内话系统VoIP地空通信电台连接问题及对策

韩泽宇

摘要 国内空管单位使用的内话系统大多基于时分复用TDM体制，随着运营商逐步减少对窄带低速El业务的支持，内话向VoIP体制逐步过渡已成共识。特别是VoIP地空通信技术，有效简化了信号传输的设备需求，便于大型区管中心对异地电台的引接，同时减少线路跳接引入的故障多发点。本文分析其IP网关与主备机模式的VoIP电台连接时遇到的问题，提出可能的解决办法。

【关键词】民航电信 内话系统 VoIP 地空通信

1 引言

空管语音通信交换系统俗称内话系统，能接入多种有线、无线设备，采用语音交换技术，方便管制员灵活地选用接入系统的有线或无线信道，实现空中交通管制地空、地地语音通信的多功能空管专用通信终端系统。管制员与飞行员间的地空通信若不正常，轻则降低运行效率，严重时甚至威胁飞行安全。

2 内话工作模式的发展

VHF地空通信电磁波信号为视距直线传播，易受地形地物遮挡影响。从多重覆盖角度考虑，大量无线电台安装在远离内话机房的遥控台，必须借助传输设备实现双向通信。目前中国民航地空通信普遍采用E&M接口的时分多路复用TDM传输设备，内话、传输设备和电台内部虽是数字信号，其各自的E&M接口外部仍为模拟信号，传输设备经由自建或租用电信运营商的窄带低速El链路实现信号互联。对面向整个商业市场提供服务的运营商而言，租用El业务的用户正不断减少，此类低速业务也不便于与其它业务在同一平台接入从控制成本提升效益的角度考虑，运营商希望全部业务都能接入统一的多业务IP平台传输，欧洲的电信运营商己制定明确的低速业务退出时间表。另一方面，欧洲单一天空和美国NextGen计划旨在提高空中交通管理的有效性和安全性，上述计划对通信系统提出更多要求。为解决这一矛盾，业界组织EUROCAE成立WG67工作组，并于2009年提出基于VoIP通信的空管设备行业标准ED-137，其中地空通信部分在2017年推出最新版ED-137/1C。VoIP技术将原来点到点的话音传输方式变为封装后IP包的分组网络传播，IP包各自選择路径，极大提高网络带宽资源的共享能力和传输路由抗毁伤能力。一方面在传输设备上可以使用通用以太网交换机、路由器等设备，降低建设维护成本。另一方面在传输路由上也有空管专用网络和不同运营商提供保障，可靠性高。在制约VoIP地空通信技术现实推广的产品演进上，目前国内广泛使用的FREQUENTIS内话和SCHMID内话的较新版本都具备VoIP能力，但SCHMID公司由于自身发展原因，后期对新技术支持力度不足。

3 VoIP电台连接问题

目前端到端的VoIP地空通信在国外有实际应用，如FREQUENTIS公司在荷兰，R&S公司在爱尔兰和冰岛的项目，国内仅有个别小规模系统。欧洲新建的VoIP地空通信项目一般采用单机电台。国内大量安装沿袭TDM惯例的主备模式电台。与TDM环境不同，VoIP环境中每一个发射模块和接收模块都被视为互相独立的个体，主备机在VoIP模式的内话中就是彼此无关的2个电台，收发分开时甚至出现4种组合，如图l。

图l的电台在VoIP内话尝试与之通信时的状态见表l，其中仅Active的电台为工作状态，Inactive的电台为热备状态。

由于电台在使用过程中可能因突发故障或人为操作导致主备状态切换，其Active和Inactive状态随时可能变化，给VoIP内话配置调用电台带来困难。R&S公司VCS-4G内话采取内话控制电台切换的解决方案，将收发电台主备机4个电台仅视为2种组合，即发射机和接收机同时为主机Active备机Inactive（表1电台状态1），或者发射机和接收机同时为主机Inactive备机Active（表1电台状态4）。通常电台工作在状态1，当电台出现状态2或状态3时，内话检测到己无法继续按状态1参数与电台维持正常VoIP通信，此时R&SVCS-4G内话通过IP包向发射机和接收机同时发出切换到状态4工作的命令，再以状态4参数尝试与电台建立新的VoIP通信。电台主备切换操作既支持内话系统自动完成，也支持人工操作。当电台工作完全正常时通过内话控制电台在状态1和状态4间切换，相当于建立了同一信道的主备机冗余保障。但上述解决方案需要内话和电台双方遵循一致的控制协议并通过互联测试，有赖各厂家之间合作。

4 改进方法

结合前述问题，考虑对电台响应内话VoIP连接的工作机制做以下改进。无论Active状态还是Inactive状态的发射模块均正常响应内话端发起的连接请求并接收VoIP语音数据，但只有状态为Active的电台处理收到的语音数据并通过发射模块输出射频信号，Inactive状态的电台只接收数据包但不处理语音数据。Active和Inactive的接收模块也都与内话建立连接，Active电台回传VoIP语音。在主备电台都正常的情况下，内话端不会出现连接无法建立的告警。将主备机状态选择和射频通道选择问题交由VoIP电台解决，付出的代价是多消耗约一倍网络带宽资源。而在电台出现类似停机的故障时，可能出现SIP连接不能正常建立而导致内话告警的问题，这种情况下仍要求内话具有主备VoIP接口切换的功能，以保证通信的连续进行。

FREQUENTIS内话可通过配置主备冗余的发射和接收逻辑接口与Active状态的发射和接收电台建立连接。如果发射或接收电台因故发生主备切换，正在进行的连接将不能维系。内话系统自动对受影响的逻辑接口实施切换，并与主备切换过后的Active电台重新建立连接，期间可能出现通信的短时中断。但整体而言，仍简化了电台状态对内话VoIP地空通信的影响。

5 结语

配备无线IP网关的内话，可以通过正确配置相关参数与VoIP电台实现通信。但在实际使用中发现与现有版本R&S4200系列主备模式共用系统电台连接时，存在电台处于某些状态下不可用的问题。在行业主管部门推广VoIP地空通信方式前，已有的电台、内话和传输设备投资还需要充分利用。对不具备VoIP通信能力的电台可加装VoIP无线网关，在遥控台端即实现VoIP化以便于传输。如果内话端无法升级支持VoIP处理能力，同样可以加装无线IP网关，实现VoIP到TDM的再次转换。随着各地陆续新建设备，VoIP地空通信也将逐步推广，适应VoIP地空通信的网络架构和传输时延等行业标准，需要主管单位尽快制定。

参考文献

[1]中国民用航空局空中交通管理局.MH/T4027-2010民用航空空中交通管制语音通信交换系统技术规范[S].北京：中国科学技术出版社， 2010.

[2]EUROCAE Working Group 67.ED-137/1C：INTEROPERABILITY STANDARDS FOR VOIPATM COMPONENTS [EB/OL] . ht tps： //eshop.eurocae. ne t/eurocae-document s-and-reports/ed-1371c/， 2017.

[3]爱尔兰/冰岛 -IAA/ISAVIA虚拟中心[EB/OL] . ht tps： //www. rohde-schwa r z.com. cn/solutions/aerospace-defense/air-traffic-control/references/a tc-ireland-iceland_2 29448. html， 2 017.

[4] FREQUENTIS AG. Voice CommunicationSystem Maintenance ManualCIPE10EN50004_50 [EB/OL] . http： //www.frequentis. com， 2016.