甚高頻傳輸線路故障排查方法

黃 飛

（中國(guó)民用航空桂林空中交通管理站，廣西壯族自治區(qū) 桂林 541100）

0 引言

甚高頻設(shè)備為管制與機(jī)組之間的地空無(wú)線通話設(shè)備。甚高頻設(shè)備故障會(huì)導(dǎo)致管制與機(jī)組之間無(wú)法進(jìn)行語(yǔ)音通信，需要轉(zhuǎn)臺(tái)或轉(zhuǎn)頻通信，影響管制指揮飛機(jī)，降低保障冗余。甚高頻故障分為設(shè)備本身故障和傳輸線路故障兩類。本文主要針對(duì)傳輸線路問(wèn)題進(jìn)行故障排查（以下簡(jiǎn)稱排故），按傳輸信號(hào)類型分為模擬傳輸和數(shù)字傳輸兩大類，對(duì)應(yīng)著不同的傳輸線路排查方案。甚高頻傳輸線路排故對(duì)保障飛行安全有重要意義。

1 甚高頻的傳輸線路概述

為了對(duì)甚高頻傳輸線路進(jìn)行排故，首先需要了解甚高頻模擬和數(shù)字傳輸線路各自的特性和路由情況，以方便排查。

1.1 甚高頻模擬傳輸線路

甚高頻模擬傳輸信號(hào)包括TX+/TX-（發(fā)一對(duì)線）、RX+/RX-（收一對(duì)線）、PTT（鍵控）、SG（信號(hào)地）[1]，另一個(gè)信號(hào)SQ（靜噪）在日常中未使用。

甚高頻模擬傳輸路由包括發(fā)射路由和接收路由。發(fā)射路由即模擬音頻信號(hào)由甚高頻接收機(jī)模擬音頻口輸出，經(jīng)過(guò)線架到臺(tái)站的傳輸設(shè)備，經(jīng)過(guò)傳輸設(shè)備透?jìng)骱蟮浇K端傳輸設(shè)備，出來(lái)后經(jīng)過(guò)線架到模擬內(nèi)話系統(tǒng)（下圖中簡(jiǎn)稱內(nèi)話）。接收路由與發(fā)射路由相反，模擬音頻信號(hào)從內(nèi)話系統(tǒng)輸出，經(jīng)過(guò)傳輸，最后進(jìn)入甚高頻發(fā)射機(jī)模擬音頻口。甚高頻信號(hào)模擬方式傳輸如圖1 所示。

圖1 甚高頻信號(hào)模擬方式傳輸

1.2 甚高頻數(shù)字傳輸線路

甚高頻數(shù)字傳輸使用IP 化語(yǔ)音（Voice over IP，VoIP）技術(shù)[2]以網(wǎng)絡(luò)形式傳輸。其通信過(guò)程是通過(guò)SIP 會(huì)話建立SIP 連接，之后通過(guò)R2S 協(xié)議保持SIP 連接不中斷，以實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（Real-time Transport Protocol，RTP）傳輸語(yǔ)音載荷。甚高頻數(shù)字傳輸關(guān)注整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量和帶寬，而不像模擬傳輸，只關(guān)注單根音頻或信令線的通斷或衰減。

甚高頻數(shù)字傳輸路由也包含發(fā)射路由和接收路由。接收路由即數(shù)字化語(yǔ)音由甚高頻接收機(jī)網(wǎng)口輸出，到甚高頻系統(tǒng)交換機(jī)，再到臺(tái)站的傳輸設(shè)備，經(jīng)過(guò)透?jìng)骱蟮浇K端傳輸設(shè)備，然后輸出送內(nèi)話系統(tǒng)交換機(jī)，再進(jìn)入數(shù)字內(nèi)話系統(tǒng)；發(fā)射路由與接收路由相反，數(shù)字音頻信號(hào)從內(nèi)話系統(tǒng)輸出，經(jīng)過(guò)傳輸，最后進(jìn)入甚高頻發(fā)射機(jī)網(wǎng)口。

2 甚高頻傳輸問(wèn)題分類

對(duì)甚高頻傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分類，有助于快速定位故障點(diǎn)。

2.1 甚高頻模擬傳輸問(wèn)題分類

甚高頻模擬傳輸?shù)某Ｒ?jiàn)問(wèn)題可分為以下5 類。

（1）機(jī)組反應(yīng)機(jī)載設(shè)備收到但無(wú)語(yǔ)音，臺(tái)站端甚高頻設(shè)備有發(fā)射無(wú)語(yǔ)音。原因分析：傳輸線路上語(yǔ)音信號(hào)未到達(dá)發(fā)射機(jī)，或音頻線路電平設(shè)置不正確。

（2）管制反應(yīng)未收語(yǔ)音，臺(tái)站端甚高頻設(shè)備有接收。原因分析：傳輸線路上語(yǔ)音信號(hào)未到達(dá)內(nèi)話系統(tǒng)、或音頻線路電平設(shè)置不正確。

（3）臺(tái)站端甚高頻設(shè)備嘯叫。原因分析：傳輸線路上存在環(huán)路，導(dǎo)致甚高頻自激嘯叫。

（4）機(jī)組反應(yīng)機(jī)載設(shè)備未收到，臺(tái)站端甚高頻設(shè)備無(wú)發(fā)射。原因分析：傳輸線路上PTT 信號(hào)未到達(dá)發(fā)射機(jī)，或設(shè)備與傳輸不共地。

（5）存在PTT 信號(hào)長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)象，信道被阻塞。原因分析：傳輸線路上PTT 信號(hào)下地。

以上問(wèn)題分類中，前三類為收發(fā)音頻線問(wèn)題，后兩類為PTT 信號(hào)問(wèn)題。共分為兩大類，分別進(jìn)行排查。

2.2 甚高頻數(shù)字傳輸問(wèn)題分類

甚高頻數(shù)字傳輸?shù)某Ｒ?jiàn)問(wèn)題可分為以下2 類。

（1）機(jī)組或管制反應(yīng)無(wú)語(yǔ)音，臺(tái)站端甚高頻無(wú)發(fā)射。原因分析：傳輸線路上網(wǎng)絡(luò)斷線。

（2）機(jī)組或管制反應(yīng)時(shí)有時(shí)無(wú)，或漏語(yǔ)音。原因分析：傳輸線路上延遲大、抖動(dòng)或帶寬不夠。

3 甚高頻的傳輸問(wèn)題排查

基于以上的故障分類和初步分析，可以更進(jìn)一步細(xì)化排查?？蓪⒛M傳輸故障排查分為音頻線排查和信令排查兩大類，其中音頻衰減與線路電平設(shè)置關(guān)系后續(xù)會(huì)詳細(xì)分析。而數(shù)字傳輸故障排查主要關(guān)注整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題排查。

3.1 甚高頻模擬傳輸問(wèn)題排查

3.1.1 收發(fā)音頻線排查

3.1.1.1 收發(fā)音頻線路測(cè)試

針對(duì)收發(fā)音頻線，一般使用音頻表進(jìn)行分段排查。使用音頻表在圖1 上標(biāo)注的①、②、③、④處分段測(cè)試音頻衰減值。①到②之間為終端段，一般有0～6 dB 的衰減；②到③之間為傳輸設(shè)備之間，一般不衰減或有增益；③到④為臺(tái)站段，一般有0～6 dB 的衰減。可通過(guò)衰減值來(lái)判斷傳輸線路是否出現(xiàn)問(wèn)題，并定位可能的問(wèn)題區(qū)間。

3.1.1.2 音頻線路常見(jiàn)問(wèn)題

經(jīng)過(guò)音頻線路測(cè)試，針對(duì)排查出問(wèn)題的區(qū)間進(jìn)行分析，可能存在的常見(jiàn)問(wèn)題如下。

（1）網(wǎng)線問(wèn)題。由于擠壓彎折、鼠害等原因造成斷線；使用劣質(zhì)網(wǎng)線導(dǎo)致線阻增大（環(huán)路電阻小于100 Ω[3]）；網(wǎng)線線序與端口線序不匹配，網(wǎng)線頭制作工藝差等。

（2）線架打線問(wèn)題?？ň€松動(dòng)導(dǎo)致音頻信號(hào)衰減過(guò)大或丟失，需要檢查打線是否有虛接或漏接情況，重新打線固定；卡線位置錯(cuò)導(dǎo)致沒(méi)有音頻信號(hào)，需要對(duì)照安裝線架資料進(jìn)行比對(duì)排查；并線太多導(dǎo)致信號(hào)衰減增大，建議最多并線一次。

（3）線架問(wèn)題。表現(xiàn)為音頻信號(hào)在進(jìn)入線架之前還有，經(jīng)過(guò)線架后就測(cè)不到信號(hào)了。推斷為線架簧片老化導(dǎo)致接觸不良，此時(shí)應(yīng)該更換線架。

（4）信號(hào)避雷插子問(wèn)題。表現(xiàn)為信號(hào)避雷插入線架后音頻信號(hào)衰減大，將其拔出后音頻信號(hào)衰減正常。對(duì)此，可以使用萬(wàn)用表判斷信號(hào)避雷插子金屬部分是否氧化導(dǎo)致電阻增大，出現(xiàn)氧化現(xiàn)象時(shí)，需要打磨插子金屬部分或更換。

（5）傳輸設(shè)備問(wèn)題。表現(xiàn)為本端和對(duì)端傳輸設(shè)備端口之間音頻表測(cè)試不通，可能存在端口配置錯(cuò)誤或傳輸板卡端口故障等，需要檢查端口配置或更換板卡。

（6）線路衰減與音頻接口線路電平設(shè)置配合問(wèn)題。表現(xiàn)為發(fā)射距離近或接收斷續(xù)，需要結(jié)合線路衰減來(lái)設(shè)置甚高頻線路電平值或內(nèi)話線路電平值，后續(xù)線路電平小節(jié)會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。

（7）環(huán)路問(wèn)題。表現(xiàn)為自激嘯叫，測(cè)試發(fā)射音頻線上有接收音頻聲音?？赡苁桥f傳輸設(shè)備未及時(shí)拆除所致。如果舊傳輸設(shè)備不用，一定要退出卡線連接。

3.1.1.3 線路電平

音頻線路排查中，有一類問(wèn)題并非線路本身問(wèn)題，而是線路衰減值和設(shè)備線路電平設(shè)置值的配合問(wèn)題。下面著重分析甚高頻發(fā)射機(jī)線路電平值設(shè)置影響發(fā)射調(diào)制度的情況，同時(shí)介紹甚高頻接收機(jī)、內(nèi)話的線路電平設(shè)置意義，以及如何調(diào)整線路電平。

（1）甚高頻發(fā)射機(jī)線路電平值。在不同地方的設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，傳輸線路長(zhǎng)短不一樣，衰減量也不一樣。甚高頻發(fā)射機(jī)可以設(shè)置不同線路電平值，以適應(yīng)不同傳輸衰減的場(chǎng)合。在線路電平設(shè)置值正負(fù)一定范圍內(nèi)，甚高頻發(fā)射機(jī)通過(guò)自動(dòng)增益控制保證輸入音頻大小恒定，從而保證調(diào)制度基本不變化。接下來(lái)介紹PAE 甚高頻設(shè)備和RS 甚高頻設(shè)備的音頻相關(guān)設(shè)置，并以PAE 設(shè)備為例分析線路電平設(shè)置對(duì)調(diào)制度影響，從而導(dǎo)致對(duì)甚高頻發(fā)射通信的影響。

在PAE T6 MK2 甚高頻發(fā)射機(jī)中，影響音頻的相關(guān)設(shè)置有：Line Level in 設(shè)置范圍[-30 dBm，+10 dBm]，默認(rèn)設(shè)置值-13 dBm；VOGAD（Voice-Operated Gain Adjusting Device）作用范圍[-10 dB，+20 dB]，設(shè)置為ON 或OFF，默認(rèn)為ON。

PAE T6 甚高頻發(fā)射機(jī)的線路電平值與VOGAD關(guān)系如圖2 所示。PAE T6 發(fā)射機(jī)Line level in 設(shè)置-13 dBm，調(diào)制度設(shè)置85%，VOGAD 設(shè)置為ON。VOGAD 起始工作點(diǎn)門(mén)限比Line Level in 設(shè)置值低10 dB，在VOGAD 起始門(mén)限到MUTE（靜音）門(mén)限之間，調(diào)制度從85%線性下降，發(fā)射功率下降，表現(xiàn)為發(fā)射距離近。VOGAD 終止工作點(diǎn)門(mén)限比Line Level in 設(shè)置值高20 dB，在VOGAD 終止門(mén)限后調(diào)制度從85%線性上升，失真度增大。在VOGAD 起作用的30 dB 區(qū)間內(nèi)，調(diào)制度保持85%設(shè)置值左右，且失真度小于5%。Mute 門(mén)限比Line Level in 設(shè)置值低15 dB，小于靜音門(mén)限后設(shè)備靜音無(wú)調(diào)制，表現(xiàn)為發(fā)射無(wú)語(yǔ)音。PAE T6 甚高頻發(fā)射機(jī)的線路電平值與VOGAD 關(guān)系如表1 所示。

圖2 PAE T6 甚高頻發(fā)射機(jī)的線路電平值與VOGAD 關(guān)系

表1 PAE T6 甚高頻發(fā)射機(jī)的線路電平值關(guān)系表

在RS 4200 甚高頻發(fā)射機(jī)中，影響音頻的相關(guān)設(shè)置有：TX Line Level 設(shè)置范圍[-30 dBm，+10 dBm]，默認(rèn)設(shè)置值0 dBm（775 mV）；ALC（Automatic Level Control）作用范圍[-15 dB，+15 dB]，設(shè)置為ON 或OFF，默認(rèn)ON。

（2）甚高頻接收機(jī)線路電平值。甚高頻接收的線路電平設(shè)置值為提供給線路上語(yǔ)音平均值。

（3）內(nèi)話線路電平值。發(fā)射輸出音頻線路電平值類似于甚高頻接收的線路電平作用。接收輸入音頻線路電平值提供一個(gè)門(mén)限值，使輸入音頻可以正常驅(qū)動(dòng)內(nèi)話的放大單元放大語(yǔ)音。

（4）線路電平調(diào)整。線路電平值為語(yǔ)音平均值，而音頻表以1 kHz 單音峰峰值進(jìn)行測(cè)試，因此測(cè)試結(jié)果需要轉(zhuǎn)換。因?yàn)橄嗤骄档恼Z(yǔ)音的峰峰值比1 kHz 單音峰峰值大10 dB，所以設(shè)置值等于測(cè)試值減10 dB。線路電平調(diào)整一般按照如下規(guī)則：如果是發(fā)射音頻問(wèn)題，先調(diào)整發(fā)射語(yǔ)音輸出源，即內(nèi)話發(fā)射音頻輸出增益，如果不能滿足，再調(diào)發(fā)射機(jī)線路電平輸入；如果是接收音頻問(wèn)題，先調(diào)整接收語(yǔ)音輸出源，即接收機(jī)線路電平輸出，如果不能滿足，再調(diào)整內(nèi)話接收音頻輸入增益。

3.1.2 PTT 控制信號(hào)線排查

3.1.2.1 PTT 控制信號(hào)線測(cè)試

對(duì)PTT 控制信號(hào)線的測(cè)試需要使用萬(wàn)用表，按表2 的測(cè)試方法進(jìn)行。

表2 PTT 信號(hào)測(cè)試表

3.1.2.2 PTT 控制信號(hào)線路常見(jiàn)問(wèn)題

經(jīng)過(guò)PTT 信號(hào)測(cè)試，在相應(yīng)排查出問(wèn)題的區(qū)間進(jìn)行分析，可能存在如下常見(jiàn)問(wèn)題。

（1）管制員未按話筒存在一直發(fā)射現(xiàn)象。原因分析：傳輸板卡接口問(wèn)題，甚高頻PTT 設(shè)置或接線問(wèn)題，PTT 線在某處下地導(dǎo)致信號(hào)長(zhǎng)發(fā)。

（2）管制員按下話筒不發(fā)射現(xiàn)象。原因分析：傳輸設(shè)備配置問(wèn)題或傳輸板卡接口問(wèn)題，甚高頻信號(hào)地與傳輸信號(hào)地不共地或內(nèi)話信號(hào)與傳輸信號(hào)不共地，PTT 控制信號(hào)線接觸不良或斷線、線架接觸不良、線架信號(hào)避雷插子氧化等問(wèn)題，甚高頻PTT 設(shè)置或接線問(wèn)題。

以上就是甚高頻模擬傳輸線路的排查思路，主要分為收發(fā)音頻線路和PTT 控制信號(hào)兩方面。接下來(lái)介紹甚高頻數(shù)字傳輸線路排故方法。

3.2 甚高頻數(shù)字傳輸問(wèn)題排查

甚高頻數(shù)字傳輸方式的排故以整體網(wǎng)絡(luò)排故為主。

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)連接情況

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)連接的情況，按如下步驟進(jìn)行排查。

（1）通過(guò)電腦ping 設(shè)備IP 地址[4]，分段檢查網(wǎng)絡(luò)是否正常，檢查網(wǎng)線接頭是否緊固。

（2）確認(rèn)是否因IP 地址沖突[4]導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)無(wú)法連接，需注意整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備的IP 地址分配，包括監(jiān)控終端。

（3）檢查甚高頻SIP 連接數(shù)是否已滿導(dǎo)致無(wú)法再增加連接。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)延時(shí)大情況

甚高頻語(yǔ)音信號(hào)對(duì)延遲非常敏感，延遲包括多方面，如甚高頻設(shè)備延遲、傳輸延遲、內(nèi)話設(shè)備延遲以及抖動(dòng)緩沖區(qū)大小。其中，傳輸延遲為最主要的延遲，需要防止ARP欺騙攻擊、IP沖突、網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴[4]，合理利用帶寬，使用專用通道，還要考慮運(yùn)營(yíng)商線路延遲等。按照如下步驟進(jìn)行排查。

（1）檢查抖動(dòng)緩沖區(qū)設(shè)置是否過(guò)大，若抖動(dòng)緩沖區(qū)大，將增加延遲。

（2）使用電腦ping 設(shè)備IP 地址，初步檢查網(wǎng)絡(luò)延遲情況。

（3）電腦接網(wǎng)線到甚高頻信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)，最好做交換機(jī)端口鏡像，使用Wireshark[5]軟件長(zhǎng)時(shí)間抓包，分析各節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)延遲情況。

3.2.3 語(yǔ)音丟失片段情況

對(duì)于語(yǔ)音丟失片段情況，按照如下步驟進(jìn)行排查。

（1）檢查抖動(dòng)緩沖區(qū)設(shè)置是否太小，抖動(dòng)緩沖區(qū)小容易導(dǎo)致語(yǔ)音片段丟失。

（2）檢查網(wǎng)絡(luò)是否不穩(wěn)定、延遲大導(dǎo)致丟包。由于甚高頻語(yǔ)音通信實(shí)時(shí)性要求要，使用用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（User Datagram Protocol，UDP），延遲過(guò)大會(huì)導(dǎo)致語(yǔ)音包丟失。

（3）檢查RTP 數(shù)據(jù)載荷長(zhǎng)度設(shè)置是否合適。RTP 數(shù)據(jù)載荷分為10 ms、20 ms、30 ms。數(shù)據(jù)載荷長(zhǎng)度越小，占用帶寬越大；數(shù)據(jù)載荷越小，越容易重建語(yǔ)音，一般選擇20 ms。

（4）檢查傳輸設(shè)備帶寬是否滿足多路甚高頻VoIP設(shè)備傳輸。單路單向語(yǔ)音帶寬預(yù)估100 kb·s-1。甚高頻為半雙工設(shè)備，一個(gè)信道語(yǔ)音帶寬預(yù)估為100 kb·s-1。

以上就是甚高頻數(shù)字傳輸線路的排查思路，相對(duì)于模擬傳輸線路排故相對(duì)簡(jiǎn)單。

4 結(jié)語(yǔ)

甚高頻的模擬傳輸問(wèn)題常見(jiàn)無(wú)語(yǔ)音、無(wú)PTT、PTT 長(zhǎng)發(fā)等情況，可能對(duì)應(yīng)線架打線時(shí)未緊固、打錯(cuò)線、線路電平設(shè)置不正確、PTT 下地等問(wèn)題；甚高頻數(shù)字傳輸問(wèn)題常見(jiàn)無(wú)語(yǔ)音、漏語(yǔ)音等情況，可能對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)斷線、延遲、抖動(dòng)及帶寬等問(wèn)題。本文為甚高頻線路問(wèn)題排查工作提供參考，如有不足之處請(qǐng)批評(píng)指正。