空管語(yǔ)音交換系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方式對(duì)比與分析

民航珠海進(jìn)近管制中心 熊欣

空管語(yǔ)音交換系統(tǒng)有MFC、ATS-QSIG、E1、IP等聯(lián)網(wǎng)方式。本文將介紹和對(duì)比各種內(nèi)話系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方式,分析各種聯(lián)網(wǎng)方式的特點(diǎn),以供參考。

1 內(nèi)話系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方式

空管語(yǔ)音交換系統(tǒng)(Voice Communication System)簡(jiǎn)稱內(nèi)話系統(tǒng),是一種應(yīng)用于空管交通管制的語(yǔ)音通信系統(tǒng)。該類系統(tǒng)具備地空無(wú)線通信和地地有線電話通信兩大核心功能,此外還可以提供聯(lián)網(wǎng)、VoIP語(yǔ)音通信等功能。當(dāng)前空管語(yǔ)音交換系統(tǒng)(內(nèi)話系統(tǒng)),存在MFC、ATSQSIG、E1、IP等聯(lián)網(wǎng)方式。

2 各種聯(lián)網(wǎng)方式介紹

2.1 ATS-QSIG

ATS-QSIG協(xié)議是QSIG協(xié)議在ATS(Air Traffic Services Network)網(wǎng)絡(luò)中的具體應(yīng)用。QSIG協(xié)議基于Q.931標(biāo)準(zhǔn),是由ISO/IEC為專用ISDN電信網(wǎng)頒布的全球標(biāo)準(zhǔn)?？展苷Z(yǔ)音交換系統(tǒng)是一種ATS網(wǎng)絡(luò),它使用ATS-QSIG協(xié)議來(lái)構(gòu)建專用ISDN網(wǎng)絡(luò)(PISN網(wǎng)絡(luò))[1]。

QSIG協(xié)議是PISN中D信道上的協(xié)議,它是交換機(jī)PINX(Private Integrated services Network eXchange)之間直接互通的協(xié)議,最初由ECMA提出,后來(lái)被ETSI和ISO收入。QSIG協(xié)議不區(qū)分網(wǎng)絡(luò)側(cè)和用戶側(cè),進(jìn)行通信的設(shè)備在協(xié)議上是對(duì)等的[2]。

實(shí)際中應(yīng)用ATS-QSIG技術(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)話系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),需要使用專門的板卡,使用復(fù)用技術(shù)(即多個(gè)ATS-QSIG邏輯通道共用一個(gè)物理通道)每個(gè)物理通道收、發(fā)各有一對(duì)線。在Frequentis內(nèi)話系統(tǒng)中使用NI64板來(lái)實(shí)現(xiàn)ATSQSIG聯(lián)網(wǎng)功能,3個(gè)邏輯通道共用一個(gè)物理通道,各個(gè)邏輯通道間相互獨(dú)立。每個(gè)邏輯通道的帶寬為16kbit/s,加上信令信號(hào)帶寬,一個(gè)物理通道上的帶寬為64kbit/s。Frequentis內(nèi)話NI64板接口針腳定義圖1所示:

圖1 Frequentis內(nèi)話NI64板接口針腳定義Fig.1 Frequentis internal call NI64board interface pin definition

在配置時(shí),聯(lián)網(wǎng)的兩套內(nèi)話系統(tǒng),要分別配置在ASide和B-Side兩側(cè),并且一套系統(tǒng)為Master,另一套系統(tǒng)為Slave。Frequentis內(nèi)話ATS-QISG配置圖2所示:

圖2 Frequentis內(nèi)話ATS-QISG配置Fig.2 Frequentis internal call ATS-QISG configuration

2.2 MFC

MFC電話聯(lián)網(wǎng)技術(shù)由CCITT(ITU-T)R2標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來(lái),使用雙音多頻編碼技術(shù)傳輸主叫號(hào)碼、被叫號(hào)碼、呼叫優(yōu)先級(jí)等信息,主要規(guī)定了內(nèi)話系統(tǒng)間模擬電話聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。分為MFC-R2、MFC-No.5兩種類型,其中MFC-R2用于地面通信通道,MFC-No.5用于衛(wèi)星通信通道。MFC-R2線路信號(hào)(ITU-T Q.421)使用隨路信令,其信令由線路信號(hào)、計(jì)數(shù)發(fā)生器信號(hào)組成。其中線路信號(hào)用于標(biāo)志局間線路狀態(tài),多頻計(jì)數(shù)發(fā)生器信號(hào)用于傳遞主被叫號(hào)碼、用戶類別、優(yōu)先級(jí)等信息。每條MFC電話聯(lián)網(wǎng)線路呼入、呼出分離,分別使用一對(duì)同相線纜、一對(duì)反向線纜。

在Frequentis內(nèi)話實(shí)現(xiàn)MFC電話聯(lián)網(wǎng),使用的是ERIF03.00系列板卡,采用的是與無(wú)線電通道同樣的模擬4線制線路連接。Frequentis內(nèi)話MFC電話聯(lián)網(wǎng)板接口線序圖3所示:

圖3 Frequentis內(nèi)話MFC電話聯(lián)網(wǎng)板接口線序Fig.3 Frequentis internal call MFC telephone networking board interface line sequence

在配置MFC通道時(shí),要選擇兩端的內(nèi)話系統(tǒng)分別在在A-Side和B-Side兩側(cè),4位或者6位MFC Dights,以及MFC Type(R2或者No.5)。Frequentis內(nèi)話MFC配置圖4所示:

圖4 Frequentis內(nèi)話MFC配置Fig.4 Frequentis internal talk MFC configuration

ATS-QISG與MFC電話聯(lián)網(wǎng)方式雖然使用的技術(shù)和編碼方式不同,但在使用上兩者卻又很多相似之處。例如,呼叫時(shí)都使用6位ATS Number,呼叫都具有優(yōu)先級(jí),有多套內(nèi)話系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時(shí)都支持線路繞轉(zhuǎn)等。

2.3 E1聯(lián)網(wǎng)

內(nèi)話系統(tǒng)的E1聯(lián)網(wǎng)功能包括E1電話聯(lián)網(wǎng)、E1無(wú)線電頻率共享和超控[3]。

2.3.1 T1和E1標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

北美(及日本)的24路脈碼調(diào)制PCM簡(jiǎn)稱T1,帶寬為1.544Mbit/s,有24個(gè)獨(dú)立的語(yǔ)音通道,每個(gè)語(yǔ)音通道的帶寬為64kbit/s。歐洲所用的調(diào)制方式為E1,帶寬為2.048Mbit/s,包含30個(gè)語(yǔ)音通道(每個(gè)語(yǔ)音通道的帶寬為64kbit/s)和2個(gè)通道分別傳輸控制信令和幀同步信息。中國(guó)與歐洲一樣,使用E1傳輸標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)E1信號(hào)被均分為32個(gè)時(shí)隙,每個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度為125微秒。其中第一個(gè)時(shí)隙用于傳輸幀同步信息,第16個(gè)時(shí)隙用于傳輸信令。其余30個(gè)時(shí)隙用于傳輸語(yǔ)音信號(hào)。每個(gè)時(shí)隙傳送8bit,所以一個(gè)E1信號(hào)幀的長(zhǎng)度為256bit。每秒傳輸8000幀,因此PCM一次群E1的數(shù)據(jù)率就是2.048Mbit/s。

其特點(diǎn):(1)一個(gè)E1幀的長(zhǎng)度為256bit,分為32個(gè)時(shí)隙,一個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度為8bit;(2)每秒傳輸E1幀的數(shù)量為8000,所以E1信號(hào)的帶寬為:8000*256bit/s=2048000bit/s= 2.048Mbit/s;(3)每個(gè)時(shí)隙在E1幀中的長(zhǎng)度為8bit,每秒傳輸?shù)乃俾蕿?bit/s*8k=64kbit/s,即一個(gè)E1中包含32個(gè)64K信號(hào)(零次群速率)。

2.3.2 E1電話聯(lián)網(wǎng)

內(nèi)話系統(tǒng)的E1電話聯(lián)網(wǎng),即使用相應(yīng)的E1電話板卡,來(lái)承載電話業(yè)務(wù),使用6位ATS Number撥號(hào),通過(guò)相應(yīng)的E1傳輸線路和設(shè)備到達(dá)對(duì)端內(nèi)話系統(tǒng)的E1電話板卡,再尋址到相應(yīng)的內(nèi)話席位,最終完成電話的撥號(hào)、振鈴和通話的建立。

以Frequentis內(nèi)話系統(tǒng)為例,配置E1電話聯(lián)網(wǎng)線路,要首先配置E1物理通道,再配置E1 Trunk,添加Logical Position(用于呼入尋址),建立External Party填寫對(duì)端席位的ATS Numer、并綁定E1 Trunk Group,配置席位電話按鍵DA Key,最后填寫本端席位的ATS Number(與Logical Position號(hào)碼相同),這樣就完成了本段的E1電話聯(lián)網(wǎng)線路的配置。在對(duì)端的內(nèi)話系統(tǒng)做同樣操作,即可正常使用該E1電話線路在兩套內(nèi)話系統(tǒng)間互相撥打E1電話。E1電話聯(lián)網(wǎng)線路的配置流程圖5所示:

2.3.3 E1無(wú)線電頻率共享和超控

E1無(wú)線電頻率共享是指在多套內(nèi)話系統(tǒng)間無(wú)線電頻率資源的共享共用,在某套內(nèi)話系統(tǒng)上的席位上,可以使用另一套內(nèi)話系統(tǒng)的無(wú)線電通道來(lái)實(shí)現(xiàn)收發(fā)功能;在此基礎(chǔ)上,通過(guò)配置不同席位對(duì)同一無(wú)線電通道使用的優(yōu)先級(jí),實(shí)現(xiàn)無(wú)線電頻率的超控功能。

以Frequentis內(nèi)話系統(tǒng)為例,配置E1無(wú)線電頻率共享,首先要在被共享頻率的內(nèi)話系統(tǒng)(VCS1)中配置Digital Radio Interface,建立Ropif Groups,并設(shè)置無(wú)線電信道的共享方式(為E1方式)、被共享的頻率通道,以及頻率使用的優(yōu)先級(jí)(用于頻率超控功能)。然后在VCS2中,首先配置至VCS1的E1無(wú)線電通道,然后正常配置一個(gè)頻率,在選擇Location時(shí)選擇E1無(wú)線電通道。配置之后,VCS2即可使用(和超控)VCS1系統(tǒng)中的無(wú)線電頻率。如圖6所示:

圖6 E1無(wú)線電頻率共享(超控)Fig.6 E1 radio frequency sharing (override)

2.4 IP聯(lián)網(wǎng)

前三種聯(lián)網(wǎng)方式,均是在內(nèi)話系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。隨著IP網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的地空通信設(shè)備(內(nèi)話系統(tǒng)、IP VHF系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)系統(tǒng))支持IP網(wǎng)協(xié)議的互聯(lián)。與傳統(tǒng)內(nèi)話系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方式相比,IP聯(lián)網(wǎng)具有組網(wǎng)簡(jiǎn)單,設(shè)備接入簡(jiǎn)單、擴(kuò)展能力強(qiáng)等突出優(yōu)勢(shì)。但正因?yàn)槠渚W(wǎng)絡(luò)接入的便利性,導(dǎo)致了一些問(wèn)題的出現(xiàn),例如:如何保障網(wǎng)絡(luò)的封閉和安裝性,如何規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),避免網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴和連接穩(wěn)定性問(wèn)題。雖然IP聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還存在一些問(wèn)題,但由于其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì),仍然是未來(lái)地空通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向[4]。

2.4.1 VoIP通信原理

IP聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)是VoIP技術(shù),VoIP(Voice over Internet Protocol),是一種話音傳輸技術(shù)。它將模擬語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)采樣、量化、編碼數(shù)字化。再經(jīng)過(guò)壓縮、封裝等過(guò)程通過(guò)IP網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送至目的地址。在目的地址再經(jīng)過(guò)解壓、解封裝,解碼等過(guò)程,將數(shù)字信號(hào)還原成模擬信號(hào)。

2.4.2 VoIP通信過(guò)程

在VoIP通信過(guò)程中,有兩個(gè)非常重要的協(xié)議。(1)SIP(Session Initiation Protocol):會(huì)話初始化協(xié)議,建立、控制和釋放會(huì)話。用于在內(nèi)話(包括IP遙控盒)和VHF電臺(tái)之間建立穩(wěn)定的連接。(2)RTP(Real-time Transport Protocol):實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議,用于傳輸包括語(yǔ)音信號(hào)和包含于RTP報(bào)文頭部中的各類VHF信令。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),SIP協(xié)議負(fù)責(zé)會(huì)話的建立、保持和釋放,RTP協(xié)議負(fù)責(zé)語(yǔ)音和信令信號(hào)的傳輸。VoIP通信過(guò)程圖7所示:

圖7 VoIP通信過(guò)程Fig.7 VoIP communication process

2.4.3 IP聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃

典型的IP地空通信網(wǎng)絡(luò),包括內(nèi)話系統(tǒng)的IP接口(IP Radio板、IP Backup系統(tǒng)等)、IP VHF電臺(tái),IP電話,以及相應(yīng)的傳輸設(shè)備。如圖8所示。

圖8 IP聯(lián)網(wǎng)示意圖Fig.8 IP networking diagram

3 結(jié)語(yǔ)

以上各種內(nèi)話的聯(lián)網(wǎng)方式各有自身的特點(diǎn),MFC、ATS-QISG方式連接和配置較為簡(jiǎn)單,技術(shù)較為成熟;E1方式采用線路復(fù)用技術(shù),線路利用率高,線路連接穩(wěn)定可靠;IP方式發(fā)展最快,可擴(kuò)展性最強(qiáng)。這幾類內(nèi)話系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方式,都在現(xiàn)實(shí)種有所應(yīng)用,隨著空管技術(shù)的發(fā)展,所采用的聯(lián)網(wǎng)方式和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都將不斷改進(jìn)。

引用

[1] FREQUENTIS.Voice Communication System Maintenance Munual[Z].2017.

[2] FREQUENTIS.Voice Communication System Training Manual for Maintainers[Z].2017.

[3] 楊超宇.華北空管局語(yǔ)音交換系統(tǒng)的內(nèi)話聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究[D].北京:清華大學(xué),2015.

[4] 陳曙.空管內(nèi)話聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的簡(jiǎn)述[J].科技信息,2014(6):288+298.