基于IP網絡的海上無線通信控制系統的設計與實現

◆賈宗圣

（92941部隊 遼寧 125000）

基于IP網絡的海上無線通信控制系統的設計與實現

◆賈宗圣

（92941部隊 遼寧 125000）

本文針海上無線通信電臺通信距離過短、電臺覆蓋范圍較小的問題，設計了一套無線通信控制系統，通過IP網絡將遠端無線電臺設備連接至通信中心樞紐，進而擴大海上無線通信覆蓋范圍，有效解決了單部電臺通信距離受限的問題，并且實現了電臺之間互為備份，提高了海上超短波通信的可靠性。

無線電臺；遠程控制；IP網絡

0 引言

超短波通信利用視距傳播方式，比短波天波傳輸穩定性高，受季節和天氣變化的影響小，通常為調頻的調制方式，信噪比比較高，通信質量也優于短波電臺，因此超短波電臺是海上與岸站通信的主要手段。但是超短波電臺存在通信距離較近等問題，在實際使用中，由于干擾等因素的存在，使得通信距離大大縮短，實際使用中通信距離經常會小于50公里。在海上通信中，由于船只分布比較分散，船載電臺與岸端電臺距離會比較遠，從而造成無法正常通信的問題。通過在沿海高地間隔一定距離布設無線電臺的方式，可以擴大無線電信號的覆蓋范圍，便于海上面分散船只進行指揮，同時電臺之間互為備份，可以增加海上超短波通信的可靠性。通過遠程控制的方式操作電臺設備，可以使得岸站通信樞紐不用隨著電臺的位置而變換。

1 系統網絡結構及設備組成

調度臺布設在岸站通信樞紐，遠端機布設在遠端電臺位置，調度臺通過遠端機來對遠端電臺進行控制，實現對電臺的遠程控制。系統可實現中心設備與調度臺、遠端機的聯網，中心設備可以支持管理多個調度臺、遠端機；中心設備與調度臺、遠端機之間通過以太網互聯，構成海上無線通信控制系統，如圖1所示。

圖1 系統網絡結構

整個系統組成包含中心設備和用戶設備，中心設備包含：綜合控制中心、網絡交換機、網管；用戶設備包含：調度臺、遠端機、超短波電臺。設備組成見圖2。

圖2 系統設備組成

2 系統工作原理

系統工作流程如下：調度臺通過 IP接入網絡，話音信息經模數轉換芯片轉為數字信號，ARM將語音信息送至網口芯片轉為 IP包，交換中心根據網管具體配置信息對路由鏈路及設備狀態進行查詢，從而進行語音包的轉發。其中交換中心的核心部分為主控程序，主控程序負責調度臺、遠端機、系統交換機的集中管理，對設備入網狀況、設備參數配置、設備協議交互、網管信息配置進行統計，根據具體情況進行路由的建立與斷開和協調管理。

從交換中心轉發出來的語音包送到遠端通過 IP連接的遠端機，遠端機將 IP包信息進行話音與控制信令的轉換，控制與遠端機連接的電臺，電臺將語音通過無線信號發送到相應船只，從而實現通信樞紐到船只的信息通信。系統可以接入多路調度臺和多路遠端機，可進行一對多、多對多、一對一等多種模式的通話。收通路處理流程相反。系統媒體流及控制指令處理流程見圖3。

圖3 媒體流及控制指令處理流程

2.1 綜合控制中心工作原理

綜合控制中心是系統的核心功能設備，對外提供連接調度臺、遠端機、本地網管的所有接口功能，對內提供中心設備所有其它功能設備的互聯接口。由主控板與交換板組成，主控板管理本中心設備內用戶數據庫，實現所有業務的匯接交換；執行與調度臺、遠端機數據通信協議，登記、修改網內所有設備數據信息；交換板提供內部所有單板間的IP數據交換及對外的以太網接口。

2.2 調度臺工作原理

調度臺為通信樞紐人機交互的主要設備，采用電話機模式。調度臺內部主要包括轉換板與主控板，轉換板負責將平衡語音數據與控制信令轉換為IP數據包。主控板主要管理顯示屏的顯示、指示燈控制、響應鍵盤操作等。調度臺原理框圖如圖4所示。

圖4 調度臺原理圖

2.3 遠端機工作原理

遠端機為系統與電臺溝通的橋梁，遠端機從 IP口接收到數據后，通過ARM/DSP將數據包發送至FPGA，FPGA將接收到的數據包發送至主控板，主控板將接收到的信號進行分流，語音信息發送至FPGA進行語音合并，電臺控制信息送至MCU進行解析。MCU將控制信息轉換成電臺所能識別的遠控指令發送至電臺遙控口，FPGA則將收到的 Frame信息解析成相應的 PTT、BUSY、語音包等進行收發控制與語音的轉發。

3 網管終端

網管終端軟件提供圖形可視化界面方便對系統進行管理配置操作，主要管理交換中心的參數信息，通過網管軟件即可完成系統配置、遠端機所控電臺的類型切換及電臺的參數更改等一系列配置。軟件對配置數據、歷史告警信息、用戶管理等多種信息可長期保存，并提供可視化的管理界面。采用功能模塊化設計，便于以后功能增加，提供更多可視化的管理操作，提升海上無線通信控制系統的管理和使用效率。

4 結束語

本文基于海上遠程控制的需求，設計了海上無線通信控制系統，詳細描述了系統的組成與工作原理，充分利用了電臺技術與互聯網技術各自的優勢，不僅可以拓展無線電臺的通信范圍，而且可以對電臺進行遠程控制。該系統已經應用于實踐中，效果達到了設計要求。系統的擴展能力較好，并且通過簡單的改造，可以適用于其它類型電臺設備的遠程控制，具有廣泛的應用價值。

[1]何君，徐益平，陳雪麗．基于ARM9的無線電臺網絡控制系統的設計與研究[J]．儀器儀表學報，2008．

[2]蘇錦海，張傳富．軍事信息系統[M]．北京：電子工業出版社，2010．

[3]石瓊，寢室剛，劉宗瑤．基于局域網的軍用電臺遠程通信及控制系統[J]．計算機系統應用，2016．