一种基于令牌总线网的有线传输通信方法与平台与流程

本发明涉及一种有线通信方法与平台，特别是一种基于令牌总线网的有线传输通信方法与平台。

背景技术：

有线组网通信技术是行业内研究的重点，特别是利用数字信号处理技术和软件控制技术，在有线通信中，进行高性能、实时可靠的语音联络，并完成综合业务。令牌总线网技术是目前广泛应用的实时有线通信方法，具有可靠性高、通信速率高、可确定的网络性能以及支持长距离传输、自动重构等特点，且组网形式灵活，网络配置可以根据网络内设备的数量进行规划和调整，可为各个节点提供平等的网络访问服务，网络环境不容易受到外部因素的影响，不易被非法侵入。因此利用令牌总线网作为传输信道，并在此基础上实现有线传输通信设备，能够有效降低通信组网成本，是实现实时可靠通信联络和指挥调度的主要途径。

然而，如何利用令牌总线网技术，实现实时性和可靠性要求较高的语音传输，为用户提供通信组网，在同级通信网内、同级通信网间、跨级通信网中进行语音综合业务服务，并满足升级服务需求，是业内人士急待解决的一个重要课题。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述已有技术的不足，提供一种基于令牌总线网的有线传输通信方法与平台。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于令牌总线网的有线传输通信方法，其方法设置发送信号通路处理方法和接收信号通路处理方法，其中：发送信号通路处理方法又包含非中继信号发送通路处理方法和中继信号发送通路处理方法，而接收信号通路处理方法又包含非中继信号接收通路处理方法和中继信号接收通路处理方法；

所述非中继信号发送通路处理方法，共由8个步骤完成：

步骤X₁至步骤X₈为非中继信号发送通路，完成从送话设备输入的模拟语音经信号调理、降噪处理及滤波放大，经AD采样，将模拟语音进行模数转换，然后对采样后的语音信号进行A率的PCM调制编码和PCM码流的时隙传输，按照发送长度的限制对压缩编码后的语音数据进行分帧处理，按照建立的网络路由，对分帧数据进行路由处理，完成数据的组帧，将组帧后数据送至路由对应的令牌总线网控制器进行网络物理层和数据链路层的处理，完成网络数据的封装，经对应的令牌总线网接口驱动，数据信号通过令牌总线网接口传输至网络的其他设备；

所述中继信号发送通路处理方法，共由5个步骤完成：

步骤X₉至步骤X₁₃为中继信号发送通路，将设备内存缓存的中继数字语音，重建分帧数据，按照协议进行分帧处理，按照建立的中继路由，对分帧数据进行路由处理，完成数据的组帧，将组帧后数据送至中继路由对应的令牌总线网控制器进行网络物理层和数据链路层的处理，完成网络数据的封装，经对应的令牌总线网接口驱动，数据信号通过令牌总线网接口传输至网络的其他设备；

所述非中继信号接收通路处理方法，共由10个步骤完成：

步骤Y₁至步骤Y₁₀为非中继信号接收通路，通过网络路由对应的令牌总线网接口的驱动接收网络发送过来的数据，将数据送至路由对应的令牌总线网控制器进行网络物理层和数据链路层的处理，完成网络数据的解封装，再经过路由过滤和数据分析，并完成语音帧解析及合帧处理，实现多路语音的数字合成，将合成的数字语音解码，完成PCM码流的时隙接收和PCM解码工作，进一步实现语音信道的DA数模成形，将DA变换后的模拟语音经滤波放大、电平控制及功率放大后送至受话设备还原出声音；

所述中继信号接收通路处理方法，共由7个步骤完成：

步骤Y₁₁至步骤Y₁₇为中继信号接收通路，通过中继路由对应的令牌总线网接口的驱动接收网络发送过来的中继数据，将中继数据送至对应的令牌总线网控制器进行网络物理层和数据链路层的处理，完成网络中继数据的解封装，再经过路由过滤和数据分析，并完成语音帧解析及合帧处理，实现多路语音的数字合成，根据建立的中继路由将合成的数字语音进行中继缓存。

一种基于令牌总线网的有线传输通信平台，包括有：1个主控有线通信设备1、5个分控有线通信设备2和成套电缆3，其中分控有线通信设备2又包含有第1分控有线通信设备21、第2分控有线通信设备22、第3分控有线通信设备23、第4分控有线通信设备24和第5分控有线通信设备25，而主控有线通信设备1的BUS接口与第1分控有线通信设备21的BUS2接口相连，第1分控有线通信设备21的BUS1接口与第2分控有线通信设备22的BUS2接口相连，依次连接各分控有线通信设备2，相结合构成一个整体。其中：

所述主控有线通信设备1为模块化结构，由壳体部件11、音频模件12、屏蔽罩13、主控模件14和底盖板15组成；音频模件12和主控模件14分腔设置在壳体内，与壳体部件11经插头、插座呈插拔式连接，腔与腔之间均采用屏蔽罩13隔离；其中，音频模件12完成模拟语音的信号调理、降噪处理、滤波放大、电平控制、功率放大等，而主控模件14完成网络非中继路由的建立、模拟语音的AD采样与PCM编码、PCM解码与DA成形、编码语音的时隙发送、解码语音的时隙接收、数据帧处理、路由处理、数字话音的软件合成、网络数据封装与解封装、网络信息的交互、人机信息的交互等；

所述总控有线通信设备1的信号发送平台是基于非中继信号发送通路处理方法来实现的，而信号接收平台是基于非中继信号接收通路处理方法来实现的；

所述分控有线通信设备2包含有第1分控有线通信设备21、第2分控有线通信设备22、第3分控有线通信设备23、第4分控有线通信设备24和第5分控有线通信设备25，共5个设备，且各设备完全相同；

所述第1分控有线通信设备21为模块化结构，由壳体部件211、音频模件212、屏蔽罩213、主控模件214和底盖板215组成；音频模件212和主控模件214分腔设置在壳体内，与壳体部件211经插头、插座呈插拔式连接，腔与腔之间均采用屏蔽罩213隔离；其中，音频模件212完成模拟语音的信号调理、降噪处理、滤波放大、电平控制、功率放大等，而主控模件214完成网络非中继路由和中继路由的建立、模拟语音的AD采样与PCM编码、PCM解码与DA成形、编码语音的时隙发送、解码语音的时隙接收、数据帧处理、路由处理、数字语音中继缓存、数字话音的软件合成、网络数据封装与解封装、网络信息的交互、人机信息的交互等；

所述总控有线通信设备2的信号发送平台是基于非中继信号发送通路处理方法来实现的，而信号接收平台是基于非中继信号接收通路处理方法来实现的。

本发明整体架构示意图如图1所示。系统工作时，操作主控有线通信设备1和各分控有线通信设备2，构成两级通信网，通过非中继路由和中继路由，实现迅速、准确、可靠地通信联络和指挥调度。

本发明以数字语音处理技术、现代通信技术和计算机网络技术为基础，遵循开发过程中自上而下的整体设计思想，采用嵌入式系统和模块化电路设计，明确接口标准，增强其通用性、扩展性和移植性，以简明的体系架构和硬件平台为依托，基于软件升级易于硬件升级的设计思想，侧重电路软件化，充分利用数字信号处理技术和软件控制技术，提高设备的数字化、集成化、综合化程度，以有线传输方式通过令牌总线网实现同级通信网内、同级通信网间、跨级通信网间的通信联络，达到综合指挥调度的目的。同时，设备还具有结构紧凑，接入灵活，工作稳定，实时性好、操作便捷等特点。

附图说明

图1为本发明整体架构示意图

图2为本发明非中继信号发送通路处理方法流程图

图3为本发明中继信号发送通路处理方法流程图

图4为本发明非中继信号接收通路处理方法流程图

图5为本发明中继信号接收通路处理方法流程图

图6为本发明主控有线通信设备结构示意图

图7为本发明分控有线通信设备结构示意图

图8为本发明主控有线通信设备电原理框图

图9为本发明分控有线通信设备电原理框图

图中符号说明：

1 为主控有线通信设备；

11 为壳体部件；

111 为音频母板；

112 为主控母板；

12 为音频模件；

121 为信号调理；

122 为降噪处理；

123 为信号滤波；

124 为信号放大；

125 为信号滤波；

126 为电平放大；

127 为电平控制；

128 为功率放大；

129 为音频母板接口；

13 为屏蔽罩；

14 为主控模件；

141 为DSP数字信号处理器；

142 为实时时钟；

143 为FLASH芯片；

144 为PCM芯片；

145 为通用并行接口；

146 为令牌总线网控制器；

147 为总线驱动器；

148 为主控母板接口；

15 为底盖板；

2 为分控有线通信设备；

21 为第1分控有线通信设备；

211 为壳体部件；

2111 为音频母板；

2112 为主控母板；

212 为音频模件；

2121 为信号调理；

2122 为降噪处理；

2123 为信号滤波；

2124 为信号放大；

2125 为信号滤波；

2126 为电平放大；

2127 为电平控制；

2128 为功率放大；

2129 为音频母板接口；

213 为屏蔽罩；

214 为主控模件；

2141 为DSP数字信号处理器；

2142 为实时时钟；

2143 为FLASH芯片；

2144 为PCM芯片；

2145 为通用并行接口；

2146 为令牌总线网控制器1；

2147 为总线驱动器1；

2148 为令牌总线网控制器2；

2149 为总线驱动器2；

214A 为主控母板接口；

215 为底盖板；

3 为成套电缆。

具体实施方式

请参阅图1至图9所示，为本发明具体实施例。

综合图1、图6、图7、图8和图9可以看出：

一种基于令牌总线网的有线传输通信平台，包括有：1个主控有线通信设备1、5个分控有线通信设备2和成套电缆3，其中分控有线通信设备2又包含有第1分控有线通信设备21、第2分控有线通信设备22、第3分控有线通信设备23、第4分控有线通信设备24和第5分控有线通信设备25，而主控有线通信设备1的BUS接口与第1分控有线通信设备21的BUS2接口相连，第1分控有线通信设备21的BUS1接口与第2分控有线通信设备22的BUS2接口相连，依次连接各分控有线通信设备2，相结合构成一个整体。其中：

所述主控有线通信设备1由壳体部件11、音频模件12、屏蔽罩13、主控模件14和底盖板15组成。壳体部件11左侧从上至下依次设置有BUS接口插座、POWER接口插座，壳体部件11面板上设置有音频接口插座、工作旋钮及控制开关、喇叭、指示灯等，音频接口插座、喇叭通过导线与音频母板111相连，BUS接口插座、POWER接口插座、工作旋钮及控制开关、指示灯通过导线与主控母板112相连，音频母板111与主控母板112间通过导线相连；音频模件12包括有1个信号调理模块121、1个降噪处理模块122、1个信号滤波模块123、1个信号放大模块124、1个信号滤波模块125、1个电平放大模块126、1个电平控制模块127、1个功率放大模块128及1个音频母板接口129，音频母板接口129经插头、插座呈插拔式与壳体部件11的音频母板111连接；主控模件14包括有1个DSP数字信号处理器141、1个实时时钟模块142、1个FLASH芯片143、1个PCM芯片144、1个通用并行接口145，1个令牌总线网控制器146、1个总线驱动器147及1个主控母板接口148，主控母板接口148经插头、插座呈插拔式与壳体部件11的主控母板112连接；壳体内部按模件功能分腔设计，腔与腔之间采用屏蔽罩13隔离，有效地抑制了传导和辐射干扰；壳体部件11与后盖板15的结合部采用导电橡胶条密封，以解决防水和电磁兼容问题；

所述分控有线通信设备2包含有第1分控有线通信设备21、第2分控有线通信设备22、第3分控有线通信设备23、第4分控有线通信设备24和第5分控有线通信设备25，共5个设备，且各设备完全相同；

所述第1分控有线通信设备21由壳体部件211、音频模件212、屏蔽罩213、主控模件214和底盖板215组成。壳体部件211左侧从上至下依次设置有1个BUS1接口插座、1个BUS2接口插座和1个BUS3接口插座，壳体部件211面板上设置有音频接口插座、工作旋钮及控制开关、喇叭、指示灯等，音频接口插座、喇叭通过导线与音频母板2111相连，BUS1接口插座、BUS2接口插座、BUS3接口插座、工作旋钮及控制开关、指示灯通过导线与主控母板2112相连，音频母板2111与主控母板2112间通过导线相连；音频模件212包括有1个信号调理模块2121、1个降噪处理模块2122、1个信号滤波模块2123、1个信号放大模块2124、1个信号滤波模块2125、1个电平放大模块2126、1个电平控制模块2127、1个功率放大模块2128及1个音频母板接口2129，音频母板接口2129经插头、插座呈插拔式与壳体部件211的音频母板2111连接；主控模件214包括有1个DSP数字信号处理器2141、1个实时时钟模块2142、1个FLASH芯片2143、1个PCM芯片2144、1个通用并行接口2145，2个令牌总线网控制器2146和2148、2个总线驱动器2147和2149及1个主控母板接口214A，主控母板接口214A经插头、插座呈插拔式与壳体部件211的主控母板2112连接；壳体内部按模件功能分腔设计，腔与腔之间采用屏蔽罩213隔离，有效地抑制了传导和辐射干扰；壳体部件211与后盖板215的结合部采用导电橡胶条密封，以解决防水和电磁兼容问题。

本发明整体架构示意图如图1所示。系统工作时，操作主控有线通信设备1和各分控有线通信设备2，构成两级通信网，通过非中继路由和中继路由，实现迅速、准确、可靠地通信联络和指挥调度。

从图2和图3可以看出：一种基于令牌总线网的有线传输通信方法，其发送信号通路处理方法包含非中继信号发送通路处理方法和中继信号发送通路处理方法，其中：

非中继信号发送通路处理方法分为X₁、X₂、…X₈，共8个步骤完成，具体步骤如下：

步骤X₁.模拟语音：送话设备输入模拟语音，

步骤X₂.音频接口：模拟语音通过设备音频接口滤波后，送至音频处理，

步骤X₃.音频处理：进行模拟语音的信号调理、降噪处理及滤波放大，并送给AD采样，

步骤X₄.采样与语音编码：通过语音编码器进行模拟语音的模数转换，将采样后的语音信号进行A率的PCM编码，并按时隙将PCM码流传输给数字信号处理器，

步骤X₅.语音帧处理：数字信号处理器按照发送长度的限制对压缩编码后的语音数据进行分帧处理，按照协议添加相应的信息标识，

步骤X₆.路由处理：数字信号处理器按照建立的网络路由，对分帧语音数据按照协议添加路由信息，并将处理后的数据送给路由对应的令牌总线网控制器，

步骤X₇.令牌总线网控制：在路由对应的令牌总线网控制器中对数据帧进行网络物理层和数据链路层的处理，完成网络数据的封装，将封装完成的网络数据送至对应的令牌总线网接口，

步骤X₈.令牌总线网接口：网络数据通过路由对应的令牌总线网接口的驱动传输至网络的其他设备。

中继信号发送通路处理方法分为X₉、X₁₀、…X₁₃，共5个步骤完成，具体步骤如下：

步骤X₉.中继语音：设备内存缓存的中继数字语音，

步骤X₁₀.语音帧处理：数字信号处理器对内存缓存的中继语音重建分帧数据，按照协议添加相应的信息标识，

步骤X₁₁.路由处理：数字信号处理器按照建立的中继路由，对分帧数字语音按照协议添加中继路由信息，并将处理后的数据送给中继路由对应的令牌总线网控制器，

步骤X₁₂.令牌总线网控制：在中继路由对应的令牌总线网控制器中对数据帧进行网络物理层和数据链路层的处理，完成网络数据的封装，将封装完成的网络数据送至对应的令牌总线网接口，

步骤X₁₃.令牌总线网接口：数据信号通过中继路由对应的令牌总线网接口的驱动传输至网络的其他设备。

结合图6和图8，主控有线通信设备1由壳体部件11、音频模件12、屏蔽罩13、主控模件14和底盖板15组成，信号发送平台是基于非中继信号发送通路处理方法来实现的。其中，音频模件12完成模拟语音的信号调理、降噪处理、滤波放大等，而主控模件14完成网络非中继路由的建立、模拟语音的AD采样与PCM编码、编码语音的时隙发送、数据帧处理、路由处理、网络数据封装、网络信息的交互、人机信息的交互等。

结合图7和图9，分控有线通信设备21由壳体部件211、音频模件212、屏蔽罩213、主控模件214和底盖板215组成，信号发送平台是基于非中继信号发送通路处理方法和中继信号发送通路处理方法来实现的。其中，音频模件212完成模拟语音的信号调理、降噪处理、滤波放大等，而主控模件214完成网络非中继路由和中继路由的建立、模拟语音的AD采样与PCM编码、编码语音的时隙发送、数据帧处理、语音帧处理、路由处理、网络数据封装、网络信息的交互、人机信息的交互等。

从图4和图5可以看出：一种基于令牌总线网的有线传输通信方法，其接收信号通路处理方法包含非中继信号接收通路处理方法和中继信号接收通路处理方法，其中：

非中继信号接收通路处理方法分为Y₁、Y₂、…Y₁₀，共10个步骤完成，具体步骤如下：

步骤Y₁.令牌总线网接口：通过网络路由对应的令牌总线网接口的驱动接收网络发送过来的数据，

步骤Y₂.令牌总线网控制：将数据送至路由对应的令牌总线网控制器，在令牌总线网控制中对数据信号进行物理层和数据链路层的处理，完成网络数据的解封装，将解封装完成的网络数据送至数字信号处理器，

步骤Y₃.路由处理：数字信号处理器按照建立的网络路由，对接收到令牌总线网的数据进行路由过滤，

步骤Y₄.数据解析：数字信号处理器对路由过滤后的数据帧进行分析，对信令帧和语音帧分别进行处理，

步骤Y₅.语音帧处理：数字信号处理器对分帧的语音帧进行协议解析，进行合帧处理，

步骤Y₆.语音合成：数字信号处理器对收到的多路数字语音进行数字语音合成，并按时隙发送PCM码流，

步骤Y₇.语音解码与采样：通过语音解码器按时隙接收PCM码流，对合成的数字语音进行PCM解码，完成语音的DA成形变换，

步骤Y₈.音频处理：完成DA变换后的模拟语音信号的滤波放大、电平控制及功率放大，输出至设备的音频接口，

步骤Y₉.音频接口：将功率放大后的模拟语音信号通过设备音频接口滤波后输出至受话设备，

步骤Y₁₀.模拟语音：通过受话设备还原出声音。

中继信号接收通路处理方法分为Y₁₁、Y₁₂、…Y₁₇，共7个步骤完成，具体步骤如下：

步骤Y₁₁.令牌总线网接口：通过中继路由对应的令牌总线网接口的驱动接收网络发送过来的中继数据，

步骤Y₁₂.令牌总线网控制：将中继数据送至中继路由对应的令牌总线网控制器，在令牌总线网控制中对中继数据信号进行物理层和数据链路层的处理，完成网络中继数据的解封装，将解封装完成的网络中继数据送至数字信号处理器，

步骤Y₁₃.路由处理：数字信号处理器按照建立的中继路由，对接收到令牌总线网的数据进行路由过滤，

步骤Y₁₄.数据解析：数字信号处理器对路由过滤后的数据帧进行分析，对信令帧和语音帧分别进行处理，

步骤Y₁₅.语音帧处理：数字信号处理器对分帧的中继语音帧进行协议解析，进行合帧处理，

步骤Y₁₆.语音合成：数字信号处理器对收到的多路数字语音进行数字语音合成，

步骤Y₁₇.中继缓存处理：数字信号处理器根据建立的中继路由在设备内存中进行中继语音的缓存。

结合图6和图8，主控有线通信设备1由壳体部件11、音频模件12、屏蔽罩13、主控模件14和底盖板15组成，信号接收平台是基于非中继信号发送通路处理方法来实现的，其中，音频模件12完成模拟语音信号的滤波放大、电平控制及功率放大等，而主控模件14完成网络非中继路由的建立、网络信息的交互、网络数据解封装、路由处理、数据解析、语音帧处理、数字话音的软件合成、解码语音的时隙接收、PCM解码与DA成形、人机信息的交互等。

结合图7和图9，分控有线通信设备21由壳体部件211、音频模件212、屏蔽罩213、主控模件214和底盖板215组成，信号接收平台是基于非中继信号发送通路处理方法和中继信号接收通路处理方法来实现的，其中，音频模件212完成模拟语音信号的滤波放大、电平控制及功率放大等，而主控模件214完成网络非中继路由和中继路由的建立、网络信息的交互、网络数据解封装、路由处理、数据解析、语音帧处理、数字话音的软件合成、解码语音的时隙接收、PCM解码与DA成形、中继缓存处理、人机信息的交互等。

值得说明的是，本发明所述主控有线通信设备1和主控有线通信设备2中，主控模件的DSP数字信号处理器型号为TMS320VC5410A，FLASH芯片型号为AM29LV160DT，PCM芯片型号为IDT82V1054A，令牌总线网控制器型号为COM20022I3V；音频模件的降噪模块型号为DNR-3D，语音切换免提芯片型号为NJW1124V；其余为工业级通用产品。

以上实施例，仅为本发明的较佳实施例而已，用以说明本发明的技术特征和可实施性；同时以上描述，对于熟知本技术领域的专业人士应可明了并加以实施，因此，其他在未脱离本发明所揭示的前提下所完成的等效的改变或修饰，均应包含在所述的申请专利范围之内。