試論I P技術在民航空管通信網絡建設中的應用

王曉穎

（民航西北空管局通信網絡中心，西安 710082）

1 引言

計算機網絡技術、信息技術、電子通訊技術等的創新發展與普及應用，提升了信息開放性水平，促進了信息的共享發展。在此背景下，信息的利用、分析與管控難度加大，信息應用的準確性、安全性與可靠性要求提升。因此，民航空管通信網絡建設過程中，需進一步提升通信網絡管控力度，采取行之有效措施增強通信網絡可靠性、安全性、信息可控性水平。而IP技術的科學應用，則可有效滿足上述需求，提升民航空管通信網絡建設質量，促進其作用的充分發揮。

2 對“民航空管通信網絡”的基本認識

民航空管通信網絡民航空管管理系統中的重要組成部分，承載著民航空管按行政管理、安全生產與安全運行的通信業務需求。隨著近些年，科學技術的創新發展與推廣應用，民航空管通信網絡系統得到創新發展，形成不同的通信網絡，以滿足民航通信需求。依據空間位置進行劃分，可將民航空管通信網絡系統劃分為“地面通信網絡系統”、“地空通信網絡系統”與“衛星通信網絡系統”三部分。其中，地面通信網絡系統又可分為地面電話通信、地面微波通信與民航數據通信，主義以地面基站為基礎進行信號傳輸；地空通信網絡用于地面指揮機構與空中飛機之間進行的通信，通常以無線電為主，在視覺信號的輔助下完成；衛星通信則是以通信衛星為基礎，在不同軌道衛星支持下滿足民航空管通信服務需求，包括語音傳輸、數據傳輸等[1]。

3 對“IP技術”的基本認識

IP技術（IP technology）是通信科技領域中的關鍵技術之一，是有關無連接分組通信協議的技術，當前我們所應用的Internet則是基于TCP/IP技術上形成的。在民航空管通信網絡建設中，所應用的IP技術主要為VoIP技術（Voice over Internet Protocol，基于IP的語音傳輸技術）[2]。

VoIP技術的工作原理為：將語音數據編碼通過語音壓縮算法進行壓縮后，依據TCP/IP標準將壓縮語言數據打包，實現語言向數據的有效轉換；將打包的數據利用IP網絡進行傳輸，由接受裝置接受，實現語音數據包整理與解壓，將數據信號在此轉化為語音信號，從而實現語音信息的有效傳輸。在此過程中，IP網關是VoIP技術能夠得以應用的核心所在，它能夠將不同區域的電話區號映射到相應的網關IP地質中，以實現在最短的時間內，完成通信業務需求。

通常情況下，H.323、SIP、MEGACO、MGCP等是VoIP技術實踐應用過程中較為常用的協議。其中H.323作為ITU-T標準，定義了“終端”、“關守”、“網關”、“MCU（Multi Control Unit，多點控制單元）”四種邏輯，能夠實現點對點通信，也能夠滿足多點會議需求；SIP（Session Initiation Protocol，會話發起協議）是基于IETF形成的一種IP電話信令協議，能夠滿足多點傳送需求，進行補充功能的擴充，同時SIP可用于對話發起，進行多媒體繪畫的建立與終結；MEGACO（媒體網關控制協議）是基于IETF標準與ITU-T標準結合應用下，形成的用于進行物理分開多媒體網關控制的協議，能夠從呼叫代理中得到指令并執行，以滿足跨網通信業務需求；MGCP（媒體網關控制協議）與MEGACO相似，同屬于控制類協議，能夠對呼叫控制單元（包括媒體網關、呼叫代理等）進行集約管控，但相對MEGACO而言，其在通信網絡中的應用范圍相對較窄，但也能夠有效滿足跨網通信需求[3]。

VoIP技術在實踐應用中，所涉及到的核心技術主要由語音處理技術、信令技術、實時傳輸技術、網絡傳輸技術和QoS保障技術。其中語音處理技術側重于語音信號的轉化與處理，包括語音編碼壓縮、回聲消除等。而在編碼壓縮過程中，需根據編碼方法進行帶寬計算方法的選擇，具體公式如下：寬帶=包長度×每秒包數=包長度×（1/打包周期）=（Ethernet頭+IP頭+UDP頭+RTP頭+有效載荷）×（1/打包周期）=（528/打包周期）+每秒比特數。因此，當編碼方式為ITU-T G.711時，其寬帶計算方法為：帶寬=（528/20+64）Kbit/s=90.4Kb/s；當編碼方式為ITU-T G723時，其寬帶計算方法為：帶寬=（528/30+5.3）Kbit/s=22.9 Kb/s。信令技術是通信業務順利進行的基本保障，在一定程度上決定了通信質量與效率。實施傳輸技術是基于實時傳輸協議形成的一種技術，能夠保證通信業務時效性。網絡傳輸技術（包括網關互聯技術、網管理技術、安全認證技術等）與QoS保障技術的應用，在提升信息傳輸質量、效率，增強信息傳輸安全性與可靠性上發揮著至關重要的作用[4]。因此，民航空管通信網絡建設過程中，應用IP技術在滿足普通語音通信需求上，能夠滿足其他通信業務需求，提升通信質量與效率，增強通信安全水平。

4 IP技術在民航空管通信網絡建設中的應用

隨著近些年我國航空事業的不斷發展，航空安全管控的重要性愈發突出，傳統的航空通信方式已經無法滿足實際需求。對此，基于民用航空特征，需從數據傳輸時效性、可靠性、安全性、可控性層面入手，依托先進技術構建民航空管通信網絡系統。而基于IP技術應用下的“空—空通信網絡建設”則成為新時期民航空管通信網絡建設的必然趨勢，它能夠在不依靠地面設施或太空設施的基礎上，借助無線收發裝置實現臨時組網，構建無線移動通信網絡，進行信息實時動態傳遞與管控。

關于基于IP技術下的“空—空通信網絡建設”其設計主要包括組網結構規劃設計、網絡容量規劃設計、安全管理保障規劃設計等。

在組網結構規劃設計過程中，需進行線性調頻信號分析，為民航空管通信網絡總體規劃提供信息依據，便于民航空管通信網絡與電信網的有效融合。關于線性調頻信號的分析，可依據調頻信號時域表達式確定線性調頻信號時域表達式，并通過表達式計算分析，確定線性調頻信號性能。

其中，調頻信號時域表達式為：

調頻信號瞬時頻率為：

公式中的f0為載波頻率，當是線性作用，所形成的信號則為線性調頻信號，而其瞬時頻率f（t）可表示為“f（t）=f0+kt”從而可得到線性調頻信號的時域表達式為：c（t）=Acos（2πf0t+παt2）-T/2＜t＜T/2，式中 A 表示幅度 ；f0中心頻率 ；T 表示脈沖寬度；而α表示調頻率。

根據民航空管通信業務需求，設計構建飛機結構的民航空—空通信網絡，以實現通信網絡的局部同步管理，避免飛機故障退網對整個通信網絡的影響。同時，借鑒已有的IP組網實踐經驗，進行組網協議改進，以滿足多技術結合應用需求，保障民航空管通信質量。基于民航空—空通信網絡應用場景分析，所構建的網絡系統需滿足同行線、不同航線分機之間的互通需求，需避免不同行業通信過程中因相對速度出現吞吐量下降問題。對此，需進行網絡容量科學規劃，設計采用混合路由協議進行處理。通常情況下，IP路由技術可分為靜態路由技術與動態路由技術，其中靜態路由結構相對簡單，需通過手動配置；而動態路由能夠自動使用網絡結構變化，進行最優路徑的自動化選擇、更新與存儲。而本文設計采用的混合路由協議，實現了靜態路由與動態路由優勢的結合，能夠依據鏈路需求，進行最佳通信路徑的選擇，并依據先后順序將信號輸送到通信裝置中。此外，需配置安全認證技術、QoS技術，提升通信網絡信息傳輸質量，增強其安全性。

5 結束語

習近平總書記在黨的十九大報告中明確指出：要實施創新驅動發展戰略，發揮科技創新支撐引領作用，全方位推進科技創新，推動科技與實體經濟產業的深度融合。而IP技術在民航空管通信網絡建設中的應用，則是計算機技術、通信技術與民航空管的有機結合，是民航空管現代化建設的具體表現。隨著計算機技術、通信技術的不斷創新，民航空管通信網絡將呈現出信息傳播的更快速、準確、安全、高效發展，滿足民航空管實際需求。