专利名称：一种基于VoIP的矿用扩播电话系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矿用扩播电话系统，尤其涉及一种将VoIP^oiceover IP，互联 网电话)技术与传统矿用扩播电话相结合的矿用扩播电话系统，属于矿山专用通信技术领 域。
背景技术：
矿用扩播电话是矿井下经常采用的一种通信设备，用于在矿井下实现操作员之间 的现场实时通信。传统的矿用扩播电话大多采用半双工的通信方式，由多个扩播电话连成 一条支路。例如在图1所示的某种现有矿用扩播系统中，每一条支路可以挂载的扩播电话 为25台左右。这些扩播电话通过A、B、+、-四根信号线实现级联。其中，+、-信号线作为 扩播电话电源的供电信号线，A、B线用于实现总线抢占控制和模拟语音信号的传输。对于比较大型的矿井而言，矿井下所需要的扩播电话很多。在上述的矿用扩播系 统中，每一条支路可以支持的扩播电话的数目受信号驱动能力的影响，往往只能实现25台 扩播电话的级联，不利于整个矿用扩播系统实现集中调度控制。因此，现有矿用扩播电话的 容量有限就成为组建大型矿用扩播系统的最大瓶颈。另一方面，VoIP是一种将话音或传真信号转换成数据包(DataPacket)，并使用互 联网协议和相应的呼叫信令在IP网络上传输话音的技术。它的实现过程为首先将发话端 的模拟语音信息进行语音编码；接下来将语音数据封包并加以压缩，同时添加地址及控制 信息；然后，通过IP网络传输封装好的IP包，并根据IP包上的地址在IP网络中寻找到传 送的目的端。到达目的端之后，对IP包进行译码和还原的工作，将其转换成受话端能够播 放的声音信号。在VoIP系统中，语音网关发挥着至关重要的作用。它一方面与IP网络相连接，另 一方面与现有的公众电话网络(PSTN)相连接，以实现VoIP系统与公众电话网络的互连互
ο但是就申请人所知，目前尚没有在矿用扩播系统中使用VoIP语音网关的成熟技 术解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于VoIP技术的矿用扩播电话系统。 该系统引入了矿用语音网关和中央调度台的概念，可以将VoIP技术与传统的矿用扩播电 话相结合。为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案一种基于VoIP的矿用扩播电话系统，其特征在于所述矿用扩播电话系统由中央调度台、多个IP传输媒介、多个矿用语音网关和多 台矿用扩播电话组成；其中，各IP传输媒介与所述中央调度台相连接，该IP传输媒介连接所述矿用语音网关，所述矿用语音网关连接所述矿用扩播电话；所述矿用语音网关包括处理器模块、语音编解码模块和总线逻辑控制与模拟接口 模块，所述总线逻辑控制与模拟接口模块分别与所述处理器模块和所述语音编解码模块相 连接，所述语音编解码模块与所述处理器模块相互连接。其中，所述总线逻辑控制与模拟接口模块由总线逻辑处理模块和模拟语音信号处 理模块组成。所述总线逻辑控制与模拟接口模块中还具有总线状态检测逻辑单元和总线占用 控制逻辑单元，所述总线状态检测逻辑单元用于检测当前矿用扩播电话总线是否处在忙碌 状态，所述总线占用控制逻辑单元用于实现对矿用扩播电话总线的占用或释放；所述总线 状态检测逻辑单元和总线占用控制逻辑单元分别连接在矿用扩播电话总线与所述总线逻 辑处理模块之间。所述模拟语音信号处理模块包括语音编解码信号处理单元、通道方向选通单元、 发送侧模拟信号处理电路和接收侧模拟信号处理电路；所述通道方向选通单元直接与所述 矿用扩播电话相连接，所述发送侧模拟信号处理电路和所述接收侧模拟信号处理电路分别 连接在所述语音编解码信号处理单元和所述通道方向选通单元之间。本发明所提供的矿用扩播电话系统通过采用VoIP语音网关的相关技术，并与传 统的矿用扩播电话技术相融合，成功地实现了矿用扩播电话的IP语音传输，从而大幅度提 高了原有扩播系统的容量，并实现了更优质的系统管理和信息交互功能。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。图1为某种现有的矿用扩播系统中，每一条支路上的扩播电话的连接关系示意 图；图2为采用矿用语音网关组建的矿用扩播电话系统的整体结构示意图；图3为矿用语音网关与矿用扩播电话之间总线占用与释放的逻辑控制图；图4为矿用语音网关与矿用扩播电话之间的模拟语音信号处理模块的示意图。
具体实施例方式如图2所示，本发明所提供的矿用扩播电话系统由中央调度台、多个IP传输媒介、 多个矿用语音网关和多台矿用扩播电话组成。其中各IP传输媒介都与中央调度台相连接， 同时该IP传输媒介连接矿用语音网关，该矿用语音网关连接矿用扩播电话。上述的IP传 输媒介是用于传输IP包的通信设备的统称，例如路由器、交换机等。在本矿用扩播电话系统中，矿用语音网关是一种可以支持矿用扩播电话的VoIP 语音网关。与一般的VoIP语音网关不同的是，该矿用语音网关除了包括传统的处理器模块 和语音编解码模块之外，还包括与矿用扩播电话相连接的总线逻辑控制与模拟接口模块。 该总线逻辑控制与模拟接口模块由总线逻辑处理模块和模拟语音信号处理模块组成，并分 别与上述的处理器模块和语音编解码模块相连接，该语音编解码模块与处理器模块相互连 接。该矿用语音网关既可以将每条支路的语音信息通过因特网传递至中央调度台，又可以将中央调度台的控制命令下发给各条支路。由于矿用语音网关与矿用扩播电话相连 接，所以在接口设计上必须满足矿用扩播电话的连接要求。传统的矿用扩播电话都是采用 半双工通信的方式，具备总线占用和释放的逻辑功能。另外，矿用扩播电话的音频信号在信 令和硬件特性上与普通VoIP语音网关的用户线接口电路存在着一定的差异。所以，矿用语 音网关在与矿用扩播电话的接口连接上需要通过电路设计提供相应的总线逻辑处理模块 和模拟语音信号处理模块。这两个模块分别提供矿用扩播电话系统的总线占用与释放功能 以及语音通道的信号处理功能。下面对此展开详细的说明。图3显示了矿用语音网关与矿用扩播电话之间总线占用与释放的逻辑控制关系。 前已述及，矿井下使用的矿用扩播电话一般是采用半双工的通信方式。多个矿用扩播电话 挂载在同一条总线上。如果某台矿用扩播电话要进行通话，就必须查看总线是否处在空闲 状态。如果总线处于忙碌状态时候，就不得抢占总线。所以在总线逻辑处理模块的电路设 计上，应当有一个总线状态检测逻辑单元，用于检测当前矿用扩播电话总线是否处在忙碌 状态。倘若总线处于空闲状态，则表明当前情况下可以占用总线，所以在总线逻辑处理模块 的电路设计上还必须有一个总线占用控制逻辑单元，用于实现对矿用扩播电话总线的占用 或释放。当总线被占用后，其他设备就不得占用总线。通话完成后，总线占用控制逻辑单元 还要完成释放总线的动作，以保证其他的设备在接下来的时间里可以占用和控制总线。上 述的总线状态检测逻辑单元和总线占用控制逻辑单元连接在矿用扩播电话总线与总线逻 辑处理模块之间，具体的电路设计需要遵循有关厂家的总线协议来实现。这是本领域技术 人员都能实现的常规设计，在此就不详细赘述了。下面进一步介绍本矿用语音网关中的模拟语音信号处理模块。如图4所示，该模 拟语音信号处理模块包括语音编解码信号处理单元、通道方向选通单元、发送侧模拟信号 处理电路和接收侧模拟信号处理电路等几部分。其中通道方向选通单元直接与矿用扩播电 话相连接，发送侧模拟信号处理电路和接收侧模拟信号处理电路分别连接在语音编解码信 号处理单元和通道方向选通单元之间，分别传送Tx和Rx信号。在输出通道方向，语音编解码信号处理单元输出的语音信号经过发送侧模拟信号 处理电路，再经过通道方向选通单元进入矿用扩播电话。该发送侧模拟信号处理电路主要 用于完成一些信号增益调整以及阻抗匹配、隔离保护等功能。在输入通道方向，矿用扩播电 话进来的语音信号经过通道方向选通单元之后，送入接受侧模拟信号处理电路，随后进入 语音编解码信号处理单元进行处理。接受侧模拟信号处理电路与发送侧模拟信号处理电路 的功能类似，在此不再赘述。通道方向选通单元用于完成从全双工到半双工之间的转换功能。因为矿用扩播电 话系统是半双工的，而VoIP语音网关一般是全双工的，所以在电路实现上需要增添一个通 道方向选通单元。在发送语音时，通道方向选通单元使发送方向的通道打开，接受方向的通 道关闭，反之亦然。这样，经过通道方向选通单元后，语音信号就可以传送到矿用扩播电话一侧。本发明中的矿用语音网关可以通过各种IP通信方式与中央调度台相连。中央调 度台作为一个中央调度单元，实现的功能包括线路选通、监控每条支路的语音通话信息、对 每条支路的语音信息进行存储备份、同时对其中一条或者多条支路通话、同时接受井下一 条或者多条支路的通话、显示各条线路的在线状态等。该中央调度台可以选用单个或者多个服务器，配合一些常规的人机交互软件以及具体的语音通信协议(比如SIP、H. 323等) 来实现，在此就不详细赘述了。本矿用扩播电话系统通过采用VoIP语音网关技术实现了与矿用扩播电话的互 连，并进一步通过IP语音包将每条支路的语音信息传递至中央调度台，从而很好地解决了 传统矿用扩播电话的通信瓶颈问题。利用中央调度台上的软件设置，可以实现更优质的系 统管理和信息交互功能。上面对本发明所述的基于VoIP的矿用扩播电话系统进行了详细的说明。对本领 域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改 动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
权利要求
1.一种基于VoIP的矿用扩播电话系统，其特征在于所述矿用扩播电话系统由中央调度台、多个IP传输媒介、多个矿用语音网关和多台矿 用扩播电话组成；其中，各IP传输媒介与所述中央调度台相连接，该IP传输媒介连接所述矿用语音网关，所述 矿用语音网关连接所述矿用扩播电话；所述矿用语音网关包括处理器模块、语音编解码模块和总线逻辑控制与模拟接口模 块，所述总线逻辑控制与模拟接口模块分别与所述处理器模块和所述语音编解码模块相连 接，所述语音编解码模块与所述处理器模块相互连接。
2.如权利要求1所述的矿用扩播电话系统，其特征在于所述总线逻辑控制与模拟接口模块由总线逻辑处理模块和模拟语音信号处理模块组成。
3.如权利要求2所述的矿用扩播电话系统，其特征在于所述总线逻辑控制与模拟接口模块中还具有总线状态检测逻辑单元和总线占用控制 逻辑单元，所述总线状态检测逻辑单元用于检测当前矿用扩播电话总线是否处在忙碌状 态，所述总线占用控制逻辑单元用于实现对矿用扩播电话总线的占用或释放；所述总线状 态检测逻辑单元和总线占用控制逻辑单元分别连接在矿用扩播电话总线与所述总线逻辑 处理模块之间。
4.如权利要求2所述的矿用扩播电话系统，其特征在于所述模拟语音信号处理模块包括语音编解码信号处理单元、通道方向选通单元、发送 侧模拟信号处理电路和接收侧模拟信号处理电路；所述通道方向选通单元直接与所述矿用 扩播电话相连接，所述发送侧模拟信号处理电路和所述接收侧模拟信号处理电路分别连接 在所述语音编解码信号处理单元和所述通道方向选通单元之间。
全文摘要
本发明公开了一种基于VoIP的矿用扩播电话系统。该矿用扩播电话系统由中央调度台、多个IP传输媒介、多个矿用语音网关和多台矿用扩播电话组成；其中，各IP传输媒介与中央调度台相连接，该IP传输媒介连接矿用语音网关，矿用语音网关连接矿用扩播电话；矿用语音网关包括处理器模块、语音编解码模块和总线逻辑控制与模拟接口模块，总线逻辑控制与模拟接口模块分别与处理器模块和语音编解码模块相连接，语音编解码模块与处理器模块相互连接。本矿用扩播电话系统成功地实现了矿用扩播电话的IP语音传输，从而大幅度提高了原有扩播系统的容量，并实现了更优质的系统管理和信息交互功能。
文档编号H04M7/00GK102118525SQ20091024455
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者丛远建, 侯玉成, 贾思远, 魏小博 申请人:北京大唐高鸿数据网络技术有限公司