李永祿

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

VoIP是將語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為符合TCP/IP協(xié)議的IP分組進(jìn)而在互聯(lián)網(wǎng)上傳送。這項(xiàng)技術(shù)在10多年前已經(jīng)有了應(yīng)用，如今已經(jīng)發(fā)展的很成熟。目前我們常用的語音通話就是通過VoIP技術(shù)實(shí)現(xiàn)的[1]。

1 VoIP技術(shù)簡(jiǎn)介

VoIP技術(shù)具體就是利用IP和網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)將語音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后通過數(shù)據(jù)加工封閉的方式進(jìn)行傳輸。在這種情況下，數(shù)據(jù)的保密性和安全性有了很大的提升，因?yàn)閿?shù)據(jù)在加工后進(jìn)行破解更為復(fù)雜，從一方面保證了數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)的保密性，數(shù)據(jù)進(jìn)行封閉再進(jìn)行傳輸又從另一方面提升了安全性，并且同時(shí)還會(huì)極大地保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，因此這一技術(shù)應(yīng)用在礦山電力信息傳輸中有很大的積極作用。

1.1 VoIP的工作原理

VoIP是一種基于網(wǎng)絡(luò)之間互連的語音通信形式?；贗P分組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)語音，數(shù)據(jù)和其他信號(hào)的傳輸，是一種先進(jìn)的語音通信技術(shù)[2,3]。基本操作原理是在發(fā)送端，對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，使用相應(yīng)的媒體編碼技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)換后的語音信號(hào)進(jìn)行壓縮和編碼，根據(jù)相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包和打包，并通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綄⒃摂?shù)據(jù)包發(fā)送到接收器。對(duì)這些數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓縮和解碼，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，最終恢復(fù)原始語音信號(hào)，達(dá)到通過IP傳輸語音信號(hào)的目的。

1.2 VoIP關(guān)鍵技術(shù)

VoIP的關(guān)鍵技術(shù)包括控制信令技術(shù)，媒體編碼技術(shù)，實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)和服務(wù)質(zhì)量保證技術(shù)。其中，受控信號(hào)技術(shù)不僅可以確保語音通話的順利進(jìn)行，還可以提供其他一些先進(jìn)的語音電話服務(wù)[4]。媒體編碼技術(shù)包括使用各種壓縮算法來處理原始語音信號(hào)，例如G.723，G.729等。對(duì)于民用礦山電力系統(tǒng)通信系統(tǒng)，這是VoIP技術(shù)的重要組成部分。由G.729編碼處理的語音帶寬僅為8 kb/s左右，語音失真非常小。傳統(tǒng)的民用礦山電力系統(tǒng)通信系統(tǒng)一般采用脈沖編碼調(diào)制語音信號(hào)編碼，語音帶寬一般為64kb/S。

2 供電所中VoIP的應(yīng)用

2.1 基于VoIP技術(shù)的語音通信系統(tǒng)組成

語音通信系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：模擬語音通信、PCM語音通信和VoIP語音通信。早期的語音通信通常使用模擬電臺(tái)與飛機(jī)進(jìn)行單點(diǎn)通信，沒有成型的語音通信系統(tǒng)。直到20世紀(jì)90年代前后，基于PCM的語音通信系統(tǒng)逐漸開始在礦山電力系統(tǒng)語音通信領(lǐng)域應(yīng)用，為礦山電力系統(tǒng)語音通信系統(tǒng)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。目前，國內(nèi)外絕大部分的供電所、區(qū)域中心使用的都是這類語音通信系統(tǒng)。系統(tǒng)一般由以下部分組成：

2.1.1 席位設(shè)備

包括觸摸屏與席位處理單元。它是管制員進(jìn)行地-地通信、地-空通信，以及電話、數(shù)據(jù)應(yīng)用、管理等操作的終端，與語音通信系統(tǒng)的其他設(shè)備利用IP連接，可以連接數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行配置更新。

2.1.2 席位附件

包括音頻控制盒、揚(yáng)聲器、耳麥、話筒等附件。

2.1.3 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

用來配置和管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以及實(shí)現(xiàn)電臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控。此外，可通過本地或遠(yuǎn)程方式，通過網(wǎng)頁形式訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，進(jìn)行配置。

2.1.4 NTP（網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議）時(shí)鐘服務(wù)器

通過配備NTP時(shí)鐘服務(wù)器，保證系統(tǒng)時(shí)鐘同步，并可通過以太網(wǎng)或IP基礎(chǔ)設(shè)施把同步的時(shí)間信息發(fā)送給語音通信系統(tǒng)。

2.1.5 網(wǎng)關(guān)

包括電話網(wǎng)關(guān)與電臺(tái)網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)可提供不同的配置與端口，以保證VoIP設(shè)備與模擬音頻設(shè)備的雙向通信。

2.1.6 電臺(tái)服務(wù)器

用來匯總電臺(tái)與席位間的通信。

2.1.7 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

用來實(shí)現(xiàn)語音通信系統(tǒng)各設(shè)備的內(nèi)部互聯(lián)，具有標(biāo)準(zhǔn)/先進(jìn)的以太網(wǎng)/IP功能。

2.1.8 聲卡

礦山生產(chǎn)使用接收機(jī)進(jìn)行語音的轉(zhuǎn)換和傳輸時(shí)，主要是由聲卡來進(jìn)行操作的。通過IP網(wǎng)絡(luò)，供電所接收機(jī)接受的語音會(huì)在聲卡中進(jìn)行記錄，然后再將語音進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如果在聲卡中植入其它編碼程序，聲卡的功能將不會(huì)局限于一種，還可以進(jìn)行信息的整理、查詢等。

2.2 適配器的應(yīng)用

在進(jìn)行通信時(shí)，IP網(wǎng)絡(luò)可以將占用寬帶量十分大的語音信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，傳輸起來十分安全保密，在速度方面也有很大的提高[5]。但是IP在進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)需要借助適配器進(jìn)行輔助，這一設(shè)備可以與礦企接收機(jī)的接口進(jìn)行連接，搭建一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)與接收機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)接收機(jī)接收到信號(hào)后，能直接將信號(hào)的格式信息轉(zhuǎn)換，然后在通過適配器這一橋梁進(jìn)行傳輸，然后傳入到IP網(wǎng)絡(luò)中，最終達(dá)到數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)哪康?，并且這一過程也是可逆的，所以能實(shí)現(xiàn)信息的雙向交流，操作也十分簡(jiǎn)單。字符串以及編碼的應(yīng)用在礦企接收機(jī)接受信號(hào)時(shí)，字符串以及編碼可以讓接收機(jī)更好的進(jìn)行頻道選擇或狀態(tài)的查看等功能。為了能夠讓語音格式進(jìn)行更好的轉(zhuǎn)換和傳輸，可以借助軟件進(jìn)行編碼來實(shí)現(xiàn)這一目的。比如把接受器與通信系統(tǒng)的終端進(jìn)行連接，并將系統(tǒng)操作電腦設(shè)置為信息處理中心，然后載入設(shè)置好的編碼。這一程序可以讓信息接收機(jī)與礦山電力系統(tǒng)進(jìn)行高度通過以，電腦的IP可以設(shè)為單獨(dú)的接受地址，通過這一方式就可以實(shí)現(xiàn)接收機(jī)單獨(dú)與信息終端的傳輸，這些信息會(huì)高度保密，不被他人入侵。

為了確保傳輸和分析的便利，可以使用Windows Sockets套接字軟件編程來完成信息傳輸和通信連接的功能。在此過程中，技術(shù)人員可以選擇計(jì)算機(jī)作為信息處理器，以實(shí)現(xiàn)高頻收發(fā)器和終端控制信號(hào)的轉(zhuǎn)換和傳輸。借助協(xié)議轉(zhuǎn)換單元，完成了PC串口和收發(fā)器串行協(xié)議的轉(zhuǎn)換。唯一IP地址的配置可以完成終端設(shè)備與特定收發(fā)器之間的通信連接，還可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的有效傳輸控制。除了基本的語音信號(hào)傳輸，以及一些基本的工作，例如記錄和回放等，在分析了組合式IP分組網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶匦灾?，可以使用PC聲卡在收發(fā)器終端進(jìn)行記錄。

在此過程中，由于個(gè)人計(jì)算機(jī)已連接到IP分組網(wǎng)絡(luò)，因此可以通過網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)語音記錄的有效管理，還可以根據(jù)實(shí)際需要提供遠(yuǎn)程查詢和回放功能。該系統(tǒng)主要基于IP分組網(wǎng)絡(luò)的支持，以實(shí)現(xiàn)高頻收發(fā)器控制和語音傳輸。因此，遙控器必須具有相應(yīng)的IP地址映射終端，以確?？梢杂行У乜刂泼總€(gè)收發(fā)器。

2.3 組網(wǎng)方案

中心局的8540 Cisco ATM交換機(jī)配備了多模光纖端口模塊，該模塊通過多模光纖連接到S300網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，同時(shí)，S300網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)10/100M以太網(wǎng)端口連接到語音中繼網(wǎng)關(guān)，SUN軟交換機(jī)和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在中心局中配置的網(wǎng)守類似于小型軟交換機(jī)，并且可以統(tǒng)一管理VoIP電話端口設(shè)置和電站流量控制等服務(wù)。中繼網(wǎng)關(guān)通過E1板和中國1號(hào)信令連接到中心局程控交換機(jī)（PBX），以便IP網(wǎng)絡(luò)可以與礦企辦公室的管理交換網(wǎng)絡(luò)互連。它完成了各種網(wǎng)絡(luò)之間的信號(hào)，語音和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，并與軟交換控制部分配合完成了整個(gè)呼叫過程。就像中心辦公室一樣，變電站的8510ATM交換機(jī)也需要配備多模光纖接口模塊。模塊的155M多模光端口連接到變電站網(wǎng)元8510ATM交換機(jī)，下游以太網(wǎng)接口通過ZTE ZXB10-S300以太網(wǎng)交換機(jī)（通過光纖收發(fā)器）連接到供電站的一個(gè)或多個(gè)小型局域網(wǎng)。ZXB10-S300以太網(wǎng)交換機(jī)不僅可以完成24個(gè)10/100Base-T以太網(wǎng)端口之間的數(shù)據(jù)，而且還可以將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)適配到ATM信元，并通過155Mbps ATM端口以太網(wǎng)交換機(jī)輕松地將其傳輸?shù)竭h(yuǎn)程。通過小型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（D-Link）轉(zhuǎn)換光纖收發(fā)器E/O之后，供電站（包括4路IP電話和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)終端）的以太網(wǎng)服務(wù)將傳輸?shù)浇尤敕终?。光電轉(zhuǎn)換器連接到ATM通信網(wǎng)絡(luò)，以完成從供電站到中心局的以太網(wǎng)服務(wù)訪問。

3 結(jié)語

傳統(tǒng)的礦山電力系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸、信息共享等方面的滯后性逐漸顯現(xiàn)，而VoIP技術(shù)的應(yīng)用不但可以有效地提升寬帶的利用率還可以有效地減少對(duì)通信系統(tǒng)的維護(hù)成本，確保礦山電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。