指挥调度系统中通播会议功能的设计与实现

张华琳，阮军洲

（1.河北远东通信系统工程有限公司，河北 石家庄 050200；2.中国人民解放军75660部队，广西 桂林 541002）

指挥调度系统中通播会议功能的设计与实现

张华琳1，阮军洲2

（1.河北远东通信系统工程有限公司，河北 石家庄 050200；2.中国人民解放军75660部队，广西 桂林 541002）

为解决传统语音指挥调度系统中音频会议的缺陷，提出了指挥调度系统中的一种特殊会议——通播会议系统的设计方案，规划了系统的功能构成，分析了系统的业务流程，构建了系统的软硬件平台架构，实现了会议单元的PCM语音合成算法。构建了语音指挥调度系统测试环境，对系统的功能及性能进行了测试验证，证明了该实现方法的可行性及先进性。

通播会议；越级；分割；屏蔽；电平调节

0 引言

语音指挥调度系统是专用调度通信网中的重要组成部分。系统由语音调度主机、调度控制台和调度终端组成。不同行业的调度业务实现方式不同，传统的全双工会议，在会议期间如果大量用户发言，会产生啸叫；如果是全单工会议，会议主持人听不到会议成员的发言，阻碍了会议的互动。本文介绍指挥调度系统中一种特殊会议——通播会议的设计与实现，采用同时在线、分时生效的控制策略，由调度控制台对单双工成员自由控制，可满足电力、轨道交通、政府和军队等行业调度应用。

1 通播会议及功能

语音指挥调度会议系统中大量模拟用户加入会议，会造成语音干扰，针对这个问题，设计了通播会议，这种会议由分群、越级、分割、屏蔽和电平调节等一系列功能组成。

通播会议：由调度控制台控制的一种特殊会议，调度控制台以广播方式对群内调度终端实施指挥，通播会议中被调成员之间不能相互通信，只有调度控制台与被调成员之间是双向语音通信［1］。

分群功能：系统根据指挥要求，分出多个群，调度控制台控制每个群内用户的语音通信。

越级功能：群内调度控制台可以提升群内成员级别，普通通播成员升级为越级成员，越级成员的听说级别和调度控制台的一样，即越级成员与群内其他任意成员是双向话音链路。

分割、屏蔽功能：在分群通播中为避免指令下达互相干扰，调度控制台根据需要对被调用户的听、说通路分别控制，分割是调度控制台切断群内被调成员的听链路，使其听不到群内任何成员的声音。调度控制台通过分割普通被调用户阻止其收听调度控制台和越级用户之间的通话，同样调度控制台通过分割越级用户阻止其收听指挥员和下级用户之间的通话；屏蔽是调度控制台屏蔽被调用户的讲链路，阻止其声音传到调度控制台和越级用户，但是被屏蔽的用户能够接收调度控制台和越级用户的指令。

电平调节：所有调度终端的声音大小可以通过电平形式显示在调度操作台上，通过调度操作台可以直观、准确地找到通播会议中的噪音来源。调度操作台可以调节被调用户的发话声音大小。这一系列调度会议功能形成以语音调度主机为中心，调度控制台为控制点的点对多点的会议系统。

2 系统组成

语音调度系统由语音调度主机、调度操作台和调度单机组成。系统组成如图1所示。

图1 系统组成

调度主机作为语音调度系统的核心设备，配置各种接口板与外围终端连接，接收调度操作台的指令，完成对调度单机的语音控制。主要功能包括：连接关系的设定与管理、语音交换时隙控制、噪声抑制和线路驱动等功能。

调度操作台为指挥操作员提供可视化界面，指挥操作员通过调度控制台将调度指令发送给调度主机，调度主机按照指令对调度单机的语音进行控制，并将当前调度单机的听说状态返回给调度操作台。

调度单机作为语音接收和发送者，产生的模拟语音信号通过用户接口单元转换成PCM信号发送给调度主机时隙交换单元，调度主机会议单元从时隙交换单元合成需要的会议；会议合成的声音通过时隙交换机单元，交换到对应的用户接口单元，用户接口单元将PCM信号转换成模拟信号传送给调度单机［2，3］。

3 系统实现

通播会议的系统硬件架构是以程控交换机为基础。在程控交换机的硬件基础上，增加电平单元，修改会议单元来实现通播会议和一系列功能。

3.1 系统硬件架构

调度主机中与会议相关的硬件结构由以下几部分组成：主控单元、会议单元、时隙交换单元、电平单元、以太网交换单元、调度控制台接口单元和用户接口单元等。

主控单元：负责整个系统的管理、告警检测、连接控制和呼叫控制等操作，是系统的核心设备，采用双热备份系统设计，支持热拔插。

时隙交换单元：是一个时分结构的无阻塞交换网络，完成主备用交换网语音处理及交换、会议和信令扫描工作。

会议控制单元：负责会议端口管理和会议混音。

以太网络交换单元：主控CPU、电平单元与其他电路板的数据消息通过网络交换单元传递。

调度控制台接口单元：调度主机与调度操作台之间是ISDN 2B＋D接口，在两线上传输144 kbit／s的数字信号，信号分为2个B信道和1个D信道。B信道用于传送数据和语音，D信道用于传送信令。每个B信道的速率为64 kbit／s，D信道的速率为16 kbit／s。

用户接口单元：完成模拟用户的接入。

3.2 硬件关键技术实现

会议控制单元是整个调度会议实现的核心单元，会议桥产生器支持256会议桥／端口。256个会议端口和外围端口一样在PSA（Port Structure Array）中具有相同的PCM SOURCE和PCM ATTEN控制寄存器。此外，所有会议端口在PSA中还有一个会议（CONFERENCE）控制字。PCM SOURCE寄存器选定一个来自系统中任何SOURCE的PCM端口，包括外围电路、PCMX、PCMEX、会议发生器输出或者信号音发生器输出。会议发生器将压缩的源PCM转换成15 bits的线性码，并按照本会议端口ATTEN寄存器中的数值衰减幅值。会议单元以2的补码形式对PCM进行操作［4］。

会议单元的会议算法是对会议所有成员端口当前PCM采样的线性累加运算。对每一个成员来说，当前的采样值被累加到和数上，同时上一次的采样值则从和数上被减去［5］。

形成通播会议需要合成2种会议端口：一种是会议组里所有会议端口的采样和；另一种是根据CONFERENCE控制字的设置，会议组中越级用户与会议发起者的会议端口的采样和。

3.3 系统软件架构

调度主机软件从结构上划分主要有以下几部分：2B＋D接口模块、调度分机接口模块、会议端口控制模块、电平服务模块、数据库及配置模块、操作维护模块、邮箱模块和TCPIP传输模块等。

调度主机软件模型如图2所示。

图2 调度主机软件模型

3.4 软件功能模块

TCPIP传输模块：完成用户数据报协议（User DatagramProtocol，UDP）、传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）传输层协议的管理；接收电平服务模块的的数据，并转发给2B＋D接口模块；接收操作维护子系统的数据，发转送给数据库及配置模块。

2B＋D接口模块：完成解释调度操作台接入模块上报的各种事件，实现会议呼叫分析、会议命令控制和资源请求等。

调度分机接口模块：负责检测并上报所有与电话有关的动作，例如终端用户的摘机、挂机、拍叉簧和拨号等。同时根据主机的命令，向终端用户播放各种信号音，如拨号音、回铃音和忙音等。

会议端口控制模块：会议端口控制模块响应逻辑资源请求，实现会议资源分配。该模块管理所有会议资源的状态，在收到调度操作台的会议资源请求时，给指定会议分配会议口；分配足够的会议端口后，会议端口按照控制指令连接对应的调度分机端口，这样调度分机的讲话混入会议，会议混音后传输给调度分机。

数据库及配置模块：负责会议的分组配置，管理数据库的生成、修改和各种参数的配置。

操作维护模块：负责系统的维护和诊断的操作，准确定位故障原因及位置；负责接收数据库维护数据，通过TCPIP协议转。

3.5 功能实现流程

通播会议的建立流程如图3所示。

图3 通播会议建立流程

通播会议的建立步骤如下：

①操作人员首先通过操作维护终端配置通播会议号和会议成员，会议的信息存储在数程库中；

②调度操作台向调度主机申请召开某个通播会议，调度主机收到操作台请求，根据会议组号从数据库中查询会议成员；

③会议端口控制模块根据会议成员数量申请会议端口资源创建通播会议；

④会议端口控制模块控制硬件会议单元合成会议混音端口；

⑤调度主机通知调度操作台会议建立成功，并发送会议成员状态。

通播会议建立后，后续一系列功能实现如图4所示。

图4 通播会议功能流程

通播会议的功能实现步骤如下：

①通播会议建立成功，调度操作台给调度主机发送越级命令，会议单元重新进行会议混音；

②被越级成员的讲链路送到会议单元混音，会议混音端口在送给会议成员之前，减去了成员自身的讲话声音，这样每个成员即能听到其他成员的讲话，又避免自己说话的回音。

③调度操作台向调度主机提出分割申请，时隙交换单元会把成员的听链路与会议混音端口断开，这样该成员听不到会议的声音。

④调度操作台向调度主机提出屏蔽申请，会议单元中不再混合该成员的讲链路，会议混音端口中没有该成员的声音，其他会议成员就听不到该成员的讲话。

⑤调度操作台调节某成员的电平。例如某成员讲话声音大，调度操作台为了降低该成员在会议中的讲话声音，调度主机调节发电平，时隙交换单元将该成员的讲话声音衰减后再进行会议混音，其他成员听到该成员的声音就降低了；反之调度操作台调节某成员讲话增益，那么会议其他成员听到该成员讲话声音就大了。如果某一个成员认为听到的声音小，调度操作台可以单独调节该成员的收电平。

4 测试验证

语音指挥调度系统是靶场指挥调度中必不可少的通信系统。由调度操作台统一控制的会议方式被广泛应用。实际应用中，指挥调度系统中配置了40个通播会议，每个会议配置50个会议成员。调度操作台分为总操作台和群操作台。总操作台可以操作调度主机上配置的所有会议组，群操作台只能操作每个调度操作台所属的会议组。参与调度会议的终端设备有普通电话、电台和调音台等设备。会议召开期间，系统全程录音，调度操作台可以按照分组进行录音查询与回放［6］。

语音指挥调度系统测试环境示意如图5所示。按照图5的系统连接方式，对整个语音指挥调度系统进行试验验证，系统用户门次满配置可以达到1 024；会议群数量达到40个；群内最大用户数量达到255个；用户录音时长大于8 000 h；调度操作台控制响应速度小于0.1 s；平均无故障时间（MTBF）大于400 h；维修性（MTTR）小于0.5 h（对一线可更换备件）。

图5 语音指挥调度系统测试环境

5 结束语

根据该通播会议的设计与实现方法，成功地在语音指挥调度系统上实现了通播会议功能，该系统可满足多行业语音会议的特殊应用场景（如靶场指挥调度），提高了设备的市场竞争力，降低了设备部署成本，并为用户带来了全新的体验，达到了最小的投入产出比。实践证明了该实现方法具有很强的可行性，不仅仅适用于该型语音指挥调度系统，对其他类型语音会议系统的实现都具有很强的参考价值。

［1］刘贯中，郑志伟.DDP500大容量数字高度系统［J］.广东电脑与电讯，2001（1）：60－63.

［2］郑进录，魏晓娅，赵长富.交换机电话会议的实现［J］.无线电工程2007，37（4）：9－10.

［3］张友胜，赵 钊，刘振岭.一种新型综合指挥调度系统［J］.无线电工程，2008，38（6）：5－7.

［4］李 超.基于DSP的音频会议信号合成算法研究［J］.电子技术应用，2006（8）：126－128.

［5］陈凤伟，陈 光，陶 翠，等.基于DSP的多方会议系统的混音方案［J］.通信技术，2011，44（3）：80－82.

［6］张晓旻.基于语音识别的音频多媒体会议记录系统的研究［D］.天津：河北工业大学，2000.

Design and Implementation of Broadcast Conference in Command and Dispatch System

ZHANG Hua-lin1，RUAN Jun-zhou2
（1．Hebei Far East Communication System Engineering Co．Ltd．，Shijiazhuang Hebei 050200，China；2．Unit 75660，PLA，Guilin Guangxi 541002，China）

To overcome the defects of the traditional voice conferencing in dispatch system，a design scheme of a special broadcast conference system is put forward，the function of the system is planned，and the function implementation process is analyzed.Then the software and hardware platform of the system architecture is built and the PCM voice synthesis algorithm of conference unit is implemen-ted.Finally，the voice command dispatch system test environment is established，the function and performance of broadcast conference is verified，and the feasibility and advancement of the implementation method is proved.

broadcast conference；priority；segmentation；shielding；level adjustment

TN912

A

1003－3106（2015）11－0069－04

10.3969／j.issn.1003－3106.2015.11.18

张华琳，阮军洲.指挥调度系统中通播会议功能的设计与实现［J］.无线电工程，2015，45（11）：69－72.

张华琳女，（1976—），高级工程师。主要研究方向：通信系统与信息技术

2015-08-12

阮军洲男，（1976—），讲师。主要研究方向：指挥自动化。