浅谈VCX-IP系统

2022-10-26中国民用航空华北地区空中交通管理局张琬婷

数字技术与应用 2022年10期

中国民用航空华北地区空中交通管理局张琬婷

VCX-IP是FREQUENTIS公司的新型产品，它在为民用航空空中交通管理提供传统系统的基础上，同时提供了语音和数据应用程序的网络访问。在当前IP网络技术逐步成熟的大前提下，VCX-IP系统为内话系统从旧网络到IP网络逐步迁移提供了解决方案，因此，VCX-IP设备可以使用低延时和恒定比特率的TDM时分复用网络，也可以使用IP系统，提供更多灵活性。

1 北京四地内话联网现状

FREQUENTIS公司通过使用VCX-IP设备，集成了语音和数据，提供了冗余的网络连接，实现了数据资源的整合。通过VCX-IP设备，可实现不同内话系统间的联网。

目前，通过VCX-IP设备，可以将北京终端管制中心、北京区域管制中心、首都机场、大兴新机场四地，主备系统共八套内话设备实现联网通话，具体连接方式如图1所示。

北京四地间内话联网方式主要分为E1方式和IP方式两种。图1中①所示方式为E1联网，北京区管中心VCS通过E1链路连接至VCX，再通过SDH设备传输至终端中心，从而实现和终端中心的通信；图1中②所示方式为IP联网，通过和终端中心的IP联网，实现和其他三地的通信；图1中③所示方式为备用系统的IP联网，北京区管的主用系统通过和备用系统连接，利用备用系统至终端中心的IP链路实现四地间通信。

相较于传统的E1联网方式，IP联网方式的好处是显而易见的。仅靠E1实现联网，各地之间链路是一对一，且不可绕传的。而引入IP联网之后，E1、IP链路可共通，当某部分线路故障时，IP联网可绕过故障部分，通过其他联网线路实现通信。

2 VCX-IP硬件设备

VCX-IP网关是将多种协议、多路复用器和路由器网关功能集中至一起的设备。在北京区管中心，主要应用了VCX组件中的多接口网关iMCc8、IP组件控制板iCCB、数字信令处理板DSP、接口板8RIF、风扇iFAN 01等。空中交通管制是24h不间断运行的，因此Frequentis公司开发的VCX-IP设备，支持接口和处理板卡的热拔插，支持iCCB处理单元、DSP冗余热备份，支持网络链路并行冗余，支持电话链路集群冗余。

2.1 多接口网关iMCc8 01

VCX-IP网关机箱（BGT iMCc8 01），可容纳包括iCCB、xDSP、iFAN和最多6个线路接口板（8RIF、8PRI、4LB），每个接口卡，最多容纳8个特定类型的接口，机框最多48个线路接口，所有接口均使用RJ45接头。机箱提供2个CPU和2个DSP板、提供冗余的风扇单元、提供冗余电源输入（24VDC），所有板件均可热插拔,如图2所示。其中CPU可提供操作系统、服务管理、呼叫管理、状态管理；接口可提供模拟信号的电路适配、输入/输出信号的生成和检测、振铃信号的生成和检测；DSP可提供实时媒体处理，包括语音系统处理、RTP/TDM编码变换、检测和产生音调[2]。

2.2 IP组件控制板iCCB

iCCB是iMCc8多接口网关的中央处理板。每个iMCc8最多可以配备两个接口控制板，主板为带有FPGA+ETX CPU板的嵌入式PC板，双路24VDC直流供电。

接口控制板总共有：

（1）5个以太网接口（当前北京区管仅使用0/1，另外3个指定用于将来使用）；

（2）1个串行维护接口（RS232）；

（3）1个USB接口，便于现场分发软件。

2.3 xDSP01.08

xDSP板卡是iMC8 01设备中的通用多DSP卡，用于语音和数据处理，支持热拔插板卡； DSP板卡提供8个DSP处理器（每个可处理190路语音），采用双路24VDC直流供电。每个DSP处理器有2个LED指示灯，前面板LED灯可快速查看板件状态，如图3所示。其中橘色表示线路被Service使用，此处的Service是在系统的CPU或DSP上运行的软件。

2.4 接口板

多接口网关可以配备不同类型的接口板：模拟接口板（8RIF）、数字接口板（8PRI）和本地供电接口板（4LB），其中数字接口板8PRI是iMC8 01设备中的数字接口卡，支持热拔插，支持多达8个输出，即提供8个2Mbit/s的E1线路，可用于频率和ISDN，同样采用双路24VDC直流供电，如图4所示，右上角绿色：表示线路用于一个Service；左上角橘色：表示线路有一个激活的呼叫。

3 VCX-IP结构

VCX-IP设备配置冗余的CPU（即冗余iCCB板卡），以主/备动热备模式运行。每个CPU使用2个以太网连接，因此共支持4个物理连接。每块iCCB板卡都有自己的物理IP地址，因此可以通过IP网络直接访问iCCB板卡。2个CPU对外表现为一个整体，以集群模式运行，除了每个iCCB板卡的物理地址外，还有2个虚拟的IP地址用于信令和语音传输。在IP网络中，IP数据包在所有接口之间转发。VCX-IP不允许在两个不同的IP网络之间转发IP数据包，顾以上所述4个IP地址需要配置在同一个子网中[3]。

每块iCCB板卡，使用内部通信总线与各个接口卡和DSP板卡相连，一块激活使用时，另一块处于热备份状态，当切换时，电话会挂断，无线和数据会自动重新建立。激活的iCCB板卡控制两块DSP板卡和各接口板卡，其中DSP板卡有两种冗余配置模式：Pool和Split。Pool冗余模式可以提供更高的DSP冗余，DSP板卡的失效不会对系统造成影响，但是一旦iCCB板卡发生切换，新接管的iCCB板卡需要重启和加载所有DSP的资源，这就需要更多的系统切换时间；Split冗余模式下iCCB板卡的切换时间更短，但当在用的DSP板卡失效时，会导致系统的切换。

中继资源管理器（Trunk Resource Manager，TRM）有助于电话网关服务选择高级的路由和中继。TRM通过SIP订阅/通知机制了解Service的可用性，Service在获得订阅后将立即向其宣布自身状态。使用此信息，TRM可以通过“首次优先（First Free）”或“轮循（Round Robin）”方法选择下一个空闲线路或SIP目标。中继资源管理器支持通配符条目，以简化路由和编号树的配置。在出现阻塞时，中继资源管理器可识别备用路由。如果没有特定配置，系统将检查所有可用目的地（使用First Free、Round Robin方法），并且只有当最后一个以忙碌状态（SIP 486）回答时，才会将这种忙碌指示发送给呼叫者，此时呼叫失败[2]。

与VCS内话系统使用的TMCS软件不同，VCX-IP设备是通过FMS（Frequentis Management Suite）软件进行配置管理与软件升级的。FMS软件是包含配置的至PostgreSQL数据库的图形化接口，通过FMS软件，可以添加新的VCX-IP网关、设置VCX-IP网关硬件、分配或配置全局设置、配置网络接口以及配置必要的用户服务，同时也可以提供呼叫数据记录功能，它会将呼叫统计数据写入目标上的文本文件，包括呼叫建立尝试、成功建立通话、由于通话失败或正常挂断而终止的通话等[2]。

4 实际应用

目前北京区管中心以使用数字接口板（8PRI），应用于和终端中心的E1联网为主，每条链路均连接到不同的交换机。其中8PRI板卡的第1端口引接来自区管中心内话系统VCS的信号，第8端口将信号传至SDH光端机，通过光纤将信号传输至终端中心。8PRI板卡的第5端口提供至交换机的连接，每个iMCc8 01上均有两块8PRI板卡提供冗余使用。两台交换机堆叠在一起，同时，连接到同一个iCCB的两个端口配置为链路聚合。在网络设备出现故障的情况下，一个链接到另一个链接的切换通常在100ms内完成，不会丢失呼叫。

通过VCX-IP设备，还可以实现Forking功能，当远端席位呼叫本端主用VCS席位时，本端备用VCS席位会同时显示该来电；呼叫本端备用系统，主用内话系统同样会显示来电，且在接通该来电后，另一套系统会自动停止振铃。