CN201388236Y - 双网交换通讯装置 - Google Patents

Abstract

一种双网交换通讯装置，属于通讯领域，其特征在于：所述通讯装置包括无线板、内线板、外线板、席位板和两块交换板；无线板、内线板和外线板均引出两条通讯网络数据线分别连接至两块交换板，两块交换板则通过通讯网络数据线并联连接至席位板。本实用新型，设备简洁合理，实用性强，比较适合应用在民航领域。

Description

双网交换通讯装置

技术领域：

本实用新型提供一种应用于民航系统的通讯系统，尤其涉及一种双网交换通讯装置。

背景技术：

通讯系统是民航生产运行中最重要的环节，长期以来，我国主用通信设备大都依赖进口，不仅花费了国家大量外汇，而且进口系统在使用中也暴露出容量小、兼容性差、功能单一等诸多问题；而在传统的通讯系统中，电台是直接与遥控盒相连接，进行无线通信，话机进行有线通信都是无线电台是直接与遥控盒相连接，进行无线通信，话机之间一一对应的相连进行有线通信，遥控盒与话机则组成管制席位，这样的话，如果需要同多方进行有线和无线控制，则就需要在一个席位端配置多部遥控盒和话机，这样一来席位配置异常繁杂，给使用和维护都带来了极大的不便。另外以往的通讯是单线连接，一旦连接中断，就会造成整个系统的瘫痪，而且以往的通讯系统是有线与无线系统分开控制，兼容性差，功能单一；并且以往的通讯系统多采用一个装置使用统一的一个中央处理器，这样，一旦该处理器损坏，就会影响整个装置的使用。

发明内容：

发明目的：本发明提供一种双网交换通讯装置，其目的是解决以往的通讯系统席位配置复杂、兼容性差、因为单线连接而造成的故障率高和维护不方便的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种双网交换通讯装置，其特征在于：所述通讯装置包括无线板、内线板、外线板、席位板和两块交换板；无线板、内线板和外线板均引出两条通讯网络数据线分别连接至两块交换板，两块交换板则通过通讯网络数据线并联连接至席位板。

所述双网交换平台还包括有监控板、GPS板、语音板、录音板和磁石板；监控板、GPS板、语音板、录音板和磁石板通过两条并行的通讯网络数据线与两块交换板连接。

在所述无线板、内线板、外线板、席位板上均设置有音频隔离变换器、数字隔离器、两片网络驱动模块及独立的CPU和FPGA；两块网络驱动器通过电路与CPU连接，CPU通过电路与FPGA连接，FPGA一方面通过数模转换器与音频隔离变换器连接，另一方面直接与数字隔离器连接；音频隔离变换器和数字隔离器连接至外部设备端口，而两片网络驱动模块则通过通讯网络数据线连接至两块交换板。

所述交换板上设置有多个与各个功能板连接的接口，所有接口均通过音频隔离变换器和数字隔离器与交换单元连接，交换单元与控制及路由协议判断模块连接。

数字隔离器采用光电耦合器和继电器。

所述双网交换通讯装置的外观为一个内部带有板卡插槽的壳体，所述无线板、内线板、外线板、席位板、监控板、GPS板、语音板、录音板、磁石板和交换板均设置在壳体内且并排插接在板卡插槽内，两块交换板插接在板卡插槽的两端。

无线板在使用时与VHF甚高频电台连接；内线板在使用时与直通电话机连接；外线板在使用时与市话或程控交换机连接；席位板在使用时通过席位终端板与用户席位连接。

优点及效果：本实用新型提供一种双网交换通讯装置，该通讯装置将无线板、内线板、外线板、席位板、席位终端板、监控板、GPS板、语音板、录音板和磁石板，通过两条并行的通讯网络数据线与两块交换板通过两条并行的网络数据线连接在一起，形成通讯平台，该交换通讯装置在使用时，无线板与外部VHF甚高频电台连接，内线板4与直通电话机连接，外线板与市话或程控交换机连接，席位终端板与用户席位连接，监控板用于与监控配置终端机连接；GPS板与外部时钟源连接；而语音板则用于向双网络交换单元的各个对应功能板发送的语音信息；录音板则用于远程席位的本地录音；磁石板13用于与磁石或供电电话连接。这样在使用时就可以将各个功能板通过交换板与席位相连，同一个席位既能进行无线通信也能进行有线通信，使用和维护都较之简单、方便，安全性也随之大大提高。

该双网交换通讯装置在使用时，通过双网络将席位与无线设备和直通话机连接起来，这样的数据交换畅通无阻，系统运行稳定，且操作简便，每个双网交换通讯装置上的有线通讯和无线通讯通过一个席位即可自由转换。投入实验以来，无一例系统瘫痪现象发生，可靠性得到了明显的提高，为保障飞行安全提供了有力的支持；

双网交换通讯装置采用分散型控制结构，以无线功能板为例，主机中没有中央处理单元，所有功能均由各功能板上的独立CPU和FPGA进行控制，分散型控制结构可以把故障限制在最小的范围内，任何功能板的故障都不会影响整个系统的正常运行，使可靠性有了明显提高。

在双网交换通讯装置的每个功能板上，都集成有互为隔离的两个全交换网络冗余运行。

该双网交换通讯装置使用时，外部语音信息经过模数转换后，以数据祯的格式通过内部的两个通讯网络进行交换，设计宽带(10M)与实际使用宽带(128K)比达到10∶0.128，有效的提高了数据交换可靠性，可以真正做到无阻塞通信。

本双网交换通讯装置的各个功能板都集成了全冗余网络并行工作，在任意两个功能板间提供不小于10Mpbs的数据交换能力，而如果需要在多机组间交换，则只需要通过两条并行的网络，将多个该双网交换通讯装置连接起来即可；可以在该多个该双网交换平台之间提供100M、1000M的交换速率。

伴随着现今网络技术的飞速发展，本双网交换通讯装置将拥有十分强大的扩容能力。在这样的交换能力下坐席、模拟用户、数字用户等各种接口的数量几乎是可以无限制的扩容。

由于本双网交换通讯装置采用不同的通讯协议，并且很多进口产品并不是提供数据转换协议和技术，因此在多系统互连时存在很大的难度。本系统自主开发的通信协议，可以使不同平台之间的通信协议相互转换，并与不同产品之间具有很强的兼容性。

本双网交换通讯装置可以外接目前国内所使用的各种VHF、HF、差转台、无线对讲以及各种地面有线通信设备，而这些设备的正常运行直接关系到民航安全生产。一旦由于本系统内部故障原因造成对接入设备的损坏，其损失是无可估量的。因此，本系统的各个功能板在设计时，对所有的输入输出端口进行了全部隔离。通过音频隔离变换器对所有的音频输入输出信号(RX、TX及电话信号)进行隔离；通过光电耦合器和继电器对数字信号(PTT、SQL、ALM)进行隔离。采用全隔离接入方式，可以保证即使在本系统出现严重故障时，也不会对接入的甚高频等设备产生任何影响，有效地提高可地空通信系统的整体可靠性和安全性。

本双网交换通讯装置的各个功能板的接口采用自适应式。当外部设备接入时，各个功能板上的CPU和FPGA会自动判别信号的极性和电平，通过内部极性和电平转换后输出一个标准控制信号进行处理。对系统的输出信号，各功能板同样进行智能化的处理，使输出信号满足接入设备的需要。这种处理方式，可以满足数字信号的接地/干接点/+5V/+12V/-48V等，极大的方便了不同协议甚高频设备的连接，提高了系统的适应能力。

本双网交换通讯装置采用独立CPU分散控制，每块功能板上都有高性能的32位智能处理器(CPU)NIOSII，用来处理冗余的通讯协议、音频的采集和音频的合成等功能。在整个应用和维护过程中，分散控制系统结构可以把故障限制在最小的范围内，任何功能板的故障都不会影响整个系统的正常运行。系统可靠性相比采用传统的核心主机控制方式的系统有了进一步提高，运行稳定，为保障飞行安全提供了有力支持。

本产品的高效可维性主要体现在以下几点：

1、板卡热插拔。任何板卡(包括交换板)，在通电运行状态下均可热插拔，方便用户在不影响使用的情况下进行维护。

2、全面的运行监督控制平台。可以检测系统中的任意一个数据的信息，智能的判断故障并有声光报警。

3、交换系统的全冗余设计。使用户系统使用过程中可以关闭或拔下任意一个交换板进行交换，而不影响系统的正常使用。

4、本双网交换通讯装置在具备高可靠性的基础上为用户节约大批资金，改进了进口产品的缺点。

当在同一个席位上配置了同一个频率的主备两部电台时，如果主用电台出现故障(ALARM告警)，系统会自动切换到备用电台进行收发。即使用户正在通话过程中，主机故障，也会无间断的切换到备机，这个动作对接收方来说几乎是感觉不到的，用户还可以通过调节音量的大小来对主备机进行区别。另外该双网交换通讯装置还可以组成电话会议。

本实用新型，设备简洁合理，实用性强，比较适合应用在民航领域。

附图说明：

图1为多个本实用新型连接在一起时的使用方式的结构示意图；

图2表示本实用新型内部结构框图；

图3表示本实用新型的内部结构的另一种形式的结构框图；

图4表示本实用新型无线板的结构框图；

图5表示本实用新型无线板的电路板图；

图6表示本实用新型的带有音频隔离变换器的无线板的电路板图；

图7表示本实用新型外部整体结构的局部剖视图；

图8表示本实用新型交换板的结构原理示意框图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

如图2和3所示，本实用新型提供一种双网交换通讯装置，所述双网交换通讯装置主要包括无线板3、内线板4、外线板5、席位板6、席位终端板7和两块交换板8；如图2所示，无线板3、内线板4和外线板5通过内部的两个并行的通讯网络数据线与两块交换板8连接，两块交换板8则通过两个并行的通讯网络数据线并联后连接至席位板6；席位板6连接席位终端板7；在使用时无线板3通过外部设备端口与外部VHF甚高频电台连接，内线板4也通过外部设备端口与直通电话机连接，外线板与市话或程控交换机连接，席位终端板7与用户席位14连接；这样的话一个用户席位14就可以实现对有线和无线通讯的控制，使席位的配置变的简单而有效

所述的双网交换通讯装置还包括有监控板9、GPS板10、语音板11、录音板12和磁石板13；监控板9、GPS板10、语音板11、录音板12和磁石板13通过内部的两条通讯网络数据线与两块交换板8连接；在使用时，监控板9用于与监控配置终端机连接；GPS板10与外部时钟源连接；而语音板11则用于向双网络交换单元2的各个对应功能板发送的语音信息；录音板12则用于远程席位的本地录音；磁石板13用于与磁石或供电电话连接；

这样就通过两块交换板8将用户席位与14各个功能板之间连接起来实现自由的切换转换。

另外，在所述无线板3、内线板4、外线板5、席位板6、监控板9、语音板11、录音板12和磁石板13上均设置有CPU18、FPGA19和音频隔离变换器21、数字隔离器23和两片网络驱动模块20；网络驱动模块20在使用时用于与两条通讯网络数据线连接进而连接至交换板8；网络驱动模块20通过电路与CPU连接，CPU通过电路与FPGA连接，FPGA则一方面通过两块转换方向相反的模数转换器22与音频隔离变换器21连接，另一方面与数字隔离器连接；音频隔离变换器21、数字隔离器23与端口处连接；FPGA就是现场可编程门阵列。

GPS板10则包含有CPU和两块网络驱动模块，网络驱动模块通过电路连接至CPU，CPU则与串口连接。

如图4、5和6所示，以无线板3为例子，来说明各个功能板的内部结构，无线板3包括两块网络驱动器20、CPU、FPGA、音频隔离变换器、数字隔离器和无线接口，所述两块网络驱动器20、CPU、FPGA、音频隔离变换器、数字隔离器均设置在印刷电路板上，两块网络驱动器14通过电路与CPU连接，CPU通过电路与FPGA连接，CPU与FPGA形成控制单元；FPGA一方面通过DA转换器与音频隔离变换器连接，另一方面则与数字隔离器连接，音频隔离变换器、数字隔离器则与无线端口连接，在使用时，无线端口进行音频数据采集，然后经过音频隔离变换器和数字隔离器后将数据经过DA转换后传输给CPU、FPGA进行处理，然后通过两块网络驱动器14传输出去。

如图8所示，为交换板8的结构原理简易框图，在交换板8上则设置有多个端口用于与各个功能板连接。交换板8的各个端口均通过音频隔离变换器和数字隔离器连接至交换单元，交换单元与控制及陆由协议判断模块连接；信息由相应的端口经过数字和音频隔离后进入交换单元和控制及陆由协议判断模块内处理，再输送出去。交换板8内信息经过数字和音频隔离后进入交换单元和控制及陆由协议判断模块内处理，再输送出去。

另外如图4、5和6所示，为无线板3的构造原理。如图3所示为本实用新型连接形式的简易框图，图中显示出了各个功能板与电源的连接情况，各个功能板与电源的连接情况同现有公知的电路板相同，在这里不再赘述。

如图7所示，所述双网交换通讯装置的外观为一个内部带有板卡插槽24的壳体14，所述无线板3、内线板4、外线板5、席位板6、监控板9、GPS板10、语音板11、录音板12、磁石板13和交换板均设置在壳体内且并排插接在板卡插槽15内，两块交换板8插接在板卡插槽15的两端，各种外部设备如VHF、HF、差转台、无线对讲以及各种地面有线通信设备均通过线路与该双网交换通讯装置内对应的饿功能板连接。

图1为多个本实用新型连接在一起时的使用方式的结构示意图；

因为本双网交换通讯装置可以外接目前国内所使用的各种VHF、HF、差转台、无线对讲以及各种地面有线通信设备，而这些设备的正常运行直接关系到民航安全生产。一旦由于本双网交换通讯装置内部故障原因造成对接入设备的损坏，其损失是无可估量的。因此，本双网交换通讯装置的各个功能板在设计时，对所有的输入输出端口进行了全部隔离。通过音频隔离变换器对所有的音频输入输出信号(RX、TX及电话信号)进行隔离；通过数字隔离器，也就是光电耦合器或继电器对数字信号(PTT、SQL、ALM)进行隔离。采用全隔离接入方式，可以保证即使在本双网交换通讯装置出现严重故障时，也不会对接入的甚高频等设备产生任何影响，有效地提高可地空通信系统的整体可靠性和安全性。

本双网交换通讯装置的接口时采用自适应式。当外部设备接入时，各个功能板上的CPU和FPGA会自动判别信号的极性和电平，通过内部极性和电平转换后输出一个标准控制信号进行处理。对系统的输出信号，各功能板同样进行智能化的处理，使输出信号满足接入设备的需要。这种处理方式，可以满足数字信号的接地/干接点/+5V/+12V/-48V等，极大的方便了不同协议甚高频设备的连接，提高了系统的适应能力。

本实用新型在使用时，通过各个功能板采集信息，然后通过交换板将信息传递至用户席位进行处理。

采用该双网交换通讯装置后，电台17与双网交换通讯装置相连，改造后的用户席位14也直接通过交换板8与无线板3和内线板4相连，同一个用户席位14既能进行无线通信也能进行有线通信，使用和维护都较之简单、方便，安全性也随之大大提高，有力地保障了飞行安全。

因为在该双网交换通讯装置的每个功能板上，都集成有互为隔离的两个全交换网络冗余运行。

外部语音信息经过模数转换后，以数据祯的格式通过这两个网络进行交换，设计宽带(10M)与实际使用宽带(128K)比达到10∶0.128，有效的提高了数据交换可靠性，真正做到无阻塞通信。

本双网交换通讯装置使用时采用冗余的全交换网络架构将多个相同的双网交换平台连接在一起，双网并行工作，可以方便的进行扩容，并使得资源利用更加合理、区域间的联系更加紧密，真正做到无阻塞通信，目前，本系统容量超过国际类似系统最大容量2倍以上。

该双网交换通讯装置的功能板都集成了全冗余网络并行工作，在任意两个功能板间提供不小于10Mpbs的数据交换能力；而如果需要将多个该双网交换平台连接在一起则只需要将两条并行的交换网络与每个双网交换平台的交换板连接即可，可提供100M、1000M的交换速率，伴随着现今网络技术的飞速发展，本双网交换平台将拥有十分强大的扩容能力。在这样的交换能力下坐席、模拟用户、数字用户等各种接口的数量几乎是可以无限制的扩容。

本双网交换通讯装置采用独立CPU分散控制，每块功能板上都有高性能的32位智能处理器(CPU)NIOSII，用来处理冗余的通讯协议、音频的采集和音频的合成等功能。在整个应用和维护过程中，分散控制系统结构可以把故障限制在最小的范围内，任何功能板的故障都不会影响整个系统的正常运行。系统可靠性相比采用传统的核心主机控制方式的系统有了进一步提高，运行稳定，为保障飞行安全提供了有力支持。

本产品的高效可维性主要体现在以下几点：1、板卡热插拔。任何板卡(包括交换板)，在通电运行状态下均可热插拔，方便用户在不影响使用的情况下进行维护。2、全面的运行监督控制平台。可以检测系统中的任意一个数据的信息，智能的判断故障并有声光报警。4、交换系统的全冗余设计。使用户系统使用过程中可以关闭或拔下任意一个交换板进行交换，而不影响系统的正常使用。5、本系统完全自主研制，在具备高可靠性的基础上为用户节约大批资金，改进了进口产品的缺点。另外，该双网交换通讯装置还可以实现主备甚高频电台无缝切换，也就是说当在同一个席位上配置了同一个频率的主备两部电台时，如果主用电台出现故障(ALARM告警)，系统会自动切换到备用电台进行收发。即使用户正在通话过程中，主机故障，也会无间断的切换到备机，这个动作对接收方来说几乎是感觉不到的，用户还可以通过调节音量的大小来对主备机进行区别。

该双网交换通讯装置在使用时，如图1所示，如果将多个该双网交换通讯装置通过外部的全交换网络介质进行连接则可以组成256*64成员容量的电话会议，电话会议中能存储多达256个电话会议，组内可容纳64名成员进行会议。系统可分级进行会议，也可以多组同时进行会议，每组会议成员同时发言人数可达4方。通过电话会议功能，可以预先设定多个呼叫组，通过一键操作即可同时呼叫该组中的全部电话，这一功能对于航行通告、通知信息发布等也非常具有实用性，而所述的全交换网络介质可以采用局域网VLAN联网、广域网VPN，DDN专线，无线网桥、网线、双绞线、光纤、同轴电缆等。而在本双网交换通讯装置内也可以组成一个小型的电话会议。

本实用新型，设备简洁合理，实用性强，比较适合应用在民航领域。

Claims (7)

1、一种双网交换通讯装置，其特征在于：所述通讯装置包括无线板(3)、内线板(4)、外线板(5)、席位板(6)和两块交换板(8)；无线板(3)、内线板(4)和外线板(5)均引出两条通讯网络数据线分别连接至两块交换板(8)，两块交换板(8)则通过通讯网络数据线并联连接至席位板(6)。

2、根据权利要求1所述的双网交换通讯装置，其特征在于：所述双网交换平台还包括有监控板(9)、GPS板(10)、语音板(11)、录音板(12)和磁石板(13)；监控板(9)、GPS板(10)、语音板(11)、录音板(12)和磁石板(13)通过两条并行的通讯网络数据线与两块交换板(8)连接。

3、根据权利要求2所述的双网交换通讯装置，其特征在于：在所述无线板(3)、内线板(4)、外线板(5)、席位板(6)上均设置有音频隔离变换器、数字隔离器、两片网络驱动模块及独立的CPU和FPGA；两块网络驱动器(14)通过电路与CPU连接，CPU通过电路与FPGA连接，FPGA一方面通过数模转换器与音频隔离变换器连接，另一方面直接与数字隔离器连接；音频隔离变换器和数字隔离器连接至外部设备端口，而两片网络驱动模块则通过通讯网络数据线连接至两块交换板(8)。

4、根据权利要求2所述的双网交换通讯装置，其特征在于：所述交换板上设置有多个与各个功能板连接的接口，所有接口均通过音频隔离变换器和数字隔离器与交换单元连接，交换单元与控制及路由协议判断模块连接。

5、根据权利要求3或4所述的双网交换通讯装置，其特征在于：数字隔离器采用光电耦合器和继电器。

6、根据权利要求1所述的双网交换通讯装置，其特征在于：所述双网交换通讯装置的外观为一个内部带有板卡插槽(15)的壳体(14)，所述无线板(3)、内线板(4)、外线板(5)、席位板(6)、监控板(9)、GPS板(10)、语音板(11)、录音板(12)、磁石板(13)和交换板均设置在壳体内且并排插接在板卡插槽(15)内，两块交换板(8)插接在板卡插槽(15)的两端。

7、根据权利要求1所述的双网交换通讯装置，其特征在于：无线板(3)在使用时与VHF甚高频电台连接；内线板(4)在使用时与直通电话机连接；外线板(5)在使用时与市话或程控交换机连接；席位板(6)在使用时通过席位终端板(7)与用户席位连接。

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