VoIP技術在吳川塔臺中的應用實踐探析

鐘沛宏

摘要：地空通信是空管業務保障中的重要環節，是管制員聯系機組的工具，目前的語音主要由模擬信號進行傳輸，隨著VoIP技術的發展，相比于傳統的傳輸方式，VoIP技術體現出它巨大的發展潛力，文章介紹了VoIP技術在湛江空管系統中的應用，并對其設計思路和配置方法進行了分析。

關鍵詞：VoIP技術；語音交換；地空通信

中圖分類號：TP311? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）36-0105-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

0 引言

VoIP是建立在IP技術上的分組化、數字化傳輸技術，其基本原理是：通過語音壓縮算法對語音數據進行壓縮編碼處理，然后把這些語音數據按IP等相關協議進行打包，經過IP網絡把數據包傳輸到接收地，再把這些語音數據包串起來，經過解碼解壓處理后，恢復成原來的語音信號，從而達到由IP網絡傳送語音的目的[1]。隨著互聯網技術的不斷發展，VoIP 技術的應用范圍越來越廣泛，近年來各空管單位也在不斷努力推進VoIP的使用，因為VoIP技術的應用可以簡化地空通信的建設、調整工作，也方便于跨地區的無線資源和有線資源的調用，VoIP技術的應用對比傳統EM傳輸體現出巨大的潛力和發展前景。

1 拓撲設計

VoIP網絡的設計思路是將資源和用戶都接入一個網絡里面，可以實現資源的互相調用。

吳川機場塔臺主要使用塔臺、空管工作區、高坳嶺3個臺站的甚高頻信號，臺站的甚高頻信號與吳川機場航管樓的2臺VoIP匯聚交換機組成了3個環網，拓撲圖如圖1所示，對比單鏈路傳輸提高了保障性。

在甚高頻信號傳回吳川機場航管樓的2臺VoIP匯聚交換機后，其他系統就可調用臺站的甚高頻資源，拓撲圖如圖2所示。遙控盒可通過VoIP匯聚交換機控制臺站的甚高頻單機收發，同時也會將錄音以VoIP的形式發到記錄儀端進行錄音。

2 VoIP在空管地空通信中的發展優勢

對于傳統的EM傳輸，VoIP可以優化很多調整工作。對于模擬傳輸，如果進行頻率調整，每個頻率我們需要進行打3對線TX+|TX-、RX+|RX-、PTT|GND，然后在內話端進行頻率配置；但是基于VoIP的地空通信調整，只需要在內話端增加資源配置即可使用，比傳統的EM方式簡單方便。

不同地區的內話聯網變得簡單。對于傳統的模擬聯網，內話主要有E1、MFC、QSIG方式聯網，主要應用為對不同地區（不同分局站）間資源進行調用，這種方式首先局限于板卡，特別對于MFC和QSIG板資源調用數量是很有限的，如果對于多資源的共享，只能增加板卡的數量。基于VoIP的聯網就變得簡單，只需要在不同地區的匯聚交換機經過傳輸系統進行相連，就可以調用其他地區的甚高頻、VoIP電話（如有）資源，也可以實現不同內話間席位電話的撥打。所以對于VoIP的連接方式，不依賴于新增的物理資源，軟件上的配置也變得簡單。

3 內話通信及VoIP聯網配置實例

3.1 系統通信準則

內話系統、遙控盒到甚高頻電臺的通信原則：

階段一：必須是由話音調度系統發起SIP會話；SIP協議建立好話音調度系統與臺站間的連接，并且通過SDP協議傳輸RTP會話所需要的參數。

階段二：當SIP會話建立起來后，在兩端都要使用R2S協議來保持連接；當PTT或SQL激活時，就要使用RTP協議傳輸話音數據；話音分組和R2S分組都要夾帶RTP擴展頭，用以傳輸協議模型中提到的參數信息[2]。

3.2 內話VoIP聯網配置實例

通過萊斯內話與飛坤 VCS3020X Rel7.1 聯網舉例，由于系統內部的網絡接線已經完成連接，雙方系統如需要通過 VoIP 接口聯網，物理上只需要將雙方系統的網絡交換機通過網線互聯。雙方系統互聯關系如圖3所示。

雙方系統的配置可參考如下進行：

VCCS-3000 的 SIP 中繼采用冠號 70，對方 IP 地址為 10.12.10.31，配置如圖4、圖5所示。

VCS3020X Rel7.1 的本地 IP 地址為 10.12.10.31，遠端 SIP 配置如圖6所示，其中外部號碼規則為 3**@10.12.10.9，表示對方號碼為 3**，對方 IP 地址為10.12.10.9。

從 VCCS-3000 呼叫到 VCS3020X 時，可在 VCCS-3000 的席位通信單元（號碼為 300）上配置 SIP 中繼速撥按鍵 70280501，其中 280501 為 VCS3020X 的席位號碼。在 VCCS-3000 的席位通信單元上點擊速撥按鍵 70280501，VCS3020X的席位振鈴，來電號碼顯示為 300。VCS3020X 的席位點擊呼叫隊列接聽后，雙方可正常通話，任意一方掛機后，通話終止。

從 VCS3020X 呼叫到 VCCS-3000 時，可在 VCS3020X 的席位（號碼 280501）上點擊 SIP 按鍵，在彈出的撥號盤中點擊 300 和 CALL 按鍵，VCCS-3000 的席位 300 振鈴，來電號碼顯示為配置的 SIP 中繼速撥按鍵 70280501 的名稱。VCCS-3000 的席位點擊呼叫隊列接聽后，雙方可正常通話任意一方掛機后，通話終止[3]。

4 網絡配置方式

配置按照設計的思路，區分為臺站端、匯聚端和用戶端交換機。

匯聚交換機的主要作用為簡化整體網絡拓撲結構，保證通過路由表的目的地址查詢轉發，將數據送到對應系統進行處理。在設計中，考慮設備故障、鏈路中斷以及傳輸設備維護等因素對VoIP甚高頻業務的影響，我們使用雙匯聚交換機，當其中一個匯聚交換機故障時，業務不受影響，而無需立刻通過更換匯聚交換機備件來恢復甚高頻業務。

在配置前，對VoIP資源的IP和VLAN做好規劃。各交換機劃分VLAN規則如下：在交換機中，所有接甚高頻的端口設置一個VLAN，并將該VLAN地址作為所有本交換接的甚高頻設備的網關IP地址，臺站交換機與交換機間互聯端口中配置相同VLAN，且這些互聯端口VLAN的三層IP地址均設置為30位掩碼的IP地址，例如說明：將塔臺機柜交換機1和塔臺機柜交換機2互聯端口分配同一個VLAN，并以此類推。

在配置各交換機的VLAN后，拓撲中存在網絡環路，各交換機生成樹協議默認使用RSTP協議，通過各交換機的生成樹優先級設置，將各環路中直連匯聚交換機2的端口收斂成阻塞狀態，從而保證到匯聚交換機1的鏈路為主用鏈路，到匯聚交換機2的鏈路為備用鏈路，經測試，當主用鏈路中斷時，阻塞端口在8秒左右恢復為轉發狀態。

在這種配置方式下，對于臺站端主用鏈路中斷，會自動切換到備用鏈路去，從而保證VoIP業務的正常轉發。對于臺站端交換機設備故障后，失去數據轉發功能，其影響僅限于該機柜交換機所連甚高頻設備VoIP功能異常，對該臺站其他機柜交換機設備的VoIP功能不受影響。對于用戶端，也是配了雙鏈路冗余保障，對于內話和記錄儀之間的防火墻、交換機都是完全獨立的，數據先到客戶端交換機，再到防火墻，最后進入客戶端的VoIP處理模塊，從而降低防火墻的配置難度。即使單臺設備故障，也不影響業務的正常運行。

5 語音記錄儀系統ED37錄音

目前吳川機場塔臺甚高頻遙控盒采用的是VoIP錄音方式，語音記錄儀ED137錄音流程如圖7所示：

階段一、宣布和設置ANNOUNCE & SETUP：被錄音端發送ANNOUNCE探尋記錄儀554端口，記錄儀回復200 ok；被錄音端發送SETUP告知記錄儀相關的參數，記錄儀回復200 ok，并分接收錄音的端口，RTSP會話建立并保持（如圖8）。

階段二、記錄RECORD：被錄音端發送RECORD告知記錄儀開始發送錄音，同時發送RTP話音數據流，記錄儀回復200 ok，并接收RTP流。

階段三、暫停PAUSE：被錄音端發送PAUSE告知記錄儀停止錄音，同時停止話音數據流，記錄儀回復200 ok，并停止接受RTP流。

階段四、清除/釋放TEARDOWN：TEARDOWN會話結束。RTSP連接關閉，錄音結束[4]。

5.1 記錄儀配置

以宏天記錄儀為例，具體參數配置方法如圖9所示，打開記錄儀系統程序目錄下的 recorder.ini文件，定位到[ED137 Recording]配置部分，根據現場實際情況修改其中的參數。只有在“Station_Number”值不為 0 且有通道授權才有意義[5]。

保存 recorder.ini 文件，啟動記錄儀程序會自動啟動 ED137 轉發程序如圖11所示，RTP 代表已經接收到多少字節的 ED137 話音信號，RTSP 連接數代表有多少個設備終端正在被記錄儀系統錄音。ED137 話音記錄功能啟用時需要保證該程序不被退出。

針對遙控盒的錄音，在語音記錄儀該ED137錄音通道的線路類型中應該選擇席位地/空或電臺，配置好席位或者電臺的IP地址即可。

5.2 電臺配置

以天奧電臺為例，需要ssh連接到電臺后臺，修改config.json參數，Recording_On參數值設為1，MainRecorderUrl和MainRecorderPort分別設置為記錄儀主機的IP和端口，SubRecorderUrl和SubRecorderPort分別設置為記錄儀備機的IP和端口。修改后斷電重啟電臺以啟用新的配置。

電臺錄音規則為：當有設備選中電臺進行錄音時（比如該電臺被內話或者遙控盒通過IP方式選中），記錄儀才會記錄該電臺的錄音。

6 結束語

吳川塔臺搭建的VoIP地空通信網絡經過了一系列的測試，目前已投入使用了一段時間， VoIP甚高頻、錄音等業務未發生異常現象，該網絡拓撲冗余結構優點是使得在單路傳輸路由或單節點故障時能夠自動切換，但缺點是切換時間稍長，目前還需研究探討如何在冗余保障的情況下縮短故障自動切換時間，提高整個VoIP系統的靈活性和可用性。

參考文獻：

[1] 欒筱林.對VOIP技術實現的安全性研究[D].青島：中國海洋大學，2007：3-4.

[2] EUROCAE Working Group 67.ED-137/1B Interoperability Standards for VoIP ATM components - Volume 1： Radio - Status[S].EUROCAE，2012：5-15.

[3] 南京萊斯電子設備有限公司.VCCS-3000型語音通信交換系統（內話系統）-技術手冊[Z].南京，2021：90-151.

[4] EUROCAE Working Group 67.ED-137/4B Interoperability Standards for VoIP ATM components - Volume 4： Recording - Status[S].EUROCAE，2012：6-15.

[5] 廣州市宏一信息科技有限公司.HT-R05/B 系列記錄儀用戶手冊[Z].廣州，2022：28-30.

【通聯編輯：梁書】