VoIP 技術在甚高頻地空通信系統中的應用研究

周陽

（民航西南空管局，四川 成都610000）

民航地空通信是通過使用模擬高頻電臺實現地面與空中間的信息交流，信息技術的快速發展革新來了地空通信方式，由傳統的高頻向著甚高頻發展，且PCM數字復用傳輸技術的發展與使用，進一步革新了語音信號的傳輸模式，為甚高頻地空通信系統的快速發展注入了強大活力。但就目前而言，傳統甚高頻通信系統在使用的過程中，系統傳輸方式的限制、資源共享的不便捷，影響著通信控制系統的高質量發展。因此，VoIP 技術的應用得到了民航領域的重視，因此，對VoIP 技術在甚高頻地空通信系統中的應用進行研究具有重要的實踐意義。

1 VoIP 技術的基本原理

VoIP 技術是指通過利用網絡之間的連接而達到語音通信目的的一種通信技術，VoIP 技術的原理是利用語音壓縮算法來對語音做編碼處理，利用互聯網技術將處理后的語音壓縮包傳輸至目標，對語音壓縮包進行解碼處理后，即可恢復原本的語音信號，進而實現地空通信的目的。IP 電話可以把IP 網中不同區域的電話區號映射成對應的網關地址，之后通過對這些網關數據整理分析，完成呼叫等操作，可以有效地減少傳輸延時。

2 傳統甚高頻地空通通信傳輸信號弊端

甚高頻波段通信代替高頻短波通信極大地提升了航空通信的通信質量，但對于甚高頻通信來說，雖然早已經被運用在地空通信系統中，在使用中卻需要借助遙控臺來進行調控，且傳輸信號同樣要經過PCM遙控臺，遙控臺在受控的情況下，才能有效地完成內話與監控任務。所以，該種形式下的甚高頻通信不能滿足航空通信的發展需要，信息技術的快速發展則革新了該種通信模式，新型甚高頻通信系統不再采用傳統的信號形式，而是采用TDM數字音頻，而PCM數字復用器的使用也替代了傳統模式采用遙控臺進行調控的功能。TDM數字音頻的使用提升了模擬語音信號的傳輸效率，但在寬帶利用率方面仍存在著不足，寬帶效果的利用率不高導致其對語音信號的傳輸量存在限制，因此，技術人員需要不斷地進行相關的研究，優化傳輸方式。

3 VoIP 技術在甚高頻地空通信系統的發展與應用

3.1 應用優勢

隨著航空行業對地空通信系統需求的不斷提升，傳統的通信模式所具有的缺陷愈發明顯，而以IP 網絡傳輸為基礎的通信系統隨著信息技術以及互聯網技術的發展逐漸成為主流。目前，國內外的許多VHF 設備生產廠家已經開始停產傳統的模擬電臺，轉而生產支持VoIP 技術的數字電臺，在歐洲，VoIP 技術已經在各大民航推廣使用，且為了支持VoIP 技術的推廣，歐洲空管組織開始逐步推行使用VoIP 標準。我國民航同樣成立了VoIP 技術研究小組，并取得了一定的成績。2012 年，民航西北空管局進行了VoIP 通過測試，測試結果良好。R&S 同樣在深圳南航與呼和浩特建立了VoIP 語音信道，效果明顯優于傳統傳輸模式。與傳統傳輸模式相比，VoIP 技術具有資費低、業務靈活性強、方便快捷以及運營簡單等優點。由于VoIP 技術是基于互聯網技術來完成傳輸任務的，因此，可以說其在傳輸過程基本不產生費用，且由于其使用的是獨立的IP 網絡語音形式，因此語音的質量也有保障。VoIP 技術能夠傳輸語音、視頻等信息，且信息傳輸不受時間的限制，能夠滿足民航新業務的部署與開展。VoIP 技術在有網絡情況下就能夠實現傳輸，因此其傳輸更加的快捷高效。同時，VoIP 技術的應用不再需要對各級程控交換機進行維護，只需開通網絡服務器即可，因此，運營模式更加的簡單。

3.2 關鍵技術

（1）編碼技術。進行語音編碼的目的是為了確保在復雜算法下盡量占用更少的通信傳輸容量。選擇合理的編碼技術是提升語音信號質量的重要保證。

（2）實時傳輸技術。信息數據的傳輸是基于RTP 實現的，RTP 為控制系統提供了實時數據傳輸協議，主要包括數據與控制兩部分。

（3）網絡傳輸技術。網絡傳輸的實現則是通過利用TCP 與UDP 實現的，具體而言，網關互聯與管理和路由的選擇等均屬于網絡傳輸技術。

（4）QoS 保障技術。服務質量主要是指分組交換過程中，數據包延遲、抖動以及丟包率等服務質量。VoIP 保障技術的總體目標是能夠實現對網絡資源的控制與調配、網絡流量的調控以及支撐網絡上的實時業務等。目前我國民航在空管系統中使用最多的為新型VHF 數字電臺，能夠提供相應的網關，進而保證其具備IP 功能。網絡連接如圖1 所示。

3.3 發展前景

3.3.1 VoIP 技術在甚高頻地空通信系統中的發展與應用

VoIP 技術優勢主要體現在IP 電話以及互聯網服務功能方面，在地空通信控制系統中，交控可以將VoIP 技術與運營商通信專項服務相結合，進而構建專門的地空通信網絡，提升地空通信控制系統通信的質量與通信安全，同時還能夠確保通信信號傳輸的高效性。新型VoIP 技術的應用使得IP 網絡代替了傳統提供的點到點之間的通信，有效地解決了寬帶利用率低下問題。在甚高頻通信控制系統中，VoIP 技術能夠通過利用IP 網絡系統來完成內話，甚高頻地空通信系統和VoIP 技術的有效結合確保了語音信號能夠進行雙向轉化與傳輸，且傳輸的語音也能夠被記錄、儲存，便于后期對通信信息數據進行查詢與調取，且IP 網絡的使用在終端設備與收發信機之間建立了一個專門錄音通道，確保兩者間的語音信息交流能夠被記錄。

圖1 VoIP 在空管地空通信實現框圖

3.3.2 VoIP 技術在空管語音交換系統的發展及應用

地空通信系統由于是專用的一種通信終端設備，通過使用交換系統來完成各種通信資源的訪問、傳輸，利用通信通道將信息數據傳輸到各個需求終端，進而達到地面與空中、地面和地面語音通訊。長期以來，空中交管語音系統在仿真中通常采用多路復用技術和脈沖編碼調制技術，當前的空中交管語音交換系統已經發生了很大的變化，并且還需要用于語音和數據傳輸服務，IP 網絡則能夠有效地滿足該功能需求，所以IP 網絡技術的應用則可以滿足地空通信系統與語音通信的技術要求，例如，對系統內語音信息的搜集、提升控制系統運行的安全性與服務質量。結合目前IP 網絡的發展趨勢，VoIP 技術的應用具有以下優勢：

（1）提升語音通信系統的通信質量，提升通信服務質量。

（2）更高的運行安全性。VoIP 技術的使用可以使得交管系統能夠搭建更加適應自身需求的局域網，達到與其它網絡隔離的目的，提升系統運行的安全性。

（3）各種不一致的主網都被整合到一個網中，并且基于IP分組網業務，成本大大降低，語音和數據業務更加靈活。

（4）IP 分組網絡可以提供靈活性更強的路由選擇，進而減少設備發生的概率。

（5）IP 網絡的使用，可以實現各站點對系統數據進行訪問與查詢，且能夠按照實際需求對信息數據進行區分與分類，進而滿足用戶對系統信息的遠程查詢與管理。

3.3.3 VoIP 技術在空管語音系統中不同內話系統共享的應用

內話系統是地空通信、地地通信的關鍵設備，VoIP 技術采用的IP 網絡傳輸形式，控制系統的可靠性與擴容性得到增強，且由于VoIP 采用分布式傳輸，簡單來說就是在整個語音控制系統中沒有中心設備，加之終端的智能化發展，內話系統共享功能得到補充與發展。VoIP 技術能夠將各種通信資源引入IP 網絡，且基于通信協議，能夠滿足甚高頻電臺和內話系統之間、內話系統之間的互聯互通，進而實現不同種類電臺與內話之間的互聯，確保網絡中任一個節點的甚高頻能夠被網絡中任意節點內話系統使用，進而實現互聯共通的目標。例如，IP/模擬電臺與模擬/IP 內話系統互聯技術的應用，就是通過網關技術將不同廠家IP/模擬甚高頻電臺接口與支持模擬/IP 通信的內話系統進行網絡互聯。

3.3.4 空管甚高頻地空通信系統與語音交換系統在VoIP 化發展時組網問題

對于空中交管VHF 地空通信系統與語音交換系統之間或不同語音交換系統之間的聯網，為了確保互連和互操作性，其功能的實現需要借助ED138 協議來完成，該協議的應用確保了地空通信系統和語音交換系統的連接，而IP 網絡的多節點連接特性使得所使用的VHF 地空通信系統可以被其它形式的語音交換系統所利用，并確保兩者之間形成互通，這也使得可以通過使用網絡管理技術把各制造商的IP/模擬VHF 接口與支持模擬/IP 通信的語音交換系統互連。

4 結論

VoIP 技術是航空通信行業的一種新技術，其必將帶動航空行業地空通信系統的不斷完善與優化，有助于促進通信系統與語音交換系統的發展。VoIP 技術結構簡單、成本低的特點，使得其在民航語音通信領域有著巨大的應用優勢，相信在不久的將來，隨著信息技術的不斷發展與完善，VoIP 技術必將在地空通信系統中發揮更大作用。