微波通信在烏魯木齊區(qū)管中心內(nèi)話系統(tǒng)的應(yīng)用

趙炳祥

摘 要：近年來，隨著新疆管制區(qū)航班量的不斷攀升以及烏魯木齊區(qū)管中心正式投入使用，對于地空通信的要求也越來越高，而內(nèi)話系統(tǒng)（Voice communication system）是民航空中交通管理所使用的一種專用的語音交換系統(tǒng)，對于民航通信保障起著非常重要的作用。VHF信號的網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定性和話音交換效率又與內(nèi)話系統(tǒng)的穩(wěn)定性密不可分，與傳統(tǒng)的地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)相比，微波通信有可用頻帶寬、通信容量大、傳輸損傷小、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點。文章將結(jié)合目前魯木齊區(qū)管中心內(nèi)話系統(tǒng)運行的實際情況，簡單的介紹微波通信在烏魯木齊區(qū)管中心內(nèi)話系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微波通信；內(nèi)話系統(tǒng)；VHF

中圖分類號：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）10-0165-03

Abstract： In recent years， with the increasing number of flights in Xinjiang'scontrol area and the official operation of the Urumqi District Management Center， the requirements for ground-to-air communications have become increasingly high. The internal voice communication system is a special voice exchange system used in civil aviation air traffic management， which plays a very important role in guaranteeing the civil aviation communication. The network transmission stability and voice switching efficiency of VHF signal are closely related to the stability of the internal telephone system， compared with the traditional terrestrial transmission network. Microwave communication has the advantages of available frequency bandwidth， large communication capacity， small transmission damage and strong anti-interference ability. This paper will introduce the application of microwave communication in Urumqi management center in combination with the actual situation of the current operation of the inner telephone system in the management center of Urumqi， and the paper briefly introduces the application of microwave communication in the inner telephone system of the management center of Urumqi.

Keywords： microwave communication； internal telephone system； VHF

1 烏魯木齊區(qū)管中心內(nèi)話系統(tǒng)介紹

內(nèi)話系統(tǒng)，就是語音交換系統(tǒng)（Voice communication system），它實際上是一種空管專用交換機(jī)，供地面管制員使用，接入無線電甚高頻設(shè)備、高頻設(shè)備、各類電話設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，提供管制員之間的管制移交協(xié)調(diào)通信、與其他空管設(shè)施管制員的管制移交協(xié)調(diào)通信以及提供管制員與飛行機(jī)組之間的通信（地/空通信）。

目前，烏魯木齊區(qū)管中心有2套內(nèi)話系統(tǒng)，均為奧地利Frequentis廠家生產(chǎn)，其核心交換技術(shù)采用時分復(fù)用的技術(shù)，其語音編碼方式為脈沖編碼調(diào)制（PCM）的方式。管制員或者飛行員的原始話音一種連續(xù)變化的模擬音頻信號，在Frequentis內(nèi)話系統(tǒng)中使用全數(shù)字的語音交換系統(tǒng)處理和記錄二進(jìn)制的數(shù)字信號對話音信號進(jìn)行處理，并完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換過程如圖1所示，在完成模數(shù)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，數(shù)字信號在語音交換機(jī)中也會進(jìn)行相應(yīng)的解調(diào)過程，從而實現(xiàn)語音交換的目的。

在語音交換機(jī)中可以將量化噪聲限制在相當(dāng)微弱的范圍內(nèi)，這對于民航地空通信非常重要，同時可以增強(qiáng)話音信號質(zhì)量。Frequentis內(nèi)話系統(tǒng)有著雙數(shù)字無阻塞的交換性能、容錯的星型拓?fù)?、雙重的核心資源和分布式的結(jié)構(gòu)等一些列的優(yōu)點，因此其交換功能非常強(qiáng)大。在圖2中其服務(wù)器總線傳輸與交換速率可達(dá)到622M/s，容錯性能也相對較高。FREQUENTIS內(nèi)話系統(tǒng)采用了雙重結(jié)構(gòu)，因此話音在系統(tǒng)內(nèi)部交換的安全性和實時性都能夠得到相應(yīng)的保障，而且每套FREQUENTIS系統(tǒng)中均有兩個服務(wù)器，并均分布式地與VHF信號、電話網(wǎng)絡(luò)、錄音系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、話音數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)及管制員席位相連接。而烏魯木齊區(qū)管中心主用內(nèi)話系統(tǒng)與備用內(nèi)話系統(tǒng)采用1：1的配置，其系統(tǒng)構(gòu)架是基于兩條PCM/TDMA和HDLC協(xié)議的高速通道組成的，且兩條PCM/TDMA高速通道相互獨立并行的運行，所以話音交換在系統(tǒng)內(nèi)部不會存在阻塞和中斷。

2 烏魯木齊區(qū)管中心內(nèi)話系統(tǒng)外部傳輸結(jié)構(gòu)

從圖1和圖2中可知，烏魯木齊區(qū)管中心內(nèi)話系統(tǒng)的優(yōu)點非常明顯，再加上系統(tǒng)本身服務(wù)器間無需切換時間、無需停機(jī)維護(hù)檢修、連續(xù)的系統(tǒng)監(jiān)控功能等，其系統(tǒng)的話音交換對外部的傳輸結(jié)構(gòu)就非常依賴。在烏魯木齊區(qū)管中心內(nèi)話系統(tǒng)的信號引接中，遙控臺VHF信號采用A、B網(wǎng)雙網(wǎng)進(jìn)行傳輸，A網(wǎng)用電信和移動鏈路作為中繼，B網(wǎng)采用聯(lián)通鏈路作為中繼，而且A、B網(wǎng)分別采用的點對點的傳輸和星型結(jié)構(gòu)的傳輸方式，并且兩種不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸運用了不同的傳輸設(shè)備進(jìn)行信號接入，這樣在內(nèi)話系統(tǒng)的VHF信號接入中，從中繼鏈路、運營商、傳輸方式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均有備份并能夠獨立運行，信號的傳輸也更加穩(wěn)定且有冗余鏈路。烏魯木齊區(qū)管中心本場的內(nèi)話系統(tǒng)無線子機(jī)框均設(shè)立在區(qū)管中心中，與服務(wù)器之間建立了分布式的可靠地連接，而塔臺的無線信號子機(jī)框則通過S330和S385兩條SDH環(huán)形網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)與內(nèi)話服務(wù)器之間進(jìn)行連接，兩條SDH網(wǎng)絡(luò)互為備份。塔臺席位與內(nèi)話服務(wù)器之間的連接通過高速率的光纖進(jìn)行傳輸，而主備用內(nèi)話系統(tǒng)所對應(yīng)的席位分別接入了兩臺不同的光端機(jī)進(jìn)行傳輸，在硬件上也實現(xiàn)了相互備份的功能。烏魯木齊區(qū)管中心內(nèi)話系統(tǒng)的整體外部連接結(jié)構(gòu)如圖3所示。

從圖3中可以看出，盡管各VHF信號傳輸、塔臺內(nèi)話子機(jī)框鏈路連接以及塔臺席位與內(nèi)話服務(wù)器之間的連接均有冗余備份的鏈路，但這些鏈路在接入?yún)^(qū)管中心內(nèi)話服務(wù)器時，有一個共同的接入點A點。如圖3所示，當(dāng)A點鏈路發(fā)生中斷時，除了電話網(wǎng)絡(luò)外，所有的鏈路連接就都會中斷，整個內(nèi)話系統(tǒng)也會出現(xiàn)癱瘓，失去了語音交換的意義，這對于地空通信和民航安全是不可接受的。而A點鏈路中斷的隱患就需要有更好的解決方案了，而微波通信可以很好地解決A點鏈路中斷帶來的風(fēng)險。

3 微波通信在烏魯木齊區(qū)管中心內(nèi)話系統(tǒng)的應(yīng)用

微波通信使用波長為1m至0.1mm（頻率為0.3GHz～3THz）的電磁波進(jìn)行的通信。包括地面微波接力通信、對流層散射通信、衛(wèi)星通信、空間通信及工作于微波波段的移動通信。微波通信具有可用頻帶寬、通信容量大、傳輸損傷小、抗干擾能力強(qiáng)等特點，可用于點對點、一點對多點或廣播等通信方式。

3.1 微波通信的性能介紹

目前，通信網(wǎng)絡(luò)將靈活、智能化以及動態(tài)性作為未來的發(fā)展趨勢，而目前SDH接PDH網(wǎng)絡(luò)雖然更為適應(yīng)點對點通信，然而缺少對新型業(yè)務(wù)的拓展以及現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化管理提供支持，也無法解決類似烏魯木齊區(qū)管中心外接鏈路中關(guān)鍵節(jié)點中斷帶來的隱患問題，為微波通信可以較好地解決類似問題。

傳統(tǒng)的微波技術(shù)也存在自身的一些不足，微波通信通常采用分布式通信系統(tǒng)，系統(tǒng)分為室外單元ODU和室內(nèi)單元IDU，但I(xiàn)DU不具備數(shù)據(jù)調(diào)度的功能，只能實現(xiàn)點對點的傳輸，這就需要在實際工作中，將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成環(huán)型和鏈型，這就需要IDU進(jìn)行復(fù)雜的堆棧和級聯(lián)組合，傳輸效率也就變得相對低下，因此在區(qū)管中心地空通信過程中，微波通信不適合作為主用鏈路進(jìn)行信號傳輸。

目前，光纖網(wǎng)絡(luò)與微波網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，微波通信設(shè)備的發(fā)展，極大地豐富了微波設(shè)備的交換輸入輸出接口，可以實現(xiàn)與當(dāng)前廣泛采用的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)直接對接。而隨著自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用，通信管理系統(tǒng)能夠?qū)νㄐ沛溌分械膫鬏斍闆r進(jìn)行監(jiān)控，在線對傳輸容量和調(diào)制方式進(jìn)行調(diào)整，能夠優(yōu)先保證對時間同步要求的可靠性傳輸，這也是目前微波通信的優(yōu)勢所在，也為微波通信作為民航短距離備份傳輸提供了相應(yīng)的技術(shù)支持。

3.2 微波通信在烏魯木齊區(qū)管中心VHF信號傳輸中的應(yīng)用

從圖3可以看出，各遙控臺的VHF信號通過A網(wǎng)和B網(wǎng)進(jìn)行傳輸，A網(wǎng)通過點對點的鏈路進(jìn)行VHF信號的傳輸，這種遠(yuǎn)距離的鏈路傳輸無法使用微波通信進(jìn)行備份。而B網(wǎng)傳輸時采用的星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，將所有遙控臺的VHF信號傳輸至烏魯木齊本埠中心點，而中心點再通過華為的FA36設(shè)備進(jìn)行VHF信號的傳輸，由于烏魯木齊本埠中心點與區(qū)管中心之間距離有限，微波通信就非常適合作為B網(wǎng)傳輸鏈路的備份，如圖4所示。

從圖4也可以看出，即使A點發(fā)生鏈路中斷，B網(wǎng)也可以短時間內(nèi)將所傳輸?shù)腣HF信號切換至微波鏈路進(jìn)行保障地空通信，進(jìn)而保障地空通信的連續(xù)性和完整性。

3.3 微波通信在烏魯木齊塔臺席位的應(yīng)用

在使用微波通信解決了遠(yuǎn)端遙控臺VHF信號在A點中斷的隱患后，還不能夠真正解決地空通信中斷的問題，由于塔臺指揮席位與內(nèi)話服務(wù)器之間通過移動和聯(lián)通兩條光纖鏈路進(jìn)行連接，在圖3中可以看出，如果A點中斷，塔臺席位與內(nèi)話服務(wù)器之間將失去連接。而此時采用微波鏈路代替光纖傳輸后（如圖5所示），就會取得明顯的效果，但光纖與內(nèi)話服務(wù)器間必須采用75Ω與120Ω的歐姆匹配器，這樣就可以實現(xiàn)塔臺內(nèi)話席位與區(qū)管內(nèi)話系統(tǒng)互聯(lián)，進(jìn)而保證地空通信正常。而在后期可以更換相應(yīng)的光端機(jī)設(shè)備，以實現(xiàn)155M光纖電路的接入，以及其他以太網(wǎng)接口業(yè)務(wù)（如空管自動化系統(tǒng)TSDP與區(qū)管SDP互聯(lián)）的傳輸。

3.4 微波通信在烏魯木齊塔臺內(nèi)話子機(jī)框的應(yīng)用

在解決VHF內(nèi)話傳輸隱患和塔臺席位隱患后，當(dāng)圖3中A點鏈路中斷后，烏魯木齊航管樓塔臺依然無法使用，因為從圖3中可以看出，塔臺的內(nèi)話子機(jī)框與內(nèi)話服務(wù)器間的傳輸也經(jīng)過了匯聚點A點，因此同時需要將微波鏈路作為內(nèi)話子機(jī)框與內(nèi)話服務(wù)器間的傳輸SDH環(huán)網(wǎng)的備用，如圖6所示，可將內(nèi)話無線子機(jī)框中的資源接入到了內(nèi)話服務(wù)器中，對安全運行提供更加可靠的鏈路保障。

本文通過微波技術(shù)在VHF信號傳輸、塔臺席位和內(nèi)話子機(jī)框中的應(yīng)用，可以很好地解決烏魯木齊區(qū)管中心內(nèi)話系統(tǒng)傳輸中匯聚點中斷的問題，進(jìn)一步保障了地面管制員和飛行員通信可靠性。

4 結(jié)束語

作者針對目前烏魯木齊區(qū)管中心內(nèi)話系統(tǒng)在地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)中的一些隱患，在思考解決方案的同時，結(jié)合微波通信技術(shù)與SDH環(huán)網(wǎng)的應(yīng)用，簡要地論述微波通信技術(shù)的應(yīng)用對于烏魯木齊區(qū)管中心內(nèi)話系統(tǒng)的重要性和方案的可行性，進(jìn)一步保證VHF信號資源接入更加安全、可靠，從而確保地空通信的不間斷和內(nèi)話系統(tǒng)傳輸?shù)牡乜杖哂嗯渲?，保證民航的飛行安全。

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