三匯內(nèi)話SVCS3000與PAE的VoIP互聯(lián)互通性

楊寶怡

（民航中南空管局空管設(shè)備應(yīng)用技術(shù)開放實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510000）

0 引 言

IP 語音（Voice over IP，VoIP）是利用語音壓縮算法壓縮處理原始語音數(shù)據(jù)，按傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）標(biāo)準(zhǔn)打包，通過IP網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包送至接收地，按原始的時(shí)間次序進(jìn)行串行化處理，經(jīng)過解壓處理后恢復(fù)成原來的語音信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)由IP網(wǎng)絡(luò)傳送語音的目的[1]。

VoIP技術(shù)來源于網(wǎng)絡(luò)，繼承了互聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)單、開放以及方便的特點(diǎn)。VoIP采用語音壓縮技術(shù)，只需傳統(tǒng)電路交換1/4～1/3的帶寬。通過VoIP技術(shù)傳輸語音本質(zhì)上利用了分組統(tǒng)計(jì)復(fù)用，提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率[2]。但是，VoIP的語音質(zhì)量與傳統(tǒng)的公用電話交換網(wǎng)（Public Switch Telephone Network，PSTN）電話相比存在一定差距，特別是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不佳時(shí)會(huì)出現(xiàn)語音失真和時(shí)延等問題[3]。通過互聯(lián)網(wǎng)傳送語音易被竊聽，主叫較容易偽裝。此外，VoIP協(xié)議還未統(tǒng)一，各VoIP運(yùn)營(yíng)商之間通信還存在協(xié)議轉(zhuǎn)移問題[4]。

1 測(cè)試背景

現(xiàn)中南空管局正積極推進(jìn)VoIP的應(yīng)用。廣州白云機(jī)場(chǎng)空管局綜合樓培訓(xùn)中心搭建了1套測(cè)試平臺(tái)，使用 2 臺(tái)物理地址擴(kuò)展（Physical Address Extensions，PAE）T6T發(fā)信機(jī)、2臺(tái)PAE T6R收信機(jī)及三匯內(nèi)話SVCS3000系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱SVCS3000）模擬實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，測(cè)試SVCS3000與PAE T6T/T6R之間通信時(shí)是否存在協(xié)議轉(zhuǎn)移問題，測(cè)試2者之間的互聯(lián)互通性。

PAE和SVCS3000采用VoIP模式，運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)設(shè)置在各品牌產(chǎn)品配發(fā)的相關(guān)用戶手冊(cè)和操作手冊(cè)中有詳細(xì)指導(dǎo)，本文對(duì)配置過程不作詳細(xì)介紹。

2 測(cè)試平臺(tái)搭建

本次測(cè)試主要分析SVCS3000與PAE T6T/T6R之間進(jìn)行VoIP連接時(shí)的現(xiàn)象及報(bào)文。SVCS3000通過RSBC板與PAE電臺(tái)進(jìn)行VoIP連接。RSBC主備網(wǎng)口、席位網(wǎng)口與PAE網(wǎng)口接到同一交換機(jī)，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)互通。通過交換機(jī)鏡像端口進(jìn)行抓包，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1 測(cè)試平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

3 測(cè)試正常情況下的SVCS3000與PAE T6T/T6R互聯(lián)互通性

3.1 SIP建鏈

RSBC主網(wǎng)口向PAE T6T/T6R主機(jī)建鏈，RSBC備網(wǎng)口向PAE T6T/T6R備機(jī)建鏈。RSBC通過向PAE發(fā)送會(huì)話初始協(xié)議（Session Initiation Protocol，SIP）INVITE表示初始化會(huì)話，PAE向RSBC回復(fù)SIP 200 OK表示已成功響應(yīng)并接收，RSBC再向PAE回復(fù)SIP ACK表示對(duì)INVITE的最終響應(yīng)確認(rèn)鏈接，如圖2所示。

圖2 正常情況下SIP建鏈過程

3.2 R2S無線通信心跳包

RSBC主備網(wǎng)口與PAE T6T/T6R主備機(jī)通過SIP建立鏈接后，每200 ms（無線通信心跳包間隔根據(jù)三匯內(nèi)話監(jiān)控軟件OMT設(shè)置）發(fā)送1次R2S報(bào)文，保持鏈路激活狀態(tài)，在SIP鏈接建立確認(rèn)后不會(huì)再發(fā)SIP報(bào)文，如圖3所示。

圖3 R2S無線通信心跳包

3.3 ITU-T語音包

席位按下PTT，RSBC向PAE T6T發(fā)送 RTP ITU-T。PAE T6R 接收到信號(hào)后，PAE T6R 會(huì) 給RSBC發(fā)送RTP ITU-T。抓包后可通過Wire shark中“電話→RTP→RTP流→打開RSBC向PAE發(fā)送的音頻→分析→播放流”播放連續(xù)音頻，如圖4所示。需要注意的是，發(fā)射不能太短，否則無法播放。

圖4 ITU-T語音包

4 測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中斷情況下的SVCS3000與PAE T6T/T6R互聯(lián)互通性

網(wǎng)絡(luò)中斷后，RSBC主要根據(jù)系統(tǒng)地址解析協(xié)議（Address Resolution Protocol，ARP）是否過期決定是否進(jìn)行ARP尋址。

4.1 系統(tǒng)ARP緩存過期

網(wǎng)絡(luò)中斷后，若系統(tǒng)ARP緩存過期，4個(gè)SIP BYE 報(bào)（0 s、0.5 s、1.5 s、3.5 s）沒有響應(yīng)，則停止發(fā)送SIP報(bào)。此后系統(tǒng)一直進(jìn)行ARP尋址，待PAE回復(fù)尋址后，RSBC重新對(duì)PAE發(fā)送INVITE報(bào)進(jìn)行建鏈。

4.2 系統(tǒng)ARP緩存有效

網(wǎng)絡(luò)中斷后，若系統(tǒng)ARP緩存有效，RSBC連續(xù)發(fā)送4個(gè)SIP BYE（0 s、0.5 s、1.5 s、3.5 s）、2/3個(gè)SIP INVITE和1個(gè)SIP BYE為1組的SIP報(bào)文組。當(dāng)重發(fā)機(jī)制認(rèn)為ARP不正確時(shí)，則不再發(fā)INVITE和BYE，重新進(jìn)行ARP尋址，不再發(fā)送SIP報(bào)。待PAE恢復(fù)尋址后，RSBC重新對(duì)PAE發(fā)送SIP INVITE報(bào)進(jìn)行建鏈。

5 測(cè)試修改RTP打包時(shí)長(zhǎng)時(shí)三匯內(nèi)話與PAE T6T/T6R的互聯(lián)互通性

測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在SVCS3000配置軟件OMT中修改主備電臺(tái)RTP打包時(shí)長(zhǎng)后，需重新進(jìn)行SIP建鏈才能改變RTP打包時(shí)長(zhǎng)。僅RSBC發(fā)送給PAE T6T的語音包長(zhǎng)度有相應(yīng)變化，PAE T6R向內(nèi)話發(fā)送的語音包長(zhǎng)度保持不變。兩端打包時(shí)長(zhǎng)不同，對(duì)語音質(zhì)量有一定影響。PAE T6T/T6R不支持SVCS3000通過SIP報(bào)文修改其RTP打包時(shí)長(zhǎng)，需通過PAE廠家軟件 T6 VoIP Configuration才能修改 PAE 端 RTP打包時(shí)長(zhǎng)[5-8]。

三匯內(nèi)話與PAE T6R的RTP打包時(shí)長(zhǎng)不一致時(shí)，接收語音會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)。一致時(shí)，無論發(fā)射機(jī)端RTP分組周期如何，接收語音都不會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)。

6 SVCS3000主備模式與遠(yuǎn)程電臺(tái)控制配置模式對(duì)互聯(lián)互通性的影響

VoIP電臺(tái)主備切換是指切換配置為主、備關(guān)系且電臺(tái)間有激活互斥機(jī)制的2臺(tái)電臺(tái)之間的激活狀態(tài)。2臺(tái)電臺(tái)應(yīng)配置于同一個(gè)邏輯臺(tái)點(diǎn)或者信道，當(dāng)電臺(tái)主備切換時(shí)，席位端不受影響或無感知。

SVCS3000可配置的主備模式有Concurrency Mode（PTT起控時(shí)同時(shí)向主備電臺(tái)發(fā)送PTT起控信息及語音）、Active-Standby（PTT起控時(shí)只向當(dāng)前正在工作的電臺(tái)發(fā)送PTT起控信息及語音）。

SVCS3000采用無線資源控制（Radio Resource Control，RRC）協(xié)議進(jìn)行主備電臺(tái)切換，可配置的遠(yuǎn)程電臺(tái)控制有Auto switch（內(nèi)話側(cè)自動(dòng)選擇主備電臺(tái)切換）、No Control（內(nèi)話側(cè)不主動(dòng)控制主備電臺(tái)進(jìn)行切換）、Main Active（內(nèi)話側(cè)控制主電臺(tái)設(shè)置為啟用）以及Main StandBy（內(nèi)話側(cè)控制備電臺(tái)設(shè)置為啟用）

6.1 PAE T6R的RTP鏈接

Concurrency Mode和 Active-Standby模式下，T6R的RTP鏈接均相同。

RTP R2S心跳包在未接收到語音發(fā)射信號(hào)時(shí)，主備用接收機(jī) Header extensions均相同，且PTT Summation:1,PAE T6R并不會(huì)跟隨修改。當(dāng)內(nèi)話端發(fā)射信號(hào)時(shí)，內(nèi)話會(huì)向收信機(jī)發(fā)送1個(gè)R2S心跳包，其中包含PTT ON（3），此時(shí)收信機(jī)會(huì)跟隨內(nèi)話端發(fā)送的R2S進(jìn)行相應(yīng)報(bào)文的修改。

Auto switch模式下，SVCS3000端會(huì)先給其中一個(gè)接收機(jī)發(fā)送攜帶PTT MUTE:0和PTT ON的R2S心跳包。此時(shí)，2個(gè)接收機(jī)向SVCS3000端發(fā)送的語音包都為PTT Mute:0，但接收到SVCS3000端攜帶PTT ON的接收機(jī)的語音包PTT TYPE為PTT ON。雖然另1個(gè)接收機(jī)的語音包PTT MUTE同樣為0，但是其PTT TYPE 為 PTT OFF。RSBC 將選用 PTT ON 的語音包發(fā)送至席位，隨后SVCS3000端將發(fā)送PTT ON 和PTT Mute:1給另1個(gè)接收機(jī)，接下來另1個(gè)接收機(jī)的語音包內(nèi)容也會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的修改?？梢昐VCS3000端先向哪個(gè)接收機(jī)發(fā)送攜帶PTT ON的R2S，接收機(jī)的語音包為PTT ON及PTT Mute:0就選用該路接收機(jī)信號(hào)發(fā)送給席位端。

6.2 PAE T6T的RTP鏈接

Concurrency Mode及 Active-Standby模式下，發(fā)射機(jī)的RTP R2S心跳包在未發(fā)射信號(hào)時(shí)主備用發(fā)射機(jī) Header extensions均相同，PTT Summation 均為 0。

Concurrency Mode模式下，當(dāng)席位端按下PTT時(shí)，主備網(wǎng)口均分別向主備發(fā)信機(jī)發(fā)送ITU-T語音包，PTT Type 均為 Priority PTT ON（3）及 PTT Mute:0。詢問廠家在并發(fā)模式下，向主備發(fā)射頻點(diǎn)發(fā)送相同的ITU-T，PAE端控制由哪臺(tái)設(shè)備發(fā)射信號(hào)。

ACTIVE-STANDBY模式下，當(dāng)席位端按下PTT時(shí)，主備網(wǎng)口向原在用發(fā)信機(jī)發(fā)送ITU-T語音包，PTT Type 為 Priority PTT ON（3）及 PTT Mute:0。雖主備發(fā)射機(jī)均在線，若上1次發(fā)射時(shí)備發(fā)射機(jī)主用且未重新SIP建鏈，則RSBC僅向備T6T發(fā)送ITU-T語音包。

6.3 PAE T6T/T6R主備切換情況

三匯內(nèi)話的主備網(wǎng)口分別與PAE的主備機(jī)進(jìn)行SIP建鏈，因此三匯內(nèi)話主備網(wǎng)口均需接交換機(jī)，否則無法通過內(nèi)話端控制PAE進(jìn)行主備切換。

6.3.1 PAE T6R的主備切換情況

無論何種配置，主備T6R均同時(shí)接收信號(hào)，各自向RSBC主備網(wǎng)口發(fā)送語音包。當(dāng)主收信機(jī)故障時(shí)，系統(tǒng)均能自動(dòng)切換至備收信機(jī)，并在主收信機(jī)故障恢復(fù)后依舊選用備用收信機(jī)，而席位端均正常接收。

6.3.2 PAE T6T的主備切換情況

因PAE端自身不能區(qū)分主備，在遠(yuǎn)程電臺(tái)控制為Auto switch下，若電臺(tái)端發(fā)生故障（網(wǎng)絡(luò)鏈接終端或關(guān)機(jī)），SVCS3000端在檢測(cè)到電臺(tái)異常后發(fā)送RRC命令激活另一電臺(tái)，PAE T6T根據(jù)RRC命令進(jìn)行自動(dòng)切換。主發(fā)射機(jī)故障自動(dòng)切換至備發(fā)射機(jī)后，待主發(fā)射機(jī)恢復(fù)鏈接，內(nèi)話端依舊啟用備發(fā)射機(jī)[9]。

7 結(jié) 論

VoIP業(yè)務(wù)組網(wǎng)具有靈活、高效和成本低廉的優(yōu)勢(shì)。民航通信網(wǎng)時(shí)分復(fù)用承載網(wǎng)將所有具備IP接入能力的地空通信設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接入IP網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步提高了民航地空通信傳輸?shù)母咝?、組網(wǎng)的便捷性、資源的共享性以及管理的靈活性。本次SVCS3000與PAE的VoIP互聯(lián)互通性的測(cè)試，可為后續(xù)高空接管、應(yīng)急接管及地面通信新技術(shù)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。