基于VoIP空管地空通信系统关键技术的研究

曾超平

（中国民用航空桂林空中交通管理站，广西 桂林 541006）

基于VoIP空管地空通信系统关键技术的研究

曾超平

（中国民用航空桂林空中交通管理站，广西 桂林 541006）

随着计算机技术和网络技术的快速发展，VoIP成为语音通信的前进方向。通过VoIP网关实现电话网和Internet网络进行语音通信，使得电话网和Internet网在任何地方可以相互联网通信。文章首先介绍VoIP技术基本原理，然后再分析空管系统地空通信现有的传输网络，最后重点讨论VoIP在民航空管系统地空通信中的应用。

VHF；地空通信；VoIP

1 VoIP技术基本原理

VoIP[1]（Voice over Internet Protocal）基本原理是通过语音的压缩算法对语音数据进行压缩处理，然后将这些语音数据按TCP/IP协议进行打包，利用IP网络把数据包传送至接收端，再把接收端的语音数据包串起来，经过解码处理，恢复原来的语音信号，以此实现IP网络传送语音的目的。VoIP语音信号传输的基本过程如图1所示。

图1 VoIP语音传输过程

VoIP的核心设备是IP电话网关，IP网关具有将模拟语音转化为数字语音数据，并做进一步压缩，以达到节约带宽、提高传输效率的目的。同时，IP网关具有路由控制功能，它可以将各个地区的电话区号映射为对应的地区网关IP地址。这些IP地址信息存放在某一数据库中，通过相应的处理软件来进行呼叫处理、数字语音打包、路由选择管理等功能。

2 空管系统现有地空通信网络

民航地空语音通信系统承担着地面管制员与飞行员之间实时通话联系功能，一直以来是空中交通管制的主要手段之一。我国的民航语音通信技术随着飞行流量的不断增加、空中交通管制体制和方式的改变而不断发展，实现了从高频短波通信到甚高频（VHF）通信的转变。随着网络、卫星与地面传输技术的不断成熟，甚高频语音通信系统实现了中心站到远端站、点到点远距离通信功能。目前，民航地空话音通信主要以大量遥控台组成的甚高频内话遥控通信系统的形式出现。

现有的甚高频通信系统由多个甚高频台、PCM复用器、内话系统组成。其基本框图如图2所示。这里以桂林A甚高频台站和广州为例，PCM[2]采用华为FA16。

图2 现有甚高频通信系统传输示意图

FA16[3]接入网设备基于PCM原理设计，采用时分多址复用(TDM)的数字音频，每个通信频率对应一个固定的信道或者时隙，甚高频信号传输基本无时延。但是FA16也存在以下不足：

首先，FA16采用V5协议，严格按照网络7层模型来看，属于2.5层，没有路由寻址、聚合、智能选路功能。

其次，FA16不能实现广播，这点对于雷达信号传输尤为不方便。

第三，信号受2M链路影响很大，当运营商2M链路质量不好时，甚高频信号杂音变大，语音失真，影响管制员工作。

第四，带宽利用率低下，由于传输的是模拟语音信号，每路语音都要占用 64K的带宽，严重浪费了带宽资源。租用运营商的2M链路费用昂贵，维护复杂。

3 VoIP技术在空管地空通信系统中的应用

在日常生活中，VoIP主要应用于IP电话，利用Internet和全球IP互联的环境，可以提供更好的、更为廉价的服务。在实际的工作中，出于安全和时效性考虑通过 FA36[4]和租用运营商的专线或者卫星可以组建一张专网，从而实现VoIP在空管地空通信系统的应用。如图3所示，核心枢纽FA36即区管FA36把管制员模拟语音数字化，然后封装打成IP包经传输网络传输至台站FA36，台站FA36解包还原成模拟语音，经发射机调制后发射出去。在实际应用中，传输网络可以是运营商的2M专线，也可以是卫星链路或者ATM，这取决于FA36安装的板卡。语音信号通过IP分组网络传输，使原先每路语音占64K的带宽降低到6～8K（甚至更低），从而大大节省了带宽资源，提高了线路利用率。利用IP分组网络可以实现信号广播，这点对于雷达信号传输尤为实用。此外利用网管方便网络管理和故障排查。在实际工作中，发现使用FA36存在较长时间延时，管制员可以听到自己的回音。这是由于FA36传输语音打包、解包时间长导致。采用回音抑制技术可以消除该现象，一方面可以选择打包时间更短的技术，另外一方面台站FA36和收、发信机加载回音抑制器，从物理隔断回音。

图3 基于VoIP的地空通信示意图

4 结束语

2004年，欧洲航空装备组织（EUROCAE）WG-67开始运作，其目的是达到空管系统基于 VoIP技术的通信系统的互操作性。2009年开始，WG-67文件陆续出台。这表明当今世界空管系统地空通信正朝向基于IP的VoIP技术发展。尽管VoIP技术还需要完善和改进，但是笔者相信随着VoIP技术标准的不断完善、VoIP关键技术不断突破，VoIP的发展前景将是令人瞩目。

[1] 邓里文.VoIP关键技术研究[J].2005,(2):66-68.

[2] 华为技术有限公司.SA000101 HONET FA16系统概述(ISSUE4.0)[M].深圳:华为技术有限公司,2005.

[3] 华为技术有限公司.接入网技术[M].深圳:华为技术有限公司,1998.

[4] 华为技术有限公司.中低端路由器终端接入特性[M].深圳:华为技术有限公司,2005.

Based on the research of key technology VoIP for the ground-to-air communication systems

With the rapid development of computer technology and network technology, VoIP has become the way forward for voice communications. Achieved through VoIP telephone network and the Internet gateway network for voice communications, making telephone network and Internet network anywhere can communicate with the Internet. This paper first introduces the basic principles of VoIP technology, and then analyze the ATC system air-ground communications existing transmission network, and finally focus on VoIP applications in civil aviation air-ground pipe system communication.

VHF;air-ground communications;VoIP

TN92

A

1008-1151(2015)02-0004-02

2015-01-12

曾超平（1986－），男，中国民用航空桂林空中交通管理站助理工程师，研究方向为民航通信及监视。