基于PWE3隧道技術(shù)實(shí)現(xiàn)甚高頻業(yè)務(wù)的傳輸

【摘要】? ? 本文論證在民航IP業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)中使用PWE3技術(shù)實(shí)現(xiàn)VHF信號(hào)傳輸?shù)目尚行院蛻?yīng)用可能性，結(jié)合PWE3技術(shù)的原理和在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)踐，確認(rèn)利用PWE3隧道技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)VHF業(yè)務(wù)的傳輸，信號(hào)穩(wěn)定可靠。

【關(guān)鍵詞】? ? PWE3? ? VHF業(yè)務(wù)? ? 隧道技術(shù)

引言：

民航地空VHF語(yǔ)音通信是依靠VHF頻段的無線電波為空管交通管制部門、航空公司運(yùn)營(yíng)管理部門與飛行員之間提供直接的語(yǔ)音通信服務(wù)，并為民航航空器的搜尋、救援等緊急情況下提供特殊通信保障[1]。就空管而言，終端區(qū)VHF臺(tái)一般建在終端區(qū)內(nèi)或者較近的附近，區(qū)域管制VHF臺(tái)就需要建設(shè)在離區(qū)域管制中心較遠(yuǎn)的地方，以便實(shí)現(xiàn)航路的覆蓋，因此傳輸網(wǎng)絡(luò)是地空通信重要的一環(huán)。

傳統(tǒng)的地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)采用PCM技術(shù)，使用E&M信令實(shí)現(xiàn)VHF語(yǔ)音的傳輸，隨著網(wǎng)絡(luò)的IP承載化，利用IP技術(shù)實(shí)現(xiàn)VHF信號(hào)的傳輸變得越來越重要，并已逐步取代傳統(tǒng)的PCM接入網(wǎng)絡(luò)。

本文介紹利用PWE3技術(shù)實(shí)現(xiàn)VHF語(yǔ)音的傳輸，并達(dá)到傳輸時(shí)延小、信號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定且失真小的效果，滿足民航語(yǔ)音通信的要求。

一、PWE3簡(jiǎn)介

PWE3（Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edge：邊緣到邊緣的偽線路仿真）是2001年4月IETF（Internet工程任務(wù)組）提出，經(jīng)過不斷的更新發(fā)展，PWE3技術(shù)已完美成熟，相關(guān)的草案已轉(zhuǎn)為正式的RFC文檔，并在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛運(yùn)用[2]。

PWE3是在分組交換網(wǎng)絡(luò)（IP或者M(jìn)PLS）中仿真幀中繼、以太網(wǎng)、低速TDM電路等業(yè)務(wù)的基本特征的一種技術(shù)，偽線路（Pseudo Wire，PW）的功能包括在入口封裝特定業(yè)務(wù)（如本文所研究的低速TDM業(yè)務(wù)：VHF語(yǔ)音）的PDU，然后在入口和出口之間的隧道上承載這些PDU，管理他們的定時(shí)和順序，盡可能的模仿這些業(yè)務(wù)所需的功能[3]。

PWE3是一種端到端的二層業(yè)務(wù)承載技術(shù)，屬于點(diǎn)到點(diǎn)方式的L2VPN，顯然，MPLS L2VPN 是在 MPLS PSN 上實(shí)現(xiàn) PWE3 的技術(shù)。基于MPLS網(wǎng)絡(luò)本身的一些特性，使基于MPLS的PWE3技術(shù)逐步成為主流技術(shù)。

在MPLS網(wǎng)絡(luò)的PE中，PWE3以LDP為信令協(xié)議，通過隧道模擬CE端的各種業(yè)務(wù)，透明傳遞二層數(shù)據(jù)[4]。值得注意的是，這種模擬是近似的，對(duì)TDM數(shù)據(jù)會(huì)帶來失真。

二、利用PWE3實(shí)現(xiàn)VHF語(yǔ)音傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)景

在民航空管的VHF傳輸場(chǎng)景中，各管制中心和遠(yuǎn)端臺(tái)站之間通過基于IP組建的業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)相連，如圖1所示。由于語(yǔ)音通信的實(shí)時(shí)性要求和VHF業(yè)務(wù)高可靠性要求，管制中心端與遠(yuǎn)端臺(tái)站端至少有兩條鏈路可達(dá)。

管制中心端的內(nèi)話系統(tǒng)和遠(yuǎn)端臺(tái)站端的VHF收發(fā)信機(jī)通過E&M端口接入路由器。信息在穿越業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要使用PWE3技術(shù)建立業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸隧道。

本文以某地區(qū)終端管制中心為例，終端管制中心與遠(yuǎn)端臺(tái)站之間建設(shè)有基于華為系列路由器的IP業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)，其中在終端管制中心端采用的華為AR3260設(shè)備作為業(yè)務(wù)落地設(shè)備，在臺(tái)站端采用華為AR2240設(shè)備作為業(yè)務(wù)接入設(shè)備，中繼鏈路采用租用運(yùn)營(yíng)商MSTP鏈路或者自建MSTP鏈路，終端管制中心與遠(yuǎn)端臺(tái)站端只有有兩條完全獨(dú)立的路由可達(dá)。

三、VHF信號(hào)端到端傳輸工程

下面介紹VHF信號(hào)在業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)中的傳輸過程。

如圖2所示，VHF收發(fā)信機(jī)與各管制中心的內(nèi)話系統(tǒng)通過IP業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)相連。其中，管制中心端的內(nèi)話系統(tǒng)有線方式接入AR3260路由器E&M接口，遠(yuǎn)端臺(tái)站端的VHF收發(fā)信機(jī)通過有線方式接入AR2240路由器E&M接口。其中管制中心端AR路由器和遠(yuǎn)端臺(tái)站端的AR路由器預(yù)先建立PWE3隧道。

當(dāng)位于終端管制中心的管制人員需要與飛行員通話時(shí)，E&M數(shù)據(jù)通過隧道透?jìng)鞯倪^程如下：

①管制中心端的AR路由器的E&M接口接收來自內(nèi)話系統(tǒng)的E&M信令和模擬信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào);

②管制中心端AR路由器把E&M數(shù)字信號(hào)封裝為PWE3格式的報(bào)文;

③PWE3報(bào)文通過預(yù)先建立MPLS隧道透?jìng)鞯竭h(yuǎn)端臺(tái)站端AR路由器;

④遠(yuǎn)端臺(tái)站端AR路由器將E&M數(shù)字信號(hào)從PWE3報(bào)文中解析出來，并轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再通過E&M接口發(fā)送給VHF收發(fā)信臺(tái);

⑤給VHF收發(fā)信臺(tái)通過無線方式將E&M數(shù)據(jù)發(fā)送給位于飛行器上的接收器。

⑥飛行員呼叫管制員的數(shù)據(jù)傳輸過程與上面的過程相反。

四、構(gòu)建PWE3隧道實(shí)現(xiàn)VHF信號(hào)的傳輸

本文以某終端管制中心的IP承載網(wǎng)絡(luò)為例，將業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化為如圖3所示的情況，構(gòu)建從管制中心端AR路由器（配置中簡(jiǎn)稱：GZZX-AR3260）經(jīng)過匯聚路由器（配置中簡(jiǎn)稱：HJ-R）到遠(yuǎn)端臺(tái)站端AR路由器（配置中簡(jiǎn)稱：TZ-AR2240）的一條PWE3隧道，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)VHF信號(hào)的傳輸。本文基于三臺(tái)路由器已經(jīng)建立了相關(guān)的路由關(guān)系，僅討論構(gòu)建PWE3隧道的過程。

4.1 管制中心端AR路由器

①使能MPLS：在設(shè)備上使能MPLS，并在遠(yuǎn)端臺(tái)站端AR路由器之間建立遠(yuǎn)端對(duì)等體關(guān)系。

[GZZX-AR3260] mpls lsr-id 1.1.1.1

[GZZX-AR3260] mpls

[GZZX-AR3260-mpls] quit

[GZZX-AR3260] mpls ldp

[GZZX-AR3260-mpls-ldp] quit

[GZZX-AR3260] interface gigabitethernet 1/0/0

[GZZX-AR3260-GigabitEthernet1/0/0] mpls

[GZZX-AR3260-GigabitEthernet1/0/0] mpls ldp

[GZZX-AR3260-GigabitEthernet1/0/0] quit

[GZZX-AR3260] mpls ldp remote-peer 2.2.2.2

[GZZX-AR3260-mpls-ldp-remote-2.2.2.2] remote-ip 2.2.2.2

[GZZX-AR3260-mpls-ldp-remote-2.2.2.2] quit

[GZZX-AR3260]mpls l2vpn? ? ? #全局使能L2VPN 功能

②使用PW模板建立PWE3。

[GZZX-AR3260]pw-template 2.2.2.2? ? ? #使用PW模板建立PWE3

[GZZX-AR3260-pw-template2.2.2.2]peer-address 2.2.2.2? ? ? #指定遠(yuǎn)端PW的地址

[GZZX-AR3260-pw-template2.2.2.2]tdm-encapsulation-number 8? ? ? #根據(jù)需要選擇每個(gè)PW包所封裝的TDM幀數(shù)，配置較少的打包幀數(shù)可以獲得較小的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，但是會(huì)有更多的封裝開銷;而配置較多的打包幀數(shù)可以獲得更高的帶寬利用率，但是會(huì)引入更大的打包時(shí)延。

③配置接口，創(chuàng)建傳輸VHF信號(hào)的PWE3隧道。

[GZZX-AR3260]interface Serial 6/0/0

[GZZX-AR3260-Serial6/0/0]em passthrough enable? ? ? ?#使能數(shù)據(jù)透?jìng)鞴δ埽员鉋&M數(shù)據(jù)可以通過MPLS隧道傳輸

[GZZX-AR3260-Serial6/0/0]mpls l2vc pw-template 2.2.2.2 100? ? ? #創(chuàng)建PWE3隧道，其中100為VC ID，該條業(yè)務(wù)兩端的路由器接口下配置VC ID時(shí)需保持一致。

4.2 匯聚路由器

在匯聚路由器上需全局和在與管制中心端/遠(yuǎn)端臺(tái)站端AR路由器的下行端口處使能MPLS和MPLS LDP功能。

[HJ-R] mpls lsr-id 3.3.3.3

[HJ-R] mpls

[HJ-R-mpls] quit

[HJ-R] mpls ldp

[HJ-R-mpls-ldp] quit

[HJ-R] interface gigabitethernet 1/0/0

[HJ-R-GigabitEthernet1/0/0] mpls

[HJ-R-GigabitEthernet1/0/0] mpls ldp

[HJ-R-GigabitEthernet1/0/0] quit

[HJ-R] interface gigabitethernet 2/0/0

[HJ-R-GigabitEthernet2/0/0] mpls

[HJ-R-GigabitEthernet2/0/0] mpls ldp

[HJ-R-GigabitEthernet2/0/0] quit

4.3 遠(yuǎn)端臺(tái)站端AR路由器

遠(yuǎn)端臺(tái)站端AR路由器配置與管制中心端AR路由器配置相似，僅IP地址不一致，在此就不一一贅述。

4.4 結(jié)果驗(yàn)證

查看接口的詳細(xì)信息，以管制中心端AR路由器為例，可以看到接口的物理狀態(tài)和鏈路層協(xié)議狀態(tài)都是Up。而通過管制員的實(shí)際使用，該傳輸方案正常可行。

[GZZX-AR3260]display interface Serial 6/0/0

Serial6/0/0 current state ： UP

Line protocol current state ： UP

Last line protocol up time ： 2021-05-07 16：00：49

Description：HUAWEI， AR Series， Serial6/0/0 Interface

Route Port，The Maximum Transmit Unit is 1500， Hold timer is 10（sec）

Internet protocol processing ： disabled

L2VPN connection of the main PW is up

L2VPN connection of the second PW is down

Last physical up time? ?： 2021-05-06 16：02：13

Last physical down time ： 2021-05-06 16：02：13

Current system time： 2021-05-07 17：46：16

Input bandwidth utilization? ：? ? 0%

Output bandwidth utilization ：? ? 0%

五、結(jié)束語(yǔ)

VHF通信目前是民航地空通信的首選，但隨著民航通信專網(wǎng)的IP化，使用IP網(wǎng)絡(luò)模擬傳統(tǒng)的PCM技術(shù)來滿足VHF信號(hào)傳輸需求，是過渡階段多方都容易接受的方案。將PWE3技術(shù)應(yīng)用在VHF信號(hào)的傳輸中是一次有益的嘗試，驗(yàn)證了這種技術(shù)的可行性。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]艾雨. 民航地空話音通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J]. 中國(guó)設(shè)備工程， 2019（15）.

[2]陳春玲， 張玲， 張錦躍. 多段偽線路組網(wǎng)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展， 2011， 21（010）：32-35.

[3]張錦躍. MPLS PWE3多段PW體系結(jié)構(gòu)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 南京郵電大學(xué).2011

[4]孫健. 基于IP承載網(wǎng)的MPLS VPN的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 西安電子科技大學(xué)， 2008.

黃玉芝（1986.03），男，漢族，重慶巫山，高級(jí)工程師，本科畢業(yè)，研究方向：網(wǎng)絡(luò)傳輸與接入技術(shù)。