民航甚高頻VoIP技術(shù)的應(yīng)用與探索

魏桐

摘 要：基于IP的語音傳輸（VoIP）協(xié)議是采用網(wǎng)際互連協(xié)議（IP）以數(shù)據(jù)包方式傳輸語音的協(xié)議。通過將VoIP技術(shù)在甚高頻（VHF）和語音通信系統(tǒng)（VCS）中的推廣應(yīng)用，逐步實現(xiàn)空管（ATC）語音設(shè)備處理和傳輸?shù)娜鍵P化。針對以江蘇空管分局尹山臺站現(xiàn)場所使用的廣州海格通信的EXP5300甚高頻地空通信系統(tǒng)進行了簡要介紹，為空管通信設(shè)備應(yīng)用及維護提供參考。

關(guān)鍵詞：遠程控制與監(jiān)視;VoIP傳輸技術(shù);甚高頻

引言

隨著民航業(yè)的高速發(fā)展進入21世紀，我國的航空運輸呈現(xiàn)急速增長。EUROCAE聯(lián)合世界各地民航組織制定了空管基于IP的語音傳輸（VoIP）協(xié)議的標準。同時，國際民航組織（ICAO）確定了未來空管語音通信是基于IP技術(shù)的。目前江蘇空管分局在尹山臺站安裝了廣州海格通信生產(chǎn)的EXP5300甚高頻地空通信電臺，國產(chǎn)甚高頻電臺也是本分局首次使用，本文借此對以海格甚高頻系統(tǒng)為例的國產(chǎn)設(shè)備進行淺析及探索。

1 設(shè)備工作原理及軟件

1.1工作原理

EXP5300甚高頻地空通信電臺的原理框圖如圖1-1所示。

電臺接收時，從天線接收下來的射頻信號，經(jīng)濾波器、放大、兩次變頻后產(chǎn)生512kHz中頻信號送至數(shù)字單元進行下變頻、解調(diào)處理，輸出音頻信號經(jīng)顯控單元音頻放大后從揚聲器輸出。

電臺發(fā)射時，音頻信號由顯控單元音頻口（或數(shù)字單元綜合口）送至發(fā)數(shù)字單元進行中頻調(diào)制、上變頻，輸出512kHz中頻信號經(jīng)射頻單元進行混頻、放大形成高頻激勵信號送至功放進行功率放大，再經(jīng)諧波濾波器單元濾除諧波分量后送至天線發(fā)射輸出。

1.2軟件系統(tǒng)概述

MC1000主要用于遠程控制與監(jiān)控PRO5300型甚高頻地空通信系統(tǒng)中通信設(shè)備，例如EXP5300/T/R系列甚高頻地空通信電臺。PRO5300型甚高頻地空通信系統(tǒng)主要應(yīng)用于民用航空領(lǐng)域，可提供空中交通管制，航務(wù)管理及對空廣播通信等服務(wù)。

通過MC1000軟件，用戶能夠在日常工作區(qū)域遠程對電臺進行操控，實時、高效監(jiān)控電臺運行狀態(tài)和通信情況，并且在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能夠調(diào)用日志信息快速定位問題，為甚高頻通信系統(tǒng)的正常運行提供有力的支撐和保障。

MCS1000主要功能有[1]：

1.2.1實時監(jiān)控系統(tǒng)中電臺狀態(tài)：MCS1000軟件通過樹狀圖的形式展現(xiàn)系統(tǒng)中甚高頻電臺的狀態(tài)，主要包括電臺的名稱、類型、連接狀態(tài)（通、斷）、電臺狀態(tài)（正常、告警）、頻率、收發(fā)狀態(tài)、主備狀態(tài)、IP地址等信息，進行信號采樣、處理、動態(tài)顯示等。當電臺從未連接進入系統(tǒng)，狀態(tài)顯示未知。當電臺由連接變?yōu)閿嚅_連接，連接狀態(tài)會更新為斷開，但狀態(tài)信息保留斷開前狀態(tài)。

1.2.2遠程控制電臺操作，配置電臺參數(shù)：MCS1000軟件可控制電臺進行自檢、主備切換、重啟、發(fā)射等操作。可查看并配置電臺信道參數(shù)，包括工作信道號、頻率、接收門限、信道間隔、AGC開關(guān)、信噪比、信號電平、靜噪方式、功率、調(diào)制度、頻偏等。另外，軟件還支持電臺100套信道參數(shù)的規(guī)劃、下載、讀取、保存。

1.2.3日志功能：MCS1000軟件支持實時記錄電臺操作以及軟件對電臺的操作，可查詢過去一周內(nèi)的數(shù)據(jù)，支持時間查詢、關(guān)鍵字查詢等功能。一周以前的數(shù)據(jù)會備份到指定文件夾，供用戶查詢。

此外，針對多設(shè)備的大型系統(tǒng)，MCS1000支持分層分級管理，采用樹狀圖顯示形式，可查看單電臺狀態(tài)，也可查看機柜和臺站的設(shè)備匯總信息，方便用戶監(jiān)視整個系統(tǒng)的所有設(shè)備。通過MCS1000軟件，用戶能夠在日常工作區(qū)域遠程對電臺進行操作，并且相較于國外上一代產(chǎn)品，實現(xiàn)了對電臺運行狀態(tài)和通信情況的實時動態(tài)顯示，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能夠調(diào)用日志信息快速定位問題，為甚高頻通信系統(tǒng)的正常運行提供有力的支撐和保障[2]。

2 空管VoIP

2.1 工作原理

實際空管語音通信過程中，網(wǎng)關(guān)通過語音壓縮算法對VoIP數(shù)據(jù)編碼進行壓縮，并將這些數(shù)據(jù)按傳輸控制/網(wǎng)際協(xié)議（TCP/IP）標準進行打包，經(jīng)IP網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)包送至接收地，接收端網(wǎng)關(guān)對這些語音數(shù)據(jù)包進行解壓處理并恢復(fù)成語音信號。IP網(wǎng)關(guān)是IP語音傳輸?shù)暮诵呐c關(guān)鍵設(shè)備，它將需傳輸?shù)恼Z音信號映射為相應(yīng)的地區(qū)網(wǎng)關(guān)IP地址，并將這些信息存放于一個數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)接續(xù)處理軟件實現(xiàn)通知處理、數(shù)字語音打包和路由管理等功能。發(fā)送端網(wǎng)關(guān)根據(jù)數(shù)據(jù)庫資料確定數(shù)據(jù)包IP地址，并將該IP地址加入IP數(shù)據(jù)包中，同時選擇最佳路由經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)到達目的地網(wǎng)關(guān)。而對于一些互聯(lián)網(wǎng)尚未覆蓋或暫時未設(shè)立網(wǎng)關(guān)的地區(qū)，可設(shè)置路由，由最近網(wǎng)關(guān)通過長途電話網(wǎng)轉(zhuǎn)接，以便完成通信業(yè)務(wù)[3]。

2.2 其他應(yīng)用

VoIP技術(shù)也可用于語音或視頻通話，如經(jīng)IP達成通話與多媒體會議。目前，通過網(wǎng)絡(luò)聊天工具進行語音或視頻聊天較普遍，而這種帶語音的通信方式并不是通過電信運營商的傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)進行的TDMA傳輸，而是通過互聯(lián)網(wǎng)進行的IP傳輸。

VoIP技術(shù)在國內(nèi)也將迎來語音通信技術(shù)的變革，也只有通過技術(shù)的升級才能高效滿足空中流浪的增長。通過最新技術(shù)的VCS（Voice Communications System）網(wǎng)關(guān)，可以在傳統(tǒng)VCS保留不障了信息在傳輸過程中的安全性，體現(xiàn)出更高的效率。因此，針對移動通信技術(shù)，在未來長變的情況下，在ATC基礎(chǔ)設(shè)施中集成具有符合EUROCAE ED-137規(guī)范的VoIP電臺，甚至可以混合安裝具有模擬音頻接口的電臺。根據(jù)此方法，我們可以將自己的網(wǎng)絡(luò)順利過渡到IP技術(shù)，并且逐步構(gòu)建滿足未來需求的基礎(chǔ)設(shè)施，這也適用于傳輸基礎(chǔ)設(shè)施本身。鑒于符合保期的應(yīng)用中仍然會產(chǎn)生重要的作用，并且會在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中，獲得更為良好的發(fā)展條件，產(chǎn)生更大的影響[4]。

3 結(jié)語

隨著民航事業(yè)的飛速發(fā)展，民航飛行安全對空管設(shè)備運行保障能力提出了新的要求。

本文針對江蘇空管分局終端空管通信設(shè)備中VoIP的應(yīng)用進行了探討，并對傳輸和互連提供了IP應(yīng)用思路及其應(yīng)用分析。由于全國空管通信設(shè)備IP傳輸通過局域網(wǎng)和民航專用網(wǎng)絡(luò)連接，因此具有更高的可靠性及可擴展性。隨著民航空管設(shè)備的更新?lián)Q代，將來會有大量 VoIP 技術(shù)用于空管工作，VoIP在民航通信系統(tǒng)中會有更好的前景，故應(yīng)對VoIP技術(shù)應(yīng)用于空管保障設(shè)備進行深入研究。

參考文獻：

[1]MCS1000用戶使用手冊

[2]EXP5300電臺（新結(jié)構(gòu)）使用手冊

[3]張登銀，孫精科. VoIP技術(shù)分析與系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2003.

[4]徐忠根，蔣琳.認知無線電網(wǎng)絡(luò)中船舶導(dǎo)航系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)研究[J].艦船科學技術(shù)，2020，42（22）：94-96.

（中國民用航空華東地區(qū)空中交通管理局江蘇分局，江蘇 南京 210000）