VCS3020系列語言通信交換系統席位無線按鍵失效的研究與分析

陳 勇

（民航華東空中交通管理局技術保障中心，上海 200335）

1 現狀及問題

VCS3020系列語音通信交換系統是歐洲公司出產的一種全數字無阻塞的數字語音通信系統。該公司一直從事生產可靠性和安全性要求非常高的用于大型民用和軍用空中交通管制中心的語音交換通信系統。語音通信交換系統（Voice Communication Switching System），民航內部簡稱為內話系統。它實際上是一種專用的交換機，可以接入無線電甚高頻/高頻設備、各類電話設備、網絡設備，同時提供觸摸屏席位（OP），上有3D模擬的按鍵，管制人員通過按下這些按鍵操作各個無線設備與飛行機組通話（地/空通信），操作電話設備與其他空管部門管制人員進行協調（地/地通信）。由于民航空管的工作特點，因此對設備的實時性可靠性要求比較高。

VCS3020語音通信交換設備版本很多，是一個系列，但是它們的系統框架都是一樣的，只是在一些具體的板卡上有改進。VCS3020系列設備的硬件結構是一個以交換模塊為中心的星型拓撲結構。交換模塊由兩套子系統Syetem A和System B組成。 無線（Radio）有線（Telephone）接口和席位（OP）通過外圍處理接口（GPIF）連接到兩個核心交換系統A和B。

交換模塊內部結構分為A、B兩個子系統，每個系統由CIF板，JIF板還有數據總線構成。CIF板位于數據總線的一端，控制數據總線的運行，JIF板掛在數據總線下，通過四芯的PCM電纜與接口機框（drawer）和席位相連。每塊CIF板控制一條數據總線，每條數據總線下掛最多15塊JIF板。根據用戶的需求每個子系統中最多可以有8塊CIF，控制8條總線。CIF板之間也有一條總線，帶寬622MB/s，用于數據總線之間的數據交換。在A、B系統的CIF板之間有數據同步和時鐘同步數據傳輸。交換模塊的A、B兩個子系統結構功能完全相同，同時運行，互為冗余備份。

圖1 席位、接口機框與JIF板連接示意圖

JIF板與席位和接口機框的連接如圖1所示，每塊JIF板有8個PCM電纜接口，席位觸摸屏（TED，touch equipment device）連出兩條PCM電纜分別接入A、B兩個子系統的兩塊JIF板，接口機框（drawer）左右兩端各有一塊外圍處理板（GPIF），每塊GPIF板連出兩條PCM電纜分別接入A、B兩個系統的兩塊JIF板，即每個接口機框有四條PCM電纜和中央交換模塊的JIF板相連。

從上述框可以看出VCS3020系統有兩套獨立運行的交換系統，信號和數據分布處理，每套交換系統連續運行并有相同的優先級，如果某一系統發生故障，信號和數據可以走另外一路。外圍話音和數據具有多重鏈路，可以確保將某一部件故障影響控制在最小范圍內。

經過多年的運行考驗，VCS3020系列設備的可靠性是很不錯的，但近期有技保部門反映在管制員使用過程中席位觸摸屏上有時一些無線按鍵會突然失效，影響管制指揮，存在安全隱患。筆者所在部門最近剛好安裝了一套VCS3020X系統，該系統還沒有正式投入使用，正好可以用來測試一下，看看故障是否能模擬出來，同時分析故障產生的原因

2 測試方案與測試過程

在了解了其他技保部門所反映的故障信息后，筆者設計了模擬故障的方案。首先將交換模塊系統A的一塊JIF板拔出，觀察安裝于監控室的席位op17、op18的狀態，觸摸屏各個無線按鍵及各個無線板的工作狀態是否有異常，使用操作是否正常，監控系統TMCS上的告警信息是否有異常。然后再將席位的a、b兩路PCM電纜分別拔出觀察席位狀態，重復幾次觀察狀態的不同。

查閱技術手冊，無線接口機框RIF01連出的四根PCM電纜分別接到系統A的JIF1a的兩個接口和系統B的JIF1b的兩個接口上。席位op17、op18則是接在JIF4a和4b上。當拔出系統A的JIF板1a時，監控系統TMCS上有JIF1a的連接（connection）告警，RIF01的兩塊GPIF a路（connection）告警。兩個席位狀態正常操作正常，席位op18上所有接在無線接口機框RIF01上的頻率按鍵從灰色變成白色，按下無反應已經按鍵失效。席位op17上所有RIF01機框上的頻率按鍵則在灰色白色之間不停地變化，即按鍵從正常的灰色變成失效的白色，幾秒鐘后再變回灰色然后再變成白色，然后再變成灰色，白色不停。根據以上現象分析，可能是該系統的席位和無線接口機框雖然同時連接到A、B兩個系統，A、B兩系統也同時在運行，但實際上信號只在某一路系統中傳輸或是說完整的傳輸。當JIF1a拔出后，RIF01機框就只連接到系統B，op17、op18雖然各有兩根PCM電纜分別連接系統A、B，但op18話音數據開始走于系統A，RIF01只連在系統B上，連不到系統A，所以在op18上RIF01上的按鍵就是失效的。op17的狀態就比較奇怪，RIF01上的按鍵在灰色和白色之間不停的變化，好像是在切換，但切換不成功又切回來。拔掉op17連接系統B的PCM電纜強制席位信號數據走系統A后RIF01的按鍵變白失效，再插回B路PCM電纜后RIF01上的按鍵一段時間后就恢復成正常的灰色，操作也正常了，好像切換成功，再拔掉a路PCM電纜，RIF01的按鍵狀態正常，工作正常。這時拔掉op18a路PCM電纜，強制op18的信號和數據走系統B，RIF01的按鍵也恢復狀態正常。將席位的PCM電纜和JIF1a插回，等重啟完成告警消失后再次拔出，這次op17、op18上RIF01上的按鍵狀態都正常，因該是經過前面的操作op17、op18的信號數據都走在系統B上，拔出JIF1a系統A與RIF01的鏈接則被強制中斷，但和席位的信號數據交互并沒有影響。其后又進行了多次相同的模擬故障操作，席位上按鍵的狀態變化都上述類似。

3 分析與結論

VCS3020系列語音通信交換系統是一個全數字無阻塞的冗余雙系統獨立并行運行的先進的語音交換系統，共享資源的雙重配置，具有多重話音數據通道，容錯的星型拓撲結構，分布處理各種通信業務，有很高的可靠性。但也正是由于其雙系統獨立運行，兩套系統之間只有時鐘控制數據同步信號交互，信號和數據雖然也在兩套系統中同時傳輸，但席位正好在兩套系統的交叉點上，為避免沖突，只能從一套系統收發信號數據，當其出現故障時再切換到另一套系統上。如果接口機框和席位收發信號數據不在同一系統就會連不通，這也就是為什么當一路JIF板拔出后，席位op18上出現RIF01按鍵失效的現象。

至于為什么在同樣拔出一塊JIF板，部分影響RIF01機框的連通的模擬故障情況下，在兩個席位上RIF01的按鍵狀態卻有不同，并沒有一個令人信服的解釋。筆者在模擬故障恢復過程中發現兩個席位從故障中恢復時間有較大的差異。在將席位的PCM電纜拔出后再插回的過程中發現席位op18在PCM電纜插回后27秒顯示PCM連接恢復，59秒按鍵恢復正常；席位op17則是在PCM電纜插回2分03秒PCM恢復，2分40秒按鍵恢復。兩個席位硬件上沒有區別，維護人員可設置的參數也相同，這種差異只能是其系統內部不同造成的，可能兩個席位的內部優先級不同，也可能與席位當時的工作狀態有關，具體的原因還要咨詢廠方的技術人員。