淺談VCX-IP系統(tǒng)

中國民用航空華北地區(qū)空中交通管理局 張琬婷

VCX-IP是FREQUENTIS公司的新型產(chǎn)品，它在為民用航空空中交通管理提供傳統(tǒng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，同時提供了語音和數(shù)據(jù)應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)訪問。在當(dāng)前IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步成熟的大前提下，VCX-IP系統(tǒng)為內(nèi)話系統(tǒng)從舊網(wǎng)絡(luò)到IP網(wǎng)絡(luò)逐步遷移提供了解決方案，因此，VCX-IP設(shè)備可以使用低延時和恒定比特率的TDM時分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，也可以使用IP系統(tǒng)，提供更多靈活性。

1 北京四地內(nèi)話聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀

FREQUENTIS公司通過使用VCX-IP設(shè)備，集成了語音和數(shù)據(jù)，提供了冗余的網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的整合。通過VCX-IP設(shè)備，可實現(xiàn)不同內(nèi)話系統(tǒng)間的聯(lián)網(wǎng)。

目前，通過VCX-IP設(shè)備，可以將北京終端管制中心、北京區(qū)域管制中心、首都機(jī)場、大興新機(jī)場四地，主備系統(tǒng)共八套內(nèi)話設(shè)備實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)通話，具體連接方式如圖1所示。

北京四地間內(nèi)話聯(lián)網(wǎng)方式主要分為E1方式和IP方式兩種。圖1中①所示方式為E1聯(lián)網(wǎng)，北京區(qū)管中心VCS通過E1鏈路連接至VCX，再通過SDH設(shè)備傳輸至終端中心，從而實現(xiàn)和終端中心的通信；圖1中②所示方式為IP聯(lián)網(wǎng)，通過和終端中心的IP聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)和其他三地的通信；圖1中③所示方式為備用系統(tǒng)的IP聯(lián)網(wǎng)，北京區(qū)管的主用系統(tǒng)通過和備用系統(tǒng)連接，利用備用系統(tǒng)至終端中心的IP鏈路實現(xiàn)四地間通信。

相較于傳統(tǒng)的E1聯(lián)網(wǎng)方式，IP聯(lián)網(wǎng)方式的好處是顯而易見的。僅靠E1實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，各地之間鏈路是一對一，且不可繞傳的。而引入IP聯(lián)網(wǎng)之后，E1、IP鏈路可共通，當(dāng)某部分線路故障時，IP聯(lián)網(wǎng)可繞過故障部分，通過其他聯(lián)網(wǎng)線路實現(xiàn)通信。

2 VCX-IP硬件設(shè)備

VCX-IP網(wǎng)關(guān)是將多種協(xié)議、多路復(fù)用器和路由器網(wǎng)關(guān)功能集中至一起的設(shè)備。在北京區(qū)管中心，主要應(yīng)用了VCX組件中的多接口網(wǎng)關(guān)iMCc8、IP組件控制板iCCB、數(shù)字信令處理板DSP、接口板8RIF、風(fēng)扇iFAN 01等?？罩薪煌ü苤剖?4h不間斷運(yùn)行的，因此Frequentis公司開發(fā)的VCX-IP設(shè)備，支持接口和處理板卡的熱拔插，支持iCCB處理單元、DSP冗余熱備份，支持網(wǎng)絡(luò)鏈路并行冗余，支持電話鏈路集群冗余。

2.1 多接口網(wǎng)關(guān)iMCc8 01

VCX-IP網(wǎng) 關(guān) 機(jī) 箱（BGT iMCc8 01）， 可 容 納 包括iCCB、xDSP、iFAN和最多6個線路接口板（8RIF、8PRI、4LB），每個接口卡，最多容納8個特定類型的接口，機(jī)框最多48個線路接口，所有接口均使用RJ45接頭。機(jī)箱提供2個CPU和2個DSP板、提供冗余的風(fēng)扇單元、提供冗余電源輸入（24VDC），所有板件均可熱插拔,如圖2所示。其中CPU可提供操作系統(tǒng)、服務(wù)管理、呼叫管理、狀態(tài)管理；接口可提供模擬信號的電路適配、輸入/輸出信號的生成和檢測、振鈴信號的生成和檢測；DSP可提供實時媒體處理，包括語音系統(tǒng)處理、RTP/TDM編碼變換、檢測和產(chǎn)生音調(diào)[2]。

2.2 IP組件控制板iCCB

iCCB是iMCc8多接口網(wǎng)關(guān)的中央處理板。每個iMCc8最多可以配備兩個接口控制板，主板為帶有FPGA+ETX CPU板的嵌入式PC板，雙路24VDC直流供電。

接口控制板總共有：

（1）5個以太網(wǎng)接口（當(dāng)前北京區(qū)管僅使用0/1，另外3個指定用于將來使用）；

（2）1個串行維護(hù)接口（RS232）；

（3）1個USB接口，便于現(xiàn)場分發(fā)軟件。

2.3 xDSP01.08

xDSP板卡是iMC8 01設(shè)備中的通用多DSP卡，用于語音和數(shù)據(jù)處理，支持熱拔插板卡； DSP板卡提供8個DSP處理器（每個可處理190路語音），采用雙路24VDC直流供電。每個DSP處理器有2個LED指示燈，前面板LED燈可快速查看板件狀態(tài)，如圖3所示。其中橘色表示線路被Service使用，此處的Service是在系統(tǒng)的CPU或DSP上運(yùn)行的軟件。

2.4 接口板

多接口網(wǎng)關(guān)可以配備不同類型的接口板：模擬接口板（8RIF）、數(shù)字接口板（8PRI）和本地供電接口板（4LB），其中數(shù)字接口板8PRI是iMC8 01設(shè)備中的數(shù)字接口卡，支持熱拔插，支持多達(dá)8個輸出，即提供8個2Mbit/s的E1線路，可用于頻率和ISDN，同樣采用雙路24VDC直流供電，如圖4所示，右上角綠色：表示線路用于一個Service；左上角橘色：表示線路有一個激活的呼叫。

3 VCX-IP結(jié)構(gòu)

VCX-IP設(shè)備配置冗余的CPU（即冗余iCCB板卡），以主/備動熱備模式運(yùn)行。每個CPU使用2個以太網(wǎng)連接，因此共支持4個物理連接。每塊iCCB板卡都有自己的物理IP地址，因此可以通過IP網(wǎng)絡(luò)直接訪問iCCB板卡。2個CPU對外表現(xiàn)為一個整體，以集群模式運(yùn)行，除了每個iCCB板卡的物理地址外，還有2個虛擬的IP地址用于信令和語音傳輸。在IP網(wǎng)絡(luò)中，IP數(shù)據(jù)包在所有接口之間轉(zhuǎn)發(fā)。VCX-IP不允許在兩個不同的IP網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)包，顧以上所述4個IP地址需要配置在同一個子網(wǎng)中[3]。

每塊iCCB板卡，使用內(nèi)部通信總線與各個接口卡和DSP板卡相連，一塊激活使用時，另一塊處于熱備份狀態(tài)，當(dāng)切換時，電話會掛斷，無線和數(shù)據(jù)會自動重新建立。激活的iCCB板卡控制兩塊DSP板卡和各接口板卡，其中DSP板卡有兩種冗余配置模式：Pool和Split。Pool冗余模式可以提供更高的DSP冗余，DSP板卡的失效不會對系統(tǒng)造成影響，但是一旦iCCB板卡發(fā)生切換，新接管的iCCB板卡需要重啟和加載所有DSP的資源，這就需要更多的系統(tǒng)切換時間；Split冗余模式下iCCB板卡的切換時間更短，但當(dāng)在用的DSP板卡失效時，會導(dǎo)致系統(tǒng)的切換。

中繼資源管理器（Trunk Resource Manager，TRM）有助于電話網(wǎng)關(guān)服務(wù)選擇高級的路由和中繼。TRM通過SIP訂閱/通知機(jī)制了解Service的可用性，Service在獲得訂閱后將立即向其宣布自身狀態(tài)。使用此信息，TRM可以通過“首次優(yōu)先（First Free）”或“輪循（Round Robin）”方法選擇下一個空閑線路或SIP目標(biāo)。中繼資源管理器支持通配符條目，以簡化路由和編號樹的配置。在出現(xiàn)阻塞時，中繼資源管理器可識別備用路由。如果沒有特定配置，系統(tǒng)將檢查所有可用目的地（使用First Free、Round Robin方法），并且只有當(dāng)最后一個以忙碌狀態(tài)（SIP 486）回答時，才會將這種忙碌指示發(fā)送給呼叫者，此時呼叫失敗[2]。

與VCS內(nèi)話系統(tǒng)使用的TMCS軟件不同，VCX-IP設(shè)備是通過FMS（Frequentis Management Suite）軟件進(jìn)行配置管理與軟件升級的。FMS軟件是包含配置的至PostgreSQL數(shù)據(jù)庫的圖形化接口，通過FMS軟件，可以添加新的VCX-IP網(wǎng)關(guān)、設(shè)置VCX-IP網(wǎng)關(guān)硬件、分配或配置全局設(shè)置、配置網(wǎng)絡(luò)接口以及配置必要的用戶服務(wù)，同時也可以提供呼叫數(shù)據(jù)記錄功能，它會將呼叫統(tǒng)計數(shù)據(jù)寫入目標(biāo)上的文本文件，包括呼叫建立嘗試、成功建立通話、由于通話失敗或正常掛斷而終止的通話等[2]。

4 實際應(yīng)用

目前北京區(qū)管中心以使用數(shù)字接口板（8PRI），應(yīng)用于和終端中心的E1聯(lián)網(wǎng)為主，每條鏈路均連接到不同的交換機(jī)。其中8PRI板卡的第1端口引接來自區(qū)管中心內(nèi)話系統(tǒng)VCS的信號，第8端口將信號傳至SDH光端機(jī)，通過光纖將信號傳輸至終端中心。8PRI板卡的第5端口提供至交換機(jī)的連接，每個iMCc8 01上均有兩塊8PRI板卡提供冗余使用。兩臺交換機(jī)堆疊在一起，同時，連接到同一個iCCB的兩個端口配置為鏈路聚合。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，一個鏈接到另一個鏈接的切換通常在100ms內(nèi)完成，不會丟失呼叫。

通過VCX-IP設(shè)備，還可以實現(xiàn)Forking功能，當(dāng)遠(yuǎn)端席位呼叫本端主用VCS席位時，本端備用VCS席位會同時顯示該來電；呼叫本端備用系統(tǒng)，主用內(nèi)話系統(tǒng)同樣會顯示來電，且在接通該來電后，另一套系統(tǒng)會自動停止振鈴。

5 結(jié)語

目前，北京區(qū)管中心的VCX-IP設(shè)備主要應(yīng)用于跨系統(tǒng)間的聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)其網(wǎng)關(guān)的作用，在現(xiàn)階段主要起過渡作用，為將來Voip技術(shù)的全面應(yīng)用打好基礎(chǔ)。