基于R&S4200系列電臺(tái)及GB4000系列遙控盒的VoIP甚高頻通信系統(tǒng)組建案例分析

周陽(yáng)

摘 ? 要：VoIP技術(shù)是基于IP和Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)傳輸?shù)南冗M(jìn)技術(shù)。文章介紹了利用羅德與施瓦茨公司（R&S）4200系列電臺(tái)及GB4000系列遙控盒搭建一個(gè)3信道VoIP民航甚高頻語(yǔ)音通信系統(tǒng)的過(guò)程，并分享了搭建經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)電話;甚高頻;地空通信

甚高頻地空通信是民航空管單位和機(jī)組之間最常用的通信手段，當(dāng)前主流的甚高頻通信系統(tǒng)配置模式是通過(guò)模擬方式傳輸音頻和控制信號(hào)。近年來(lái)，基于IP和Internet的網(wǎng)絡(luò)電話（Voice over Internet Protocol，VoIP）技術(shù)被逐漸應(yīng)用到空管語(yǔ)音通信系統(tǒng)中，該技術(shù)使用IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將甚高頻電臺(tái)和管制語(yǔ)音終端相連接，并通過(guò)數(shù)字形式傳輸音頻和控制信號(hào)。本文通過(guò)介紹基于VoIP的甚高頻通信系統(tǒng)搭建和測(cè)試實(shí)例，來(lái)分享該系統(tǒng)的搭建經(jīng)驗(yàn)[1]。

1 ? ?現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和搭建方案簡(jiǎn)介

本套測(cè)試系統(tǒng)搭建于寧波空管站航管樓，管制語(yǔ)音終端采用R&S公司的GB4000T和GB4000V遙控盒，位于航管樓3樓管制現(xiàn)場(chǎng)（現(xiàn)場(chǎng)①）。甚高頻電臺(tái)采用R&S公司的XU4200收發(fā)一體電臺(tái)，共采用3臺(tái)，分別位于航管樓的航管樓8樓設(shè)備機(jī)房（現(xiàn)場(chǎng)②）和2樓設(shè)備機(jī)房（現(xiàn)場(chǎng)③），甚高頻電臺(tái)和遙控盒之間的傳輸距離分別是30 m和80 m。同時(shí)采用思科SF200E-24 10/100M 24口交換機(jī)、思科SF95D-08 10/100M 8口交換機(jī)、netLink單模光纖收發(fā)器作為傳輸設(shè)備。最終搭建的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 ? ?組建過(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決方案

由于GB4000T，GB4000V遙控盒以及XU4200電臺(tái)在采用VoIP模式運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)設(shè)置在R&S隨產(chǎn)品配發(fā)的相關(guān)用戶手冊(cè)和操作手冊(cè)中都有詳細(xì)指導(dǎo)，本文不再對(duì)此過(guò)程進(jìn)行贅述。

在系統(tǒng)的搭建過(guò)程中，主要需要解決的是傳輸延遲、穩(wěn)定性、誤碼率的問(wèn)題，根據(jù)歐洲民航組織在2009年頒布的ED-138 Part1[2]，對(duì)VoIP技術(shù)在民航通信應(yīng)用中的服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）有明確的標(biāo)準(zhǔn)，如圖2所示。

標(biāo)準(zhǔn)中的無(wú)線電語(yǔ)音（Radio Voice）一欄就明確規(guī)定VoIP技術(shù)應(yīng)用于民航甚高頻通信時(shí)，需要滿足延遲≤50 ms、抖動(dòng)≤15 ms、誤碼率≤0.5%的要求。

本次組建基于VoIP的甚高頻語(yǔ)音通信系統(tǒng)的3個(gè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)間有兩種傳輸方式：一是采用樓宇間的實(shí)線信息點(diǎn)進(jìn)行傳輸;二是通過(guò)樓宇間的光纖進(jìn)行傳輸，需要增設(shè)光纖收發(fā)設(shè)備。

在采用樓宇間的實(shí)線信息點(diǎn)進(jìn)行連接測(cè)試時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)①通過(guò)PC訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)②和現(xiàn)場(chǎng)③的電臺(tái)，反饋的延遲數(shù)據(jù)在170 ～280 ms范圍內(nèi)，且有較大的波動(dòng)，故放棄采用樓宇間的實(shí)線進(jìn)行傳輸，更改為樓宇間的光纖進(jìn)行傳輸，為此增設(shè)了netLink 10/100 m自適應(yīng)光纖收發(fā)器，經(jīng)過(guò)同樣的連接測(cè)試，反饋的延遲數(shù)據(jù)均在20～40 ms，符合ED-138的標(biāo)準(zhǔn)要求。

值得注意的是，在進(jìn)行光纖傳輸測(cè)試時(shí)，最初采用的是1臺(tái)100/1 000 M自適應(yīng)8口交換機(jī)作為現(xiàn)場(chǎng)②兩部甚高頻電臺(tái)的節(jié)點(diǎn)交換機(jī)，思科SF200E-24 10/100 M 24口交換機(jī)放置在現(xiàn)場(chǎng)①作為核心交換機(jī)，但在實(shí)際試用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)這兩部甚高頻電臺(tái)和遙控盒之間的連接會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)中斷的情況，而中斷時(shí)對(duì)應(yīng)的路由器端口指示均正常。隨后經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的傳輸監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，在接入這臺(tái)100/1 000 M自適應(yīng)8口交換機(jī)后，遙控盒端口和現(xiàn)場(chǎng)②兩部甚高頻電臺(tái)之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸有較高的抖動(dòng)值，有時(shí)傳輸延遲甚至能高達(dá)200ms，而脫開(kāi)該節(jié)點(diǎn)交換機(jī)直連電臺(tái)進(jìn)行傳輸測(cè)試，傳輸延遲和抖動(dòng)值均符合要求。經(jīng)過(guò)探討和實(shí)測(cè)，將節(jié)點(diǎn)路由器更換為思科SF95D-08 10/100 M 8口交換機(jī)后運(yùn)行正常。

這一問(wèn)題也給維護(hù)人員啟示，在自行采購(gòu)傳輸設(shè)備進(jìn)行VoIP甚高頻通信系統(tǒng)搭建的過(guò)程中，要在保證滿足ED-138所規(guī)定的QoS標(biāo)準(zhǔn)情況下，根據(jù)系統(tǒng)容量選擇適當(dāng)?shù)膫鬏斣O(shè)備帶寬，而不是盲目選擇標(biāo)稱帶寬高的傳輸設(shè)備。

3 ? ?甚高頻語(yǔ)音通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及優(yōu)化方案

在甚高頻語(yǔ)音通信系統(tǒng)搭建完成后，維護(hù)人員也進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的觀察和試用，發(fā)現(xiàn)了該系統(tǒng)的一些優(yōu)缺點(diǎn)。

3.1 ?甚高頻語(yǔ)音通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）基于數(shù)字信號(hào)傳輸和QoS，VoIP技術(shù)能夠提供比傳統(tǒng)模擬信號(hào)傳輸質(zhì)量更好的話音。

（2）基于VoIP的語(yǔ)音通信系統(tǒng)組建完成后，新增、更改信道接入管制甚高頻通信終端時(shí)，可以采用多種傳輸路由方式，無(wú)需重新敷設(shè)線纜或采購(gòu)專用傳輸設(shè)備，極大降低了系統(tǒng)維護(hù)成本。

（3）VoIP模式為管制終端提供了更豐富的功能，例如，在權(quán)限開(kāi)放的情況下管制終端能夠?qū)﹄娕_(tái)進(jìn)行部分參數(shù)調(diào)整和控制操作，方便語(yǔ)音記錄儀接入采集錄音信號(hào)等，大大擴(kuò)展了應(yīng)用場(chǎng)景和便利性。

3.2 ?甚高頻語(yǔ)音通信系統(tǒng)的缺點(diǎn)

甚高頻語(yǔ)音通信測(cè)試系統(tǒng)由于采用單路由傳輸，又增加了光纖設(shè)備，故障點(diǎn)有所增加，且任意一個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)故障都會(huì)造成某一信道中斷。由于IP可以提供路由功能，后續(xù)可以新增一條傳輸線路，通過(guò)路由功能確保通信的快速恢復(fù)，避免因?yàn)閭鬏斣O(shè)備故障造成通信中斷。

4 ? ?結(jié)語(yǔ)

隨著民航空管技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的民航設(shè)備廠商都推出了基于VoIP技術(shù)的甚高頻電臺(tái)、語(yǔ)音交換系統(tǒng)、語(yǔ)音記錄儀等設(shè)備，它們不再是單一的設(shè)備，而具備了組成龐大系統(tǒng)、平臺(tái)的條件?；赩oIP技術(shù)的設(shè)備展現(xiàn)出了更好的易組建、易維護(hù)性，具有更優(yōu)異的性能、更好的安全性以及更低的投建成本，這使得VoIP技術(shù)必然成為將來(lái)民航空管技術(shù)中的主流方向。本文通過(guò)一次實(shí)驗(yàn)，分享一些粗淺的經(jīng)驗(yàn)，希望能為行業(yè)提供一些參考。

[參考文獻(xiàn)]

[1]孫俊峰.甚高頻地空通信系統(tǒng)中VoIP技術(shù)的運(yùn)用[J].信息通信，2015（8）：202.

[2]EUROCAE.Network requirements and performances for voice over internet protocol（VoIP）air traffic management（atm）systems-network specification[EB/OL].（2009-02-10）[2019-08-20].www.eurocae.net.