基于VoIP模式的耦合PTT優先級驗證

馬瑞琪

（民航華北空管局大興空管中心技術保障部，北京 102602）

1 背景

近年來，網絡和IP傳輸技術的飛速發展，以及民用航空通信數字化的發展趨勢，VoIP（基于IP網絡傳送語音）技術在民用航空地空通信領域逐漸興起。基于VoIP的地空通信技術，將所有具備IP接入能力的地空通信設備，如語音交換系統（VCS）、地面無線電臺（GRS）等，作為網絡結點接入IP網絡，從而形成完整的地空通信業務網，實現民用航空地空通信傳輸的高效性、組網的便捷性、資源的共享性以及管理的靈活性。相較于傳統基于模擬或數字混合技術的空管語音通信網絡，VoIP技術使得統一管理調度更可靠、異地資源利用更充分、區域聯系更緊密、升級擴容更容易。

2 ED—137標準

ED—137《VoIP空中交通管理（ATM）系統組件互操作性標準》是EUROCAE提出的基于IP的語音通信規范，該規范對IP技術在語音通信應用提出指導性建議，指導VoIP通信核心設備通信標準化互聯互通。

2019年發布的MH/T 4027—2019《民用航空空中交通管制語音通信交換系統技術要求》中明確要求基于軟交換架構的語音通信交換系統必須符合歐控ED-137B的技術要求。

本次驗證參照ED—137B卷一中的5.5.6節規定，當正在傳輸的RTP（實時傳輸協議）音頻流PTT類型是耦合PTT（Coupling PTT），另一個剛接收的RTP音頻流PTT類型為普通（Normal）、優先（Priority）、緊急（Emergency）類型時，傳輸規則取決于GRS收發一體機/發射機配置為“耦合PTT中斷（Coupling PTT interruption）”或“耦合PTT混音（Coupling PTT summation）”模式。在第一種情況下，具有耦合PTT的RTP音頻流應被中斷，僅應傳輸第二個RTP流；而在第二種情況下，應傳輸兩個RTP音頻流的總和[1]。

3 耦合PTT與優先級驗證

3.1 概念

耦合PTT：由VCS發送到語音交換系統交叉耦合組中定義的所有GRS收發一體機/發射機。任何交叉耦合組中頻率接收的航空器呼叫將導致VCS重定向RTP音頻流，并向組中的每個GRS端點發送耦合PTT指示。通過這種方式GRS收發一體機/發射機接收的耦合PTT音頻流是來自另一架航空器，而不是來自管制員[1]。

3.2 測試環境

3.2.1 測試設備軟硬件配置

本測試使用的Frequentis語音交換系統（后稱FRQ系統）設備為VCS Rel7.1 Rev12.0，其他系統設備不做論述。測試過程中使用Wireshark軟件對傳輸的RTP包進行捕獲，以便對結果進行分析。

3.2.2 網絡結構

本測試采用簡單的交換機直連組網模式，如圖1所示，并配置測試IP地址，見表1。

表1 測試用IP配置表

圖1 簡單網絡結構圖

3.3 測試過程

基于已有測試論證語音交換系統PTT優先級由低至高為普通、優先、緊急的前提下，為驗證FRQ系統是否具備耦合PTT功能及耦合PTT優先級是否低于其他類型PTT，設計以下測試過程：

（1）將電臺1與電臺2設置為不同頻率。

（2）將電臺1與電臺2設置為PTT混音（PTT sum mation）模式，此步驟目的為排除PTT自鎖模式對論證結果的影響。

（3）將電臺2設置為耦合PTT中斷模式。

（4）在電臺1接收機處放單音信號，如圖2所示。

圖2 電臺單音信號抓包

（5）在FRQ系統席位將兩個電臺頻率耦合，如圖3所示。

圖3 頻率耦合

（6）在其他語音交換系統席位，打開電臺2頻率，使用普通PTT模式發射語音（此測試不在重復論證其他PTT優先級，因此只要論證普通PTT優先級高于耦合PTT即可）。

（7）將電臺2設置為耦合PTT混音模式，重復步驟1至6。

3.4 測試結果

如圖4所示，通過FRQ系統席位狀態顯示可以看到電臺1和電臺2進行了頻率耦合，且在電臺2處確可聽到電臺1接收到單音信號。通過抓包分析可以看出FRQ系統將電臺1接收到的單音信號，通過耦合PTT從電臺2發出，如圖5、圖6所示?？梢钥吹綀D5中這份數據是從172.16.1.13送到172.16.1.52的，即從FRQ系統到電臺2，拆解RTP擴展包頭可以看到傳輸的是ED—137B中規定的耦合PTT類型，符合實際發送情況；圖6中這份數據是從172.16.1.52送到172.16.1.13的，即從電臺2到FRQ系統，拆解RTP擴展包頭可以看出傳輸的同樣是耦合PTT類型，且通過PTT-id可以看出該音頻流為FRQ系統發出的耦合PTT。以上分析證實FRQ系統在VoIP模式下具備耦合PTT功能。

圖4 FRQ系統進行耦合PTT發射

圖5 FRQ系統發給電臺2的耦合PTT信號

圖6 電臺2發給FRQ系統的耦合PTT信號

3.4.1 電臺設置耦合PTT中斷

如圖7所示，當其他語音交換系統使用普通PTT發射時，可以觀察到FRQ系統席位電臺2頻率變紅，無法進行收發。同時在電臺2處僅可聽到其他語音交換系統發射的音頻，即FRQ系統的耦合PTT信號低于其他語音交換系統的普通PTT信號，根據ED-137B的要求被中斷。這時可以看到電臺2發給FRQ系統的RTP包中傳輸的是其他語音交換系統（PTT-id與FRQ系統不一致）的普通PTT信號，如圖8所示。

圖7 電臺2無法收發

圖8 電臺2發給FRQ系統的普通PTT信號

3.4.2 電臺設置耦合PTT混音

當其他語音交換系統使用普通PTT發射時，可以觀察到FRQ系統席位電臺1和電臺2仍舊能夠正常進行頻率耦合。同時在電臺2處可以同時聽到單音信號和其他語音交換系統發射的音頻，即FRQ系統的耦合PTT信號與其他語音交換系統的普通PTT信號在電臺2處進行了混音。這時可以看到電臺2發給FRQ系統的RTP包中仍舊傳輸的FRQ系統發出的耦合PTT信號，符合ED—137B的要求描述。

4 結束語

經過以上驗證，可以得出Rel7.1版本的Frequentis語音交換系統支持VoIP模式下的耦合PTT發射，且優先級符合ED—137B的相關要求。目前，國內空管語音交換系統大多數采用TDM（時分復用）模式，雖然數字技術迅猛發展，但在完全使用VoIP模式前仍舊會有很長一段過渡時期。華北空管局大興空管中心語音交換系統剛剛建立，在更換純VoIP模式語音交換系統前，建議在現有Rel7.1版本的Frequentis語音交換系統基礎上增加VoIP相關功能使用，經過本文驗證在耦合PTT功能上目前的Frequentis語音交換系統符合標準要求，在經過其他VoIP功能驗證成功后，可以考慮實施TDM與VoIP的混合運行模式用于過渡。