基于PWE3隧道技術實現(xiàn)甚高頻業(yè)務的傳輸

【摘要】? ? 本文論證在民航IP業(yè)務承載網(wǎng)絡中使用PWE3技術實現(xiàn)VHF信號傳輸?shù)目尚行院蛻每赡苄裕Y合PWE3技術的原理和在實際網(wǎng)絡中的實踐，確認利用PWE3隧道技術可以實現(xiàn)VHF業(yè)務的傳輸，信號穩(wěn)定可靠。

【關鍵詞】? ? PWE3? ? VHF業(yè)務? ? 隧道技術

引言：

民航地空VHF語音通信是依靠VHF頻段的無線電波為空管交通管制部門、航空公司運營管理部門與飛行員之間提供直接的語音通信服務，并為民航航空器的搜尋、救援等緊急情況下提供特殊通信保障[1]。就空管而言，終端區(qū)VHF臺一般建在終端區(qū)內或者較近的附近，區(qū)域管制VHF臺就需要建設在離區(qū)域管制中心較遠的地方，以便實現(xiàn)航路的覆蓋，因此傳輸網(wǎng)絡是地空通信重要的一環(huán)。

傳統(tǒng)的地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡采用PCM技術，使用E&M信令實現(xiàn)VHF語音的傳輸，隨著網(wǎng)絡的IP承載化，利用IP技術實現(xiàn)VHF信號的傳輸變得越來越重要，并已逐步取代傳統(tǒng)的PCM接入網(wǎng)絡。

本文介紹利用PWE3技術實現(xiàn)VHF語音的傳輸，并達到傳輸時延小、信號質量穩(wěn)定且失真小的效果，滿足民航語音通信的要求。

一、PWE3簡介

PWE3（Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edge：邊緣到邊緣的偽線路仿真）是2001年4月IETF（Internet工程任務組）提出，經(jīng)過不斷的更新發(fā)展，PWE3技術已完美成熟，相關的草案已轉為正式的RFC文檔，并在運營商網(wǎng)絡和企業(yè)網(wǎng)絡中得到廣泛運用[2]。

PWE3是在分組交換網(wǎng)絡（IP或者MPLS）中仿真幀中繼、以太網(wǎng)、低速TDM電路等業(yè)務的基本特征的一種技術，偽線路（Pseudo Wire，PW）的功能包括在入口封裝特定業(yè)務（如本文所研究的低速TDM業(yè)務：VHF語音）的PDU，然后在入口和出口之間的隧道上承載這些PDU，管理他們的定時和順序，盡可能的模仿這些業(yè)務所需的功能[3]。

PWE3是一種端到端的二層業(yè)務承載技術，屬于點到點方式的L2VPN，顯然，MPLS L2VPN 是在 MPLS PSN 上實現(xiàn) PWE3 的技術?；贛PLS網(wǎng)絡本身的一些特性，使基于MPLS的PWE3技術逐步成為主流技術。

在MPLS網(wǎng)絡的PE中，PWE3以LDP為信令協(xié)議，通過隧道模擬CE端的各種業(yè)務，透明傳遞二層數(shù)據(jù)[4]。值得注意的是，這種模擬是近似的，對TDM數(shù)據(jù)會帶來失真。

二、利用PWE3實現(xiàn)VHF語音傳輸?shù)膽脠鼍?/p>

在民航空管的VHF傳輸場景中，各管制中心和遠端臺站之間通過基于IP組建的業(yè)務承載網(wǎng)絡相連，如圖1所示。由于語音通信的實時性要求和VHF業(yè)務高可靠性要求，管制中心端與遠端臺站端至少有兩條鏈路可達。

管制中心端的內話系統(tǒng)和遠端臺站端的VHF收發(fā)信機通過E&M端口接入路由器。信息在穿越業(yè)務承載網(wǎng)絡時，需要使用PWE3技術建立業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸隧道。

本文以某地區(qū)終端管制中心為例，終端管制中心與遠端臺站之間建設有基于華為系列路由器的IP業(yè)務承載網(wǎng)絡，其中在終端管制中心端采用的華為AR3260設備作為業(yè)務落地設備，在臺站端采用華為AR2240設備作為業(yè)務接入設備，中繼鏈路采用租用運營商MSTP鏈路或者自建MSTP鏈路，終端管制中心與遠端臺站端只有有兩條完全獨立的路由可達。

三、VHF信號端到端傳輸工程

下面介紹VHF信號在業(yè)務承載網(wǎng)絡中的傳輸過程。

如圖2所示，VHF收發(fā)信機與各管制中心的內話系統(tǒng)通過IP業(yè)務承載網(wǎng)絡相連。其中，管制中心端的內話系統(tǒng)有線方式接入AR3260路由器E&M接口，遠端臺站端的VHF收發(fā)信機通過有線方式接入AR2240路由器E&M接口。其中管制中心端AR路由器和遠端臺站端的AR路由器預先建立PWE3隧道。

當位于終端管制中心的管制人員需要與飛行員通話時，E&M數(shù)據(jù)通過隧道透傳的過程如下：

①管制中心端的AR路由器的E&M接口接收來自內話系統(tǒng)的E&M信令和模擬信號，并轉換為數(shù)字信號;

②管制中心端AR路由器把E&M數(shù)字信號封裝為PWE3格式的報文;

③PWE3報文通過預先建立MPLS隧道透傳到遠端臺站端AR路由器;

④遠端臺站端AR路由器將E&M數(shù)字信號從PWE3報文中解析出來，并轉換為模擬信號，再通過E&M接口發(fā)送給VHF收發(fā)信臺;

⑤給VHF收發(fā)信臺通過無線方式將E&M數(shù)據(jù)發(fā)送給位于飛行器上的接收器。

⑥飛行員呼叫管制員的數(shù)據(jù)傳輸過程與上面的過程相反。

四、構建PWE3隧道實現(xiàn)VHF信號的傳輸

本文以某終端管制中心的IP承載網(wǎng)絡為例，將業(yè)務承載網(wǎng)絡簡化為如圖3所示的情況，構建從管制中心端AR路由器（配置中簡稱：GZZX-AR3260）經(jīng)過匯聚路由器（配置中簡稱：HJ-R）到遠端臺站端AR路由器（配置中簡稱：TZ-AR2240）的一條PWE3隧道，進而實現(xiàn)VHF信號的傳輸。本文基于三臺路由器已經(jīng)建立了相關的路由關系，僅討論構建PWE3隧道的過程。

4.1 管制中心端AR路由器

①使能MPLS：在設備上使能MPLS，并在遠端臺站端AR路由器之間建立遠端對等體關系。

[GZZX-AR3260] mpls lsr-id 1.1.1.1

[GZZX-AR3260] mpls

[GZZX-AR3260-mpls] quit

[GZZX-AR3260] mpls ldp

[GZZX-AR3260-mpls-ldp] quit

[GZZX-AR3260] interface gigabitethernet 1/0/0

[GZZX-AR3260-GigabitEthernet1/0/0] mpls

[GZZX-AR3260-GigabitEthernet1/0/0] mpls ldp

[GZZX-AR3260-GigabitEthernet1/0/0] quit

[GZZX-AR3260] mpls ldp remote-peer 2.2.2.2

[GZZX-AR3260-mpls-ldp-remote-2.2.2.2] remote-ip 2.2.2.2

[GZZX-AR3260-mpls-ldp-remote-2.2.2.2] quit

[GZZX-AR3260]mpls l2vpn? ? ? #全局使能L2VPN 功能

②使用PW模板建立PWE3。

[GZZX-AR3260]pw-template 2.2.2.2? ? ? #使用PW模板建立PWE3

[GZZX-AR3260-pw-template2.2.2.2]peer-address 2.2.2.2? ? ? #指定遠端PW的地址

[GZZX-AR3260-pw-template2.2.2.2]tdm-encapsulation-number 8? ? ? #根據(jù)需要選擇每個PW包所封裝的TDM幀數(shù)，配置較少的打包幀數(shù)可以獲得較小的網(wǎng)絡時延，但是會有更多的封裝開銷;而配置較多的打包幀數(shù)可以獲得更高的帶寬利用率，但是會引入更大的打包時延。

③配置接口，創(chuàng)建傳輸VHF信號的PWE3隧道。

[GZZX-AR3260]interface Serial 6/0/0

[GZZX-AR3260-Serial6/0/0]em passthrough enable? ? ? ?#使能數(shù)據(jù)透傳功能，以便E&M數(shù)據(jù)可以通過MPLS隧道傳輸

[GZZX-AR3260-Serial6/0/0]mpls l2vc pw-template 2.2.2.2 100? ? ? #創(chuàng)建PWE3隧道，其中100為VC ID，該條業(yè)務兩端的路由器接口下配置VC ID時需保持一致。

4.2 匯聚路由器

在匯聚路由器上需全局和在與管制中心端/遠端臺站端AR路由器的下行端口處使能MPLS和MPLS LDP功能。

[HJ-R] mpls lsr-id 3.3.3.3

[HJ-R] mpls

[HJ-R-mpls] quit

[HJ-R] mpls ldp

[HJ-R-mpls-ldp] quit

[HJ-R] interface gigabitethernet 1/0/0

[HJ-R-GigabitEthernet1/0/0] mpls

[HJ-R-GigabitEthernet1/0/0] mpls ldp

[HJ-R-GigabitEthernet1/0/0] quit

[HJ-R] interface gigabitethernet 2/0/0

[HJ-R-GigabitEthernet2/0/0] mpls

[HJ-R-GigabitEthernet2/0/0] mpls ldp

[HJ-R-GigabitEthernet2/0/0] quit

4.3 遠端臺站端AR路由器

遠端臺站端AR路由器配置與管制中心端AR路由器配置相似，僅IP地址不一致，在此就不一一贅述。

4.4 結果驗證

查看接口的詳細信息，以管制中心端AR路由器為例，可以看到接口的物理狀態(tài)和鏈路層協(xié)議狀態(tài)都是Up。而通過管制員的實際使用，該傳輸方案正?？尚小?/p>

[GZZX-AR3260]display interface Serial 6/0/0

Serial6/0/0 current state ： UP

Line protocol current state ： UP

Last line protocol up time ： 2021-05-07 16：00：49

Description：HUAWEI， AR Series， Serial6/0/0 Interface

Route Port，The Maximum Transmit Unit is 1500， Hold timer is 10（sec）

Internet protocol processing ： disabled

L2VPN connection of the main PW is up

L2VPN connection of the second PW is down

Last physical up time? ?： 2021-05-06 16：02：13

Last physical down time ： 2021-05-06 16：02：13

Current system time： 2021-05-07 17：46：16

Input bandwidth utilization? ：? ? 0%

Output bandwidth utilization ：? ? 0%

五、結束語

VHF通信目前是民航地空通信的首選，但隨著民航通信專網(wǎng)的IP化，使用IP網(wǎng)絡模擬傳統(tǒng)的PCM技術來滿足VHF信號傳輸需求，是過渡階段多方都容易接受的方案。將PWE3技術應用在VHF信號的傳輸中是一次有益的嘗試，驗證了這種技術的可行性。

參? 考? 文? 獻

[1]艾雨. 民航地空話音通信系統(tǒng)設計研究[J]. 中國設備工程， 2019（15）.

[2]陳春玲， 張玲， 張錦躍. 多段偽線路組網(wǎng)技術的研究與實現(xiàn)[J]. 計算機技術與發(fā)展， 2011， 21（010）：32-35.

[3]張錦躍. MPLS PWE3多段PW體系結構的研究與實現(xiàn)[D]. 南京郵電大學.2011

[4]孫健. 基于IP承載網(wǎng)的MPLS VPN的設計與實現(xiàn)[D]. 西安電子科技大學， 2008.

黃玉芝（1986.03），男，漢族，重慶巫山，高級工程師，本科畢業(yè)，研究方向：網(wǎng)絡傳輸與接入技術。