VoIP技術在民航地空通信中的應用研究與展望

劉夢琪

中國民用航空中南地區空中交通管理局湖北分局 湖北 武漢 430000

引言

隨著民航業的高速發展，進入21世紀，我國的航空運輸呈現急速增長態勢，以武漢天河國際機場為例，近些年的平均增速超過12%，蓬勃發展的民航業對空中交通管制系統提出越來越高的要求，地空甚高頻通信系統作為空中交通管制系統中的重要組成部分，直接影響空中交通管制技術的發展。目前空中交通管制系統普遍使用PCM等設備進行“點對點”方式傳輸[1]。存在傳輸鏈路無法共享，傳播方式單一等問題制約了發展，而基于互聯網絡傳輸數據的VoIP技術，正好解決了上述一系列問題，在民航發展具有相當寬廣的前景和應用價值。

1 VoIP技術概況

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。

VoIP（Voice Over Internet Protocol）是基于互聯網傳輸的語音通話技術，即所謂的IP網絡電話，是數據數字化、分組化的傳輸技術。這種通信技術通過利用網絡之間的連接而達到語音通信的目的。VoIP技術的原理是利用語音壓縮算法來對語音進行數字化壓縮編碼，利用網絡將處理后的語音壓縮包在互聯網絡上實時傳遞，用戶接收到數據包后將語音壓縮包解碼排序，即可恢復原本的模擬語音信號，從而實現語音交換通信。原理如圖1所示：

圖1 VOIP原理

2 傳統地空通信系統

目前，目前我國民航業使用的民航語音通信系統是地空甚高頻通信系統。甚高頻地空通信系統如圖 2 所示。

圖2 傳統甚高頻地空通信系統

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[2]。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在民航空管通信網絡中的應用

民航空管使用的VoIP語音通信交換系統是基于混合模擬數字技術PCM設備進行語音信號傳輸，每路傳輸語音信號都要占據 64kbit/s帶寬，造成了資源的緊張和浪費。隨著管制扇區席位在不斷擴容，甚高頻指揮頻率數量也在不斷增加，如何提高帶寬利用率，成了亟須解決的問題。席位與席位之間，席位與電臺網關之間的語音傳輸采用P2P（Peer-to-Peer）方式，點對點傳輸，減少語音傳輸時延，提高語音傳輸質量。

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

3.4 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。目前在我國空管系統中使用最多的甚高頻電臺為新型數字電臺，能夠通過提供相應網關，保證其具備IP功能。

目前，德國 R&S4200系列甚高頻電臺、國產天奧SPMH-1000系列甚高頻電臺等，具備VoIP功能的甚高頻電臺已開通VoIP功能并在小范圍內探索使用[3]。

4 結束語

歐洲空管航業正處在升級語音通信設備發展的轉折點，推動著這一變化的有兩大因素：一是電信服務商正逐步淘汰TDM租用線路服務，二是Eurocontrol以及其他組織都制定了具備強制性、互操作性要求，以便應對不斷增長的空中流量。因此，我國空管單位必須了解這些因素如何影響自身業務，并且基于轉型、系統互操作性、靈活的空域分配以及成本效益等考慮著手設定規劃。

VoIP技術是民航航業發展應用的新技術，隨著它的普及必將帶動航業地空通信系統的優化和完善，同時有助于促進民航語音交換系統與地空通信系統的融合與發展。VoIP技術在國內也將引起語音交換通信技術的變革，只有通過技術升級才能匹配有限航路航線中高速增長的航班流量。據此，我們可以正在使用的通信網絡技術順利過渡到IP技術，并且逐步構建更加完善便利的基礎設施，這也適用于傳輸基礎設施設計規范。因其技術結構簡單、成本低的特點，將使其在接下來的應用推廣中發揮更大的潛能。