淺談VCX-IP系統

中國民用航空華北地區空中交通管理局 張琬婷

VCX-IP是FREQUENTIS公司的新型產品，它在為民用航空空中交通管理提供傳統系統的基礎上，同時提供了語音和數據應用程序的網絡訪問。在當前IP網絡技術逐步成熟的大前提下，VCX-IP系統為內話系統從舊網絡到IP網絡逐步遷移提供了解決方案，因此，VCX-IP設備可以使用低延時和恒定比特率的TDM時分復用網絡，也可以使用IP系統，提供更多靈活性。

1 北京四地內話聯網現狀

FREQUENTIS公司通過使用VCX-IP設備，集成了語音和數據，提供了冗余的網絡連接，實現了數據資源的整合。通過VCX-IP設備，可實現不同內話系統間的聯網。

目前，通過VCX-IP設備，可以將北京終端管制中心、北京區域管制中心、首都機場、大興新機場四地，主備系統共八套內話設備實現聯網通話，具體連接方式如圖1所示。

北京四地間內話聯網方式主要分為E1方式和IP方式兩種。圖1中①所示方式為E1聯網，北京區管中心VCS通過E1鏈路連接至VCX，再通過SDH設備傳輸至終端中心，從而實現和終端中心的通信；圖1中②所示方式為IP聯網，通過和終端中心的IP聯網，實現和其他三地的通信；圖1中③所示方式為備用系統的IP聯網，北京區管的主用系統通過和備用系統連接，利用備用系統至終端中心的IP鏈路實現四地間通信。

相較于傳統的E1聯網方式，IP聯網方式的好處是顯而易見的。僅靠E1實現聯網，各地之間鏈路是一對一，且不可繞傳的。而引入IP聯網之后，E1、IP鏈路可共通，當某部分線路故障時，IP聯網可繞過故障部分，通過其他聯網線路實現通信。

2 VCX-IP硬件設備

VCX-IP網關是將多種協議、多路復用器和路由器網關功能集中至一起的設備。在北京區管中心，主要應用了VCX組件中的多接口網關iMCc8、IP組件控制板iCCB、數字信令處理板DSP、接口板8RIF、風扇iFAN 01等。空中交通管制是24h不間斷運行的，因此Frequentis公司開發的VCX-IP設備，支持接口和處理板卡的熱拔插，支持iCCB處理單元、DSP冗余熱備份，支持網絡鏈路并行冗余，支持電話鏈路集群冗余。

2.1 多接口網關iMCc8 01

VCX-IP網 關 機 箱（BGT iMCc8 01）， 可 容 納 包括iCCB、xDSP、iFAN和最多6個線路接口板（8RIF、8PRI、4LB），每個接口卡，最多容納8個特定類型的接口，機框最多48個線路接口，所有接口均使用RJ45接頭。機箱提供2個CPU和2個DSP板、提供冗余的風扇單元、提供冗余電源輸入（24VDC），所有板件均可熱插拔,如圖2所示。其中CPU可提供操作系統、服務管理、呼叫管理、狀態管理；接口可提供模擬信號的電路適配、輸入/輸出信號的生成和檢測、振鈴信號的生成和檢測；DSP可提供實時媒體處理，包括語音系統處理、RTP/TDM編碼變換、檢測和產生音調[2]。

2.2 IP組件控制板iCCB

iCCB是iMCc8多接口網關的中央處理板。每個iMCc8最多可以配備兩個接口控制板，主板為帶有FPGA+ETX CPU板的嵌入式PC板，雙路24VDC直流供電。

接口控制板總共有：

（1）5個以太網接口（當前北京區管僅使用0/1，另外3個指定用于將來使用）；

（2）1個串行維護接口（RS232）；

（3）1個USB接口，便于現場分發軟件。

2.3 xDSP01.08

xDSP板卡是iMC8 01設備中的通用多DSP卡，用于語音和數據處理，支持熱拔插板卡； DSP板卡提供8個DSP處理器（每個可處理190路語音），采用雙路24VDC直流供電。每個DSP處理器有2個LED指示燈，前面板LED燈可快速查看板件狀態，如圖3所示。其中橘色表示線路被Service使用，此處的Service是在系統的CPU或DSP上運行的軟件。

2.4 接口板

多接口網關可以配備不同類型的接口板：模擬接口板（8RIF）、數字接口板（8PRI）和本地供電接口板（4LB），其中數字接口板8PRI是iMC8 01設備中的數字接口卡，支持熱拔插，支持多達8個輸出，即提供8個2Mbit/s的E1線路，可用于頻率和ISDN，同樣采用雙路24VDC直流供電，如圖4所示，右上角綠色：表示線路用于一個Service；左上角橘色：表示線路有一個激活的呼叫。

3 VCX-IP結構

VCX-IP設備配置冗余的CPU（即冗余iCCB板卡），以主/備動熱備模式運行。每個CPU使用2個以太網連接，因此共支持4個物理連接。每塊iCCB板卡都有自己的物理IP地址，因此可以通過IP網絡直接訪問iCCB板卡。2個CPU對外表現為一個整體，以集群模式運行，除了每個iCCB板卡的物理地址外，還有2個虛擬的IP地址用于信令和語音傳輸。在IP網絡中，IP數據包在所有接口之間轉發。VCX-IP不允許在兩個不同的IP網絡之間轉發IP數據包，顧以上所述4個IP地址需要配置在同一個子網中[3]。

每塊iCCB板卡，使用內部通信總線與各個接口卡和DSP板卡相連，一塊激活使用時，另一塊處于熱備份狀態，當切換時，電話會掛斷，無線和數據會自動重新建立。激活的iCCB板卡控制兩塊DSP板卡和各接口板卡，其中DSP板卡有兩種冗余配置模式：Pool和Split。Pool冗余模式可以提供更高的DSP冗余，DSP板卡的失效不會對系統造成影響，但是一旦iCCB板卡發生切換，新接管的iCCB板卡需要重啟和加載所有DSP的資源，這就需要更多的系統切換時間；Split冗余模式下iCCB板卡的切換時間更短，但當在用的DSP板卡失效時，會導致系統的切換。

中繼資源管理器（Trunk Resource Manager，TRM）有助于電話網關服務選擇高級的路由和中繼。TRM通過SIP訂閱/通知機制了解Service的可用性，Service在獲得訂閱后將立即向其宣布自身狀態。使用此信息，TRM可以通過“首次優先（First Free）”或“輪循（Round Robin）”方法選擇下一個空閑線路或SIP目標。中繼資源管理器支持通配符條目，以簡化路由和編號樹的配置。在出現阻塞時，中繼資源管理器可識別備用路由。如果沒有特定配置，系統將檢查所有可用目的地（使用First Free、Round Robin方法），并且只有當最后一個以忙碌狀態（SIP 486）回答時，才會將這種忙碌指示發送給呼叫者，此時呼叫失敗[2]。

與VCS內話系統使用的TMCS軟件不同，VCX-IP設備是通過FMS（Frequentis Management Suite）軟件進行配置管理與軟件升級的。FMS軟件是包含配置的至PostgreSQL數據庫的圖形化接口，通過FMS軟件，可以添加新的VCX-IP網關、設置VCX-IP網關硬件、分配或配置全局設置、配置網絡接口以及配置必要的用戶服務，同時也可以提供呼叫數據記錄功能，它會將呼叫統計數據寫入目標上的文本文件，包括呼叫建立嘗試、成功建立通話、由于通話失敗或正常掛斷而終止的通話等[2]。

4 實際應用

目前北京區管中心以使用數字接口板（8PRI），應用于和終端中心的E1聯網為主，每條鏈路均連接到不同的交換機。其中8PRI板卡的第1端口引接來自區管中心內話系統VCS的信號，第8端口將信號傳至SDH光端機，通過光纖將信號傳輸至終端中心。8PRI板卡的第5端口提供至交換機的連接，每個iMCc8 01上均有兩塊8PRI板卡提供冗余使用。兩臺交換機堆疊在一起，同時，連接到同一個iCCB的兩個端口配置為鏈路聚合。在網絡設備出現故障的情況下，一個鏈接到另一個鏈接的切換通常在100ms內完成，不會丟失呼叫。

通過VCX-IP設備，還可以實現Forking功能，當遠端席位呼叫本端主用VCS席位時，本端備用VCS席位會同時顯示該來電；呼叫本端備用系統，主用內話系統同樣會顯示來電，且在接通該來電后，另一套系統會自動停止振鈴。

5 結語

目前，北京區管中心的VCX-IP設備主要應用于跨系統間的聯網，實現其網關的作用，在現階段主要起過渡作用，為將來Voip技術的全面應用打好基礎。