IP電臺接入傳統內話方案分析

摘 要

本文先介紹了傳統內話設備的使用現狀，提出了傳統內話的主要缺點，接著介紹了VoIP技術和VoIP內話，并對IP電臺和傳統電臺接入傳統內話和VoIP內話做了測試，提出了IP電臺接入傳統內話方案。這個方案為傳統內話過渡到VoIP內話提供了組網建議，并為VoIP內話系統的應用奠定了基礎。

【關鍵詞】內話 VoIP

時分多路復用/脈沖編碼調制技術已經用于模擬和實時的空中交通管制（ATM）語音系統很多年。然而，將語音和數據融入到網絡中是一個趨勢，隨著技術的發展，IP技術已經有能力滿足ATM通信的要求，包括語音數據融合、服務質量（QoS）、安全性等。WG67工作組評估了使用基于互聯網絡協議的語音通信技術（VoIP）為ATM通信網絡提供服務的可行性，并根據操作要求和準則，定義了標準、需求和指導原則。

1 傳統內話系統現狀

傳統語音通信系統即內話系統，其話音和無線通信的數據信號傳輸普遍使用時分多路復用/ 脈沖編碼調制技術。時分多路復用技術使用有容量限制的數字交換矩陣，可依據物理接口的數量接入席位終端、無線電信號和有線電話。脈沖數字調制方式適用于數據信號或模數轉換信號的傳輸。時分多路復用技術設計僅用于處理語音通信，可對語音進行優化，但開發新的服務非常困難。

傳統內話面臨如下問題：

（1）標準化組織已經停止對傳統內話新標準的研究；

（2）電信網絡服務提供商將陸續停止低速率接口服務；

（3）傳統內話系統不能滿足互操作性要求，互聯困難，在不同內話之間不能共享無線電頻率；

（4）因廠商逐漸減少甚至停止對傳統內話元器件和服務的提供，傳統內話的維護和升級變得非常困難。

2 VoIP介紹

VoIP（Voice over Internet Protocol）是基于互聯網絡協議的語音通信技術， VoIP的基本原理是通過語音的壓縮算法對語音數據編碼進行壓縮處理，然后把這些語音數據按TCP/IP標準進行打包，經過IP網絡把數據包送至接受地，再經過解壓處理后恢復成原來的語音信號。國際民航組織（ICAO）已經發布了VoIP標準Doc9896，歐洲目前VoIP內話使用的標準是EUROCAE WG-97工作組發布的ED13X標準，包括以下幾個內容：VoIP ATM系統操作和技術需求標準ED136；VoIP ATM的外部設備互操作性標準ED137，包括無線電標準、電話標準、記錄標準、系統監控標準；VoIP ATM系統的網絡要求和性能標準ED138；VoIP ATM外部設備和系統的可用性測試標準ED139。

3 VoIP內話介紹

VOIP內話系統明顯減少了硬件數量，交換機替代時分復用通信設備，實現其涉及的時鐘技術、多路復用技術等能，由各管制席位設備、音頻接口設備及電話接口等終端設備進行信號處理。使用VoIP方式的內話有以下優點：各設備生產商使用同一的標準，對于不同設備廠家的系統之間有很強的兼容性；高度的可擴展性，終端數量不受物理結構的限制，每個席位之間以太網連接，新設備可以再任意地簡單接入；基于冗余的高度可靠的網絡結構，智能終端替代了傳統的中心交換，新版應用可以非常簡便的方式分發及升級；適用標準的以太網交換機、路由器、服務器不需要定制。

4 IP電臺接入傳統內話的方式

隨著互聯網通信技術的改善，各通信設備廠家也推出兼備IP網絡功能的收發信機等設備，向下一代地對空的語音交換系統逐步轉換新采購的無線電臺也已經要求支持VoIP協議。由于傳統內話系統還在國內大范圍的使用，我們可以使用IP接口卡和IP網關的形式將IP電臺接入傳統內話。

4.1 IP接口卡

以Frequentis公司的iRIF2 01.00和GPIF 05.40為例。iRIF卡可以將模擬無線電信號通過標準的SIP和RTP信令連接到IP網絡。GPIF卡可以連接遠程無線電臺，并支持遠程控制，可以連接其他Frequentis 內話系統或其他VoIP內話系統。

4.2 IP網關

VoIP 網關實現網絡中心的匯集功能，對VoIP 網關設置可實現不同內話系統之間的通信權限，可通過網關設備遠程維護系統。此方法主要增加了網關設備，在現有基礎上實現VoIP 架構的風險系數低，減少了音頻信號傳輸過程中的轉化次數。

4.3 接入測試

測試的兩套Frequentis內話系統分別為VCS3020X Rel.7.0系統（傳統內話系統）和Rel. 7.1系統（IP內話系統）。其中Rel.7.0系統使用基于時分復用的PCM技術，故IP格式電臺引接至系統時需將IP格式轉換為模擬格式再接入無線電ERIF板件；Rel.7.1系統為IP內話系統，其無線電接入設備為GateX2設備。此次測試的電臺包括海格模擬電臺、海格IP電臺和R&S IP電臺。

4.3.1 測試項目

測試包括：三種電臺接入基于時分復用的傳統內話系統；三種電臺接入基于VoIP的傳統內話系統；多套系統的互聯互通測試。

（1）三種電臺接入基于時分復用的傳統內話系統

1）設備配置：

2）線路連接圖

圖1：VCS3020X Rel. 7.0系統接入圖

（2）三種電臺接入基于VoIP的傳統內話系統

1）設備配置：

2）線路連接圖

圖2：VCS3020X Rel. 7.1系統接入圖

（3）兩套內話系統及電臺資源的共享

將海格IP電臺、模擬電臺以及R&S電臺及兩套系統進行組網測試，經調試后測試頻率收發良好。其網絡結構圖如圖3所示。

圖3：共享電臺結構圖

4.3.2 測試小結

針對Frequentis兩套內話系統，我們設計并測試了多個電臺接入方案，測試結果為頻率收發正常，無明顯延時；并在此基礎上進一步驗證了多套系統的互聯互通。

5 結束語

測試結果表明了IP電臺接入傳統內話的可行性，為傳統內話逐步過渡到VoIP內話打下了基礎。但空管語音交換一項實時性和QoS要求都很高的業務，對于實際空管VoIP應用網絡來說，不僅局限于語音交換業務，帶寬需要綜合考慮。未來我們可繼續針對系統網絡延時及帶寬進行測試，以驗證VoIP內話在管制工作中的應用。

VoIP技術的優勢顯而易見：對于中國空管來說除了可將模擬傳輸轉成數字傳輸，達到節省帶寬省錢的目的；通過標準IP網絡可以直接實現路由和交換功能，增加傳輸的可靠性；還有一個重要的原因就是IP網的開放性和擴展性致使其可以承載任何形式的業務，從而應對日益增長的業務需求。

參考文獻

[1]項馨鋒.VoIP通信架構在航管內話系統的探討與應用[J].電子技術與軟件工程，2014（20）：41-42.

作者簡介

黃廣悅（1982-），碩士學位。現為中南空管局工程師。研究方向為語音通信系統與空管自動化系統。

作者單位

中國民用航空中南地區空中交通管理局 廣東省廣州市 510405