一種數字化海岸電臺設備控制系統的設計

◎王俊杰 黃華志 南海航海保障中心廣州通信中心

1.海岸電臺設備控制系統現狀

當前，海岸電臺使用的海上無線電通信設備主要有：5KW 和10K W的MF/HF發信機，MF/HF收信機，50W的VHF收發信機。業務類型主要分為三類：報文（如DSC和NAV TEX 報文）、圖像（如氣象傳真）、語音（如SSB單邊帶電話轉接）。海岸電臺使用的發信機和收信機基本被JRC等國外廠家壟斷，設備控制系統也一并由國外廠家或其代理商開發。

另一方面，設備控制系統中仍大量使用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完全跟不上數字化信息技術的發展，亟待升級改造；使用的協議轉換器、耳麥終端、有線/無線電話轉接器等設備都屬于非通用設備，兼容性和擴展性差，故障點繁多，運維難度高。實現控制系統的國產化和數字化，防止被國外廠商“卡脖子”，對我國的水上交通安全和航運業務的發展具有重要意義。

2.數字化海岸電臺設備控制系統的特點

數字化海岸電臺控制系統采用全IP化架構設計，將業務數據（包括報文、圖像、語音）和控制數據通過IP網絡進行傳輸，并能對海岸電臺使用的MF/HF發信機和收信機、VHF收發信機等各類無線電通信設備進行控制和管理的。因此，它具備了設備集中調度、平臺統一管理、資源靈活配置、兼容各類設備、業務隨時擴展、組網簡單靈活、運維智能快捷、風險抵御能力強等特點，具體如下。

（1）控制系統采用基于x86架構的軟件無線電平臺，通過軟件加載方式完成各類信號的調制解調，提供統一的信道資源控制功能。可將共用的業務服務優化分裝成為服務組件，供各類應用業務調用。

（2）控制系統能夠根據岸臺業務的最新需求，靈活的推出各項定制化業務；能夠通過統一化界面、通過權限設置，提供一個集成的、標準的、開放的和易于擴展的操作環境。

（3）控制系統能保障遇險值守及后續通信、安全信息播發等公益性通信業務的暢通可靠工作，確保對海上船舶監管、海上巡航應急通信的有效支持，且可兼容開放水上公眾通信業務和其他通信業務。

（4）控制系統能承擔 DSC 及后續通信業務、MF/HF NAVTEX 業務、氣象傳真業務、SSB RT業務的處理，并通過系統控制和管理支持RCC終端。

（5）控制系統具有靈活調配網絡資源的能力，能夠根據IMO、ITU的相關工作進程，在未來開設海岸電臺數字VHF業務，適應今后不同帶寬的交換業務需要。

（6）控制系統能支持數百臺收發信設備、本地終端和RCC終端的接入，并且可以隨時進行擴容。

（7）控制系統與發射機、接收機、VHF收發信機采用TCP/IP協議通過網絡信息交換器連接。

（8）控制系統具有自動檢測和識別故障單元的能力，對系統進行檢測維護、修改和調試時,不影響系統正常工作。

3.數字化海岸電臺設備控制系統的設計

3.1 控制系統總體架構設計

數字化設備控制系統包括設備管理、通道管理、頻道管理、系統管理等模塊。其中設備管理模塊包含發信機、收信機、天線、電話網關、網絡及服務器等功能，是整個系統最關鍵的模塊。其功能架構框圖如圖1所示。

圖1 功能架構框圖

控制系統實現的功能有以下四點。

①對所有收發信設備、控制器、語音網關的添加、配置及監控管理，并對設備情況生成詳細的狀態日志及操作日志，具有日志查詢功能。

②對收發信天線矩陣的管理及監控，并對設備情況生成詳細的狀態日志及操作日志，具有日志查詢功能。

③單個SSB坐席終端至少能同時監聽100路語音信號，并能同時為不同頻道轉接電話不少于5路。

④采用IP錄音模式，支持全信道錄音（收、發、電話轉接），VOIP支持TCP、UDP模式，滿足100路語音24小時錄音和保存，錄音記錄保存三個月。

數字化海岸電臺控制系統應采用同時支持模擬傳輸方式和數據傳輸方式的設備，如同時擁有RS232控制接口、四線音頻接口和標準以太網接口（RJ45）的MF/HF發信機，使用以太網接口的MF/HF收信機和VHF收發信機，支持數字化信號的調制和解調，并支持多天線陣列和信號疊加。既能兼容現有模擬系統的運行模式，也能滿足數字化改造后的傳輸要求。

設備控制信號采用TCP協議傳輸，語音應采用UDP協議傳輸，DSC及NAVTEX信號應采用TCP方式與收發信機連接，其中DSC、NAVTEX的調制解調器已集成到JRC收發信機上。系統對收發信機的控制由傳統的音頻、串口控制改變為IP網絡控制，完成收發信機的網絡化管理與調用，并提高信道的數字化管控能力。

3.2 數字化船岸三方語音轉接模塊設計

單邊帶SSB RT船岸三方通話業務是海岸電臺公眾業務中的最重要組成部分，該業務中包含呼叫、應答、有線/無線電話轉接等主要功能，以及通話錄音、通話日志記錄以及通話計費等附加功能，需要結合軟交換系統、話音網關、錄音服務器、計費軟件等軟硬件加以實現。

語音轉接模塊的核心是語音網關。話音網關具有以太網口、電話接口以及環路接口。以太網口通過SIP/H.323協議與軟交換系統相連；電話接口使用普通電話線來傳輸語音和信息，實現內線用戶的語音通信；環路接口與PSTN網絡相連，實現PSTN與IP網絡的互聯。話音網關通過以太網口、環路接口，可完成SIP/H.323協議與NO.7/Pri信令的轉換，使PSTN網絡與IP網絡實現完美的融合。話音網關擁有回音消除技術，可以處理語音包的轉換，可提供NO.7、Q.931、Q.sig等信令。話音網關將市話傳入的話音信息轉為標準協議的話音數據，數據經過語音會話管理處理后，一端傳送至業務處理坐席；另一端送至發信機，由發信機進一步傳送到船臺。業務坐席或收信機的話音數據經過語音會話管理，經過話音網關的協議轉換，傳送到市話端，以此實現市話與坐席、船臺之間的通信。

語音轉接模塊的總體設計如圖2所示。

圖2 語音轉接模塊的總體設計圖

4.結束語

海岸電臺設備控制由模擬向數字轉化是數字時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備運行效率，降低機線故障率，實現設備的智能化運維和可視化監控，提高海岸電臺的服務質量。同時,對正在如火如荼建設的E航海工程也起到了有效的支撐作用。