VoIP 技術(shù)在甚高頻地空通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

周陽

（民航西南空管局，四川 成都610000）

民航地空通信是通過使用模擬高頻電臺實現(xiàn)地面與空中間的信息交流，信息技術(shù)的快速發(fā)展革新來了地空通信方式，由傳統(tǒng)的高頻向著甚高頻發(fā)展，且PCM數(shù)字復(fù)用傳輸技術(shù)的發(fā)展與使用，進(jìn)一步革新了語音信號的傳輸模式，為甚高頻地空通信系統(tǒng)的快速發(fā)展注入了強大活力。但就目前而言，傳統(tǒng)甚高頻通信系統(tǒng)在使用的過程中，系統(tǒng)傳輸方式的限制、資源共享的不便捷，影響著通信控制系統(tǒng)的高質(zhì)量發(fā)展。因此，VoIP 技術(shù)的應(yīng)用得到了民航領(lǐng)域的重視，因此，對VoIP 技術(shù)在甚高頻地空通信系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究具有重要的實踐意義。

1 VoIP 技術(shù)的基本原理

VoIP 技術(shù)是指通過利用網(wǎng)絡(luò)之間的連接而達(dá)到語音通信目的的一種通信技術(shù)，VoIP 技術(shù)的原理是利用語音壓縮算法來對語音做編碼處理，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將處理后的語音壓縮包傳輸至目標(biāo)，對語音壓縮包進(jìn)行解碼處理后，即可恢復(fù)原本的語音信號，進(jìn)而實現(xiàn)地空通信的目的。IP 電話可以把IP 網(wǎng)中不同區(qū)域的電話區(qū)號映射成對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)地址，之后通過對這些網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)整理分析，完成呼叫等操作，可以有效地減少傳輸延時。

2 傳統(tǒng)甚高頻地空通通信傳輸信號弊端

甚高頻波段通信代替高頻短波通信極大地提升了航空通信的通信質(zhì)量，但對于甚高頻通信來說，雖然早已經(jīng)被運用在地空通信系統(tǒng)中，在使用中卻需要借助遙控臺來進(jìn)行調(diào)控，且傳輸信號同樣要經(jīng)過PCM遙控臺，遙控臺在受控的情況下，才能有效地完成內(nèi)話與監(jiān)控任務(wù)。所以，該種形式下的甚高頻通信不能滿足航空通信的發(fā)展需要，信息技術(shù)的快速發(fā)展則革新了該種通信模式，新型甚高頻通信系統(tǒng)不再采用傳統(tǒng)的信號形式，而是采用TDM數(shù)字音頻，而PCM數(shù)字復(fù)用器的使用也替代了傳統(tǒng)模式采用遙控臺進(jìn)行調(diào)控的功能。TDM數(shù)字音頻的使用提升了模擬語音信號的傳輸效率，但在寬帶利用率方面仍存在著不足，寬帶效果的利用率不高導(dǎo)致其對語音信號的傳輸量存在限制，因此，技術(shù)人員需要不斷地進(jìn)行相關(guān)的研究，優(yōu)化傳輸方式。

3 VoIP 技術(shù)在甚高頻地空通信系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用

3.1 應(yīng)用優(yōu)勢

隨著航空行業(yè)對地空通信系統(tǒng)需求的不斷提升，傳統(tǒng)的通信模式所具有的缺陷愈發(fā)明顯，而以IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸為基礎(chǔ)的通信系統(tǒng)隨著信息技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展逐漸成為主流。目前，國內(nèi)外的許多VHF 設(shè)備生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始停產(chǎn)傳統(tǒng)的模擬電臺，轉(zhuǎn)而生產(chǎn)支持VoIP 技術(shù)的數(shù)字電臺，在歐洲，VoIP 技術(shù)已經(jīng)在各大民航推廣使用，且為了支持VoIP 技術(shù)的推廣，歐洲空管組織開始逐步推行使用VoIP 標(biāo)準(zhǔn)。我國民航同樣成立了VoIP 技術(shù)研究小組，并取得了一定的成績。2012 年，民航西北空管局進(jìn)行了VoIP 通過測試，測試結(jié)果良好。R&S 同樣在深圳南航與呼和浩特建立了VoIP 語音信道，效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)傳輸模式。與傳統(tǒng)傳輸模式相比，VoIP 技術(shù)具有資費低、業(yè)務(wù)靈活性強、方便快捷以及運營簡單等優(yōu)點。由于VoIP 技術(shù)是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來完成傳輸任務(wù)的，因此，可以說其在傳輸過程基本不產(chǎn)生費用，且由于其使用的是獨立的IP 網(wǎng)絡(luò)語音形式，因此語音的質(zhì)量也有保障。VoIP 技術(shù)能夠傳輸語音、視頻等信息，且信息傳輸不受時間的限制，能夠滿足民航新業(yè)務(wù)的部署與開展。VoIP 技術(shù)在有網(wǎng)絡(luò)情況下就能夠?qū)崿F(xiàn)傳輸，因此其傳輸更加的快捷高效。同時，VoIP 技術(shù)的應(yīng)用不再需要對各級程控交換機進(jìn)行維護(hù)，只需開通網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器即可，因此，運營模式更加的簡單。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

（1）編碼技術(shù)。進(jìn)行語音編碼的目的是為了確保在復(fù)雜算法下盡量占用更少的通信傳輸容量。選擇合理的編碼技術(shù)是提升語音信號質(zhì)量的重要保證。

（2）實時傳輸技術(shù)。信息數(shù)據(jù)的傳輸是基于RTP 實現(xiàn)的，RTP 為控制系統(tǒng)提供了實時數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，主要包括數(shù)據(jù)與控制兩部分。

（3）網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)則是通過利用TCP 與UDP 實現(xiàn)的，具體而言，網(wǎng)關(guān)互聯(lián)與管理和路由的選擇等均屬于網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。

（4）QoS 保障技術(shù)。服務(wù)質(zhì)量主要是指分組交換過程中，數(shù)據(jù)包延遲、抖動以及丟包率等服務(wù)質(zhì)量。VoIP 保障技術(shù)的總體目標(biāo)是能夠?qū)崿F(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源的控制與調(diào)配、網(wǎng)絡(luò)流量的調(diào)控以及支撐網(wǎng)絡(luò)上的實時業(yè)務(wù)等。目前我國民航在空管系統(tǒng)中使用最多的為新型VHF 數(shù)字電臺，能夠提供相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)，進(jìn)而保證其具備IP 功能。網(wǎng)絡(luò)連接如圖1 所示。

3.3 發(fā)展前景

3.3.1 VoIP 技術(shù)在甚高頻地空通信系統(tǒng)中的發(fā)展與應(yīng)用

VoIP 技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在IP 電話以及互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)功能方面，在地空通信控制系統(tǒng)中，交控可以將VoIP 技術(shù)與運營商通信專項服務(wù)相結(jié)合，進(jìn)而構(gòu)建專門的地空通信網(wǎng)絡(luò)，提升地空通信控制系統(tǒng)通信的質(zhì)量與通信安全，同時還能夠確保通信信號傳輸?shù)母咝浴Ｐ滦蚔oIP 技術(shù)的應(yīng)用使得IP 網(wǎng)絡(luò)代替了傳統(tǒng)提供的點到點之間的通信，有效地解決了寬帶利用率低下問題。在甚高頻通信控制系統(tǒng)中，VoIP 技術(shù)能夠通過利用IP 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來完成內(nèi)話，甚高頻地空通信系統(tǒng)和VoIP 技術(shù)的有效結(jié)合確保了語音信號能夠進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)化與傳輸，且傳輸?shù)恼Z音也能夠被記錄、儲存，便于后期對通信信息數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢與調(diào)取，且IP 網(wǎng)絡(luò)的使用在終端設(shè)備與收發(fā)信機之間建立了一個專門錄音通道，確保兩者間的語音信息交流能夠被記錄。

圖1 VoIP 在空管地空通信實現(xiàn)框圖

3.3.2 VoIP 技術(shù)在空管語音交換系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用

地空通信系統(tǒng)由于是專用的一種通信終端設(shè)備，通過使用交換系統(tǒng)來完成各種通信資源的訪問、傳輸，利用通信通道將信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁鱾€需求終端，進(jìn)而達(dá)到地面與空中、地面和地面語音通訊。長期以來，空中交管語音系統(tǒng)在仿真中通常采用多路復(fù)用技術(shù)和脈沖編碼調(diào)制技術(shù)，當(dāng)前的空中交管語音交換系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，并且還需要用于語音和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，IP 網(wǎng)絡(luò)則能夠有效地滿足該功能需求，所以IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用則可以滿足地空通信系統(tǒng)與語音通信的技術(shù)要求，例如，對系統(tǒng)內(nèi)語音信息的搜集、提升控制系統(tǒng)運行的安全性與服務(wù)質(zhì)量。結(jié)合目前IP 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢，VoIP 技術(shù)的應(yīng)用具有以下優(yōu)勢：

（1）提升語音通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量，提升通信服務(wù)質(zhì)量。

（2）更高的運行安全性。VoIP 技術(shù)的使用可以使得交管系統(tǒng)能夠搭建更加適應(yīng)自身需求的局域網(wǎng)，達(dá)到與其它網(wǎng)絡(luò)隔離的目的，提升系統(tǒng)運行的安全性。

（3）各種不一致的主網(wǎng)都被整合到一個網(wǎng)中，并且基于IP分組網(wǎng)業(yè)務(wù)，成本大大降低，語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更加靈活。

（4）IP 分組網(wǎng)絡(luò)可以提供靈活性更強的路由選擇，進(jìn)而減少設(shè)備發(fā)生的概率。

（5）IP 網(wǎng)絡(luò)的使用，可以實現(xiàn)各站點對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問與查詢，且能夠按照實際需求對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分與分類，進(jìn)而滿足用戶對系統(tǒng)信息的遠(yuǎn)程查詢與管理。

3.3.3 VoIP 技術(shù)在空管語音系統(tǒng)中不同內(nèi)話系統(tǒng)共享的應(yīng)用

內(nèi)話系統(tǒng)是地空通信、地地通信的關(guān)鍵設(shè)備，VoIP 技術(shù)采用的IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸形式，控制系統(tǒng)的可靠性與擴容性得到增強，且由于VoIP 采用分布式傳輸，簡單來說就是在整個語音控制系統(tǒng)中沒有中心設(shè)備，加之終端的智能化發(fā)展，內(nèi)話系統(tǒng)共享功能得到補充與發(fā)展。VoIP 技術(shù)能夠?qū)⒏鞣N通信資源引入IP 網(wǎng)絡(luò)，且基于通信協(xié)議，能夠滿足甚高頻電臺和內(nèi)話系統(tǒng)之間、內(nèi)話系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，進(jìn)而實現(xiàn)不同種類電臺與內(nèi)話之間的互聯(lián)，確保網(wǎng)絡(luò)中任一個節(jié)點的甚高頻能夠被網(wǎng)絡(luò)中任意節(jié)點內(nèi)話系統(tǒng)使用，進(jìn)而實現(xiàn)互聯(lián)共通的目標(biāo)。例如，IP/模擬電臺與模擬/IP 內(nèi)話系統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用，就是通過網(wǎng)關(guān)技術(shù)將不同廠家IP/模擬甚高頻電臺接口與支持模擬/IP 通信的內(nèi)話系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

3.3.4 空管甚高頻地空通信系統(tǒng)與語音交換系統(tǒng)在VoIP 化發(fā)展時組網(wǎng)問題

對于空中交管VHF 地空通信系統(tǒng)與語音交換系統(tǒng)之間或不同語音交換系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)，為了確保互連和互操作性，其功能的實現(xiàn)需要借助ED138 協(xié)議來完成，該協(xié)議的應(yīng)用確保了地空通信系統(tǒng)和語音交換系統(tǒng)的連接，而IP 網(wǎng)絡(luò)的多節(jié)點連接特性使得所使用的VHF 地空通信系統(tǒng)可以被其它形式的語音交換系統(tǒng)所利用，并確保兩者之間形成互通，這也使得可以通過使用網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)把各制造商的IP/模擬VHF 接口與支持模擬/IP 通信的語音交換系統(tǒng)互連。

4 結(jié)論

VoIP 技術(shù)是航空通信行業(yè)的一種新技術(shù)，其必將帶動航空行業(yè)地空通信系統(tǒng)的不斷完善與優(yōu)化，有助于促進(jìn)通信系統(tǒng)與語音交換系統(tǒng)的發(fā)展。VoIP 技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單、成本低的特點，使得其在民航語音通信領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用優(yōu)勢，相信在不久的將來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，VoIP 技術(shù)必將在地空通信系統(tǒng)中發(fā)揮更大作用。