空管語音交換系統(tǒng)在石家莊機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用與維護(hù)

劉子玉

【摘 要】本文以石家莊機(jī)場(chǎng)在用Frequentis內(nèi)話系統(tǒng)為例，闡述了空管語音交換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理，并根據(jù)實(shí)際維護(hù)經(jīng)驗(yàn)就應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及解決方法進(jìn)行案例總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】空管；Frequentis；內(nèi)話系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： V355.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）11-0067-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.027

【Abstract】in this paper， taking shijiazhuang airport Frequentis NaHua system as an example， this paper expounds the atc voice exchange system structure and working principle， and according to the actual maintenance experience is applied in the case summarized the problems and solutions.

【Key words】Empty tube； Frequentis； NaHua system

民航空管語音交換系統(tǒng)（Voice Communication System），簡(jiǎn)稱內(nèi)話系統(tǒng)，自“九五”建設(shè)以來，便開始逐漸在全國(guó)各空管運(yùn)行單位投入使用，如今已成為空管運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)施之一。

內(nèi)話系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種供管制員使用的空管專用交換機(jī)，可接入無線甚高頻/高頻信號(hào)及各類有線電話信號(hào)，為管制員提供與飛行機(jī)組之間的地/空通信以及與其他管制員之間的管制移交協(xié)調(diào)地/地通信。作為整個(gè)空管語音通信的中心結(jié)點(diǎn)，內(nèi)話系統(tǒng)的使用大大減輕了管制員的工作負(fù)擔(dān)，提高了管制工作效率。

民航河北空管分局目前使用的主用內(nèi)話系統(tǒng)是奧地利Frequentis公司的VCS3020X Rel 6.1，自2011年投產(chǎn)運(yùn)行至今為石家莊機(jī)場(chǎng)的空中交通指揮工作做出了突出貢獻(xiàn)，下面就該套系統(tǒng)進(jìn)行分析介紹。

1 Frequentis內(nèi)話系統(tǒng)組成

石家莊機(jī)場(chǎng)使用的Frequentis VCS3020X Rel 6.1內(nèi)話系統(tǒng)為雙系統(tǒng)并行運(yùn)行的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要由核心交換部分、外圍接口部分、席位和TMCS（技術(shù)監(jiān)控系統(tǒng)）四部分組成，可實(shí)現(xiàn)無阻塞、全數(shù)字化的語音交換功能。

在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，中央結(jié)點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，承擔(dān)了整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、傳輸與交換功能，其故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。鑒于此，VCS 3020X采用冗余的雙系統(tǒng)并行運(yùn)行方式，即將中央結(jié)點(diǎn)配置為A、B兩套系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，不分主備，數(shù)字語音在兩套系統(tǒng)中并行傳輸，其優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)某系統(tǒng)失效時(shí)，另一系統(tǒng)會(huì)立刻接管，避免了由于核心系統(tǒng)部件故障而引起的數(shù)據(jù)丟失，同時(shí)在維修過程中也無需進(jìn)行主/備切換。同時(shí)，A、B系統(tǒng)向管制席位及外圍接口的連接均采用兩條冗余E1鏈路，單一鏈路或板件故障都不會(huì)影響整套系統(tǒng)的運(yùn)行，形成了最大限度的保障。

核心交換部分作為內(nèi)話系統(tǒng)的中央結(jié)點(diǎn)，主要由交換控制板CIF、交換板JIF、通用處理板GPIF組成，連接外部接口模塊、席位、TMCS以及外接時(shí)鐘等信號(hào)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的交換、處理和系統(tǒng)資源的調(diào)用，系統(tǒng)中所有的信息交換都要通過核心交換部分完成。

外圍接口部分可以接入無線電設(shè)備、電話線路及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，支持多種信號(hào)協(xié)議，主要包括有線接口板BCA/BCB、無線接口板ERIF、數(shù)字通訊接口板NI64等，外接的無線/有線信號(hào)正是在該部分完成模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換的。

席位部分是管制終端使用的人機(jī)界面，管制員可通過在屏幕上點(diǎn)選DA鍵實(shí)現(xiàn)地/空和地/地通信，其構(gòu)成除了觸屏席位主機(jī)（iPOS）外還配置了接口盒（iPIPS）、揚(yáng)聲器（iLSP）、頭戴耳機(jī)（Headset）以及手機(jī)（Handset）等。目前石家莊機(jī)場(chǎng)主用內(nèi)話系統(tǒng)中配備了兩套甚高頻通信系統(tǒng)，設(shè)有塔臺(tái)、進(jìn)近、地面、緊急頻率和軍頻可供使用，此外還有平面通信（電話）一套。

TMCS是VCS3020X的技術(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，包括TMCS Server和TMCS Client，其中TMCS Server直接與VCS內(nèi)話系統(tǒng)核心交換部分相連，TMCS Client則通過交換機(jī)與TMCS Server相連。TMCS可進(jìn)行系統(tǒng)配置參數(shù)和系統(tǒng)軟件的管理、系統(tǒng)事件的匯報(bào)和登記、監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)以及故障診斷分析等。

2 Frequentis內(nèi)話系統(tǒng)工作原理

內(nèi)話系統(tǒng)起源于程控交換機(jī)，二者均采用電路交換方式，但又有著本質(zhì)區(qū)別。第一，呼叫業(yè)務(wù)種類不同：普通程控交換機(jī)只能處理話音信號(hào)，但內(nèi)話系統(tǒng)不僅可以處理話音信號(hào)，還可以處理無線信號(hào)中的PTT、SQL等控制信號(hào)；第二，交換網(wǎng)絡(luò)不同：由于內(nèi)話系統(tǒng)需要保證其通信的實(shí)時(shí)性，所以交換網(wǎng)絡(luò)是無阻塞的，每個(gè)資源都有固定的時(shí)隙，不會(huì)被其他信號(hào)占用，因此系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生呼損，但普通程控交換機(jī)為了提高資源利用率會(huì)以交換網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生一定的呼損為代價(jià)；第三，二者用戶界面不同：比起程控交換機(jī)，內(nèi)話系統(tǒng)可以提供功能更加強(qiáng)大的用戶界面，管制員通過席位操作除了可實(shí)現(xiàn)對(duì)地和對(duì)空通信外，還可進(jìn)行頻率耦合、頻率超控等操作。

VCS 3020X采用TDM（時(shí)分多路復(fù)用）/PCM（脈沖編碼調(diào)制）技術(shù)，語音和無線電信號(hào)通過高速數(shù)字通道進(jìn)行傳輸。時(shí)分多路復(fù)用就是在一條信道的傳輸時(shí)間內(nèi)，將若干路離散信號(hào)的脈沖序列，經(jīng)過分組、壓縮、循環(huán)排序，成為時(shí)間上互不重疊的多路信號(hào)一并傳輸。PCM脈沖編碼調(diào)制就是把一個(gè)時(shí)間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號(hào)依次經(jīng)過抽樣、量化、編碼處理后轉(zhuǎn)換成時(shí)間離散、取值離散的數(shù)字信號(hào)后在信道中傳輸。

VCS 3020X內(nèi)話系統(tǒng)使用E1傳輸標(biāo)準(zhǔn)，其話音采樣的抽樣頻率為fs=8KHz，一個(gè)幀含有32個(gè)時(shí)隙（TS0～TS31），其中TS0用于傳輸幀同步數(shù)據(jù)，TS16傳輸控制信令，其他30路用來傳輸話音數(shù)據(jù)，每路一次可以傳輸8bit，由此可得出：E1每秒傳8000幀，每幀傳8bit×32TS=256bit，則E1的帶寬為256×8000=2.048M。

內(nèi)話系統(tǒng)工作原理的核心在于尋址、交換，下面分別以無線呼入席位和席位呼叫有線電話的過程來說明VCS 3020X中話音的呼叫建立過程及信息的內(nèi)部流程。

無線呼入席位：電臺(tái)接收到的模擬話音信號(hào)到達(dá)ERIF板卡時(shí)，進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，成為數(shù)字信號(hào)進(jìn)入內(nèi)話系統(tǒng)，經(jīng)GPIF（RAIF）板匯集后傳至JIF板卡，經(jīng)過JIF→CIF→JIF的處理后，到達(dá)管制席位，并在此轉(zhuǎn)換為模擬話音信號(hào)輸出。

席位呼叫有線電話：管制員發(fā)出話音信號(hào)后，在席位端進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)傳至核心交換部分的JIF板，并經(jīng)JIF→CIF→JIF的交換處理后，到達(dá)GPIF（PHIF）板，再傳至BCA/BCB板，轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后流向所接話機(jī)或程控交換機(jī)。

當(dāng)代內(nèi)話系統(tǒng)模塊化程度高，采用全數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，端到端的數(shù)字化減少了多次音頻落地的噪聲積累，有利于話音質(zhì)量的保真，可靠性高。

3 案例總結(jié)

下面將石家莊機(jī)場(chǎng)Frequentis VCS3020X Rel 6.1系統(tǒng)在運(yùn)行期間出現(xiàn)過的較典型故障現(xiàn)象進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

3.1 案例一

故障現(xiàn)象：

某日，本場(chǎng)內(nèi)話中進(jìn)近主頻主用設(shè)備收信號(hào)斷斷續(xù)續(xù)，機(jī)組收信號(hào)正常。

解決方法：

在TMCS的硬件樹中，選擇該設(shè)備對(duì)應(yīng)板卡的對(duì)應(yīng)信道，在Setting中將VOX Detection Level項(xiàng)由-15dB調(diào)整為-24dB。

分析：

TMCS中的VOX Detection Level項(xiàng)為內(nèi)話系統(tǒng)接收該無線信道的話音檢測(cè)電平值，默認(rèn)為-15dB，其含義為內(nèi)話系統(tǒng)將接收到的無線信號(hào)以-15dB為參考值進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)此值改為-24dB時(shí)，系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為接收到的無線信號(hào)電平為-24dB，為了將其恢復(fù)到-15dB，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為該路話音增加9dB。如此一來，在無線信號(hào)輸入電平不變的情況下，調(diào)整后到達(dá)管制席位的該路話音信號(hào)電平被增加了9dB。類似的，若將此項(xiàng)值改為-10dB，則管制員聽到的聲音與之前相比會(huì)減小5dB的音量。

3.2 案例二

故障現(xiàn)象：

進(jìn)近某席位多次出現(xiàn)自動(dòng)重啟現(xiàn)象，重啟后正常。

解決方法：

查為該席位參數(shù)與系統(tǒng)后臺(tái)參數(shù)不匹配所致，將TMCS Server中該席位相關(guān)配置文件拷貝至一格式化后的U盤，將此U盤插入該席位USB口，席位自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)，完成后重啟席位，恢復(fù)正常。

分析：

內(nèi)話系統(tǒng)會(huì)對(duì)席位以及硬件板卡的版本參數(shù)與TMCS中的版本參數(shù)進(jìn)行一致性檢查，只有二者相匹配才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備正常工作。向硬件設(shè)備中刷軟件的方法可以通過TMCS配置軟件、數(shù)據(jù)線或U盤。通過TMCS刷軟件時(shí)需要先將軟件信息加載到TMCS中，再向?qū)?yīng)硬件設(shè)備中導(dǎo)入數(shù)據(jù)。通過U盤刷軟件時(shí)只需將軟件相關(guān)文件拷貝其中，并插入有USB口的設(shè)備即可，支持用U盤刷軟件的設(shè)備包括席位iPOS、CIF板、JIF板和NI64板。

3.3 案例三

故障現(xiàn)象：

TMCS監(jiān)控顯示塔臺(tái)某席位連接錯(cuò)誤，DEMUX-B告警。

解決方法：

查為該席位光纖路連接錯(cuò)誤，重新連接傳輸鏈路中各端口無效，更換至另一光端機(jī)無效，更換新的歐姆轉(zhuǎn)換器后恢復(fù)正常。

分析：

出現(xiàn)DEMUX-B告警表示連接席位的B路PCM30線故障，需檢查從JIF板到席位E1（B）口的整條鏈路，本案例中該鏈路為光纖，鏈路連接涉及的設(shè)備有：JIF板——VCS端歐姆轉(zhuǎn)換器——VCS端光端機(jī)——席位端光端機(jī)——席位端歐姆轉(zhuǎn)換器——席位，依次排故確認(rèn)為VCS端歐姆轉(zhuǎn)換器故障所致。檢查過程中需要注意的是，更換光端機(jī)或歐姆轉(zhuǎn)換器端口時(shí)需兩端對(duì)應(yīng)更換，若歐姆轉(zhuǎn)換器端水晶頭損壞需重做時(shí)應(yīng)注意線序，按信號(hào)流向配合使用。

4 總結(jié)

內(nèi)話系統(tǒng)在空管運(yùn)行中相當(dāng)于管制員的耳朵和嘴巴，隨著我國(guó)飛行流量的日益增加，其重要性越來越凸顯，本文從實(shí)際工作出發(fā)，介紹了Frequentis內(nèi)話系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論，并對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行中的典型案例進(jìn)行了分析，希望為內(nèi)話機(jī)務(wù)員在學(xué)習(xí)中提供一定參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Voice Communication System VCS 3020X Rel.6.1 Maintenance Manual[Z]. FREQUENTIS，2009.

[2]韓卓臣.Frequentis內(nèi)話系統(tǒng)在空管通信中的應(yīng)用[J].信息通信，2017，（3）：144-145.