VoIP技术在民航地空通信中的应用研究与展望

刘梦琪

中国民用航空中南地区空中交通管理局湖北分局 湖北 武汉 430000

引言

随着民航业的高速发展，进入21世纪，我国的航空运输呈现急速增长态势，以武汉天河国际机场为例，近些年的平均增速超过12%，蓬勃发展的民航业对空中交通管制系统提出越来越高的要求，地空甚高频通信系统作为空中交通管制系统中的重要组成部分，直接影响空中交通管制技术的发展。目前空中交通管制系统普遍使用PCM等设备进行“点对点”方式传输[1]。存在传输链路无法共享，传播方式单一等问题制约了发展，而基于互联网络传输数据的VoIP技术，正好解决了上述一系列问题，在民航发展具有相当宽广的前景和应用价值。

1 VoIP技术概况

VoIP 技术是指通过利用网络之间的连接而达到语音通信目的的一种通信技术，VoIP技术的原理是利用语音压缩算法来对语音做编码处理，利用互联网技术将处理后的语音压缩包传输至目标，对语音压缩包进行解码处理后，即可恢复原本的语音信号，进而实现地空通信的目的。IP电话可以把IP网中不同区域的电话区号映射成对应的网关地址，之后通过对这些网关数据整理分析，完成呼叫等操作，可以有效地减少传输延时。

VoIP（Voice Over Internet Protocol）是基于互联网传输的语音通话技术，即所谓的IP网络电话，是数据数字化、分组化的传输技术。这种通信技术通过利用网络之间的连接而达到语音通信的目的。VoIP技术的原理是利用语音压缩算法来对语音进行数字化压缩编码，利用网络将处理后的语音压缩包在互联网络上实时传递，用户接收到数据包后将语音压缩包解码排序，即可恢复原本的模拟语音信号，从而实现语音交换通信。原理如图1所示：

图1 VOIP原理

2 传统地空通信系统

目前，目前我国民航业使用的民航语音通信系统是地空甚高频通信系统。甚高频地空通信系统如图 2 所示。

图2 传统甚高频地空通信系统

甚高频波段通信代替高频短波通信极大地提升了航空通信的通信质量，但对于甚高频通信来说，虽然早已经被运用在地空通信系统中，在使用中却需要借助遥控台来进行调控，且传输信号同样要经过PCM遥控台，遥控台在受控的情况下，才能有效地完成内话与监控任务[2]。所以，该种形式下的甚高频通信不能满足航空通信的发展需要，信息技术的快速发展则革新了该种通信模式，新型甚高频通信系统不再采用传统的信号形式，而是采用TDM数字音频，而PCM数字复用器的使用也替代了传统模式采用遥控台进行调控的功能。TDM数字音频的使用提升了模拟语音信号的传输效率，但在宽带利用率方面仍存在着不足，宽带效果的利用率不高导致其对语音信号的传输量存在限制，因此，技术人员需要不断地进行相关的研究，优化传输方式。

3 VoIP在民航空管通信网络中的应用

民航空管使用的VoIP语音通信交换系统是基于混合模拟数字技术PCM设备进行语音信号传输，每路传输语音信号都要占据 64kbit/s带宽，造成了资源的紧张和浪费。随着管制扇区席位在不断扩容，甚高频指挥频率数量也在不断增加，如何提高带宽利用率，成了亟须解决的问题。席位与席位之间，席位与电台网关之间的语音传输采用P2P（Peer-to-Peer）方式，点对点传输，减少语音传输时延，提高语音传输质量。

3.1 编码技术

进行语音编码的目的是为了确保在复杂算法下尽量占用更少的通信传输容量。选择合理的编码技术是提升语音信号质量的重要保证。

3.2 实时传输技术

信息数据的传输是基于RTP实现的，RTP为控制系统提供了实时数据传输协议，主要包括数据与控制两部分。

3.3 网络传输技术

网络传输的实现则是通过利用TCP与UDP实现的，具体而言，网关互联与管理和路由的选择等均属于网络传输技术。

3.4 QoS保障技术

服务质量主要是指分组交换过程中，数据包延迟、抖动以及丢包率等服务质量。VoIP保障技术的总体目标是能够实现对网络资源的控制与调配、网络流量的调控以及支撑网络上的实时业务等。目前在我国空管系统中使用最多的甚高频电台为新型数字电台，能够通过提供相应网关，保证其具备IP功能。

目前，德国 R&S4200系列甚高频电台、国产天奥SPMH-1000系列甚高频电台等，具备VoIP功能的甚高频电台已开通VoIP功能并在小范围内探索使用[3]。

4 结束语

欧洲空管航业正处在升级语音通信设备发展的转折点，推动着这一变化的有两大因素：一是电信服务商正逐步淘汰TDM租用线路服务，二是Eurocontrol以及其他组织都制定了具备强制性、互操作性要求，以便应对不断增长的空中流量。因此，我国空管单位必须了解这些因素如何影响自身业务，并且基于转型、系统互操作性、灵活的空域分配以及成本效益等考虑着手设定规划。

VoIP技术是民航航业发展应用的新技术，随着它的普及必将带动航业地空通信系统的优化和完善，同时有助于促进民航语音交换系统与地空通信系统的融合与发展。VoIP技术在国内也将引起语音交换通信技术的变革，只有通过技术升级才能匹配有限航路航线中高速增长的航班流量。据此，我们可以正在使用的通信网络技术顺利过渡到IP技术，并且逐步构建更加完善便利的基础设施，这也适用于传输基础设施设计规范。因其技术结构简单、成本低的特点，将使其在接下来的应用推广中发挥更大的潜能。