)據(jù)包，都發(fā)送一個相同功能碼的ACK數(shù)據(jù)包作為確認(rèn)，保證通信的完整性。

四、結(jié)論

上面闡明了實現(xiàn)語音帶內(nèi)自動測試的終端設(shè)備的邏輯架構(gòu)、測試方法、測試步驟和通信協(xié)議。運用這些基本思想研發(fā)一套智能的調(diào)度語音終端，配合管理服務(wù)器，實現(xiàn)一對多的巡線測試系統(tǒng)，應(yīng)用到無人值守變電站調(diào)度通信等典型應(yīng)用環(huán)境中，可不改變現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)設(shè)備的自動巡線測試，增強調(diào)度通信可靠性，減少設(shè)備巡檢維護工作量，極大地提高工作效率。