內(nèi)話系統(tǒng)VoIP地空通信電臺(tái)連接問題及對(duì)策

韓澤宇

摘要 國內(nèi)空管單位使用的內(nèi)話系統(tǒng)大多基于時(shí)分復(fù)用TDM體制，隨著運(yùn)營商逐步減少對(duì)窄帶低速El業(yè)務(wù)的支持，內(nèi)話向VoIP體制逐步過渡已成共識(shí)。特別是VoIP地空通信技術(shù)，有效簡化了信號(hào)傳輸?shù)脑O(shè)備需求，便于大型區(qū)管中心對(duì)異地電臺(tái)的引接，同時(shí)減少線路跳接引入的故障多發(fā)點(diǎn)。本文分析其IP網(wǎng)關(guān)與主備機(jī)模式的VoIP電臺(tái)連接時(shí)遇到的問題，提出可能的解決辦法。

【關(guān)鍵詞】民航電信 內(nèi)話系統(tǒng) VoIP 地空通信

1 引言

空管語音通信交換系統(tǒng)俗稱內(nèi)話系統(tǒng)，能接入多種有線、無線設(shè)備，采用語音交換技術(shù)，方便管制員靈活地選用接入系統(tǒng)的有線或無線信道，實(shí)現(xiàn)空中交通管制地空、地地語音通信的多功能空管專用通信終端系統(tǒng)。管制員與飛行員間的地空通信若不正常，輕則降低運(yùn)行效率，嚴(yán)重時(shí)甚至威脅飛行安全。

2 內(nèi)話工作模式的發(fā)展

VHF地空通信電磁波信號(hào)為視距直線傳播，易受地形地物遮擋影響。從多重覆蓋角度考慮，大量無線電臺(tái)安裝在遠(yuǎn)離內(nèi)話機(jī)房的遙控臺(tái)，必須借助傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)雙向通信。目前中國民航地空通信普遍采用E&M接口的時(shí)分多路復(fù)用TDM傳輸設(shè)備，內(nèi)話、傳輸設(shè)備和電臺(tái)內(nèi)部雖是數(shù)字信號(hào)，其各自的E&M接口外部仍為模擬信號(hào)，傳輸設(shè)備經(jīng)由自建或租用電信運(yùn)營商的窄帶低速El鏈路實(shí)現(xiàn)信號(hào)互聯(lián)。對(duì)面向整個(gè)商業(yè)市場(chǎng)提供服務(wù)的運(yùn)營商而言，租用El業(yè)務(wù)的用戶正不斷減少，此類低速業(yè)務(wù)也不便于與其它業(yè)務(wù)在同一平臺(tái)接入從控制成本提升效益的角度考慮，運(yùn)營商希望全部業(yè)務(wù)都能接入統(tǒng)一的多業(yè)務(wù)IP平臺(tái)傳輸，歐洲的電信運(yùn)營商己制定明確的低速業(yè)務(wù)退出時(shí)間表。另一方面，歐洲單一天空和美國NextGen計(jì)劃旨在提高空中交通管理的有效性和安全性，上述計(jì)劃對(duì)通信系統(tǒng)提出更多要求。為解決這一矛盾，業(yè)界組織EUROCAE成立WG67工作組，并于2009年提出基于VoIP通信的空管設(shè)備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ED-137，其中地空通信部分在2017年推出最新版ED-137/1C。VoIP技術(shù)將原來點(diǎn)到點(diǎn)的話音傳輸方式變?yōu)榉庋b后IP包的分組網(wǎng)絡(luò)傳播，IP包各自選擇路徑，極大提高網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的共享能力和傳輸路由抗毀傷能力。一方面在傳輸設(shè)備上可以使用通用以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器等設(shè)備，降低建設(shè)維護(hù)成本。另一方面在傳輸路由上也有空管專用網(wǎng)絡(luò)和不同運(yùn)營商提供保障，可靠性高。在制約VoIP地空通信技術(shù)現(xiàn)實(shí)推廣的產(chǎn)品演進(jìn)上，目前國內(nèi)廣泛使用的FREQUENTIS內(nèi)話和SCHMID內(nèi)話的較新版本都具備VoIP能力，但SCHMID公司由于自身發(fā)展原因，后期對(duì)新技術(shù)支持力度不足。

3 VoIP電臺(tái)連接問題

目前端到端的VoIP地空通信在國外有實(shí)際應(yīng)用，如FREQUENTIS公司在荷蘭，R&S公司在愛爾蘭和冰島的項(xiàng)目，國內(nèi)僅有個(gè)別小規(guī)模系統(tǒng)。歐洲新建的VoIP地空通信項(xiàng)目一般采用單機(jī)電臺(tái)。國內(nèi)大量安裝沿襲TDM慣例的主備模式電臺(tái)。與TDM環(huán)境不同，VoIP環(huán)境中每一個(gè)發(fā)射模塊和接收模塊都被視為互相獨(dú)立的個(gè)體，主備機(jī)在VoIP模式的內(nèi)話中就是彼此無關(guān)的2個(gè)電臺(tái)，收發(fā)分開時(shí)甚至出現(xiàn)4種組合，如圖l。

圖l的電臺(tái)在VoIP內(nèi)話嘗試與之通信時(shí)的狀態(tài)見表l，其中僅Active的電臺(tái)為工作狀態(tài)，Inactive的電臺(tái)為熱備狀態(tài)。

由于電臺(tái)在使用過程中可能因突發(fā)故障或人為操作導(dǎo)致主備狀態(tài)切換，其Active和Inactive狀態(tài)隨時(shí)可能變化，給VoIP內(nèi)話配置調(diào)用電臺(tái)帶來困難。R&S公司VCS-4G內(nèi)話采取內(nèi)話控制電臺(tái)切換的解決方案，將收發(fā)電臺(tái)主備機(jī)4個(gè)電臺(tái)僅視為2種組合，即發(fā)射機(jī)和接收機(jī)同時(shí)為主機(jī)Active備機(jī)Inactive（表1電臺(tái)狀態(tài)1），或者發(fā)射機(jī)和接收機(jī)同時(shí)為主機(jī)Inactive備機(jī)Active（表1電臺(tái)狀態(tài)4）。通常電臺(tái)工作在狀態(tài)1，當(dāng)電臺(tái)出現(xiàn)狀態(tài)2或狀態(tài)3時(shí)，內(nèi)話檢測(cè)到己無法繼續(xù)按狀態(tài)1參數(shù)與電臺(tái)維持正常VoIP通信，此時(shí)R&SVCS-4G內(nèi)話通過IP包向發(fā)射機(jī)和接收機(jī)同時(shí)發(fā)出切換到狀態(tài)4工作的命令，再以狀態(tài)4參數(shù)嘗試與電臺(tái)建立新的VoIP通信。電臺(tái)主備切換操作既支持內(nèi)話系統(tǒng)自動(dòng)完成，也支持人工操作。當(dāng)電臺(tái)工作完全正常時(shí)通過內(nèi)話控制電臺(tái)在狀態(tài)1和狀態(tài)4間切換，相當(dāng)于建立了同一信道的主備機(jī)冗余保障。但上述解決方案需要內(nèi)話和電臺(tái)雙方遵循一致的控制協(xié)議并通過互聯(lián)測(cè)試，有賴各廠家之間合作。

4 改進(jìn)方法

結(jié)合前述問題，考慮對(duì)電臺(tái)響應(yīng)內(nèi)話VoIP連接的工作機(jī)制做以下改進(jìn)。無論Active狀態(tài)還是Inactive狀態(tài)的發(fā)射模塊均正常響應(yīng)內(nèi)話端發(fā)起的連接請(qǐng)求并接收VoIP語音數(shù)據(jù)，但只有狀態(tài)為Active的電臺(tái)處理收到的語音數(shù)據(jù)并通過發(fā)射模塊輸出射頻信號(hào)，Inactive狀態(tài)的電臺(tái)只接收數(shù)據(jù)包但不處理語音數(shù)據(jù)。Active和Inactive的接收模塊也都與內(nèi)話建立連接，Active電臺(tái)回傳VoIP語音。在主備電臺(tái)都正常的情況下，內(nèi)話端不會(huì)出現(xiàn)連接無法建立的告警。將主備機(jī)狀態(tài)選擇和射頻通道選擇問題交由VoIP電臺(tái)解決，付出的代價(jià)是多消耗約一倍網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。而在電臺(tái)出現(xiàn)類似停機(jī)的故障時(shí)，可能出現(xiàn)SIP連接不能正常建立而導(dǎo)致內(nèi)話告警的問題，這種情況下仍要求內(nèi)話具有主備VoIP接口切換的功能，以保證通信的連續(xù)進(jìn)行。

FREQUENTIS內(nèi)話可通過配置主備冗余的發(fā)射和接收邏輯接口與Active狀態(tài)的發(fā)射和接收電臺(tái)建立連接。如果發(fā)射或接收電臺(tái)因故發(fā)生主備切換，正在進(jìn)行的連接將不能維系。內(nèi)話系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)受影響的邏輯接口實(shí)施切換，并與主備切換過后的Active電臺(tái)重新建立連接，期間可能出現(xiàn)通信的短時(shí)中斷。但整體而言，仍簡化了電臺(tái)狀態(tài)對(duì)內(nèi)話VoIP地空通信的影響。

5 結(jié)語

配備無線IP網(wǎng)關(guān)的內(nèi)話，可以通過正確配置相關(guān)參數(shù)與VoIP電臺(tái)實(shí)現(xiàn)通信。但在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)有版本R&S4200系列主備模式共用系統(tǒng)電臺(tái)連接時(shí)，存在電臺(tái)處于某些狀態(tài)下不可用的問題。在行業(yè)主管部門推廣VoIP地空通信方式前，已有的電臺(tái)、內(nèi)話和傳輸設(shè)備投資還需要充分利用。對(duì)不具備VoIP通信能力的電臺(tái)可加裝VoIP無線網(wǎng)關(guān)，在遙控臺(tái)端即實(shí)現(xiàn)VoIP化以便于傳輸。如果內(nèi)話端無法升級(jí)支持VoIP處理能力，同樣可以加裝無線IP網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)VoIP到TDM的再次轉(zhuǎn)換。隨著各地陸續(xù)新建設(shè)備，VoIP地空通信也將逐步推廣，適應(yīng)VoIP地空通信的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和傳輸時(shí)延等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，需要主管單位盡快制定。

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