基于VoIP模式的耦合PTT优先级验证

马瑞琪

（民航华北空管局大兴空管中心技术保障部，北京 102602）

1 背景

近年来，网络和IP传输技术的飞速发展，以及民用航空通信数字化的发展趋势，VoIP（基于IP网络传送语音）技术在民用航空地空通信领域逐渐兴起。基于VoIP的地空通信技术，将所有具备IP接入能力的地空通信设备，如语音交换系统（VCS）、地面无线电台（GRS）等，作为网络结点接入IP网络，从而形成完整的地空通信业务网，实现民用航空地空通信传输的高效性、组网的便捷性、资源的共享性以及管理的灵活性。相较于传统基于模拟或数字混合技术的空管语音通信网络，VoIP技术使得统一管理调度更可靠、异地资源利用更充分、区域联系更紧密、升级扩容更容易。

2 ED—137标准

ED—137《VoIP空中交通管理（ATM）系统组件互操作性标准》是EUROCAE提出的基于IP的语音通信规范，该规范对IP技术在语音通信应用提出指导性建议，指导VoIP通信核心设备通信标准化互联互通。

2019年发布的MH/T 4027—2019《民用航空空中交通管制语音通信交换系统技术要求》中明确要求基于软交换架构的语音通信交换系统必须符合欧控ED-137B的技术要求。

本次验证参照ED—137B卷一中的5.5.6节规定，当正在传输的RTP（实时传输协议）音频流PTT类型是耦合PTT（Coupling PTT），另一个刚接收的RTP音频流PTT类型为普通（Normal）、优先（Priority）、紧急（Emergency）类型时，传输规则取决于GRS收发一体机/发射机配置为“耦合PTT中断（Coupling PTT interruption）”或“耦合PTT混音（Coupling PTT summation）”模式。在第一种情况下，具有耦合PTT的RTP音频流应被中断，仅应传输第二个RTP流；而在第二种情况下，应传输两个RTP音频流的总和[1]。

3 耦合PTT与优先级验证

3.1 概念

耦合PTT：由VCS发送到语音交换系统交叉耦合组中定义的所有GRS收发一体机/发射机。任何交叉耦合组中频率接收的航空器呼叫将导致VCS重定向RTP音频流，并向组中的每个GRS端点发送耦合PTT指示。通过这种方式GRS收发一体机/发射机接收的耦合PTT音频流是来自另一架航空器，而不是来自管制员[1]。

3.2 测试环境

3.2.1 测试设备软硬件配置

本测试使用的Frequentis语音交换系统（后称FRQ系统）设备为VCS Rel7.1 Rev12.0，其他系统设备不做论述。测试过程中使用Wireshark软件对传输的RTP包进行捕获，以便对结果进行分析。

3.2.2 网络结构

本测试采用简单的交换机直连组网模式，如图1所示，并配置测试IP地址，见表1。

表1 测试用IP配置表

图1 简单网络结构图

3.3 测试过程

基于已有测试论证语音交换系统PTT优先级由低至高为普通、优先、紧急的前提下，为验证FRQ系统是否具备耦合PTT功能及耦合PTT优先级是否低于其他类型PTT，设计以下测试过程：

（1）将电台1与电台2设置为不同频率。

（2）将电台1与电台2设置为PTT混音（PTT sum mation）模式，此步骤目的为排除PTT自锁模式对论证结果的影响。

（3）将电台2设置为耦合PTT中断模式。

（4）在电台1接收机处放单音信号，如图2所示。

图2 电台单音信号抓包

（5）在FRQ系统席位将两个电台频率耦合，如图3所示。

图3 频率耦合

（6）在其他语音交换系统席位，打开电台2频率，使用普通PTT模式发射语音（此测试不在重复论证其他PTT优先级，因此只要论证普通PTT优先级高于耦合PTT即可）。

（7）将电台2设置为耦合PTT混音模式，重复步骤1至6。

3.4 测试结果

如图4所示，通过FRQ系统席位状态显示可以看到电台1和电台2进行了频率耦合，且在电台2处确可听到电台1接收到单音信号。通过抓包分析可以看出FRQ系统将电台1接收到的单音信号，通过耦合PTT从电台2发出，如图5、图6所示。可以看到图5中这份数据是从172.16.1.13送到172.16.1.52的，即从FRQ系统到电台2，拆解RTP扩展包头可以看到传输的是ED—137B中规定的耦合PTT类型，符合实际发送情况；图6中这份数据是从172.16.1.52送到172.16.1.13的，即从电台2到FRQ系统，拆解RTP扩展包头可以看出传输的同样是耦合PTT类型，且通过PTT-id可以看出该音频流为FRQ系统发出的耦合PTT。以上分析证实FRQ系统在VoIP模式下具备耦合PTT功能。

图4 FRQ系统进行耦合PTT发射

图5 FRQ系统发给电台2的耦合PTT信号

图6 电台2发给FRQ系统的耦合PTT信号

3.4.1 电台设置耦合PTT中断

如图7所示，当其他语音交换系统使用普通PTT发射时，可以观察到FRQ系统席位电台2频率变红，无法进行收发。同时在电台2处仅可听到其他语音交换系统发射的音频，即FRQ系统的耦合PTT信号低于其他语音交换系统的普通PTT信号，根据ED-137B的要求被中断。这时可以看到电台2发给FRQ系统的RTP包中传输的是其他语音交换系统（PTT-id与FRQ系统不一致）的普通PTT信号，如图8所示。

图7 电台2无法收发

图8 电台2发给FRQ系统的普通PTT信号

3.4.2 电台设置耦合PTT混音

当其他语音交换系统使用普通PTT发射时，可以观察到FRQ系统席位电台1和电台2仍旧能够正常进行频率耦合。同时在电台2处可以同时听到单音信号和其他语音交换系统发射的音频，即FRQ系统的耦合PTT信号与其他语音交换系统的普通PTT信号在电台2处进行了混音。这时可以看到电台2发给FRQ系统的RTP包中仍旧传输的FRQ系统发出的耦合PTT信号，符合ED—137B的要求描述。

4 结束语

经过以上验证，可以得出Rel7.1版本的Frequentis语音交换系统支持VoIP模式下的耦合PTT发射，且优先级符合ED—137B的相关要求。目前，国内空管语音交换系统大多数采用TDM（时分复用）模式，虽然数字技术迅猛发展，但在完全使用VoIP模式前仍旧会有很长一段过渡时期。华北空管局大兴空管中心语音交换系统刚刚建立，在更换纯VoIP模式语音交换系统前，建议在现有Rel7.1版本的Frequentis语音交换系统基础上增加VoIP相关功能使用，经过本文验证在耦合PTT功能上目前的Frequentis语音交换系统符合标准要求，在经过其他VoIP功能验证成功后，可以考虑实施TDM与VoIP的混合运行模式用于过渡。