李永禄

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

VoIP是将语音信号转换为符合TCP/IP协议的IP分组进而在互联网上传送。这项技术在10多年前已经有了应用，如今已经发展的很成熟。目前我们常用的语音通话就是通过VoIP技术实现的[1]。

1 VoIP技术简介

VoIP技术具体就是利用IP和网络，从而实现将语音信号转变为数字信号，然后通过数据加工封闭的方式进行传输。在这种情况下，数据的保密性和安全性有了很大的提升，因为数据在加工后进行破解更为复杂，从一方面保证了数据在传输时的保密性，数据进行封闭再进行传输又从另一方面提升了安全性，并且同时还会极大地保证数据传输的稳定性，因此这一技术应用在矿山电力信息传输中有很大的积极作用。

1.1 VoIP的工作原理

VoIP是一种基于网络之间互连的语音通信形式。基于IP分组网络技术，可实现语音，数据和其他信号的传输，是一种先进的语音通信技术[2,3]。基本操作原理是在发送端，对语音信号进行模数转换，使用相应的媒体编码技术对转换后的语音信号进行压缩和编码，根据相关协议标准对数据进行打包和打包，并通过IP网络传输到将该数据包发送到接收器。对这些数据包进行解压缩和解码，进行数模转换，最终恢复原始语音信号，达到通过IP传输语音信号的目的。

1.2 VoIP关键技术

VoIP的关键技术包括控制信令技术，媒体编码技术，实时传输技术和服务质量保证技术。其中，受控信号技术不仅可以确保语音通话的顺利进行，还可以提供其他一些先进的语音电话服务[4]。媒体编码技术包括使用各种压缩算法来处理原始语音信号，例如G.723，G.729等。对于民用矿山电力系统通信系统，这是VoIP技术的重要组成部分。由G.729编码处理的语音带宽仅为8 kb/s左右，语音失真非常小。传统的民用矿山电力系统通信系统一般采用脉冲编码调制语音信号编码，语音带宽一般为64kb/S。

2 供电所中VoIP的应用

2.1 基于VoIP技术的语音通信系统组成

语音通信系统的发展经历了三个阶段：模拟语音通信、PCM语音通信和VoIP语音通信。早期的语音通信通常使用模拟电台与飞机进行单点通信，没有成型的语音通信系统。直到20世纪90年代前后，基于PCM的语音通信系统逐渐开始在矿山电力系统语音通信领域应用，为矿山电力系统语音通信系统的发展起到了巨大的推动作用。目前，国内外绝大部分的供电所、区域中心使用的都是这类语音通信系统。系统一般由以下部分组成：

2.1.1 席位设备

包括触摸屏与席位处理单元。它是管制员进行地-地通信、地-空通信，以及电话、数据应用、管理等操作的终端，与语音通信系统的其他设备利用IP连接，可以连接数据库服务器进行配置更新。

2.1.2 席位附件

包括音频控制盒、扬声器、耳麦、话筒等附件。

2.1.3 数据库服务器

用来配置和管理系统数据，以及实现电台远程监控。此外，可通过本地或远程方式，通过网页形式访问数据库服务器，进行配置。

2.1.4 NTP（网络时间协议）时钟服务器

通过配备NTP时钟服务器，保证系统时钟同步，并可通过以太网或IP基础设施把同步的时间信息发送给语音通信系统。

2.1.5 网关

包括电话网关与电台网关。网关可提供不同的配置与端口，以保证VoIP设备与模拟音频设备的双向通信。

2.1.6 电台服务器

用来汇总电台与席位间的通信。

2.1.7 网络交换机

用来实现语音通信系统各设备的内部互联，具有标准/先进的以太网/IP功能。

2.1.8 声卡

矿山生产使用接收机进行语音的转换和传输时，主要是由声卡来进行操作的。通过IP网络，供电所接收机接受的语音会在声卡中进行记录，然后再将语音进行转换，如果在声卡中植入其它编码程序，声卡的功能将不会局限于一种，还可以进行信息的整理、查询等。

2.2 适配器的应用

在进行通信时，IP网络可以将占用宽带量十分大的语音信号转化为数字信号，传输起来十分安全保密，在速度方面也有很大的提高[5]。但是IP在进行信号的转换时需要借助适配器进行辅助，这一设备可以与矿企接收机的接口进行连接，搭建一个IP网络与接收机之间的网络，当接收机接收到信号后，能直接将信号的格式信息转换，然后在通过适配器这一桥梁进行传输，然后传入到IP网络中，最终达到数据快速传输的目的，并且这一过程也是可逆的，所以能实现信息的双向交流，操作也十分简单。字符串以及编码的应用在矿企接收机接受信号时，字符串以及编码可以让接收机更好的进行频道选择或状态的查看等功能。为了能够让语音格式进行更好的转换和传输，可以借助软件进行编码来实现这一目的。比如把接受器与通信系统的终端进行连接，并将系统操作电脑设置为信息处理中心，然后载入设置好的编码。这一程序可以让信息接收机与矿山电力系统进行高度通过以，电脑的IP可以设为单独的接受地址，通过这一方式就可以实现接收机单独与信息终端的传输，这些信息会高度保密，不被他人入侵。

为了确保传输和分析的便利，可以使用Windows Sockets套接字软件编程来完成信息传输和通信连接的功能。在此过程中，技术人员可以选择计算机作为信息处理器，以实现高频收发器和终端控制信号的转换和传输。借助协议转换单元，完成了PC串口和收发器串行协议的转换。唯一IP地址的配置可以完成终端设备与特定收发器之间的通信连接，还可以实现信号的有效传输控制。除了基本的语音信号传输，以及一些基本的工作，例如记录和回放等，在分析了组合式IP分组网络传输的特性之后，可以使用PC声卡在收发器终端进行记录。

在此过程中，由于个人计算机已连接到IP分组网络，因此可以通过网络编程实现对语音记录的有效管理，还可以根据实际需要提供远程查询和回放功能。该系统主要基于IP分组网络的支持，以实现高频收发器控制和语音传输。因此，遥控器必须具有相应的IP地址映射终端，以确保可以有效地控制每个收发器。

2.3 组网方案

中心局的8540 Cisco ATM交换机配备了多模光纤端口模块，该模块通过多模光纤连接到S300网络交换机业务数据，同时，S300网络交换机10/100M以太网端口连接到语音中继网关，SUN软交换机和其他网络设备。在中心局中配置的网守类似于小型软交换机，并且可以统一管理VoIP电话端口设置和电站流量控制等服务。中继网关通过E1板和中国1号信令连接到中心局程控交换机（PBX），以便IP网络可以与矿企办公室的管理交换网络互连。它完成了各种网络之间的信号，语音和数据的转换，并与软交换控制部分配合完成了整个呼叫过程。就像中心办公室一样，变电站的8510ATM交换机也需要配备多模光纤接口模块。模块的155M多模光端口连接到变电站网元8510ATM交换机，下游以太网接口通过ZTE ZXB10-S300以太网交换机（通过光纤收发器）连接到供电站的一个或多个小型局域网。ZXB10-S300以太网交换机不仅可以完成24个10/100Base-T以太网端口之间的数据，而且还可以将以太网数据适配到ATM信元，并通过155Mbps ATM端口以太网交换机轻松地将其传输到远程。通过小型网络交换机（D-Link）转换光纤收发器E/O之后，供电站（包括4路IP电话和计算机数据终端）的以太网服务将传输到接入分站。光电转换器连接到ATM通信网络，以完成从供电站到中心局的以太网服务访问。

3 结语

传统的矿山电力系统在数据传输、信息共享等方面的滞后性逐渐显现，而VoIP技术的应用不但可以有效地提升宽带的利用率还可以有效地减少对通信系统的维护成本，确保矿山电力系统正常运行。