CN101478834B - 一种基于gsm/cdma实现常规和集群通信系统互通的联网器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GSM/CDMA实现常规和集群通信系统互通的联网器，它是设计了一个常规联网器，将现有的常规通信系统与集群通信系统通过GSM/CDMA链路进行联网。所述的常规联网器包括：MCU控制模块，PC机通讯模块，上位机控制软件模块，DTMF收发模块，GSM/CDMA接口模块，语音链路模块，转信台接口通讯模块及EEPROM存储模块。它是一种集群与常规通信系统的联网技术，当双方通话时，由集群或常规自动呼叫对方号码，利用GSM/CDMA公共移动通信系统提供的无线链路实现了集群通信系统与常规通信系统的联网。

Description

一种基于GSM/CDMA实现常规和集群通信系统互通的联网器

技术领域

本发明属通讯产品，主要应用于公安通信领域，尤其涉及一种基于GSM/CDMA实现常规和集群通信系统互通的联网器。

背景技术

集群通信系统，是一种共用无线频道的专用调度移动通信系统，它采用了现代通信中的多信道共用和动态分配信道技术，具有个呼、组呼、广播呼叫等调度功能，其特点是呼叫建立快、用户有不同优先级、限制呼叫时间，并具备遥毙复活功能，非常适合公安系统使用，目前各地市公安部门纷纷建设了350M集群通信系统。

常规通信系统，是单一信道通信系统，即多个移动用户在某个固定频率下共享通信资源，一呼百应，适用于话务量小，覆盖范围大，成本低的简单调度系统，同时也适用于集群通信系统的补点(小区域的通讯盲区)及扩面(扩宽通讯半径)。各地公安部门在早期大量建设了常规通信系统。

近几年来，随着城市应急联动建设、反恐、公安科技强警需求，网格化的指挥调度系统逐渐开始普及，它需要将现有的集群通信系统和常规通信系统有机地连接起来，目前集群通信系统和常规通信系统联网主要采用有线方式，存在以下问题：

1)必须建立相应的传输链路，架设链路(DDN、帧中继、光纤、电话专线等)；

2)一次性投资费用过高，若租用有线链路会有长期付费的负担。

3)常规通信系统基站架设地点常常没有有线资源，故很难优化网络。

4)在紧急情况下，需要应急通信指挥车，它只能依靠无线链路与指挥中心联系。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于GSM/CDMA实现集群与常规通信系统的联网器，其利用GSM/CDMA无线链路作为集群与常规通信系统的联网信道，能较好地解决现有技术的问题。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种基于GSM/CDMA实现常规和集群通信系统互通的联网器，用于常规通信系统与集群通信系统进行联网；所述的联网器包括：

MCU控制模块，内装系统联网控制程序，其内置可重复编程的闪存，带有2个全双工串行口；

PC机通讯模块，由一路模拟通用异步收发器构成，用于与MCU控制模块之间通信及实现GSM/CDMA接口模块的初始化和常规转信台的信道参数设置以及快捷键的拨号定义；

上位机控制软件模块，根据用户指令初始化GSM/CDMA接口模块及设置常规信道信息和定义快捷键的拨号；

DTMF收发模块，用于接收常规语音信号中的DTMF信号送给MCU控制模块进行键值处理以及发送键盘输入模块中键值的DTMF信号，实现常规手台的拨号操作及常规和集群联网后所需支持的二次拨号功能；

GSM/CDMA接口模块，由一路通用异步收发器、GSM/CDMA无线收发模块以及GSM/CDMA-SIM卡构成，用于实现常规呼叫集群的功能和常规应答集群的功能，提取GSM/CDMA语音信号以及短信息的发送和接收；

语音链路模块，由一组运算放大器和模拟开关构成，用于实现联网器指挥员、常规用户和集群用户的语音链路搭建及拆除；

转信台接口通讯模块，由MX920常规转信台和一路通用异步收发器构成，用于实现常规转信台的动态参数查询、报警状态信息的查询、设置常规转信台的信道参数以及提取常规语音信号；

EEPROM存储模块，用于提供MCU控制模块的复位时序并且提供用户设置参数后的掉电保存功能；

键盘输入模块，用于联网器呼叫集群号码的输入，联网器参数的翻页查询。

MCU控制模块，通过全双工串行口和外围器件联接；PC机通讯模块，通过模拟通用异步收发器与MCU控制模块之间通信；上位机控制软件经PC机通讯模块与MCU控制模块的输入输出口相连；DTMF收发模块控制端与I/O口扩展模块相连，该I/O口扩展模块用于MCU控制模块的输出口扩展；所述DTMF收发模块的数据端口与MCU控制模块的输入输出口连接；GSM/CDMA接口模块的通讯口与MCU控制模块的一串口相连；语音链路模块的模拟开关控制口与MCU控制模块的输入输出口连接；转信台接口通讯模块的通讯口与MCU控制模块的另一串口相连；键盘输入模块的输出口与MCU控制模块的输入输出口连接。

所述的联网器还可进一步包括下列模块中的一种或两种以上的组合：

LCD显示模块，用于实现联网器工作状态的指示、呼叫信息的显示、转信台参数的查询以及报警信息的提示；

LED显示模块，由一组发光二极管组成，与I/O口扩展模块相连，用于指示联网器当前工作状态；

话音检测模块，用于监控通话中的静默时间及最长时间限制；

I/O口扩展模块的输入端口与MCU控制模块的输出口连接，其输出口分别接LCD显示模块、LED显示模块的输入端；

MCU控制模块的输入口接话音检测模块的输出。

本发明的优点在于：

1)采用本发明的联网器，可使常规基站的架设选址不受限制，只要在有手机信号的地方就可。

2)通过采用本发明的联网器，可使常规基站能在移动指挥车上使用。

3)本发明相比有线链路实现集群与常规通信系统的联网技术更节约成本。

附图说明

图1为本发明基于GSM/CDMA实现集群与常规通信系统联网工作示意图

图2为本发明联网器总构成示意图

图3为本发明联网器总系统结构连接示意图

图4为联网器系统电路原理图

图5为本发明联网器的语音链路图

图6为集群呼叫常规联网器各模块工作流程图

图7为常规呼叫集群联网器各模块工作流程图

具体实施方式

如图1所示，本发明基于GSM/CDMA实现常规和集群通信系统互通的联网器是在常规通信系统中设计一个常规联网器，内装有MX920常规转信台(包含在本文中的转信台接口模块中)和GSM/CDMA无线收发模块，设计语音接口电路使常规与GSM/CDMA互通，当集群呼叫常规时，集群用户通过有线电话自动拨打联网器内GSM/CDMA SIM卡用户，或当常规呼叫集群时，常规通过GSM/CDMA技术拨打有线电话连通集群，从而实现常规与集群通信系统的联网。它利用了集群通信系统的有线呼叫功能，即集群用户与有线电话可以互通。

所述常规联网器的结构构成请参见图2，系统连接参见图3，系统电路原理图请参见图4。

本发明基于GSM/CDMA实现常规和集群通信系统互通的联网器可由13个模块搭建组合构成，它们分别是：

1)MCU控制模块(图4中U6)，由华邦公司的W77E58P芯片及其最小系统电路构成，其内置32KB可重复编程的Flash EPROM，1KB用MOV指令访问的内部SRAM(节省了16条数据/地址I/O口线)，以及2个增强型全双工串行口，能很方便的和外围器件接口。；

2)PC机通讯模块(图4中U14)，由一路模拟通用异步收发器构成，用于PC机与MCU控制模块之间通信，实现GSM/CDMA接口模块的初始化，常规转信台的信道参数设置以及快捷键的拨号定义。

3)上位机控制软件模块(图4中CN5)，与PC机通讯模块连接，通过PC机通讯模块与MCU控制模块的输入输出口相连，根据用户指令初始化GSM/CDMA接口模块、设置相应的常规信道信息和定义快捷键的拨号。

4)DTMF收发模块(图4中U15)，由DTMF收发芯片Mt8880构成，用于接收常规语音信号中的DTMF信号送给MCU控制模块进行键值处理以及发送键盘输入模块中键值的DTMF信号，来实现常规手台的拨号操作以及常规和集群联网后，所需支持的二次拨号功能。DTMF收发模块控制线与I/O口扩展模块的输出端口相连，数据线与MCU控制模块的输入输出口连接。

5)GSM/CDMA(简称G/C网)接口模块(图4中Q2403A)，与MCU控制模块的一串口(串口0)相连，由一路通用异步收发器、GSM/CDMA无线收发模块以及GSM/CDMA-SIM卡构成，用于实现常规呼叫集群的功能和常规应答集群的功能，提取GSM/CDMA语音信号以及短信息的发送和接收功能。

6)语音链路模块(图4中U1～U4)，由若干运算放大器和模拟开关构成，其模拟开关控制与MCU控制模块的输入输出口连接，用于实现联网器指挥员、常规用户和集群用户的语音链路搭建及拆除，具体构成参见图5。

7)转信台接口通讯模块(图4中CN2)，由MX920常规转信台和一路通用异步收发器构成，与MCU控制模块的另一串口(串口1)相连，用于实现常规转信台的动态参数查询、报警状态信息的查询、设置常规转信台的信道参数等功能以及提取常规语音信号。

8)LCD显示模块(图中CN3)，由美视实业公司的液晶显示器MS12232B构成，用于实现联网器工作状态的指示、呼叫信息的显示、转信台参数的查询以及报警信息的提示。

9)I/O口扩展模块(图4中U8、U9、U10)，由一组TTL芯片74LS377构成，与MCU控制模块的输出口连接，用于MCU控制模块的输出口扩展。

10)EEPROM存储模块(图4中U7)，由看门狗芯片X25045构成，用于提供MCU控制模块的复位时序并且提供用户设置参数后的掉电保存功能，如快捷拨号号码的保存、转信台的输出功率保存等。

11)键盘输入模块(图中CN1)，由KENWOOD手咪(一种送话器，含数字键)构成，与MCU控制模块的输入输出口连接，用于联网器呼叫集群号码的输入，联网器参数的翻页查询。

12)LED显示模块(图中CN3)，由若干发光二极管组成，与I/O口扩展模块相连，用于指示联网器当前工作状态，如联网器工作指示灯、常规转信台连接指示灯、GSM/CDMA接口模块工作状态指示灯、通话建立指示灯等。

13)话音检测模块(图中U16)，与MCU控制模块的输入输出口连接，用于监控通话中的静默时间及最长时间限制。

实现GSM/CDMA常规联网器主要考虑几个因素，它们是：相应GSM/CDMA接口模块操作；语音链路的构建及接口的匹配；构造出多个通信端口来支持各模块的联系；设置转信台工作方式、监控转信台工作状态；拨号方式。下面分别进行说明：

(一)GSM/CDMA接口模块的操作

GSM/CDMA接口模块采用WAVECOM Q2403A GSM模块、CDMA网模块采用WAVECOM Q2438F CDMA模块(图中选择的是WAVECOM Q2403A GSM模块，外围电路可直接替换)，用以保障无线通信中信号传输的透明性与传输质量的一致性。Q2403A模块含语音、数据/传真、短信息功能、还能提供多方通话及来电显示的附加业务功能。其中语音功能包括呼叫、紧急电话、多种速率可选的语音编解码、双音多频功能(DTMF)。实现这些功能用AT指令集遥控。联网器的上位机提供了几个配置接口，用户只需按照说明即可以设置参数，如：

1)设置振铃几次后自动应答功能

2)消侧音、回声功能

3)查看手机信号强度等参数

4)设置模块通信速率

(二)语音链路

如图5所示，常规手台发射时，音频信号在调制前先通过预加重电路提高高频部分，常规联网器中常规转信台接收到语音信号后把高频分量去加重，恢复原来的信号功率分布转发给GSM/CDMA链路，通过PSTN送达集群有线接口。反之，集群有线接口传递声音正好倒过来，需在联网器中经过预加重后下发给常规手台。同时，因集群有线接口属于二次拨号方式，所以语音链路打通后，需支持双音多频发送。通信指挥车中，无需再通过手台进行通话，而直接采用联网器手咪(注：即麦克)以及喇叭即可与常规和集群用户实现三方通话。

(三)通信端口

目前大部分MCU芯片并不支持三个串口设计，而本联网器中所涉及到的GSM/CDMA接口模块、常规转信台接口模块、PC通讯模块都需通过串口来操作，所以人为的构建一个模拟的全双工串口是必要的，本联网器中GSM/CDMA接口模块与MCU控制模块的串口0通讯端口连接，常规转信台接口模块与MCU控制模块的串口1通讯端口连接，PC通讯模块与联网器软件构建的全双工串口连接。根据数据传送的波特率即字节中每一位的传送时间，我们便可用普通I/O口和定时器来模拟实现串行通信的时序，实现模拟通信异步收发器。

(四)转信台工作方式和监控转信台工作状态

本联网器的上位机软件是用VB语言编写基于MSCOMM串口控件实现的，能够自动设置转信台工作方式和GSM/CDMA接口模块的工作方式，并提供参数查询，动态查询转信台工作状态的功能。在通话过程中也能通过联网器手咪的操作查询此时接收信号的强度。上位机功能主要有：

1)初始化GSM/CDMA接口模块，设置相应的参数。

2)转信台参数设置：包含99个通道的频率设定，输出功率的设定，数字亚音或模拟亚音的设定。

3)快捷键拨号功能，设定十个单键缩位拨号功能。

4)动态查询转信台当前信道的工作状态。

(五)拨号方式

联网器接收常规手台发送过来DTMF信号(按住PTT拨相应的数字按键)，以“#”键结束，发起对集群有线的呼叫，通话建立后，传送语音信号，按住PTT拨“*”+“#”键实现拆线功能，拨错呼叫号码后可用“*”+“#”键删除所拨号码。

下面，用2个实例说明常规集群呼叫联网过程，描述各模块的工作流程，假设是GSM常规联网器，内置SIM卡号13501234567。

实施例1：集群呼叫常规

1)集群用户200发起对常规用户的呼叫，一般是一个特殊组，如900。

2)集群控制器判断是呼叫目的是常规用户后，通知集群基站交换机自动呼叫13501234567。

3)通过GSM或CDMA网络，联网器检测到呼叫后立即摘机，并打通至常规转信台的语音链路，集群用户和常规用户就能通话了。

联网器各模块工作流程如下(参见图6)：

A.GSM/CDMA-SIM卡检测到集群呼入后通过GSM/CDMA接口模块把呼叫信息传送给MCU控制模块；

B.由MCU控制模块通知DTMF收发模块，发出振铃提示音通知常规手台和联网器喇叭；

C.在振铃过程中，经IO扩展模块，MCU控制模块在LCD显示模块上显示来电信息及呼叫状态；

D.振铃三声过后，MCU控制模块发送摘机指令给GSM/CDMA接口模块摘机应答呼叫；

E.同时通知语音链路模块搭通联网器、GSM/CDMA接口模块和转信台接口模块语音链路，并控制转信台接口通讯模块转发控制引脚转发集群过来的语音信号；

F.至此集群有线接口和常规语音链路建立；

G.经IO扩展模块，MCU控制模块点亮LED显示模块的通话建立指示灯。

H.最后，集群与常规通话建立。

实施例2：常规呼叫集群(参见图7)

1)用户通过手台拨打集群基站有线接入电话(如51288221)。

2)通过DTMF收发模块，由MCU控制模块收集到常规手台发起的呼叫号码51288221，则发送摘机命令通知GSM/CDMA接口模块摘机，并发送51288221的呼叫命令指令由GSM/CDMA-SIM卡拨打51288221，并在LCD显示模块上显示相应的呼叫状态及呼出号码，等待GSM/CDMA接口模块成功应答。

3)集群基站交换机检测到呼入时，自动摘机，并放提示音，“请拨集群号码”。

4)常规用户根据提示音键入目标集群号如200。

5)集群基站交换机收到200，通知集群控制器发起200的呼叫。

6)集群用户200响应，至此通话建立。

上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本发明的申请专利范围。

Claims (5)

1.一种基于GSM/CDMA实现常规和集群通信系统互通的联网器，用于常规通信系统与集群通信系统进行联网；其特征在于该联网器包括：

MCU控制模块，内装系统联网控制程序，其内置可重复编程的闪存，带有2个全双工串行口；

PC机通讯模块，由一路模拟通用异步收发器构成，用于与MCU控制模块之间通信及实现GSM/CDMA接口模块的初始化和常规转信台的信道参数设置以及快捷键的拨号定义；

上位机控制软件模块，根据用户指令初始化GSM/CDMA接口模块及设置常规信道信息和定义快捷键的拨号；

DTMF收发模块，用于接收常规语音信号中的DTMF信号送给MCU控制模块进行键值处理以及发送键盘输入模块中键值的DTMF信号，实现常规手台的拨号操作及常规和集群联网后所需支持的二次拨号功能；

GSM/CDMA接口模块，由一路通用异步收发器、GSM/CDMA无线收发模块以及GSM/CDMA-SIM卡构成，用于实现常规呼叫集群的功能和常规应答集群的功能，提取GSM/CDMA语音信号以及短信息的发送和接收；

语音链路模块，由一组运算放大器和模拟开关构成，用于实现联网器指挥员、常规用户和集群用户的语音链路搭建及拆除；

转信台接口通讯模块，用于实现常规转信台的动态参数查询、报警状态信息的查询、设置常规转信台的信道参数以及提取常规语音信号；

EEPROM存储模块，用于提供MCU控制模块的复位时序并且提供用户设置参数后的掉电保存功能；

键盘输入模块，用于联网器呼叫集群号码的输入，联网器参数的翻页查询；

MCU控制模块，通过全双工串行口和外围器件联接；PC机通讯模块，通过模拟通用异步收发器与MCU控制模块之间通信；上位机控制软件经PC机通讯模块与MCU控制模块的输入输出口相连；DTMF收发模块控制端与I/O口扩展模块相连，该I/O口扩展模块用于MCU控制模块的输出口扩展；所述DTMF收发模块的数据端口与MCU控制模块的输入输出口连接；GSM/CDMA接口模块的通讯口与MCU控制模块的一串口相连；语音链路模块的模拟开关控制口与MCU控制模块的输入输出口连接；转信台接口通讯模块的通讯口与MCU控制模块的另一串口相连；键盘输入模块的输出口与MCU控制模块的输入输出口连接。

2.根据权利要求1所述的基于GSM/CDMA实现常规和集群通信系统互通的联网器，其特征在于所述的联网器还包括下列模块：

LCD显示模块，用于实现联网器工作状态的指示、呼叫信息的显示、转信台参数的查询以及报警信息的提示；

LED显示模块，由一组发光二极管组成，与I/O口扩展模块相连，用于指示联网器当前工作状态；

话音检测模块，用于监控通话中的静默时间及最长时间限制；

I/O口扩展模块的输入端口与MCU控制模块的输出口连接，其输出口分别接LCD显示模块、LED显示模块的输入端；

MCU控制模块的输入口接话音检测模块的输出。

3.根据权利要求1或2所述的基于GSM/CDMA实现常规和集群通信系统互通的联网器，其特征在于：所述的常规通信系统是一个移动通信指挥车或一个移动状态下的常规基站。

4.根据权利要求3所述的基于GSM/CDMA实现常规和集群通信系统互通的联网器，其特征在于：常规通信系统为移动通信指挥车时，所述的键盘输入模块采用联网器手咪。

5.根据权利要求2所述的基于GSM/CDMA实现常规和集群通信系统互通的联网器，其特征在于：所述的LCD显示模块采用美视实业公司的MS12232B液晶显示器。

Images