VoIP語音技術(shù)在空管語音傳輸中的應(yīng)用

陳彥希

（民航汕頭空中交通管理站，汕頭 515041）

VoIP是一種將模擬語音數(shù)字化的通信技術(shù)，其可以通過數(shù)據(jù)封包在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行語音數(shù)據(jù)傳輸。這種方式在空管系統(tǒng)中的應(yīng)用可以解決部分語音傳輸?shù)木窒扌?。通過語音壓縮算法進(jìn)行編碼處理，采用TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)包封裝，最終通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸并解碼處理，恢復(fù)原來的語音信號，這使得傳統(tǒng)的空管語音業(yè)務(wù)傳輸更加豐富。鑒于民航空管的保密要求和技術(shù)要求，VoIP必須在安全可靠的平臺上進(jìn)行，隨著民航專用傳輸網(wǎng)建設(shè)的完善，這種應(yīng)用更有可行性。本文從實(shí)際出發(fā)，淺析VoIP語音技術(shù)在空管系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 空管語音系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及VoIP的相關(guān)原理

內(nèi)話系統(tǒng)是空管地空通信、空空通信和地地通信的關(guān)鍵設(shè)備，在內(nèi)話系統(tǒng)的語音技術(shù)中，當(dāng)前主流技術(shù)是TDM（時(shí)分多址）技術(shù)。這種技術(shù)始于19世紀(jì)70年代，其應(yīng)用已經(jīng)較為陳舊，對新業(yè)務(wù)的魯棒性較差，由于內(nèi)話設(shè)備系統(tǒng)通過矩陣交換實(shí)現(xiàn)語音交換，所以接口的數(shù)量在硬件設(shè)計(jì)上有限，連接的設(shè)備也有限，并且存在以下問題：無法實(shí)現(xiàn)各個(gè)地區(qū)空管之間的甚高頻資源和電話資源的共享和互聯(lián)互通；電信運(yùn)營商已經(jīng)停止或者即將停止提供傳統(tǒng)電信鏈路（包括當(dāng)前空管系統(tǒng)應(yīng)用廣泛的E1和64k）；標(biāo)準(zhǔn)化組織停止了對TDM技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)修訂。

VoIP技術(shù)由于采用IP傳輸，系統(tǒng)的可靠性和擴(kuò)容性更強(qiáng)。與TDM不同的是，VoIP傳輸是一種分布式的傳輸，在整個(gè)語音系統(tǒng)中沒有所謂的中心設(shè)備，加上各個(gè)終端和席位的智能化，整個(gè)語音系統(tǒng)將有較好的發(fā)展?jié)摿腿诤闲裕鈹U(kuò)系統(tǒng)可以簡單接入系統(tǒng)。

這種技術(shù)的主要特點(diǎn)是：內(nèi)話系統(tǒng)可以直接變?yōu)榉植际较到y(tǒng)，無中心節(jié)點(diǎn)，可靠性和融合性更強(qiáng)；從內(nèi)話到數(shù)字電臺之間的連接更加簡單，直接通過局域網(wǎng)連接，系統(tǒng)故障率大為降低；內(nèi)話系統(tǒng)可以不止于語音應(yīng)用，數(shù)據(jù)應(yīng)用會更加豐富；通過VoIP的應(yīng)用，內(nèi)話設(shè)備可以更加方便接入ATC網(wǎng)絡(luò)，可以有效降低設(shè)備的前期基建投資成本。

當(dāng)然，在應(yīng)用可行性上，IP網(wǎng)絡(luò)是民航應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點(diǎn)，其在未來將逐步替代租用的電信運(yùn)營商鏈路。另外，鑒于TDM技術(shù)將在實(shí)際應(yīng)用中逐步退出舞臺，空管對于IP網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)應(yīng)用工作開發(fā)需求也日益突出。在應(yīng)用過程，VoIP技術(shù)具備較好的質(zhì)量控制體系，對于民航空管的整體話音質(zhì)量提升有較好的技術(shù)支持，因此，VoIP在未來空管語音技術(shù)應(yīng)用中有較好的可行性。

具體體現(xiàn)的優(yōu)勢有：（1）這種基于IP的互聯(lián)互通采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，EUROCAE ED-137已經(jīng)定義了空管系統(tǒng)的VoIP標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)空管語音生產(chǎn)廠家將基于該標(biāo)準(zhǔn)對空管語音設(shè)備進(jìn)行升級和再生產(chǎn)，各個(gè)內(nèi)話和甚高頻廠家之間的互聯(lián)也有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此從實(shí)際應(yīng)用上來說，VoIP有相應(yīng)的硬件基礎(chǔ)支撐；（2）如上所述，這種分布式的技術(shù)設(shè)計(jì)可以有效提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，單一的終端甚至設(shè)備的故障對整系統(tǒng)的影響較小，對于保障壓力越來越大的空管語音系統(tǒng)，這種優(yōu)勢是非常明顯的；（3）基于IP的VoIP可以節(jié)約傳輸系統(tǒng)的投資，通過通用的IP交換機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的互聯(lián)互通，系統(tǒng)擴(kuò)容性更強(qiáng)。

2 VoIP在空管語音系統(tǒng)中的應(yīng)用和驗(yàn)證

當(dāng)前，汕頭空管主要甚高頻設(shè)備是PAE，多數(shù)設(shè)備是一代PAE和二代PAE，而R&S作為德國生產(chǎn)的具有VoIP功能的甚高頻系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中具有VoIP的實(shí)驗(yàn)條件。本文以其為例對VoIP在甚高頻系統(tǒng)中的功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行淺析。

XU4200數(shù)字電臺是R&S開發(fā)的民用航空甚高頻收發(fā)一體機(jī)。相比模擬電臺，該電臺體積小、操作方便，并且提供模擬傳輸和IP傳輸兩種工作模式，通過一個(gè)基于IP的網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)更新、遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控。另外，XU4200基于最新國際標(biāo)準(zhǔn)，滿足了當(dāng)前空管主營業(yè)務(wù)需求。XU4200工作模式有IP接口，經(jīng)過TCP/IP的封裝，數(shù)據(jù)可以通過民航IP網(wǎng)發(fā)送到目的終端，經(jīng)過相應(yīng)的解封裝處理后可以恢復(fù)成原有的語音信號，從而實(shí)現(xiàn)IP傳送語音的最終目的。

具體操作步驟為：在遠(yuǎn)端遙控臺安裝兩臺XU4200，分別基于VoIP和模擬傳輸兩種方式。VoIP模式電臺通過專用光纖兩路經(jīng)過傳輸設(shè)備接回本端的GB4000V遙控盒，這種兩種方式并行的實(shí)驗(yàn)構(gòu)造可以實(shí)現(xiàn)主備切換，確保語音通信不中斷。傳輸過程中按照相應(yīng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行光信號和IP信號的轉(zhuǎn)換。

實(shí)驗(yàn)的具體結(jié)論有：（1）R&S數(shù)字電臺和遙控盒具有VoIP接口，不需要進(jìn)行模擬/IP的專門轉(zhuǎn)換；（2）由于IP語音占用的帶寬較小，只需要傳統(tǒng)的IP局域網(wǎng)帶寬就可以實(shí)現(xiàn)無干擾的語音傳輸，這種方式的語音信號穩(wěn)定、時(shí)延小；（3）R&S數(shù)字電臺XU4200支持模擬語音和VoIP，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)話的模擬遙控，目前這種方式只適合單機(jī)信道，但是廠家預(yù)留了相應(yīng)的主備切換接口，通過后續(xù)的技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)VoIP，具體應(yīng)用問題不大；（4）在實(shí)際工作實(shí)驗(yàn)中，監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控顯示R&S，基于VoIP的傳輸運(yùn)行效果較好，運(yùn)行穩(wěn)定，無語音延遲；（5）IP網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)較為成熟，在后續(xù)的維護(hù)中可以提供更好的技術(shù)手段，例如，可以通過TCP/IP的PING協(xié)議排查線路故障點(diǎn)；（6）基于VoIP的傳輸，一個(gè)電臺可以連接多個(gè)遙控臺，可以簡單實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制；（7）監(jiān)控方式更加豐富，具有遠(yuǎn)程重啟、收發(fā)實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能；（8）VoIP的標(biāo)準(zhǔn)化接口可以降低硬件投資成本，使網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)更加便捷；（9）在實(shí)際空管通信保障日常中，通信線路的故障多數(shù)出現(xiàn)在配線架跳線的松動處，而這種方式不再經(jīng)過配線架跳線，線路故障大為降低。

3 結(jié)語

本文從空管語音系統(tǒng)的日常維護(hù)出發(fā)，探討了相關(guān)的應(yīng)用原理，研究了當(dāng)前VoIP的具體應(yīng)用，分析了空管語音系統(tǒng)的現(xiàn)狀、基于IP傳輸?shù)恼Z音系統(tǒng)、VoIP的可行性以及相關(guān)優(yōu)勢。最后以R&S設(shè)備為例，探討了VoIP的實(shí)際應(yīng)用，分析了XU2400電臺的VoIP工作方式和工作特點(diǎn)，并給出相應(yīng)優(yōu)勢分析，為相關(guān)研究提供借鑒。