CN111630958B - 一种基于Powerlink的语音通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Powerlink的语音通信方法，针对基于Powerlink的语音通信网络，主站为主控制盒，从站为主语音盒以及各子语音盒；从站之间的语音通信周期包括第一轮询周期和第二轮询周期；第一轮询周期中具有通话需求的从站向主语音盒发出通话请求信息，且上一语音通信周期中的最优从站采集有效语音数据，建立异步帧；第二轮询周期中主语音盒接收通话请求信息并仲裁获得最优从站，建立仲裁结果字段，主语音盒读取异步帧建立同步帧并广播，各从站根据同步帧中的仲裁结果字段判断其是否为下一最优从站，根据同步帧中的权限控制字段判断是否要对同步帧中的有效语音数据缓存并进行播放。

Description

一种基于Powerlink的语音通信方法

技术领域

本发明涉及一种采用Powrlink网络进行多人半双工语音通信的方法，属于网络通信领域。

背景技术

传统的武器装备中，传感器、武器间通讯常采用RS422、CAN等低速总线，传感器节点、武器和指挥员间通话也采用一条单独的总线，这使得武器装备间线缆连接数量较多；同时由于各总线拓朴结构种类多样，武器装备间线缆连接也较为复杂。

现有的连级以下武器装备间的有线语音通信还存在连指挥员到武器、传感器单元和具有多个乘员的武器内部所使用的语音系统不统一的情况，如在武器、传感器单元和连指挥员间通话采用一种网络，在有多个乘员的武器内部采用另一种网络。在这种语音系统不统一的情况下，不能够保证通话传输的实时性

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于Powerlink的语音通信方法，该方法采用Powerlink技术将武器装备间的数据通信网络和通话网络进行融合，保证了武器装备间同化传输的实时性。并结合Powerlink拓朴结构灵活的特点，可大大简化武器装备间的线缆连接。采用Powrlink技术统一连指挥员、武器、传感器和具有多个乘员的武器内部的通话，可大大简化连级及连级以下武器装备间的语音通信系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于Powerlink的语音通信方法，该方法针对基于Powerlink的语音通信网络，该网络中的节点包括主控制盒、主语音盒以及n个子语音盒，n为正整数，该网络中所有节点的时隙顺次组成该网络的一个网络轮询周期，各节点的时隙分为同步段和异步段。

该基于Powerlink的语音通信网络以主控制盒为主站、以主语音盒以及各子语音盒为从站，从站之间通过该网络进行语音通信，语音通信过程以语音通信周期为单位循环，该语音通信周期包括第一网络轮询周期和第二网络轮询周期；

第一网络轮询周期中各从站所进行的工作为：

步骤a、具有通话需求的从站在其同步段向主语音盒发出通话请求信息；

步骤b、上一语音通信周期中的最优从站作为当前发话从站采集有效语音数据，建立异步帧，异步帧中包括权限控制字段、有效语音数据载荷字段和语音数据字段；

权限控制字段具有n+1位，每一位对应一个从站，其中发话从站的通话对象从站对应位置位；

有效语音数据载荷字段记录语音数据字段中有效语音数据的字节数；

语音数据字段为固定字节的字段，当前发话从站将采集到的有效语音数据补足为固定字节，形成语音数据字段；

第二网络轮询周期中各从站所进行的工作为：

步骤A、主语音盒在其同步段接收具有通话需求的从站发来的通话请求信息，根据各从站预先设定的优先级对具有通话需求的从站进行优先级仲裁，获得当前语音通信周期中的最优从站，建立仲裁结果字段，其中仲裁结果字段为n+1位，每一位对应一个从站，其中最优从站对应位被置位；

步骤B、主语音盒读取当前发话从站的异步帧，建立同步帧，并将同步帧在本第二网络轮询周期的同步段进行广播，同步帧中具有在本语音通信周期的步骤A中建立的仲裁结果字段，以及具有在本语音通信周期的步骤b中获取的权限控制字段、有效语音数据载荷字段以及语音数据字段；

C、各从站接收到主语音盒发来的同步帧之后进行如下判断：

根据同步帧中的仲裁结果字段判断当前从站是否为当前语音通信周期中的最优从站，如果是，则当前从站在下一语音通信周期的步骤b中采集有效语音数据；

根据同步帧中的权限控制字段信息进行如下判断：判断权限控制字段中当前从站对应位是否置位，如是则当前从站读取同步帧中的有效语音数据，将该有效语音数据缓存并进行播放；

读取同步帧中的有效语音数据的方法为：在语音数据字段提取与有效语音数据载荷字段所记录的有效语音数据的字节数相同的数据即为有效语音数据。

2、如权利要求1的一种基于Powerlink的语音通信方法，其特征在于，优先级仲裁的方法为：主语音盒优先级最高，子语音盒的优先级由主语音盒设定或者根据各子语音盒的Powerlink网络ID设定，即网络ID越小、优先级越高。

3、如权利要求1的一种基于Powerlink的语音通信方法，其特征在于，若当前发话从站为主语音盒，则在主语音盒直接采集语音数据并建立同步帧。

有益效果：

该方法采用Powerlink技术将武器装备间的数据通信网络和通话网络进行融合，统一了连指挥员、武器和传感器以及武器内部各乘员所使用的语音通信系统，简化了传统的连级及连级以下武器装备间的通话系统，保证了武器装备间通话传输的实时性。

本发明合理规划了语音数据在基于Powerlink语音网络上的传输，很好的解决了基于Powerlink的语音数据和其他数据如何同时进行传输的问题，为武器装备间各类型数据在同一网络进行传输作出了重要补充。同时，由于Powerlink支持星型、总线型、树型或以上几种结合的拓朴结构，大大提高了基于Powrlink的语音通信网络布线的灵活性。

附图说明

图1是本发明所针对的基于Powerlink的语音通信网络的逻辑结构图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

一种基于Powerlink的语音通信方法，该方法针对基于Powerlink的语音通信网络如图1所示，该网络中的节点包括主控制盒、主语音盒以及n个子语音盒，n为正整数，该网络中所有节点的时隙顺次组成该网络的一个轮询周期，各节点的时隙分为同步段和异步段。

该基于Powerlink的语音通信网络以主控制盒为主站、以主语音盒以及各子语音盒为从站，从站之间通过该网络进行语音通信，该方法具有一个语音通信周期，该语音通信周期包括两个相邻的网络轮询周期，分别为第一网络轮询周期和第二网络轮询周期，其中每个网络轮询周期中各从站进行如下工作：

第一网络轮询周期：

步骤a、具有通话需求的从站在其同步段向主语音盒发出通话请求信息；

其中通话请求信息的结构如表1所示：

字段长度(位)	1
		字段含义	建立连接请求位

表1

本实施例，假设某从站i对应的用户按下语音盒中的通话请求按钮，则连接请求位字段置1，表明该用户想要发起一个通话连接。

步骤b、在上一语音通信周期中的最优从站作为当前发话从站采集有效语音数据，建立异步帧；异步帧中包括权限控制字段、有效语音数据载荷和语音数据段。异步帧的格式如表2所示：

字段长度(位)	N	10	800*8
				字段含义	权限控制字段	有效语音数据载荷	语音数据段

表2

表2中，权限控制字段用于表示当前发话从站的通话对象。权限控制字段具有n+1位，每一位对应一个从站，其中发话从站的通话对象对应位置位；如与某从站相对应位为1，则表示此语音盒为本语音盒的通话对象。

有效语音数据载荷字段记录语音数据字段中有效语音数据的字节数；

语音数据字段为固定字节的字段，当前发话从站采集有效语音数据，并将有效语音数据补足为固定字节，形成语音数据字段；如实际采集的语音信息不足800字节，则将不足之处补零。

若发话从站采集不到语音数据则该处有效语音数据载荷字段以及语音数据字段均为0。

第二网络轮询周期：

步骤A、主语音盒接收具有通话需求的从站发来的通话请求信息，根据各从站预先设定的优先级对具有通话需求的从站进行优先级仲裁，建立仲裁结果字段，其中仲裁结果字段为n+1位，每一位对应一个从站，将优先级最高的从站对应位置位。仲裁结果信息表示主语音盒根据各从站的通话请求信息以及各从站的优先级给出的仲裁结果，用于指示本次语音通信周期中的最优从站。此字段中与某语音盒相应位为1，则表示下一语音通信周期中，该从站可以进行语音采集并发送。

本实施例中采用的优先级仲裁策略为：多个从站同时请求通话时，只允许优先级最高的从站通话；各从站的优先级是指各从站在同时发起通话请求时，获取通话权利的优先级别。本实施例中，主语音盒具有最高优先级，子语音盒的优先级可由主语音盒设定；默认情况下，子语音盒所在的Powerlink网络ID越小，优先级越高；

步骤B、主语音盒从当前发话从站中读取异步帧，建立同步帧，并将同步帧在本第二网络轮询周期的同步段进行广播。同步帧中具有在本语音通信周期的步骤A中建立的仲裁结果字段，以及具有在本语音通信周期的步骤b中获取的权限控制字段、有效语音数据载荷字段以及语音数据字段；本实施例中给出了一种同步帧的具体定义如表3所示。

表3

若当前发话从站为主语音盒，则主语音盒直接采集语音数据并建立同步帧。

C、各从站接收到上述广播的同步帧，进行如下判断：

根据同步帧中的仲裁结果字段判断当前从站是否为当前语音通信周期中的最优从站，如果是，则当前从站在下一语音通信周期的步骤b中采集有效语音数据。

根据同步帧中的权限控制字段信息进行如下判断：判断权限控制字段当前从站对应位是否置位，如是则读取同步帧中的有效语音数据，将该有效语音数据缓存并进行播放。

读取同步帧中的有效语音数据的方法为：在语音数据字段提取与有效语音数据载荷字段所记录的有效语音数据的字节数相同的数据即为有效语音数据。

可以看出，假设一个具有通话需求的从站j在一个语音通信周期中发出通话请求信息，且经过主语音盒的仲裁该从站j为最优从站，则从站j在下一个语音通信周期即能够进行话音采集并发送至通话对象处，因此每个从站从发出通话请求到该次通话完成仅仅需要经过两个语音通信周期的时间，由于Powerlink网络对应的网络轮询周期时间较短，这就大大提高了话音通信的实时性，且能够保证通话的先后顺序。

本发明中，由于存在从站每个网络轮询周期收到的主语音盒的语音数据量大于从站每周期可播放的语音数据量的可能，故在从站中设立缓存用以储存收到的语音数据；如缓存中数据个数不为0，则调用语音播放程序将缓存中数据播放出来。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于Powerlink的语音通信方法，该方法针对基于Powerlink的语音通信网络，该网络中的节点包括主控制盒、主语音盒以及n个子语音盒，n为正整数，该网络中所有节点的时隙顺次组成该网络的一个网络轮询周期，各节点的时隙分为同步段和异步段；

该基于Powerlink的语音通信网络以主控制盒为主站、以主语音盒以及各子语音盒为从站，从站之间通过该网络进行语音通信，语音通信的方法特征在于，语音通信过程以语音通信周期为单位循环，该语音通信周期包括第一网络轮询周期和第二网络轮询周期；

所述第一网络轮询周期中各从站所进行的工作为：

步骤a、具有通话需求的从站在其同步段向主语音盒发出通话请求信息；

步骤b、上一语音通信周期中的最优从站作为当前发话从站采集有效语音数据，建立异步帧，所述异步帧中包括权限控制字段、有效语音数据载荷字段和语音数据字段；

所述权限控制字段具有n+1位，每一位对应一个从站，其中所述发话从站的通话对象从站对应位置位；

所述有效语音数据载荷字段记录所述语音数据字段中有效语音数据的字节数；

所述语音数据字段为固定字节的字段，所述当前发话从站将采集到的有效语音数据补足为所述固定字节，形成语音数据字段；

所述第二网络轮询周期中各从站所进行的工作为：

步骤A、主语音盒在其同步段接收所述具有通话需求的从站发来的通话请求信息，根据各从站预先设定的优先级对具有通话需求的从站进行优先级仲裁，获得当前语音通信周期中的最优从站，建立仲裁结果字段，其中仲裁结果字段为n+1位，每一位对应一个从站，其中最优从站对应位被置位；

步骤B、主语音盒读取所述当前发话从站的异步帧，建立同步帧，并将所述同步帧在本第二网络轮询周期的同步段进行广播，所述同步帧中具有在本语音通信周期的步骤A中建立的仲裁结果字段，以及具有在本语音通信周期的步骤b中获取的权限控制字段、有效语音数据载荷字段以及语音数据字段；

步骤C、各从站接收到主语音盒发来的同步帧之后进行如下判断：

根据同步帧中的仲裁结果字段判断当前从站是否为当前语音通信周期中的最优从站，如果是，则当前从站在下一语音通信周期的步骤b中采集有效语音数据；

根据同步帧中的权限控制字段信息进行如下判断：判断权限控制字段中当前从站对应位是否置位，如是则当前从站读取同步帧中的有效语音数据，将该有效语音数据缓存并进行播放；

所述读取同步帧中的有效语音数据的方法为：在语音数据字段提取与有效语音数据载荷字段所记录的有效语音数据的字节数相同的数据即为有效语音数据。

2.如权利要求1所述的一种基于Powerlink的语音通信方法，其特征在于，所述优先级仲裁的方法为：主语音盒优先级最高，子语音盒的优先级由主语音盒设定或者根据各子语音盒的Powerlink网络ID设定，即网络ID越小、优先级越高。

3.如权利要求1所述的一种基于Powerlink的语音通信方法，其特征在于，在步骤B中，若所述当前发话从站为主语音盒，则在主语音盒直接采集语音数据并建立同步帧。

Images