空管语音交换系统在石家庄机场的应用与维护

刘子玉

【摘 要】本文以石家庄机场在用Frequentis内话系统为例，阐述了空管语音交换系统的结构及工作原理，并根据实际维护经验就应用中出现的问题及解决方法进行案例总结。

【关键词】空管；Frequentis；内话系统

中图分类号： V355.1 文献标识码： A 文章编号： 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

民航空管語音交换系统（Voice Communication System），简称内话系统，自“九五”建设以来，便开始逐渐在全国各空管运行单位投入使用，如今已成为空管运行的关键设施之一。

内话系统实质上是一种供管制员使用的空管专用交换机，可接入无线甚高频/高频信号及各类有线电话信号，为管制员提供与飞行机组之间的地/空通信以及与其他管制员之间的管制移交协调地/地通信。作为整个空管语音通信的中心结点，内话系统的使用大大减轻了管制员的工作负担，提高了管制工作效率。

民航河北空管分局目前使用的主用内话系统是奥地利Frequentis公司的VCS3020X Rel 6.1，自2011年投产运行至今为石家庄机场的空中交通指挥工作做出了突出贡献，下面就该套系统进行分析介绍。

1 Frequentis内话系统组成

石家庄机场使用的Frequentis VCS3020X Rel 6.1内话系统为双系统并行运行的星型拓扑结构，主要由核心交换部分、外围接口部分、席位和TMCS（技术监控系统）四部分组成，可实现无阻塞、全数字化的语音交换功能。

在星型拓扑结构中，中央结点是整个系统的核心，承担了整个系统的数据处理、传输与交换功能，其故障会导致整个系统瘫痪。鉴于此，VCS 3020X采用冗余的双系统并行运行方式，即将中央结点配置为A、B两套系统同时运行，不分主备，数字语音在两套系统中并行传输，其优点在于当某系统失效时，另一系统会立刻接管，避免了由于核心系统部件故障而引起的数据丢失，同时在维修过程中也无需进行主/备切换。同时，A、B系统向管制席位及外围接口的连接均采用两条冗余E1链路，单一链路或板件故障都不会影响整套系统的运行，形成了最大限度的保障。

核心交换部分作为内话系统的中央结点，主要由交换控制板CIF、交换板JIF、通用处理板GPIF组成，连接外部接口模块、席位、TMCS以及外接时钟等信号，负责数据的交换、处理和系统资源的调用，系统中所有的信息交换都要通过核心交换部分完成。

外围接口部分可以接入无线电设备、电话线路及网络设备，支持多种信号协议，主要包括有线接口板BCA/BCB、无线接口板ERIF、数字通讯接口板NI64等，外接的无线/有线信号正是在该部分完成模数/数模转换的。

席位部分是管制终端使用的人机界面，管制员可通过在屏幕上点选DA键实现地/空和地/地通信，其构成除了触屏席位主机（iPOS）外还配置了接口盒（iPIPS）、扬声器（iLSP）、头戴耳机（Headset）以及手机（Handset）等。目前石家庄机场主用内话系统中配备了两套甚高频通信系统，设有塔台、进近、地面、紧急频率和军频可供使用，此外还有平面通信（电话）一套。

TMCS是VCS3020X的技术监控系统，包括TMCS Server和TMCS Client，其中TMCS Server直接与VCS内话系统核心交换部分相连，TMCS Client则通过交换机与TMCS Server相连。TMCS可进行系统配置参数和系统软件的管理、系统事件的汇报和登记、监控系统工作状态以及故障诊断分析等。

2 Frequentis内话系统工作原理

内话系统起源于程控交换机，二者均采用电路交换方式，但又有着本质区别。第一，呼叫业务种类不同：普通程控交换机只能处理话音信号，但内话系统不仅可以处理话音信号，还可以处理无线信号中的PTT、SQL等控制信号；第二，交换网络不同：由于内话系统需要保证其通信的实时性，所以交换网络是无阻塞的，每个资源都有固定的时隙，不会被其他信号占用，因此系统不会产生呼损，但普通程控交换机为了提高资源利用率会以交换网络中产生一定的呼损为代价；第三，二者用户界面不同：比起程控交换机，内话系统可以提供功能更加强大的用户界面，管制员通过席位操作除了可实现对地和对空通信外，还可进行频率耦合、频率超控等操作。

VCS 3020X采用TDM（时分多路复用）/PCM（脉冲编码调制）技术，语音和无线电信号通过高速数字通道进行传输。时分多路复用就是在一条信道的传输时间内，将若干路离散信号的脉冲序列，经过分组、压缩、循环排序，成为时间上互不重叠的多路信号一并传输。PCM脉冲编码调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号依次经过抽样、量化、编码处理后转换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。

VCS 3020X内话系统使用E1传输标准，其话音采样的抽样频率为fs=8KHz，一个帧含有32个时隙（TS0～TS31），其中TS0用于传输帧同步数据，TS16传输控制信令，其他30路用来传输话音数据，每路一次可以传输8bit，由此可得出：E1每秒传8000帧，每帧传8bit×32TS=256bit，则E1的带宽为256×8000=2.048M。

内话系统工作原理的核心在于寻址、交换，下面分别以无线呼入席位和席位呼叫有线电话的过程来说明VCS 3020X中话音的呼叫建立过程及信息的内部流程。

无线呼入席位：电台接收到的模拟话音信号到达ERIF板卡时，进行模/数转换，成为数字信号进入内话系统，经GPIF（RAIF）板汇集后传至JIF板卡，经过JIF→CIF→JIF的处理后，到达管制席位，并在此转换为模拟话音信号输出。

席位呼叫有線电话：管制员发出话音信号后，在席位端进行模/数转换，数字信号传至核心交换部分的JIF板，并经JIF→CIF→JIF的交换处理后，到达GPIF（PHIF）板，再传至BCA/BCB板，转换为模拟信号后流向所接话机或程控交换机。

当代内话系统模块化程度高，采用全数字交换网络，端到端的数字化减少了多次音频落地的噪声积累，有利于话音质量的保真，可靠性高。

3 案例总结

下面将石家庄机场Frequentis VCS3020X Rel 6.1系统在运行期间出现过的较典型故障现象进行简单分析。

3.1 案例一

故障现象：

某日，本场内话中进近主频主用设备收信号断断续续，机组收信号正常。

解决方法：

在TMCS的硬件树中，选择该设备对应板卡的对应信道，在Setting中将VOX Detection Level项由-15dB调整为-24dB。

分析：

TMCS中的VOX Detection Level项为内话系统接收该无线信道的话音检测电平值，默认为-15dB，其含义为内话系统将接收到的无线信号以-15dB为参考值进行调整。当此值改为-24dB时，系统会认为接收到的无线信号电平为-24dB，为了将其恢复到-15dB，系统会自动为该路话音增加9dB。如此一来，在无线信号输入电平不变的情况下，调整后到达管制席位的该路话音信号电平被增加了9dB。类似的，若将此项值改为-10dB，则管制员听到的声音与之前相比会减小5dB的音量。

3.2 案例二

故障现象：

进近某席位多次出现自动重启现象，重启后正常。

解决方法：

查为该席位参数与系统后台参数不匹配所致，将TMCS Server中该席位相关配置文件拷贝至一格式化后的U盘，将此U盘插入该席位USB口，席位自动读取数据，完成后重启席位，恢复正常。

分析：

内话系统会对席位以及硬件板卡的版本参数与TMCS中的版本参数进行一致性检查，只有二者相匹配才能实现设备正常工作。向硬件设备中刷软件的方法可以通过TMCS配置软件、数据线或U盘。通过TMCS刷软件时需要先将软件信息加载到TMCS中，再向对应硬件设备中导入数据。通过U盘刷软件时只需将软件相关文件拷贝其中，并插入有USB口的设备即可，支持用U盘刷软件的设备包括席位iPOS、CIF板、JIF板和NI64板。

3.3 案例三

故障现象：

TMCS监控显示塔台某席位连接错误，DEMUX-B告警。

解决方法：

查为该席位光纤路连接错误，重新连接传输链路中各端口无效，更换至另一光端机无效，更换新的欧姆转换器后恢复正常。

分析：

出现DEMUX-B告警表示连接席位的B路PCM30线故障，需检查从JIF板到席位E1（B）口的整条链路，本案例中该链路为光纤，链路连接涉及的设备有：JIF板——VCS端欧姆转换器——VCS端光端机——席位端光端机——席位端欧姆转换器——席位，依次排故确认为VCS端欧姆转换器故障所致。检查过程中需要注意的是，更换光端机或欧姆转换器端口时需两端对应更换，若欧姆转换器端水晶头损坏需重做时应注意线序，按信号流向配合使用。

4 总结

内话系统在空管运行中相当于管制员的耳朵和嘴巴，随着我国飞行流量的日益增加，其重要性越来越凸显，本文从实际工作出发，介绍了Frequentis内话系统的基础理论，并对生产运行中的典型案例进行了分析，希望为内话机务员在学习中提供一定参考。

【参考文献】

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

[2]韩卓臣.Frequentis内话系统在空管通信中的应用[J].信息通信，2017，（3）：144-145.