数字化海岸电台设备控制系统探讨

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1.海岸电台设备控制系统现状

当前，海岸电台使用的海上无线电通信设备主要有：5KW和10KW的MF/HF发信机，MF/HF收信机，50W的VHF收发信机。业务类型主要分为三类：报文（如DSC和NAVTEX报文）、图像（如气象传真）、语音（如SSB单边带电话转接）。海岸电台使用的发信机和收信机基本被JRC等国外厂家垄断，设备控制系统也一并由国外厂家或其商开发。另一方面，设备控制系统中仍大量使用RS232串行接口传输控制信号，使用四线音频接口传输语音信号，这种老旧的模拟信号控制方式已经完全跟不上数字化信息技术的发展，亟待升级改造；使用的协议转换器、耳麦终端、有线/无线电话转接器等设备都属于非通用设备，兼容性和扩展性差，故障点繁多，运维难度高。实现控制系统的国产化和数字化，防止被国外厂商“卡脖子”，对我国的水上交通安全和航运业务的发展具有重要意义。

2.数字化海岸电台设备控制系统的特点

数字化海岸电台控制系统采用全IP化架构设计，将业务数据（包括报文、图像、语音）和控制数据通过IP网络进行传输，并能对海岸电台使用的MF/HF发信机和收信机、VHF收发信机等各类无线电通信设备进行控制和管理的。因此，它具备了设备集中调度、平台统一管理、资源灵活配置、兼容各类设备、业务随时扩展、组网简单灵活、运维智能快捷、风险抵御能力强等特点，具体如下。（1）控制系统采用基于x86架构的软件无线电平台，通过软件加载方式完成各类信号的调制解调，提供统一的信道资源控制功能。可将共用的业务服务优化分装成为服务组件，供各类应用业务调用。（2）控制系统能够根据岸台业务的最新需求，灵活的推出各项定制化业务；能够通过统一化界面、通过权限设置，提供一个集成的、标准的、开放的和易于扩展的操作环境。（3）控制系统能保障遇险值守及后续通信、安全信息播发等公益性通信业务的畅通可靠工作，确保对海上船舶监管、海上巡航应急通信的有效支持，且可兼容开放水上公众通信业务和其他通信业务。（4）控制系统能承担DSC及后续通信业务、MF/HFNAVTEX业务、气象传真业务、SSBRT业务的处理，并通过系统控制和管理支持RCC终端。（5）控制系统具有灵活调配网络资源的能力，能够根据IMO、ITU的相关工作进程，在未来开设海岸电台数字VHF业务，适应今后不同带宽的交换业务需要。（6）控制系统能支持数百台收发信设备、本地终端和RCC终端的接入，并且可以随时进行扩容。（7）控制系统与发射机、接收机、VHF收发信机采用TCP/IP协议通过网络信息交换器连接。（8）控制系统具有自动检测和识别故障单元的能力，对系统进行检测维护、修改和调试时,不影响系统正常工作。

3.数字化海岸电台设备控制系统的设计

3.1控制系统总体架构设计

数字化设备控制系统包括设备管理、通道管理、频道管理、系统管理等模块。其中设备管理模块包含发信机、收信机、天线、电话网关、网络及服务器等功能，是整个系统最关键的模块。其功能架构框图如图1所示。控制系统实现的功能有以下四点。①对所有收发信设备、控制器、语音网关的添加、配置及监控管理，并对设备情况生成详细的状态日志及操作日志，具有日志查询功能。②对收发信天线矩阵的管理及监控，并对设备情况生成详细的状态日志及操作日志，具有日志查询功能。③单个SSB坐席终端至少能同时监听100路语音信号，并能同时为不同频道转接电话不少于5路。④采用IP录音模式，支持全信道录音（收、发、电话转接），VOIP支持TCP、UDP模式，满足100路语音24小时录音和保存，录音记录保存三个月。数字化海岸电台控制系统应采用同时支持模拟传输方式和数据传输方式的设备，如同时拥有RS232控制接口、四线音频接口和标准以太网接口（RJ45）的MF/HF发信机，使用以太网接口的MF/HF收信机和VHF收发信机，支持数字化信号的调制和解调，并支持多天线阵列和信号叠加。既能兼容现有模拟系统的运行模式，也能满足数字化改造后的传输要求。设备控制信号采用TCP协议传输，语音应采用UDP协议传输，DSC及NAVTEX信号应采用TCP方式与收发信机连接，其中DSC、NAVTEX的调制解调器已集成到JRC收发信机上。系统对收发信机的控制由传统的音频、串口控制改变为IP网络控制，完成收发信机的网络化管理与调用，并提高信道的数字化管控能力。

3.2数字化船岸三方语音转接模块设计

单边带SSBRT船岸三方通话业务是海岸电台公众业务中的最重要组成部分，该业务中包含呼叫、应答、有线/无线电话转接等主要功能，以及通话录音、通话日志记录以及通话计费等附加功能，需要结合软交换系统、话音网关、录音服务器、计费软件等软硬件加以实现。语音转接模块的核心是语音网关。话音网关具有以太网口、电话接口以及环路接口。以太网口通过SIP/H.323协议与软交换系统相连；电话接口使用普通电话线来传输语音和信息，实现内线用户的语音通信；环路接口与PSTN网络相连，实现PSTN与IP网络的互联。话音网关通过以太网口、环路接口，可完成SIP/H.323协议与NO.7/Pri信令的转换，使PSTN网络与IP网络实现完美的融合。话音网关拥有回音消除技术，可以处理语音包的转换，可提供NO.7、Q.931、Q.sig等信令。话音网关将市话传入的话音信息转为标准协议的话音数据，数据经过语音会话管理处理后，一端传送至业务处理坐席；另一端送至发信机，由发信机进一步传送到船台。业务坐席或收信机的话音数据经过语音会话管理，经过话音网关的协议转换，传送到市话端，以此实现市话与坐席、船台之间的通信。语音转接模块的总体设计如图2所示。

4.结束语

海岸电台设备控制由模拟向数字转化是数字时代的必然要求和大势所趋，是海岸电台升级改造工程中的重要组成部分，有助于提高海岸电台设备运行效率，降低机线故障率，实现设备的智能化运维和可视化监控，提高海岸电台的服务质量。同时,对正在如火如荼建设的E航海工程也起到了有效的支撑作用。

参考文献：

[1]聂乾震.基于e-航海理念的现代化综合航海保障系统研究.中国海事,2016年12期.

[2]刘锋,安琳,赵俊,叶德明.GMDSS现代化和E航海背景下的海岸电台发展与应对.珠江水运,2015年5期.

[3]洪潇潇,何浩,方程.一种海岸电台中控系统建设方案研究.珠江水运,2018年20期.

作者：王俊杰 黄华志 单位：南海航海保障中心广州通信中心