基于VoIP空管地空通信系統關鍵技術的研究

曾超平

（中國民用航空桂林空中交通管理站，廣西 桂林 541006）

基于VoIP空管地空通信系統關鍵技術的研究

曾超平

（中國民用航空桂林空中交通管理站，廣西 桂林 541006）

隨著計算機技術和網絡技術的快速發展，VoIP成為語音通信的前進方向。通過VoIP網關實現電話網和Internet網絡進行語音通信，使得電話網和Internet網在任何地方可以相互聯網通信。文章首先介紹VoIP技術基本原理，然后再分析空管系統地空通信現有的傳輸網絡，最后重點討論VoIP在民航空管系統地空通信中的應用。

VHF；地空通信；VoIP

1 VoIP技術基本原理

VoIP[1]（Voice over Internet Protocal）基本原理是通過語音的壓縮算法對語音數據進行壓縮處理，然后將這些語音數據按TCP/IP協議進行打包，利用IP網絡把數據包傳送至接收端，再把接收端的語音數據包串起來，經過解碼處理，恢復原來的語音信號，以此實現IP網絡傳送語音的目的。VoIP語音信號傳輸的基本過程如圖1所示。

圖1 VoIP語音傳輸過程

VoIP的核心設備是IP電話網關，IP網關具有將模擬語音轉化為數字語音數據，并做進一步壓縮，以達到節約帶寬、提高傳輸效率的目的。同時，IP網關具有路由控制功能，它可以將各個地區的電話區號映射為對應的地區網關IP地址。這些IP地址信息存放在某一數據庫中，通過相應的處理軟件來進行呼叫處理、數字語音打包、路由選擇管理等功能。

2 空管系統現有地空通信網絡

民航地空語音通信系統承擔著地面管制員與飛行員之間實時通話聯系功能，一直以來是空中交通管制的主要手段之一。我國的民航語音通信技術隨著飛行流量的不斷增加、空中交通管制體制和方式的改變而不斷發展，實現了從高頻短波通信到甚高頻（VHF）通信的轉變。隨著網絡、衛星與地面傳輸技術的不斷成熟，甚高頻語音通信系統實現了中心站到遠端站、點到點遠距離通信功能。目前，民航地空話音通信主要以大量遙控臺組成的甚高頻內話遙控通信系統的形式出現。

現有的甚高頻通信系統由多個甚高頻臺、PCM復用器、內話系統組成。其基本框圖如圖2所示。這里以桂林A甚高頻臺站和廣州為例，PCM[2]采用華為FA16。

圖2 現有甚高頻通信系統傳輸示意圖

FA16[3]接入網設備基于PCM原理設計，采用時分多址復用(TDM)的數字音頻，每個通信頻率對應一個固定的信道或者時隙，甚高頻信號傳輸基本無時延。但是FA16也存在以下不足：

首先，FA16采用V5協議，嚴格按照網絡7層模型來看，屬于2.5層，沒有路由尋址、聚合、智能選路功能。

其次，FA16不能實現廣播，這點對于雷達信號傳輸尤為不方便。

第三，信號受2M鏈路影響很大，當運營商2M鏈路質量不好時，甚高頻信號雜音變大，語音失真，影響管制員工作。

第四，帶寬利用率低下，由于傳輸的是模擬語音信號，每路語音都要占用 64K的帶寬，嚴重浪費了帶寬資源。租用運營商的2M鏈路費用昂貴，維護復雜。

3 VoIP技術在空管地空通信系統中的應用

在日常生活中，VoIP主要應用于IP電話，利用Internet和全球IP互聯的環境，可以提供更好的、更為廉價的服務。在實際的工作中，出于安全和時效性考慮通過 FA36[4]和租用運營商的專線或者衛星可以組建一張專網，從而實現VoIP在空管地空通信系統的應用。如圖3所示，核心樞紐FA36即區管FA36把管制員模擬語音數字化，然后封裝打成IP包經傳輸網絡傳輸至臺站FA36，臺站FA36解包還原成模擬語音，經發射機調制后發射出去。在實際應用中，傳輸網絡可以是運營商的2M專線，也可以是衛星鏈路或者ATM，這取決于FA36安裝的板卡。語音信號通過IP分組網絡傳輸，使原先每路語音占64K的帶寬降低到6～8K（甚至更低），從而大大節省了帶寬資源，提高了線路利用率。利用IP分組網絡可以實現信號廣播，這點對于雷達信號傳輸尤為實用。此外利用網管方便網絡管理和故障排查。在實際工作中，發現使用FA36存在較長時間延時，管制員可以聽到自己的回音。這是由于FA36傳輸語音打包、解包時間長導致。采用回音抑制技術可以消除該現象，一方面可以選擇打包時間更短的技術，另外一方面臺站FA36和收、發信機加載回音抑制器，從物理隔斷回音。

圖3 基于VoIP的地空通信示意圖

4 結束語

2004年，歐洲航空裝備組織（EUROCAE）WG-67開始運作，其目的是達到空管系統基于 VoIP技術的通信系統的互操作性。2009年開始，WG-67文件陸續出臺。這表明當今世界空管系統地空通信正朝向基于IP的VoIP技術發展。盡管VoIP技術還需要完善和改進，但是筆者相信隨著VoIP技術標準的不斷完善、VoIP關鍵技術不斷突破，VoIP的發展前景將是令人矚目。

[1] 鄧里文.VoIP關鍵技術研究[J].2005,(2):66-68.

[2] 華為技術有限公司.SA000101 HONET FA16系統概述(ISSUE4.0)[M].深圳:華為技術有限公司,2005.

[3] 華為技術有限公司.接入網技術[M].深圳:華為技術有限公司,1998.

[4] 華為技術有限公司.中低端路由器終端接入特性[M].深圳:華為技術有限公司,2005.

Based on the research of key technology VoIP for the ground-to-air communication systems

With the rapid development of computer technology and network technology, VoIP has become the way forward for voice communications. Achieved through VoIP telephone network and the Internet gateway network for voice communications, making telephone network and Internet network anywhere can communicate with the Internet. This paper first introduces the basic principles of VoIP technology, and then analyze the ATC system air-ground communications existing transmission network, and finally focus on VoIP applications in civil aviation air-ground pipe system communication.

VHF;air-ground communications;VoIP

TN92

A

1008-1151(2015)02-0004-02

2015-01-12

曾超平（1986－），男，中國民用航空桂林空中交通管理站助理工程師，研究方向為民航通信及監視。