微波通信在烏魯木齊區管中心內話系統的應用

趙炳祥

摘 要：近年來，隨著新疆管制區航班量的不斷攀升以及烏魯木齊區管中心正式投入使用，對于地空通信的要求也越來越高，而內話系統（Voice communication system）是民航空中交通管理所使用的一種專用的語音交換系統，對于民航通信保障起著非常重要的作用。VHF信號的網絡傳輸穩定性和話音交換效率又與內話系統的穩定性密不可分，與傳統的地面傳輸網絡相比，微波通信有可用頻帶寬、通信容量大、傳輸損傷小、抗干擾能力強的優點。文章將結合目前魯木齊區管中心內話系統運行的實際情況，簡單的介紹微波通信在烏魯木齊區管中心內話系統中的應用。

關鍵詞：微波通信；內話系統；VHF

中圖分類號：TN915 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）10-0165-03

Abstract： In recent years， with the increasing number of flights in Xinjiang'scontrol area and the official operation of the Urumqi District Management Center， the requirements for ground-to-air communications have become increasingly high. The internal voice communication system is a special voice exchange system used in civil aviation air traffic management， which plays a very important role in guaranteeing the civil aviation communication. The network transmission stability and voice switching efficiency of VHF signal are closely related to the stability of the internal telephone system， compared with the traditional terrestrial transmission network. Microwave communication has the advantages of available frequency bandwidth， large communication capacity， small transmission damage and strong anti-interference ability. This paper will introduce the application of microwave communication in Urumqi management center in combination with the actual situation of the current operation of the inner telephone system in the management center of Urumqi， and the paper briefly introduces the application of microwave communication in the inner telephone system of the management center of Urumqi.

Keywords： microwave communication； internal telephone system； VHF

1 烏魯木齊區管中心內話系統介紹

內話系統，就是語音交換系統（Voice communication system），它實際上是一種空管專用交換機，供地面管制員使用，接入無線電甚高頻設備、高頻設備、各類電話設備、網絡設備，提供管制員之間的管制移交協調通信、與其他空管設施管制員的管制移交協調通信以及提供管制員與飛行機組之間的通信（地/空通信）。

目前，烏魯木齊區管中心有2套內話系統，均為奧地利Frequentis廠家生產，其核心交換技術采用時分復用的技術，其語音編碼方式為脈沖編碼調制（PCM）的方式。管制員或者飛行員的原始話音一種連續變化的模擬音頻信號，在Frequentis內話系統中使用全數字的語音交換系統處理和記錄二進制的數字信號對話音信號進行處理，并完成模數轉換，其轉換過程如圖1所示，在完成模數轉換的基礎上，數字信號在語音交換機中也會進行相應的解調過程，從而實現語音交換的目的。

在語音交換機中可以將量化噪聲限制在相當微弱的范圍內，這對于民航地空通信非常重要，同時可以增強話音信號質量。Frequentis內話系統有著雙數字無阻塞的交換性能、容錯的星型拓撲、雙重的核心資源和分布式的結構等一些列的優點，因此其交換功能非常強大。在圖2中其服務器總線傳輸與交換速率可達到622M/s，容錯性能也相對較高。FREQUENTIS內話系統采用了雙重結構，因此話音在系統內部交換的安全性和實時性都能夠得到相應的保障，而且每套FREQUENTIS系統中均有兩個服務器，并均分布式地與VHF信號、電話網絡、錄音系統、監控系統、話音數據網絡及管制員席位相連接。而烏魯木齊區管中心主用內話系統與備用內話系統采用1：1的配置，其系統構架是基于兩條PCM/TDMA和HDLC協議的高速通道組成的，且兩條PCM/TDMA高速通道相互獨立并行的運行，所以話音交換在系統內部不會存在阻塞和中斷。

2 烏魯木齊區管中心內話系統外部傳輸結構

從圖1和圖2中可知，烏魯木齊區管中心內話系統的優點非常明顯，再加上系統本身服務器間無需切換時間、無需停機維護檢修、連續的系統監控功能等，其系統的話音交換對外部的傳輸結構就非常依賴。在烏魯木齊區管中心內話系統的信號引接中，遙控臺VHF信號采用A、B網雙網進行傳輸，A網用電信和移動鏈路作為中繼，B網采用聯通鏈路作為中繼，而且A、B網分別采用的點對點的傳輸和星型結構的傳輸方式，并且兩種不同的網絡傳輸運用了不同的傳輸設備進行信號接入，這樣在內話系統的VHF信號接入中，從中繼鏈路、運營商、傳輸方式、網絡結構均有備份并能夠獨立運行，信號的傳輸也更加穩定且有冗余鏈路。烏魯木齊區管中心本場的內話系統無線子機框均設立在區管中心中，與服務器之間建立了分布式的可靠地連接，而塔臺的無線信號子機框則通過S330和S385兩條SDH環形網絡傳輸結構與內話服務器之間進行連接，兩條SDH網絡互為備份。塔臺席位與內話服務器之間的連接通過高速率的光纖進行傳輸，而主備用內話系統所對應的席位分別接入了兩臺不同的光端機進行傳輸，在硬件上也實現了相互備份的功能。烏魯木齊區管中心內話系統的整體外部連接結構如圖3所示。

從圖3中可以看出，盡管各VHF信號傳輸、塔臺內話子機框鏈路連接以及塔臺席位與內話服務器之間的連接均有冗余備份的鏈路，但這些鏈路在接入區管中心內話服務器時，有一個共同的接入點A點。如圖3所示，當A點鏈路發生中斷時，除了電話網絡外，所有的鏈路連接就都會中斷，整個內話系統也會出現癱瘓，失去了語音交換的意義，這對于地空通信和民航安全是不可接受的。而A點鏈路中斷的隱患就需要有更好的解決方案了，而微波通信可以很好地解決A點鏈路中斷帶來的風險。

3 微波通信在烏魯木齊區管中心內話系統的應用

微波通信使用波長為1m至0.1mm（頻率為0.3GHz～3THz）的電磁波進行的通信。包括地面微波接力通信、對流層散射通信、衛星通信、空間通信及工作于微波波段的移動通信。微波通信具有可用頻帶寬、通信容量大、傳輸損傷小、抗干擾能力強等特點，可用于點對點、一點對多點或廣播等通信方式。

3.1 微波通信的性能介紹

目前，通信網絡將靈活、智能化以及動態性作為未來的發展趨勢，而目前SDH接PDH網絡雖然更為適應點對點通信，然而缺少對新型業務的拓展以及現代網絡化管理提供支持，也無法解決類似烏魯木齊區管中心外接鏈路中關鍵節點中斷帶來的隱患問題，為微波通信可以較好地解決類似問題。

傳統的微波技術也存在自身的一些不足，微波通信通常采用分布式通信系統，系統分為室外單元ODU和室內單元IDU，但IDU不具備數據調度的功能，只能實現點對點的傳輸，這就需要在實際工作中，將網絡結構組成環型和鏈型，這就需要IDU進行復雜的堆棧和級聯組合，傳輸效率也就變得相對低下，因此在區管中心地空通信過程中，微波通信不適合作為主用鏈路進行信號傳輸。

目前，光纖網絡與微波網絡的結合，微波通信設備的發展，極大地豐富了微波設備的交換輸入輸出接口，可以實現與當前廣泛采用的光纖傳輸網絡直接對接。而隨著自適應編碼調制技術的應用，通信管理系統能夠對通信鏈路中的傳輸情況進行監控，在線對傳輸容量和調制方式進行調整，能夠優先保證對時間同步要求的可靠性傳輸，這也是目前微波通信的優勢所在，也為微波通信作為民航短距離備份傳輸提供了相應的技術支持。

3.2 微波通信在烏魯木齊區管中心VHF信號傳輸中的應用

從圖3可以看出，各遙控臺的VHF信號通過A網和B網進行傳輸，A網通過點對點的鏈路進行VHF信號的傳輸，這種遠距離的鏈路傳輸無法使用微波通信進行備份。而B網傳輸時采用的星型結構的網絡，將所有遙控臺的VHF信號傳輸至烏魯木齊本埠中心點，而中心點再通過華為的FA36設備進行VHF信號的傳輸，由于烏魯木齊本埠中心點與區管中心之間距離有限，微波通信就非常適合作為B網傳輸鏈路的備份，如圖4所示。

從圖4也可以看出，即使A點發生鏈路中斷，B網也可以短時間內將所傳輸的VHF信號切換至微波鏈路進行保障地空通信，進而保障地空通信的連續性和完整性。

3.3 微波通信在烏魯木齊塔臺席位的應用

在使用微波通信解決了遠端遙控臺VHF信號在A點中斷的隱患后，還不能夠真正解決地空通信中斷的問題，由于塔臺指揮席位與內話服務器之間通過移動和聯通兩條光纖鏈路進行連接，在圖3中可以看出，如果A點中斷，塔臺席位與內話服務器之間將失去連接。而此時采用微波鏈路代替光纖傳輸后（如圖5所示），就會取得明顯的效果，但光纖與內話服務器間必須采用75Ω與120Ω的歐姆匹配器，這樣就可以實現塔臺內話席位與區管內話系統互聯，進而保證地空通信正常。而在后期可以更換相應的光端機設備，以實現155M光纖電路的接入，以及其他以太網接口業務（如空管自動化系統TSDP與區管SDP互聯）的傳輸。

3.4 微波通信在烏魯木齊塔臺內話子機框的應用

在解決VHF內話傳輸隱患和塔臺席位隱患后，當圖3中A點鏈路中斷后，烏魯木齊航管樓塔臺依然無法使用，因為從圖3中可以看出，塔臺的內話子機框與內話服務器間的傳輸也經過了匯聚點A點，因此同時需要將微波鏈路作為內話子機框與內話服務器間的傳輸SDH環網的備用，如圖6所示，可將內話無線子機框中的資源接入到了內話服務器中，對安全運行提供更加可靠的鏈路保障。

本文通過微波技術在VHF信號傳輸、塔臺席位和內話子機框中的應用，可以很好地解決烏魯木齊區管中心內話系統傳輸中匯聚點中斷的問題，進一步保障了地面管制員和飛行員通信可靠性。

4 結束語

作者針對目前烏魯木齊區管中心內話系統在地面傳輸系統中的一些隱患，在思考解決方案的同時，結合微波通信技術與SDH環網的應用，簡要地論述微波通信技術的應用對于烏魯木齊區管中心內話系統的重要性和方案的可行性，進一步保證VHF信號資源接入更加安全、可靠，從而確保地空通信的不間斷和內話系統傳輸的地空冗余配置，保證民航的飛行安全。

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