基于VOIP技術(shù)在空管甚高頻通信系統(tǒng)的應(yīng)用

劉日峰

摘要：VOIP技術(shù)使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)語音傳輸，通過對語音信號進行數(shù)字化編碼、壓縮、并以數(shù)據(jù)封包的形式在互聯(lián)網(wǎng)上進行實時傳輸?；赩OIP技術(shù)進行的組網(wǎng)后，系統(tǒng)的可靠性大大提高，后期維護簡單，可進行靈活配置。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)互聯(lián)技術(shù)，以提高地空通信能力， 本文將驗證基于EUROCAE制定的ED137、138協(xié)議的VOIP VHF與內(nèi)話系統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)的可行性。

關(guān)鍵詞：VOIP;空管甚高頻通信系統(tǒng)

地空通信是整個空管系統(tǒng)運行中最重要的環(huán)節(jié)，目前的空管語音通信系統(tǒng)是基于模擬或數(shù)字混合技術(shù)，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(shù)，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，現(xiàn)階段正逐步推廣基于IP 的通信協(xié)議和組網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)，以提高地空通信能力，為新一代空管系統(tǒng)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

VOIP又被稱為IP 網(wǎng)絡(luò)電話，它是建立在IP 技術(shù)上分組化與數(shù)字化的傳輸技術(shù)。具體來講就是將模擬的聲音進行數(shù)字化，并通過一定的加工，以數(shù)據(jù)包的形式在IP 網(wǎng)絡(luò)中進行實時傳輸，它是一種可以在IP 網(wǎng)絡(luò)上相互傳送模擬語音信號或可視化信號。

為快速推進華北地區(qū)地空通信VOIP 技術(shù)測試和實施進程，結(jié)合華北地區(qū)各空管單位現(xiàn)有內(nèi)話系統(tǒng)、甚高頻系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)資源，通過搭建測試設(shè)備和平臺，對甚高頻設(shè)備與內(nèi)話系統(tǒng)間VOIP技術(shù)互聯(lián)進行測試和技術(shù)驗證，并提供給管制用戶進行實際指揮通信使用。

一、設(shè)計思路

在EUROCAE 制定的ED136、137、138協(xié)議的基礎(chǔ)上，搭建北京區(qū)管中心Frquentics3020X 7.1內(nèi)話系統(tǒng)與鄂爾多斯甚高頻RS 4200 設(shè)備的IP 網(wǎng)絡(luò)鏈路， 北京區(qū)管中心Frquentics3020X 7.1 內(nèi)話系統(tǒng)提供IP 接口和相應(yīng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，鄂爾多斯甚高頻遙控臺提供4 信道RS 4200 設(shè)備提供符合ED-137 協(xié)議的IP 接口，同時配置相應(yīng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備VCX-IP。具體網(wǎng)絡(luò)拓撲圖1如下所示：

（一）設(shè)備選型

在設(shè)備選型上，通過設(shè)備的國產(chǎn)化及產(chǎn)品的性能比較，北京和鄂爾多斯甚高頻臺站的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均采用華為AR3260 路由器，路由器配置為SRU40 板卡（業(yè)務(wù)路由單元40 板，3GEWAN，2 USB，3 DSP 插槽），350W 電源交流模塊，，E1 辦卡，以太網(wǎng)板卡。

（二）路由器E1 鏈路配置及IP 接口配置

北京區(qū)管華為路由器配置信息

controller E1 1/0/0

using e1 //配置CE1/PRI 接口工作在E1 方式

description ACC //該接口為北京ACC 側(cè)接口

line-termination 75-ohm //配置E1 接口所連接的線

纜類型

clock master //配置接口的時鐘模式，DCE 配置為主模式，

DTE 配置為從模式

鄂爾多斯華為路由器配置信息

controller E1 1/0/0 //該接口配置同上，時鐘模式不需要配置，

默認工作在從模式

using e1

description EEDS

line-termination 75-ohm

北京區(qū)管華為路由器

interface Serial1/0/0：0

link-protocol ppp//配置鏈路層接口采用PPP 協(xié)議進行通

信

ip address 172.16.0.1 255.255.255.0 //按照規(guī)劃配置對應(yīng)

IP 地址

interfaceGigabitEthernet0/0/9

ip address 10.30.20.1 255.255.255.0

路由信息：

ip route-static 0.0.0.0 0 172.16.0.3

鄂爾多斯華為路由器

interface Serial1/0/0：0

link-protocol ppp //配置鏈路層接口采用PPP 協(xié)議進行通

信

ip address 172.16.0.3 255.255.255.0 //按照規(guī)劃配置對應(yīng)IP 地址

interfaceGigabitEthernet0/0/9

ip address 192.168.0.1 255.255.255.0

路由配置

ip route-static 0.0.0.0 0 172.16.0.1

二、驗證過程

（一）模擬測試

在北京區(qū)管進行模擬測試時，無法模擬鄂爾多斯甚高頻電臺。故使用E1 線路模擬聯(lián)通專線，使用Laptop 模擬甚高頻電臺來獲取VOIP 報文，測試連通性，測網(wǎng)絡(luò)時延。模擬網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖2.1 所示：

按照上述拓撲，搭建完成網(wǎng)絡(luò)配置后，使用Laptop 去ping北京區(qū)管內(nèi)話系統(tǒng)的地：10.20.20.220，即結(jié)果如下圖2.2 所示：

結(jié)果分析：可通信，并且通信時延是3～4ms，滿足民航甚高頻通信系統(tǒng)的要求。

（二）呼叫測試

在北京區(qū)管中心，主動呼叫測試用戶鄂爾多斯端，在測試Laptop 上面，針對通信進行抓包，由于Laptop 無法模擬SIP 被叫方與主叫建立SIP 會話，故回復ICMP 端口不可達報文。結(jié)果如圖2.3。

結(jié)果分析：可以看到SIP 的會話請求報文如下，被叫用戶：

TxRx_M@192.168.0.100 被叫IP：192.168.0.100，呼叫可以建立。

（三）語音呼叫測試

在確保北京區(qū)管至鄂爾多斯甚高頻臺鏈路正常的情況下，北京區(qū)管中心Frequentis 7.1 內(nèi)話系統(tǒng)提供ED-137 IP 數(shù)字接口。在內(nèi)蒙鄂爾多斯甚高頻臺選取3-4 個信道（北京高空扇區(qū)備用頻率、呼和中低空備用頻率）設(shè)備，每信道主、備機分別提供ED-137 IP 數(shù)字接口。在北京區(qū)管管制大廳設(shè)置一個測試管制席位，對席位面板進行相應(yīng)配置，并保存該席位測試過程中的通話錄音以供技術(shù)人員對語音質(zhì)量進行事后分析。

測試結(jié)果及分析：對120.5、134.25MHz 頻率進行測試ORDOS 端使用貝克模擬機組對該頻率進行測試，貝克發(fā)送測試語音信號，ACC 內(nèi)話收信號質(zhì)量良好;ACC 內(nèi)話模擬管制員發(fā)指令，ORDOS 端貝克收到語音信號，并且信號清晰，聲音正常，但電臺的調(diào)制度過低，一直維持在40 以下，且大起大落，雖然啟控燈一直亮，但外放音響語音信號聲音斷續(xù)嚴重。隨后電臺廠家與內(nèi)話廠家就該問題進行交流，ACC 內(nèi)話對IP打包周期進行調(diào)整后再測試，電臺調(diào)制度有改觀，最大上升至80，但外放音響播放的聲音依舊斷續(xù)嚴重，根據(jù)內(nèi)話值班員反映測試過程中系統(tǒng)中出現(xiàn)了紅色斷線告警。

三、總結(jié)

我們通過試驗驗證了VOIP 技術(shù)在民航甚高頻通信系統(tǒng)應(yīng)用的可行性，它具有延時低，施工工藝簡單，避免了局端與遠端的布線，節(jié)省了空間，減少了故障點，提高了系統(tǒng)的運行效率。但同時也存在不足，TCP/IP 協(xié)議與RS 發(fā)信機的啟控協(xié)議，EUROCAE 制定的ED136、137、138 通信協(xié)議的兼容性有待提高，發(fā)信機無法正常啟控，使得甚高頻通信系統(tǒng)使可靠性及穩(wěn)定性降低。下一階段我們將深入研究EUROCAEED 制定的ED136、137、138 協(xié)議內(nèi)容和RS 發(fā)信機的啟控協(xié)議、機制，提高TCP/IP 協(xié)議與EUROCAEED 制定的ED136、137、138協(xié)議內(nèi)容和RS 發(fā)信機的啟控協(xié)議兼容性，爭取這項技術(shù)在不久的將來能夠在民航甚高頻領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻：

[1]《VoIP 技術(shù)在民航通信系統(tǒng)中的應(yīng)用》閆磊2018

[2]《VoIP 技術(shù)在民航VHF 通信系統(tǒng)中的發(fā)展與應(yīng)用》王熠2016

[3]《VOIP 技術(shù)在VHF 通信系統(tǒng)中的實現(xiàn)機制》胡石根，謝來陽2018