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如何实现综合视讯与铁路局会议系统的混网

http://www.c114.net ( 2008/8/18 10:38 )

1. 铁路局会议网

铁路局会议网由可视和音频两大部分组成,主要为铁路运输生产服务。在铁路不断深化改革,铁路局直接管理各生产站段的模式中,起着重要的桥梁作用。西安铁路局管辖陕西省境内的陇海铁路、襄渝铁路、宝中线、西合线、西康线、咸铜线、西户线等多条铁路线,点多线长,通过会议网及时了解各生产站段的运输生产情况,布置安排工作任务,及时传达铁道部的文件要求和精神,起到重要的承上启下的作用。

(1)  可视部分

会议网可视部分实现一级连接,使用的是中兴的视频系统,在会议中心设置有主备用MCU,下挂53个4050A可视终端,通过2M专线连接53个主要运输生产站段。系统由多点控制单元(MCU)、网络管理系统、传输信道、可视终端设备组成。MCU处于会议网络的核心位置,可供多个地点的会议同时进行相互间的通信。MCU在数字域中实现音频、视频、数据和信令等数字信号的混合和切换,但不影响音频、视频等信号的质量。它的主要功能为语音混合、视频切换以及多点通信协议的处理。

网络管理包括3个部分:NMS Webserver,NMS Server和数据库,网络管理系统实现MCU的拓扑管理、配置管理、故障管理、日志管理等功能。具体包括以下5大功能:MCU管理、版本管理、用户管理、版本信息管理,并通过会议管理实现网络管理与会议调度系统的自由切换。

会议终端一方面是将本会场视频、音频、数据、信令等各种数字信号分别进行处理后组合成一路复合的数字码流,再将它转变为用户—网络接口兼容的、符合传输网络所规定的信道帧结构的信号格式送上信道传输;另一方面则进行发送时的逆处理,将从传输网络上接收的远端会场复合信号处理成相应的视频、音频、数据、信令等信号后广播出来。

(2) 音频部分

会议网音频部分实现的二级连接,会议中心使用48回线总机,分别接有安康、宝鸡、北郊三个地方的会议总机,会议分机接到西安铁路局管内所有站段会议室。音频会议系统由会议总机、四线传输通道、会议分机三大部分组成。

会议总机采用北京二七厂生产的48回线总机,全部采用扳键操作,实现会议的对讲、发言等。

会议分机使用的是四线五型会议分机,完成远端会场声音的放大,以及本会场声音的发送。

2. 综合视讯

综合视讯系统是利用IP技术实现高可靠性的、高质量的远程会议系统,它是网络视频会议多媒体数据相互融合的系统平台。系统由视讯服务器(MCU)和SDH传输设备、路由器、视讯终端组成,分别在西安、宝鸡、安康设立了核心汇聚层。视讯终端的接入方式有ADSL光纤接入。以各段机关会议室为主,可自主召开段管内会议,接入灵活、操作方便。主要功能有会议录像、电子白板、发送文件、会议管理、视频呼叫、文字短信、远程控制等多种功能。

3. 综合视讯与铁路局会议网混网

铁路局会议网目前只接到站段一级,综合视讯系统接到各个站段的车间一级。铁路局直管站段后,合并了较多站段,站段的管辖范围比以前大多了。每逢有重要会议需要及时将会议精神传达到各个领工区时,这时铁路局原有的会议系统就发挥不了作用。为了利用现有的资源,减少重复投资,发挥既有设备的功能,满足新形势下铁路局直接与相关站段车间召开会议的需求,解决了不必要的路途奔波,提高了铁路局的办公效率,将综合视讯和铁路局会议网混网,实现音视频互通,方便铁路局进行运输生产的调度、指挥,把路局的安全形势和重要会议精神及时传达到每个车间、每个职工,促进铁路的安全运输生产工作。

综合视讯系统和铁路局会议系统混网分为视频和音频两大部分来进行的,具体结构如图1:
 
                                                                                                                                               图1  铁路局综合会议视讯系统

视频:混网通过矩阵实现视频的切换,综合视讯微机的显卡输出接矩阵的视频源入,采集卡接矩阵的输出,4050A的本地视频输出接矩阵的视频源入,会场的电视机接矩阵的输出。

音频:通过调音台实现音频的交换,由于调音台、声卡的输入和输出阻抗不同,需要达到阻抗匹配和电平的要求。这个问题也是混网中最关键、最难的问题。因为经过多方面查找声卡的输入、输出阻抗以及调音台的输出阻抗、电平要求等相关数据,这些数据都没有,所以只有自己实际测量。

(1)  首先需要确认调音台、声卡的输入输出阻抗

具体测量方法如图2:

①   求输入阻抗

2  调音台、声卡的输入输出阻抗测量

用数字万能表反复量U1 、U2并调可变电阻R,当U1 = U2 时,
则Rx=R
测得声卡输入阻抗为10KΩ,调音台输入阻抗为10KΩ(测得数据与说明书的输入阻抗相同)。

②  如何用简便的方法求输出阻抗,具体如下

用数万能表先量一下开路电压记作U1(即E),再并一个电阻R量出电压U2

 式中只有Rx一个末知数,解出方程,即Rx为输出阻抗
若量的U2 < < U1时应把R换大一点
若量的U2接近K时应把R换小一点
最好使
测得声卡输出阻抗1.5Ω,调音台输出阻抗为120Ω


(2)调音台和声卡的基本数据

①  调音台

A、输入阻抗10 KΩ,最高输入电平+22dBu(9756mv)。
dBm = 22+10Lg(600/10000) = 9.78dB = 9.5mw。
一般输入电平最好控制在+6~-30dBu(1564~24 mv)。

B、输出阻抗120Ω,最高输出电平+22dBu(9756mv) 。
dBm = 22+10Lg(600/120) = 28.99dB = 792.5mw。
调音台输出电平在+22~-52dBu(9756~2mv),为了保证输出不失真,建议前置级电位器放在一步,后两个功放步位器任意调,输出电平可在+12~-52dBu(3085~2mv)之间变化。

C、放大: • 电压放大系数为1。
• 功率放大倍数792.5/9.5=83.42。
             • 放大量S=10Lg83.42=19.21Db。
或S=28.99-9.78=19.21dB。

②  声卡

A、输入阻抗10 KΩ,最高输入电平0dBu(775mv),
dBm = 0+10Lg(600/10000) =-12.2dB 。
一般工作范围在-10~-30 dBu(245~24.5 mv),
建议最好使用在-16~-20 dBu(122.8~77.5 mv)。
B、输出阻抗1.5 Ω,最高输出电平0dBu(775mv),
dBm = 0+10Lg(600/1.5) = 26dB。
    输出电平一般在-5~ -30dBu(435~24.5 mv)建议最好工作在-10~-15 dBu(245~138mv)即+16~11dBm(40~12 mw),

(3)  解决阻抗不匹配会造成衰耗

① 阻抗不匹配造成的衰耗

通过测量得出调音台的输入阻抗为10 KΩ,输出阻抗为120Ω;声卡的输入阻抗为10 KΩ,输出阻抗为1.5Ω。因此直接连接后,阻抗不匹配,会造成衰耗。例如某连接点阻抗分别为Z1、Z2 ,接后其衰耗
 
比如Z1 =1.5Ω, Z2=16Ω

所以利用匹配变压器实现阻抗匹配,调音台出到声卡入的阻抗比为120Ω:10 KΩ,声卡出到调音台入阻抗比为16Ω:10 KΩ。

②  匹配变压器的简便设计方法

根据圈数比、电压比、阻抗比、电感比的关系
 
 设N1=1
例如:Z2=10KΩ,Z1=120Ω
 


 
可以得出调音台出到声卡入的变压器,采用N1:N2 = 1:9.1的T1变压器,具体结构如图3。

③   本匹配器的计算方法

A、调音台出到声卡入用了一只N1:N2 = 1:9.1的T1变压器,阻抗比为120Ω:10 KΩ,建议调音台输出电平调为-36 dBu(12.3 mv)经T1变压器后变为12.3×9.1=110mv(等于-17 dBu或9dBm或8 mw)送入声卡。达到了声卡输入阻抗匹配与电平的要求。

B、声卡出到调音台入用了一只N1:N2 = 1:25的T2变压器,阻抗比为16Ω:10 KΩ。声卡出阻抗为1.5Ω,而1.5 Ω:10 KΩ变压器很难制作,这样声卡出与16Ω接后衰耗5dB即电压衰减3倍(10Lg3=5),这样声卡出来的110mV变为110mV/3=36.6mv,再经T2后变为36.6×25=915mv进入调音台,达到了调音台输入阻抗匹配与电平的要求。
                                      
 
图1  调音台到声卡的具体结构

(4) 接地

在混网过程必须严格按照要求,将所有的设备都接地线,防止不同设备间产生压降,对设备接口造成损坏。

4. 总结

通过以上方式将两个会议系统混网后,克服了由于阻抗不匹配造成的声音效果不稳定,声音质量差的原因,确保了综合视讯会议系统和铁路局会议网的互通。解决了铁路局以往没有和多个站段领工区直接对话的历史,既为铁路局提高了工作效率、节约了路途奔波之苦,又为铁通提高服务质量、提高了竞争力、树立了良好的铁通形象。经过多次使用,效果良好,得到了铁路局的好评。

作者:李斌轩    来源:西部通信

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