基于Mesh网络井下救灾通讯系统之语音调度子系统的设计与实现

发布时间：2017-08-29 05:31

  本文关键词：基于Mesh网络井下救灾通讯系统之语音调度子系统的设计与实现

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【摘要】：煤炭资源在我国的经济和社会发展中占据着举足轻重的位置,煤炭产业是我国的基础产业之一。然而,煤矿安全状况严重制约着煤炭产业的发展。当发生煤矿安全事故时如何在井下救援基地与地面调度指挥中心之间及时可靠地通信,是对井下救援工作进行科学决策的前提,成为煤矿安全事故无法避免的情况下降低伤亡人数和经济损失的关键因素。目前,绝大多数应急通讯系统均不支持井下使用。而且正常情况下的井下通信技术、网络与设施,往往会在矿井安全事故发生时失去效用。上述情况对于建立一种集语音调度、巷道人员定位、无线视频监控与井下环境参数监测为一体的井下救灾可视化无线通讯系统提出了紧迫的要求。本文主要研究基于Mesh网络井下救灾通信系统之语音调度子系统的设计与实现。语音调度子系统可在救援时调度与控制语音业务,具有语音通话、群呼组呼、电话会议等功能,可根据救援现场实际情况动态调度救灾语音通信,对于科学实施救援方案具有十分重大的现实意义。本文首先对无线Mesh网络进行了研究,得出其具有结构灵活、扩展性强等特点的结论。之后本文分析了井下救灾通信系统业务需求、系统逻辑与拓扑结构,构建了混合型无线Mesh骨干网。VoIP技术是语音调度子系统的重要基础技术,因此本文对其基本原理、编解码技术以及信令和传输协议进行了详细分析,并重点对会话初始化协议SIP的构件、消息形式和呼叫流程进行了深入研究。语音调度系统由服务器(IPPBX)、通信终端和调度台构成。本文以IP02作为硬件平台,对Asterisk软件换软件进行二次开发,构建了基于SIP协议的IPPBX,包含用户管理、群呼组呼、电话会议等模块。其次开发了语音调度台进行,使管理员能够在可视化界面上完成语音调度功能。此外,本文以ToughEX(?)hone-431-MAXI本安防爆手持机为硬件平台,基于Android系统对通信终端软件进行了开发。为了验证系统的实际性能,本文分别在地面狭长场景和实际巷道场景对无线Mesh骨干网络性能与语音调度系统QoS进行了测试。测试结果表明,骨干网吞吐量、时延与抖动和节点场强等性能指标,语音调度子系统丢包率、时延与抖动和包失序等QoS指标完全满足系统业务需求。
【关键词】：Mesh 井下救灾 语音调度 VoIP
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD655
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 1 引言13-17
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 煤矿井下无线通信发展现状14-15
• 1.2.2 VoIP技术发展现状15-16
• 1.3 本文的组织结构16-17
• 2 无线Mesh网络与井下救灾通信系统17-27
• 2.1 无线Mesh网络概述17-21
• 2.1.1 Mesh网络拓扑与结构17-20
• 2.1.2 Mesh网络特点20-21
• 2.2 井下救灾通信系统概述21-25
• 2.2.1 系统业务需求21-22
• 2.2.2 系统逻辑结构22-24
• 2.2.3 系统系统拓扑结构24-25
• 2.3 井下救灾通信系统无线Mesh骨干网的构建25
• 2.4 本章小结25-27
• 3 VoIP技术及SIP协议27-39
• 3.1 VoIP技术概述27-29
• 3.1.1 基本原理27-28
• 3.1.2 编解码技术28-29
• 3.2 VoIp协议29-30
• 3.2.1 信令协议29-30
• 3.2.2 传输协议30
• 3.3 会话初始化协议SIP30-37
• 3.3.1 SIP构件31-32
• 3.3.2 SIP消息32-33
• 3.3.3 SIP呼叫流程33-37
• 3.4 本章小结37-39
• 4 系统服务器与调度台的设计与实现39-57
• 4.1 系统概述39-40
• 4.1.1 设计目标39
• 4.1.2 系统结构39-40
• 4.2 服务器开发环境与平台40-45
• 4.2.1 Asterisk体系结构41-42
• 4.2.2 Asterisk二次开发42-43
• 4.2.3 硬件平台IP0243-45
• 4.3 服务器主要功能模块45-50
• 4.3.1 用户管理模块45-46
• 4.3.2 群呼组呼模块46
• 4.3.3 电话会议模块46-47
• 4.3.4 语音信箱模块47-48
• 4.3.5 连接PSTN模块48-50
• 4.4 语音调度台软件的开发50-56
• 4.4.1 总体开发流程51-53
• 4.4.2 登录管理模块53-54
• 4.4.3 语音调度模块54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 5 语音通信终端的开发57-77
• 5.1 设计目标57
• 5.2 系统结构57-59
• 5.2.1 系统总体结构57-58
• 5.2.2 软件层次58-59
• 5.3 语音终端软硬件平台59-63
• 5.3.1 防爆手持机60-61
• 5.3.2 Android操作系统61-62
• 5.3.3 开发环境62-63
• 5.4 登录管理63-66
• 5.4.1 登录与退出63-65
• 5.4.2 数据同步65-66
• 5.5 语音通话66-71
• 5.5.1 语音通话流程66-70
• 5.5.2 当前通话状态信息70
• 5.5.3 通话设备控制70-71
• 5.6 电话会议71-75
• 5.6.1 创建会议室71-73
• 5.6.2 加入会议室73-75
• 5.7 本章小结75-77
• 6 系统综合性能测试77-91
• 6.1 测试目标77
• 6.2 测试网络拓扑结构与设备配置77-78
• 6.3 测试工具及方法78-80
• 6.3.1 针对无线Mesh骨干网79
• 6.3.2 针对语音调度子系统79-80
• 6.4 测试地点及布网80-82
• 6.4.1 地面狭长场景80
• 6.4.2 实际巷道场景80-82
• 6.5 无线Mesh骨干网性能测试82-85
• 6.5.1 吞吐量82-83
• 6.5.2 时延与抖动83-84
• 6.5.3 节点场强84-85
• 6.6 语音调度子系统QoS测试85-89
• 6.5.1 QoS总体指标85-86
• 6.5.2 丢包率86-87
• 6.5.3 时延与抖动87-88
• 6.5.4 包失序88-89
• 6.7 本章小结89-91
• 7 结论91-93
• 参考文献93-97
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果97-101
• 学位论文数据集101

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3 余乃平;复杂网络理论对Mesh网络结构的分析和优化[D];北京邮电大学;2008年

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本文编号：751589