VoIP技術(shù)在吳川塔臺中的應(yīng)用實踐探析

鐘沛宏

摘要：地空通信是空管業(yè)務(wù)保障中的重要環(huán)節(jié)，是管制員聯(lián)系機組的工具，目前的語音主要由模擬信號進行傳輸，隨著VoIP技術(shù)的發(fā)展，相比于傳統(tǒng)的傳輸方式，VoIP技術(shù)體現(xiàn)出它巨大的發(fā)展?jié)摿?，文章介紹了VoIP技術(shù)在湛江空管系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對其設(shè)計思路和配置方法進行了分析。

關(guān)鍵詞：VoIP技術(shù)；語音交換；地空通信

中圖分類號：TP311? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）36-0105-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

0 引言

VoIP是建立在IP技術(shù)上的分組化、數(shù)字化傳輸技術(shù)，其基本原理是：通過語音壓縮算法對語音數(shù)據(jù)進行壓縮編碼處理，然后把這些語音數(shù)據(jù)按IP等相關(guān)協(xié)議進行打包，經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包傳輸?shù)浇邮盏?，再把這些語音數(shù)據(jù)包串起來，經(jīng)過解碼解壓處理后，恢復(fù)成原來的語音信號，從而達到由IP網(wǎng)絡(luò)傳送語音的目的[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，VoIP 技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，近年來各空管單位也在不斷努力推進VoIP的使用，因為VoIP技術(shù)的應(yīng)用可以簡化地空通信的建設(shè)、調(diào)整工作，也方便于跨地區(qū)的無線資源和有線資源的調(diào)用，VoIP技術(shù)的應(yīng)用對比傳統(tǒng)EM傳輸體現(xiàn)出巨大的潛力和發(fā)展前景。

1 拓撲設(shè)計

VoIP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計思路是將資源和用戶都接入一個網(wǎng)絡(luò)里面，可以實現(xiàn)資源的互相調(diào)用。

吳川機場塔臺主要使用塔臺、空管工作區(qū)、高坳嶺3個臺站的甚高頻信號，臺站的甚高頻信號與吳川機場航管樓的2臺VoIP匯聚交換機組成了3個環(huán)網(wǎng)，拓撲圖如圖1所示，對比單鏈路傳輸提高了保障性。

在甚高頻信號傳回吳川機場航管樓的2臺VoIP匯聚交換機后，其他系統(tǒng)就可調(diào)用臺站的甚高頻資源，拓撲圖如圖2所示。遙控盒可通過VoIP匯聚交換機控制臺站的甚高頻單機收發(fā)，同時也會將錄音以VoIP的形式發(fā)到記錄儀端進行錄音。

2 VoIP在空管地空通信中的發(fā)展優(yōu)勢

對于傳統(tǒng)的EM傳輸，VoIP可以優(yōu)化很多調(diào)整工作。對于模擬傳輸，如果進行頻率調(diào)整，每個頻率我們需要進行打3對線TX+|TX-、RX+|RX-、PTT|GND，然后在內(nèi)話端進行頻率配置；但是基于VoIP的地空通信調(diào)整，只需要在內(nèi)話端增加資源配置即可使用，比傳統(tǒng)的EM方式簡單方便。

不同地區(qū)的內(nèi)話聯(lián)網(wǎng)變得簡單。對于傳統(tǒng)的模擬聯(lián)網(wǎng)，內(nèi)話主要有E1、MFC、QSIG方式聯(lián)網(wǎng)，主要應(yīng)用為對不同地區(qū)（不同分局站）間資源進行調(diào)用，這種方式首先局限于板卡，特別對于MFC和QSIG板資源調(diào)用數(shù)量是很有限的，如果對于多資源的共享，只能增加板卡的數(shù)量?；赩oIP的聯(lián)網(wǎng)就變得簡單，只需要在不同地區(qū)的匯聚交換機經(jīng)過傳輸系統(tǒng)進行相連，就可以調(diào)用其他地區(qū)的甚高頻、VoIP電話（如有）資源，也可以實現(xiàn)不同內(nèi)話間席位電話的撥打。所以對于VoIP的連接方式，不依賴于新增的物理資源，軟件上的配置也變得簡單。

3 內(nèi)話通信及VoIP聯(lián)網(wǎng)配置實例

3.1 系統(tǒng)通信準(zhǔn)則

內(nèi)話系統(tǒng)、遙控盒到甚高頻電臺的通信原則：

階段一：必須是由話音調(diào)度系統(tǒng)發(fā)起SIP會話；SIP協(xié)議建立好話音調(diào)度系統(tǒng)與臺站間的連接，并且通過SDP協(xié)議傳輸RTP會話所需要的參數(shù)。

階段二：當(dāng)SIP會話建立起來后，在兩端都要使用R2S協(xié)議來保持連接；當(dāng)PTT或SQL激活時，就要使用RTP協(xié)議傳輸話音數(shù)據(jù)；話音分組和R2S分組都要夾帶RTP擴展頭，用以傳輸協(xié)議模型中提到的參數(shù)信息[2]。

3.2 內(nèi)話VoIP聯(lián)網(wǎng)配置實例

通過萊斯內(nèi)話與飛坤 VCS3020X Rel7.1 聯(lián)網(wǎng)舉例，由于系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)接線已經(jīng)完成連接，雙方系統(tǒng)如需要通過 VoIP 接口聯(lián)網(wǎng)，物理上只需要將雙方系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換機通過網(wǎng)線互聯(lián)。雙方系統(tǒng)互聯(lián)關(guān)系如圖3所示。

雙方系統(tǒng)的配置可參考如下進行：

VCCS-3000 的 SIP 中繼采用冠號 70，對方 IP 地址為 10.12.10.31，配置如圖4、圖5所示。

VCS3020X Rel7.1 的本地 IP 地址為 10.12.10.31，遠端 SIP 配置如圖6所示，其中外部號碼規(guī)則為 3**@10.12.10.9，表示對方號碼為 3**，對方 IP 地址為10.12.10.9。

從 VCCS-3000 呼叫到 VCS3020X 時，可在 VCCS-3000 的席位通信單元（號碼為 300）上配置 SIP 中繼速撥按鍵 70280501，其中 280501 為 VCS3020X 的席位號碼。在 VCCS-3000 的席位通信單元上點擊速撥按鍵 70280501，VCS3020X的席位振鈴，來電號碼顯示為 300。VCS3020X 的席位點擊呼叫隊列接聽后，雙方可正常通話，任意一方掛機后，通話終止。

從 VCS3020X 呼叫到 VCCS-3000 時，可在 VCS3020X 的席位（號碼 280501）上點擊 SIP 按鍵，在彈出的撥號盤中點擊 300 和 CALL 按鍵，VCCS-3000 的席位 300 振鈴，來電號碼顯示為配置的 SIP 中繼速撥按鍵 70280501 的名稱。VCCS-3000 的席位點擊呼叫隊列接聽后，雙方可正常通話任意一方掛機后，通話終止[3]。

4 網(wǎng)絡(luò)配置方式

配置按照設(shè)計的思路，區(qū)分為臺站端、匯聚端和用戶端交換機。

匯聚交換機的主要作用為簡化整體網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，保證通過路由表的目的地址查詢轉(zhuǎn)發(fā)，將數(shù)據(jù)送到對應(yīng)系統(tǒng)進行處理。在設(shè)計中，考慮設(shè)備故障、鏈路中斷以及傳輸設(shè)備維護等因素對VoIP甚高頻業(yè)務(wù)的影響，我們使用雙匯聚交換機，當(dāng)其中一個匯聚交換機故障時，業(yè)務(wù)不受影響，而無需立刻通過更換匯聚交換機備件來恢復(fù)甚高頻業(yè)務(wù)。

在配置前，對VoIP資源的IP和VLAN做好規(guī)劃。各交換機劃分VLAN規(guī)則如下：在交換機中，所有接甚高頻的端口設(shè)置一個VLAN，并將該VLAN地址作為所有本交換接的甚高頻設(shè)備的網(wǎng)關(guān)IP地址，臺站交換機與交換機間互聯(lián)端口中配置相同VLAN，且這些互聯(lián)端口VLAN的三層IP地址均設(shè)置為30位掩碼的IP地址，例如說明：將塔臺機柜交換機1和塔臺機柜交換機2互聯(lián)端口分配同一個VLAN，并以此類推。

在配置各交換機的VLAN后，拓撲中存在網(wǎng)絡(luò)環(huán)路，各交換機生成樹協(xié)議默認(rèn)使用RSTP協(xié)議，通過各交換機的生成樹優(yōu)先級設(shè)置，將各環(huán)路中直連匯聚交換機2的端口收斂成阻塞狀態(tài)，從而保證到匯聚交換機1的鏈路為主用鏈路，到匯聚交換機2的鏈路為備用鏈路，經(jīng)測試，當(dāng)主用鏈路中斷時，阻塞端口在8秒左右恢復(fù)為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。

在這種配置方式下，對于臺站端主用鏈路中斷，會自動切換到備用鏈路去，從而保證VoIP業(yè)務(wù)的正常轉(zhuǎn)發(fā)。對于臺站端交換機設(shè)備故障后，失去數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，其影響僅限于該機柜交換機所連甚高頻設(shè)備VoIP功能異常，對該臺站其他機柜交換機設(shè)備的VoIP功能不受影響。對于用戶端，也是配了雙鏈路冗余保障，對于內(nèi)話和記錄儀之間的防火墻、交換機都是完全獨立的，數(shù)據(jù)先到客戶端交換機，再到防火墻，最后進入客戶端的VoIP處理模塊，從而降低防火墻的配置難度。即使單臺設(shè)備故障，也不影響業(yè)務(wù)的正常運行。

5 語音記錄儀系統(tǒng)ED37錄音

目前吳川機場塔臺甚高頻遙控盒采用的是VoIP錄音方式，語音記錄儀ED137錄音流程如圖7所示：

階段一、宣布和設(shè)置ANNOUNCE & SETUP：被錄音端發(fā)送ANNOUNCE探尋記錄儀554端口，記錄儀回復(fù)200 ok；被錄音端發(fā)送SETUP告知記錄儀相關(guān)的參數(shù)，記錄儀回復(fù)200 ok，并分接收錄音的端口，RTSP會話建立并保持（如圖8）。

階段二、記錄RECORD：被錄音端發(fā)送RECORD告知記錄儀開始發(fā)送錄音，同時發(fā)送RTP話音數(shù)據(jù)流，記錄儀回復(fù)200 ok，并接收RTP流。

階段三、暫停PAUSE：被錄音端發(fā)送PAUSE告知記錄儀停止錄音，同時停止話音數(shù)據(jù)流，記錄儀回復(fù)200 ok，并停止接受RTP流。

階段四、清除/釋放TEARDOWN：TEARDOWN會話結(jié)束。RTSP連接關(guān)閉，錄音結(jié)束[4]。

5.1 記錄儀配置

以宏天記錄儀為例，具體參數(shù)配置方法如圖9所示，打開記錄儀系統(tǒng)程序目錄下的 recorder.ini文件，定位到[ED137 Recording]配置部分，根據(jù)現(xiàn)場實際情況修改其中的參數(shù)。只有在“Station_Number”值不為 0 且有通道授權(quán)才有意義[5]。

保存 recorder.ini 文件，啟動記錄儀程序會自動啟動 ED137 轉(zhuǎn)發(fā)程序如圖11所示，RTP 代表已經(jīng)接收到多少字節(jié)的 ED137 話音信號，RTSP 連接數(shù)代表有多少個設(shè)備終端正在被記錄儀系統(tǒng)錄音。ED137 話音記錄功能啟用時需要保證該程序不被退出。

針對遙控盒的錄音，在語音記錄儀該ED137錄音通道的線路類型中應(yīng)該選擇席位地/空或電臺，配置好席位或者電臺的IP地址即可。

5.2 電臺配置

以天奧電臺為例，需要ssh連接到電臺后臺，修改config.json參數(shù)，Recording_On參數(shù)值設(shè)為1，MainRecorderUrl和MainRecorderPort分別設(shè)置為記錄儀主機的IP和端口，SubRecorderUrl和SubRecorderPort分別設(shè)置為記錄儀備機的IP和端口。修改后斷電重啟電臺以啟用新的配置。

電臺錄音規(guī)則為：當(dāng)有設(shè)備選中電臺進行錄音時（比如該電臺被內(nèi)話或者遙控盒通過IP方式選中），記錄儀才會記錄該電臺的錄音。

6 結(jié)束語

吳川塔臺搭建的VoIP地空通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過了一系列的測試，目前已投入使用了一段時間， VoIP甚高頻、錄音等業(yè)務(wù)未發(fā)生異常現(xiàn)象，該網(wǎng)絡(luò)拓撲冗余結(jié)構(gòu)優(yōu)點是使得在單路傳輸路由或單節(jié)點故障時能夠自動切換，但缺點是切換時間稍長，目前還需研究探討如何在冗余保障的情況下縮短故障自動切換時間，提高整個VoIP系統(tǒng)的靈活性和可用性。

參考文獻：

[1] 欒筱林.對VOIP技術(shù)實現(xiàn)的安全性研究[D].青島：中國海洋大學(xué)，2007：3-4.

[2] EUROCAE Working Group 67.ED-137/1B Interoperability Standards for VoIP ATM components - Volume 1： Radio - Status[S].EUROCAE，2012：5-15.

[3] 南京萊斯電子設(shè)備有限公司.VCCS-3000型語音通信交換系統(tǒng)（內(nèi)話系統(tǒng)）-技術(shù)手冊[Z].南京，2021：90-151.

[4] EUROCAE Working Group 67.ED-137/4B Interoperability Standards for VoIP ATM components - Volume 4： Recording - Status[S].EUROCAE，2012：6-15.

[5] 廣州市宏一信息科技有限公司.HT-R05/B 系列記錄儀用戶手冊[Z].廣州，2022：28-30.

【通聯(lián)編輯：梁書】