淺談IP技術在空管語音交換與控制系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢

【摘要】目前的空管地空通信系統(tǒng)是基于模擬或數(shù)字混合技術，采用點對點線路，有限的通訊能力制約著空管運行效率和飛行安全。現(xiàn)代空管系統(tǒng)高度依賴信息技術，歐美航空發(fā)達國家于2005年相繼提出了下一代航空運輸系統(tǒng)規(guī)劃，我國也于近些年提出了新一代民航運輸系統(tǒng)的概念，目前ICAO、FAA、EUROCAE等國際民航組織正在逐步推廣基于IP的通信協(xié)議和組網(wǎng)技術，以提高地空通信能力，為新一代空管系統(tǒng)建設奠定基礎。

【關鍵詞】空管語音交換與控制系統(tǒng)；VoIP

1、空管地空通信系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

1.1空管地空通信系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡的現(xiàn)狀

標準化組織（ITU（國際電信聯(lián)盟），3GPP（第三代合作伙伴計劃），EUROCAE（歐洲民航裝備組織）等）已經(jīng)停止對TDM技術的新標準制定。

電信運營商（e.g.Orange， German Telecom）已經(jīng)或者即將停止提供傳統(tǒng)的電信鏈路（模擬， 64k and E1 services）。

所有的電信運營商已經(jīng)把TDM（時分復用）的傳輸網(wǎng)升級到IP網(wǎng)絡，預計TDM網(wǎng)絡將在5年內消失。

無法實現(xiàn)各個地區(qū)空管系統(tǒng)之間共享甚高頻電臺資源，互聯(lián)互通困難。

1.2空管地空通信系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡的發(fā)展方向

遷移至IP網(wǎng)絡在電信網(wǎng)絡業(yè)可謂大勢所趨。究其原因主要是為降低成本。因為IP網(wǎng)絡寬帶相對數(shù)字或模擬網(wǎng)絡成本更低。但是對于地空無線通信需要特別考慮實際操作用例。例如，IP連接延遲變化的不確定性對于無線覆蓋操作和無線耦合來說是一項重大挑戰(zhàn)。對于有線通信，必須保持與現(xiàn)有電話協(xié)議的兼容性，例如MFC-R2、LB等電話協(xié)議。

EUROCAE和ICAO已經(jīng)制定了基于IP語音的空中交通管制標準

EUROCAE WG 67是規(guī)定ATM VoIP系統(tǒng)語音技術和操作的要求。ICAO已經(jīng)通過EUROCAE WG 67（European Organization for Civil Aviation Equipment Working Group 67）成為國際標準。包括以下內容：

ATM VoIP技術和操作要求；

ATM VoIP系統(tǒng)組件和兼容性要求的定義；

ATM VoIP組件互聯(lián)的網(wǎng)絡要求的定義；

ATM VoIP系統(tǒng)質量驗證測試的定義。

EUROCAE WG 67創(chuàng)建的最終文件于2009年2月發(fā)布，并于2010年和2012年更新兩次。

2、基于IP網(wǎng)絡的空中交通管制的可行性及優(yōu)點

2.1IP網(wǎng)絡在空中交通管制應用的可行性

現(xiàn)在幾乎所有電信運營商的骨干傳輸網(wǎng)都是基于IP的。

VoIP具備QOS（服務質量控制），可以提供非常好的話音質量。

IP網(wǎng)絡安全性很高，銀行等金融機構的網(wǎng)絡全部基于IP網(wǎng)絡，而且空管系統(tǒng)自成一個局域網(wǎng)，與外網(wǎng)物理隔斷，安全性更高

2.2基于IP網(wǎng)絡的空中交通管制優(yōu)點

不同的骨干網(wǎng)絡整合成一個基于IP網(wǎng)絡的所有服務，降低了系統(tǒng)維護成本，并為話音和數(shù)據(jù)服務提供了靈活的路由。

IP網(wǎng)絡可以提供固有的路由功能，減少網(wǎng)絡鏈接的故障，并確?？焖倩謴屯ㄐ沛溌?，在語音和數(shù)據(jù)通信方面使用IP網(wǎng)絡可以增加方案的靈活性。

此外，基于IP的網(wǎng)絡可以從不同的站點動態(tài)訪問數(shù)據(jù)并且進行多個中心的數(shù)據(jù)共享。因此，不同的空中交通管制中心可以通過深入到其他地理區(qū)域和數(shù)據(jù)共享功能進行遠程控制操作。

3、IP技術在空管語音交換與控制系統(tǒng)中的應用

3.1民航空管語音交換與控制（內話）系統(tǒng)

VCS（內話系統(tǒng)）是一種多功能的空管專用通信終端設備，可接入多個有線、無線信道，支持多個席位操作面板，具備席位間通信、信道分配、共享的話音通信系統(tǒng)?？展軆仍捪到y(tǒng)主要完成管制人員與飛機駕駛員地空通訊和管制人員所需的地面通訊功能。

3.2VoIP的基本原理

VoIP（Voice over Internet Protocol）是將模擬聲音信號（Voice）進行壓縮編碼處理，然后再將經(jīng)過壓縮編碼處理過的語音數(shù)據(jù)根據(jù)相關的協(xié)議進行打包（數(shù)據(jù)封包），通過IP分組網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)包傳送到接收端，經(jīng)過數(shù)據(jù)拆包，解壓解碼等操作后，獲得原始的語音信號，從而在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上做實時傳遞。

3.3VoIP內話系統(tǒng)（VCX-IP）網(wǎng)絡解決方案

（1）從TDM到IP技術的分布遷移。十多年前基于TDM技術的語音與數(shù)據(jù)VCX網(wǎng)絡問世。如今，這部分客戶正利用VCX網(wǎng)絡的分步遷移功能實行到IP基礎設施的遷移。最新版本的VCX-IP在各個階段都強化了現(xiàn)有解決方案。VCX-IP旨在將頂尖IP網(wǎng)絡技術結合到現(xiàn)有TDM基礎設施。由此，VCX網(wǎng)絡解決方案可以提供冗余的、對原有應用完全透明的TDM和IP廣域網(wǎng)。

（2）集成IP、TDM及VSAT網(wǎng)絡。VCX-IP網(wǎng)絡解決方案引用本地的廣域網(wǎng)物理架構，通過與現(xiàn)有設備相兼容的冗余WAN提供高度可靠性。順應國際電信業(yè)的發(fā)展趨勢，客戶將其數(shù)據(jù)、地/地、地/空通信模擬系統(tǒng)替換為先進的IP系統(tǒng)。VCX-IP網(wǎng)絡解決方案是因為遷移過程高度安全，不會對原有系統(tǒng)的正常運行造成任何影響。

VCX-IP網(wǎng)絡解決方案系統(tǒng)拓撲圖如下圖所示：

（3）應急方案與節(jié)省帶寬。先進的網(wǎng)絡路由技術與全面的VSAT備份廣域網(wǎng)提供可靠的應急方案：一個管制中心接管另一個管制中心的業(yè)務。這一方案確保即使在重大自然災害期間也能時刻保持空域開放。據(jù)了解，F(xiàn)requentis內話廠家已將最初基于TDM的VCX網(wǎng)絡方案升級到最新IP解決方案，重點目的主要集中在節(jié)省帶寬。另外G.729語音壓縮技術已經(jīng)將帶寬負荷減少到8kbit/s。

（4）針對安全型設計。VCX-IP網(wǎng)絡解決方案集成多級冗余概念并提供冗余的物理設備、內部站點及運行網(wǎng)絡。在多個廣域網(wǎng)下VCX-IP集成基于優(yōu)先級的路由及接入控制功能實現(xiàn)可靠通信，同時為系統(tǒng)操作及管理任務提供獨立的處理單元，確保監(jiān)控和重新配置設備時的通信安全。

（5）降低成本。VCX-IP通過提供傳統(tǒng)技術到 IP技術的網(wǎng)關（如低速數(shù)據(jù)、磁石電話、MFC及ATS- QSIG）來減少投資。通過語音壓縮、呼叫聚合機制和支持服務類型及優(yōu)先級的靈活路由功能來節(jié)約運行成本。盡管國際趨勢在不斷縮短IT生命周期，但依然可以提供長達十年的生命周期支持。

4、結束語

隨著民航事業(yè)的不斷發(fā)展，IP技術很有潛力來實現(xiàn)未來地空通信系統(tǒng)的功能需求和技術要求，通過該技術實現(xiàn)VHF頻率的共享，不僅能夠節(jié)約日益緊張的頻率資源、提高地空通信設備使用率，還能節(jié)約空管系統(tǒng)投資與運行成本。

作者簡介

賀平瀚（1989.3-），男，漢族，北京市，助理工程師，大學本科，研究方向：民航空管。