空管語音交換系統在石家莊機場的應用與維護

劉子玉

【摘 要】本文以石家莊機場在用Frequentis內話系統為例，闡述了空管語音交換系統的結構及工作原理，并根據實際維護經驗就應用中出現的問題及解決方法進行案例總結。

【關鍵詞】空管；Frequentis；內話系統

中圖分類號： V355.1 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）11-0067-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.027

【Abstract】in this paper， taking shijiazhuang airport Frequentis NaHua system as an example， this paper expounds the atc voice exchange system structure and working principle， and according to the actual maintenance experience is applied in the case summarized the problems and solutions.

【Key words】Empty tube； Frequentis； NaHua system

民航空管語音交換系統（Voice Communication System），簡稱內話系統，自“九五”建設以來，便開始逐漸在全國各空管運行單位投入使用，如今已成為空管運行的關鍵設施之一。

內話系統實質上是一種供管制員使用的空管專用交換機，可接入無線甚高頻/高頻信號及各類有線電話信號，為管制員提供與飛行機組之間的地/空通信以及與其他管制員之間的管制移交協調地/地通信。作為整個空管語音通信的中心結點，內話系統的使用大大減輕了管制員的工作負擔，提高了管制工作效率。

民航河北空管分局目前使用的主用內話系統是奧地利Frequentis公司的VCS3020X Rel 6.1，自2011年投產運行至今為石家莊機場的空中交通指揮工作做出了突出貢獻，下面就該套系統進行分析介紹。

1 Frequentis內話系統組成

石家莊機場使用的Frequentis VCS3020X Rel 6.1內話系統為雙系統并行運行的星型拓撲結構，主要由核心交換部分、外圍接口部分、席位和TMCS（技術監控系統）四部分組成，可實現無阻塞、全數字化的語音交換功能。

在星型拓撲結構中，中央結點是整個系統的核心，承擔了整個系統的數據處理、傳輸與交換功能，其故障會導致整個系統癱瘓。鑒于此，VCS 3020X采用冗余的雙系統并行運行方式，即將中央結點配置為A、B兩套系統同時運行，不分主備，數字語音在兩套系統中并行傳輸，其優點在于當某系統失效時，另一系統會立刻接管，避免了由于核心系統部件故障而引起的數據丟失，同時在維修過程中也無需進行主/備切換。同時，A、B系統向管制席位及外圍接口的連接均采用兩條冗余E1鏈路，單一鏈路或板件故障都不會影響整套系統的運行，形成了最大限度的保障。

核心交換部分作為內話系統的中央結點，主要由交換控制板CIF、交換板JIF、通用處理板GPIF組成，連接外部接口模塊、席位、TMCS以及外接時鐘等信號，負責數據的交換、處理和系統資源的調用，系統中所有的信息交換都要通過核心交換部分完成。

外圍接口部分可以接入無線電設備、電話線路及網絡設備，支持多種信號協議，主要包括有線接口板BCA/BCB、無線接口板ERIF、數字通訊接口板NI64等，外接的無線/有線信號正是在該部分完成模數/數模轉換的。

席位部分是管制終端使用的人機界面，管制員可通過在屏幕上點選DA鍵實現地/空和地/地通信，其構成除了觸屏席位主機（iPOS）外還配置了接口盒（iPIPS）、揚聲器（iLSP）、頭戴耳機（Headset）以及手機（Handset）等。目前石家莊機場主用內話系統中配備了兩套甚高頻通信系統，設有塔臺、進近、地面、緊急頻率和軍頻可供使用，此外還有平面通信（電話）一套。

TMCS是VCS3020X的技術監控系統，包括TMCS Server和TMCS Client，其中TMCS Server直接與VCS內話系統核心交換部分相連，TMCS Client則通過交換機與TMCS Server相連。TMCS可進行系統配置參數和系統軟件的管理、系統事件的匯報和登記、監控系統工作狀態以及故障診斷分析等。

2 Frequentis內話系統工作原理

內話系統起源于程控交換機，二者均采用電路交換方式，但又有著本質區別。第一，呼叫業務種類不同：普通程控交換機只能處理話音信號，但內話系統不僅可以處理話音信號，還可以處理無線信號中的PTT、SQL等控制信號；第二，交換網絡不同：由于內話系統需要保證其通信的實時性，所以交換網絡是無阻塞的，每個資源都有固定的時隙，不會被其他信號占用，因此系統不會產生呼損，但普通程控交換機為了提高資源利用率會以交換網絡中產生一定的呼損為代價；第三，二者用戶界面不同：比起程控交換機，內話系統可以提供功能更加強大的用戶界面，管制員通過席位操作除了可實現對地和對空通信外，還可進行頻率耦合、頻率超控等操作。

VCS 3020X采用TDM（時分多路復用）/PCM（脈沖編碼調制）技術，語音和無線電信號通過高速數字通道進行傳輸。時分多路復用就是在一條信道的傳輸時間內，將若干路離散信號的脈沖序列，經過分組、壓縮、循環排序，成為時間上互不重疊的多路信號一并傳輸。PCM脈沖編碼調制就是把一個時間連續、取值連續的模擬信號依次經過抽樣、量化、編碼處理后轉換成時間離散、取值離散的數字信號后在信道中傳輸。

VCS 3020X內話系統使用E1傳輸標準，其話音采樣的抽樣頻率為fs=8KHz，一個幀含有32個時隙（TS0～TS31），其中TS0用于傳輸幀同步數據，TS16傳輸控制信令，其他30路用來傳輸話音數據，每路一次可以傳輸8bit，由此可得出：E1每秒傳8000幀，每幀傳8bit×32TS=256bit，則E1的帶寬為256×8000=2.048M。

內話系統工作原理的核心在于尋址、交換，下面分別以無線呼入席位和席位呼叫有線電話的過程來說明VCS 3020X中話音的呼叫建立過程及信息的內部流程。

無線呼入席位：電臺接收到的模擬話音信號到達ERIF板卡時，進行模/數轉換，成為數字信號進入內話系統，經GPIF（RAIF）板匯集后傳至JIF板卡，經過JIF→CIF→JIF的處理后，到達管制席位，并在此轉換為模擬話音信號輸出。

席位呼叫有線電話：管制員發出話音信號后，在席位端進行模/數轉換，數字信號傳至核心交換部分的JIF板，并經JIF→CIF→JIF的交換處理后，到達GPIF（PHIF）板，再傳至BCA/BCB板，轉換為模擬信號后流向所接話機或程控交換機。

當代內話系統模塊化程度高，采用全數字交換網絡，端到端的數字化減少了多次音頻落地的噪聲積累，有利于話音質量的保真，可靠性高。

3 案例總結

下面將石家莊機場Frequentis VCS3020X Rel 6.1系統在運行期間出現過的較典型故障現象進行簡單分析。

3.1 案例一

故障現象：

某日，本場內話中進近主頻主用設備收信號斷斷續續，機組收信號正常。

解決方法：

在TMCS的硬件樹中，選擇該設備對應板卡的對應信道，在Setting中將VOX Detection Level項由-15dB調整為-24dB。

分析：

TMCS中的VOX Detection Level項為內話系統接收該無線信道的話音檢測電平值，默認為-15dB，其含義為內話系統將接收到的無線信號以-15dB為參考值進行調整。當此值改為-24dB時，系統會認為接收到的無線信號電平為-24dB，為了將其恢復到-15dB，系統會自動為該路話音增加9dB。如此一來，在無線信號輸入電平不變的情況下，調整后到達管制席位的該路話音信號電平被增加了9dB。類似的，若將此項值改為-10dB，則管制員聽到的聲音與之前相比會減小5dB的音量。

3.2 案例二

故障現象：

進近某席位多次出現自動重啟現象，重啟后正常。

解決方法：

查為該席位參數與系統后臺參數不匹配所致，將TMCS Server中該席位相關配置文件拷貝至一格式化后的U盤，將此U盤插入該席位USB口，席位自動讀取數據，完成后重啟席位，恢復正常。

分析：

內話系統會對席位以及硬件板卡的版本參數與TMCS中的版本參數進行一致性檢查，只有二者相匹配才能實現設備正常工作。向硬件設備中刷軟件的方法可以通過TMCS配置軟件、數據線或U盤。通過TMCS刷軟件時需要先將軟件信息加載到TMCS中，再向對應硬件設備中導入數據。通過U盤刷軟件時只需將軟件相關文件拷貝其中，并插入有USB口的設備即可，支持用U盤刷軟件的設備包括席位iPOS、CIF板、JIF板和NI64板。

3.3 案例三

故障現象：

TMCS監控顯示塔臺某席位連接錯誤，DEMUX-B告警。

解決方法：

查為該席位光纖路連接錯誤，重新連接傳輸鏈路中各端口無效，更換至另一光端機無效，更換新的歐姆轉換器后恢復正常。

分析：

出現DEMUX-B告警表示連接席位的B路PCM30線故障，需檢查從JIF板到席位E1（B）口的整條鏈路，本案例中該鏈路為光纖，鏈路連接涉及的設備有：JIF板——VCS端歐姆轉換器——VCS端光端機——席位端光端機——席位端歐姆轉換器——席位，依次排故確認為VCS端歐姆轉換器故障所致。檢查過程中需要注意的是，更換光端機或歐姆轉換器端口時需兩端對應更換，若歐姆轉換器端水晶頭損壞需重做時應注意線序，按信號流向配合使用。

4 總結

內話系統在空管運行中相當于管制員的耳朵和嘴巴，隨著我國飛行流量的日益增加，其重要性越來越凸顯，本文從實際工作出發，介紹了Frequentis內話系統的基礎理論，并對生產運行中的典型案例進行了分析，希望為內話機務員在學習中提供一定參考。

【參考文獻】

[1]Voice Communication System VCS 3020X Rel.6.1 Maintenance Manual[Z]. FREQUENTIS，2009.

[2]韓卓臣.Frequentis內話系統在空管通信中的應用[J].信息通信，2017，（3）：144-145.