VoIP語音技術在空管語音傳輸中的應用

陳彥希

（民航汕頭空中交通管理站，汕頭 515041）

VoIP是一種將模擬語音數字化的通信技術，其可以通過數據封包在IP數據網絡上進行語音數據傳輸。這種方式在空管系統中的應用可以解決部分語音傳輸的局限性。通過語音壓縮算法進行編碼處理，采用TCP/IP標準進行數據包封裝，最終通過IP網絡傳輸并解碼處理，恢復原來的語音信號，這使得傳統的空管語音業務傳輸更加豐富。鑒于民航空管的保密要求和技術要求，VoIP必須在安全可靠的平臺上進行，隨著民航專用傳輸網建設的完善，這種應用更有可行性。本文從實際出發，淺析VoIP語音技術在空管系統中的應用。

1 空管語音系統的現狀以及VoIP的相關原理

內話系統是空管地空通信、空空通信和地地通信的關鍵設備，在內話系統的語音技術中，當前主流技術是TDM（時分多址）技術。這種技術始于19世紀70年代，其應用已經較為陳舊，對新業務的魯棒性較差，由于內話設備系統通過矩陣交換實現語音交換，所以接口的數量在硬件設計上有限，連接的設備也有限，并且存在以下問題：無法實現各個地區空管之間的甚高頻資源和電話資源的共享和互聯互通；電信運營商已經停止或者即將停止提供傳統電信鏈路（包括當前空管系統應用廣泛的E1和64k）；標準化組織停止了對TDM技術的標準修訂。

VoIP技術由于采用IP傳輸，系統的可靠性和擴容性更強。與TDM不同的是，VoIP傳輸是一種分布式的傳輸，在整個語音系統中沒有所謂的中心設備，加上各個終端和席位的智能化，整個語音系統將有較好的發展潛力和融合性，外擴系統可以簡單接入系統。

這種技術的主要特點是：內話系統可以直接變為分布式系統，無中心節點，可靠性和融合性更強；從內話到數字電臺之間的連接更加簡單，直接通過局域網連接，系統故障率大為降低；內話系統可以不止于語音應用，數據應用會更加豐富；通過VoIP的應用，內話設備可以更加方便接入ATC網絡，可以有效降低設備的前期基建投資成本。

當然，在應用可行性上，IP網絡是民航應用網絡建設的重點，其在未來將逐步替代租用的電信運營商鏈路。另外，鑒于TDM技術將在實際應用中逐步退出舞臺，空管對于IP網絡的各項應用工作開發需求也日益突出。在應用過程，VoIP技術具備較好的質量控制體系，對于民航空管的整體話音質量提升有較好的技術支持，因此，VoIP在未來空管語音技術應用中有較好的可行性。

具體體現的優勢有：（1）這種基于IP的互聯互通采用統一的標準，EUROCAE ED-137已經定義了空管系統的VoIP標準，各個空管語音生產廠家將基于該標準對空管語音設備進行升級和再生產，各個內話和甚高頻廠家之間的互聯也有了統一的標準，因此從實際應用上來說，VoIP有相應的硬件基礎支撐；（2）如上所述，這種分布式的技術設計可以有效提高整個系統的可靠性，單一的終端甚至設備的故障對整系統的影響較小，對于保障壓力越來越大的空管語音系統，這種優勢是非常明顯的；（3）基于IP的VoIP可以節約傳輸系統的投資，通過通用的IP交換機就可以實現系統的互聯互通，系統擴容性更強。

2 VoIP在空管語音系統中的應用和驗證

當前，汕頭空管主要甚高頻設備是PAE，多數設備是一代PAE和二代PAE，而R&S作為德國生產的具有VoIP功能的甚高頻系統，在實際應用中具有VoIP的實驗條件。本文以其為例對VoIP在甚高頻系統中的功能實現進行淺析。

XU4200數字電臺是R&S開發的民用航空甚高頻收發一體機。相比模擬電臺，該電臺體積小、操作方便，并且提供模擬傳輸和IP傳輸兩種工作模式，通過一個基于IP的網絡可以實現更新、遠程控制和監控。另外，XU4200基于最新國際標準，滿足了當前空管主營業務需求。XU4200工作模式有IP接口，經過TCP/IP的封裝，數據可以通過民航IP網發送到目的終端，經過相應的解封裝處理后可以恢復成原有的語音信號，從而實現IP傳送語音的最終目的。

具體操作步驟為：在遠端遙控臺安裝兩臺XU4200，分別基于VoIP和模擬傳輸兩種方式。VoIP模式電臺通過專用光纖兩路經過傳輸設備接回本端的GB4000V遙控盒，這種兩種方式并行的實驗構造可以實現主備切換，確保語音通信不中斷。傳輸過程中按照相應的協議轉換設備進行光信號和IP信號的轉換。

實驗的具體結論有：（1）R&S數字電臺和遙控盒具有VoIP接口，不需要進行模擬/IP的專門轉換；（2）由于IP語音占用的帶寬較小，只需要傳統的IP局域網帶寬就可以實現無干擾的語音傳輸，這種方式的語音信號穩定、時延小；（3）R&S數字電臺XU4200支持模擬語音和VoIP，實現了內話的模擬遙控，目前這種方式只適合單機信道，但是廠家預留了相應的主備切換接口，通過后續的技術改造，實現VoIP，具體應用問題不大；（4）在實際工作實驗中，監控系統監控顯示R&S，基于VoIP的傳輸運行效果較好，運行穩定，無語音延遲；（5）IP網絡已經較為成熟，在后續的維護中可以提供更好的技術手段，例如，可以通過TCP/IP的PING協議排查線路故障點；（6）基于VoIP的傳輸，一個電臺可以連接多個遙控臺，可以簡單實現多點控制；（7）監控方式更加豐富，具有遠程重啟、收發實時監控等功能；（8）VoIP的標準化接口可以降低硬件投資成本，使網絡互聯更加便捷；（9）在實際空管通信保障日常中，通信線路的故障多數出現在配線架跳線的松動處，而這種方式不再經過配線架跳線，線路故障大為降低。

3 結語

本文從空管語音系統的日常維護出發，探討了相關的應用原理，研究了當前VoIP的具體應用，分析了空管語音系統的現狀、基于IP傳輸的語音系統、VoIP的可行性以及相關優勢。最后以R&S設備為例，探討了VoIP的實際應用，分析了XU2400電臺的VoIP工作方式和工作特點，并給出相應優勢分析，為相關研究提供借鑒。