无线通信控制系统设计与实现论文

无线通信控制系统设计与实现论文

　　摘要：本文针海上无线通信电台通信距离过短、电台覆盖范围较小的问题，设计了一套无线通信控制系统，通过IP网络将远端无线电台设备连接至通信中心枢纽，进而扩大海上无线通信覆盖范围，有效解决了单部电台通信距离受限的问题，并且实现了电台之间互为备份，提高了海上超短波通信的可靠性。

　　关键词：无线电台；远程控制；IP网络

　　超短波通信利用视距传播方式，比短波天波传输稳定性高，受季节和天气变化的影响小，通常为调频的调制方式，信噪比比较高，通信质量也优于短波电台，因此超短波电台是海上与岸站通信的主要手段。但是超短波电台存在通信距离较近等问题，在实际使用中，由于干扰等因素的存在，使得通信距离大大缩短，实际使用中通信距离经常会小于50公里。在海上通信中，由于船只分布比较分散，船载电台与岸端电台距离会比较远，从而造成无法正常通信的问题。通过在沿海高地间隔一定距离布设无线电台的方式，可以扩大无线电信号的覆盖范围，便于海上面分散船只进行指挥，同时电台之间互为备份，可以增加海上超短波通信的可靠性。通过远程控制的方式操作电台设备，可以使得岸站通信枢纽不用随着电台的位置而变换。

　　1系统网络结构及设备组成

　　调度台布设在岸站通信枢纽，远端机布设在远端电台位置，调度台通过远端机来对远端电台进行控制，实现对电台的远程控制。系统可实现中心设备与调度台、远端机的联网，中心设备可以支持管理多个调度台、远端机；中心设备与调度台、远端机之间通过以太网互联，构成海上无线通信控制系统，如图1所示。图1系统网络结构整个系统组成包含中心设备和用户设备，中心设备包含：综合控制中心、网络交换机、网管；用户设备包含：调度台、远端机、超短波电台。设备组成见图2。

　　2系统工作原理

　　系统工作流程如下：调度台通过IP接入网络，话音信息经模数转换芯片转为数字信号，ARM将语音信息送至网口芯片转为IP包，交换中心根据网管具体配置信息对路由链路及设备状态进行查询，从而进行语音包的转发。其中交换中心的核心部分为主控程序，主控程序负责调度台、远端机、系统交换机的集中管理，对设备入网状况、设备参数配置、设备协议交互、网管信息配置进行统计，根据具体情况进行路由的建立与断开和协调管理。从交换中心转发出来的语音包送到远端通过IP连接的远端机，远端机将IP包信息进行话音与控制信令的转换，控制与远端机连接的电台，电台将语音通过无线信号发送到相应船只，从而实现通信枢纽到船只的信息通信。系统可以接入多路调度台和多路远端机，可进行一对多、多对多、一对一等多种模式的通话。收通路处理流程相反。系统媒体流及控制指令处理流程见图3。

　　2.1综合控制中心工作原理

　　综合控制中心是系统的核心功能设备，对外提供连接调度台、远端机、本地网管的所有接口功能，对内提供中心设备所有其它功能设备的互联接口。由主控板与交换板组成，主控板管理本中心设备内用户数据库，实现所有业务的汇接交换；执行与调度台、远端机数据通信协议，登记、修改网内所有设备数据信息；交换板提供内部所有单板间的IP数据交换及对外的以太网接口。

　　2.2调度台工作原理

　　调度台为通信枢纽人机交互的主要设备，采用电话机模式。调度台内部主要包括转换板与主控板，转换板负责将平衡语音数据与控制信令转换为IP数据包。主控板主要管理显示屏的显示、指示灯控制、响应键盘操作等。调度台原理框图如图4所示。

　　2.3远端机工作原理

　　远端机为系统与电台沟通的桥梁，远端机从IP口接收到数据后，通过ARM/DSP将数据包发送至FPGA，FPGA将接收到的数据包发送至主控板，主控板将接收到的信号进行分流，语音信息发送至FPGA进行语音合并，电台控制信息送至MCU进行解析。MCU将控制信息转换成电台所能识别的远控指令发送至电台遥控口，FPGA则将收到的Frame信息解析成相应的PTT、BUSY、语音包等进行收发控制与语音的转发。

　　3网管终端

　　网管终端软件提供图形可视化界面方便对系统进行管理配置操作，主要管理交换中心的参数信息，通过网管软件即可完成系统配置、远端机所控电台的类型切换及电台的参数更改等一系列配置。软件对配置数据、历史告警信息、用户管理等多种信息可长期保存，并提供可视化的管理界面。采用功能模块化设计，便于以后功能增加，提供更多可视化的管理操作，提升海上无线通信控制系统的管理和使用效率。

　　4结束语

　　本文基于海上远程控制的需求，设计了海上无线通信控制系统，详细描述了系统的组成与工作原理，充分利用了电台技术与互联网技术各自的优势，不仅可以拓展无线电台的通信范围，而且可以对电台进行远程控制。该系统已经应用于实践中，效果达到了设计要求。系统的扩展能力较好，并且通过简单的改造，可以适用于其它类型电台设备的远程控制，具有广泛的应用价值。

　　参考文献：

　　[1]何君，徐益平，陈雪丽.基于ARM9的无线电台网络控制系统的设计与研究[J].仪器仪表学报，2008.

　　[2]苏锦海，张传富.军事信息系统[M].北京:电子工业出版社，2010.

　　[3]石琼，寝室刚，刘宗瑶.基于局域网的军用电台远程通信及控制系统[J].计算机系统应用，2016.

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