倪國祥

（中時訊通信建設有限公司，廣東 廣州 510030）

0 引 言

近些年，中國民航交通運輸發(fā)展不斷提速，航空運輸量不斷增長，對空中交通管理提出了更多和更高的要求。甚高頻地空通信系統(tǒng)是空中交通管理的重要構(gòu)成，其運作情況直接關(guān)系到交通管理工作的效果[1]。以往的低空通信系統(tǒng)基于TDM/PCM實現(xiàn)通信，暴露出傳輸速度緩慢和資源共享率偏低等不足。VoIP技術(shù)的開發(fā)與應用為Internet的發(fā)展提供了強大動力，為地空通信方式提供了技術(shù)支撐，在創(chuàng)新資源共享形式與提升信息傳輸效率方面表現(xiàn)出良好的性能。

1 VoIP技術(shù)簡介

VoIP技術(shù)實質(zhì)上是依托IP及Internet網(wǎng)絡整改語音信號形式，誘導模擬語音信號向數(shù)宇信號轉(zhuǎn)變。信號會基于數(shù)據(jù)封包的形式被整合至傳輸通道，因此傳輸通道的另一側(cè)端便能快速和完整地接收語音信息。MGCP、H.323.、MEGACO以及SIP等均是常用的協(xié)議序列。需注意，不同序列持有的功能不同。媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（Media Gateway Control Protocol，MGCP）在協(xié)議調(diào)控領域中發(fā)揮著主要作用，能夠操作和控制中心控制臺，發(fā)揮中心控制的功能，其中IP電話和IP網(wǎng)絡是主要的調(diào)控對象。以上對象出現(xiàn)的事件會處于實時被監(jiān)控的狀態(tài)，而有關(guān)信息也會被傳送到指定地址[2]。信號傳輸階段，技術(shù)人員需擬定數(shù)種邏輯程序，如控制單元、網(wǎng)管以及關(guān)守等，作出的具體協(xié)議還需有H.232協(xié)議的輔助。會話發(fā)起協(xié)議（Session Initiation Protocol，SIP）隸屬于應用層控制協(xié)議，功能以操作控制現(xiàn)實會話過程為主，參與會話組織、整頓以及終止過程。MEGACO的控制對象以網(wǎng)關(guān)協(xié)議單元為主，在具體實踐中能實現(xiàn)有效控制分離呼叫的目標。VoIP技術(shù)內(nèi)融合了多種協(xié)議，使得該項技術(shù)的功能更為強大，在實踐中取得了優(yōu)異成果。

2 傳統(tǒng)的甚高頻地空通信傳輸信號

在中國航空運輸事業(yè)持續(xù)發(fā)展的大背景下，甚高頻波段通信形式逐漸取代高頻短波通信，更好地滿足了航空通信的現(xiàn)實需求。傳統(tǒng)意義上的甚高頻通信其實在地空通信系統(tǒng)內(nèi)已經(jīng)有較長的應用歷程，主要采用數(shù)個遙控臺有針對性地遠程遙控信號收發(fā)信機，然后將信號統(tǒng)一傳輸并匯總到PCM遙控臺內(nèi)，最終實現(xiàn)對PCM終端設備的控制，發(fā)揮自身的內(nèi)話與監(jiān)控功能。但是，這種傳統(tǒng)通信形式已經(jīng)難以滿足航空通信的現(xiàn)實需求。在信息化技術(shù)的引領下，該通信模式不斷優(yōu)化與革新[3]。構(gòu)建的新型甚高頻通信系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)信號通信方式，使用TDM數(shù)字音頻，利用PCM數(shù)字復用器取代遙控臺，使語音信號更高效和快速地傳輸。此外，模擬語音信號也被投用于該系統(tǒng)，進一步提高了語音信號的傳輸交換效率，但也暴露出一定的問題。模擬語音信號對寬帶的利用效率整體處于較低水平，只有寬帶應用階段取得明顯成效時才不會對語音信號傳送容量設置較高的約束條件，且鏈路的后期運維和租賃費用均處于較高水平[4]。

3 VoIP技術(shù)的發(fā)展與在甚高頻地空通信系統(tǒng)的應用

3.1 優(yōu)勢分析

在中國航空事業(yè)壯大發(fā)展過程中，它對地空通信系統(tǒng)提出了更高和更多樣化的要求，而傳統(tǒng)通信形式的缺點逐漸暴露，適用性明顯不足。在信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展下，基于IP網(wǎng)絡傳輸建設的通信系統(tǒng)逐漸成為主流。當下，國內(nèi)外很多VHF設備制造商陸續(xù)開始停止生產(chǎn)傳統(tǒng)的模擬電臺，轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃熘С諺oIP技術(shù)運行的數(shù)字電臺[5]。在歐洲，當下VoIP技術(shù)已在各大民航公司普及應用。為了促進VoIP技術(shù)推廣，歐洲空管組織循序漸進推行應用VoIP標準。中國民航創(chuàng)建了VoIP技術(shù)科研小組，并在長期的實踐中取得了較理想的成績。R&S公司于深圳南航和呼和浩特創(chuàng)建了VoIP語音信道，使得信號傳送質(zhì)量明顯優(yōu)于傳統(tǒng)傳輸模式。與傳統(tǒng)傳輸模式相比，VoIP技術(shù)的優(yōu)勢明顯。第一，成本偏低?；ヂ?lián)網(wǎng)大環(huán)境中存在諸多應用系統(tǒng)，部分系統(tǒng)在隱形場景下會收取一定的費用。VoIP技術(shù)是依托于互聯(lián)網(wǎng)而存在的應用形式之一，在大部分情景下的應用是免費的，只有被用于公共開關(guān)電網(wǎng)網(wǎng)絡銜接業(yè)務時才會產(chǎn)生一定的費用。第二，業(yè)務更具靈活性。VoIP技術(shù)不僅能傳輸語音、視頻以及信息，還能結(jié)合自己的主觀意愿設定數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w時間，并且在一些新興業(yè)務拓展業(yè)務范疇方面表現(xiàn)出了較高的適用性[6]。第三，便捷性強。在網(wǎng)絡時代，只要有網(wǎng)絡便能使用VoIP技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)。此外，VoIP技術(shù)應用階段無需系統(tǒng)化地維護各級程控交換機，只需開通網(wǎng)絡服務器即可?？梢姡琕oIP的網(wǎng)絡運行模式更具簡潔性。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 語音編碼

信號轉(zhuǎn)換流程復雜且維持著一定的秩序。模擬信號需歷經(jīng)采集、維持、量化以及編碼過程后才能轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。編碼器通常有波形、混合以及參數(shù)編碼3種類型。高度復雜的信號轉(zhuǎn)化過程間接地為語音信號傳輸質(zhì)量提供了保障，并且明顯降低了信源編碼的比特值。

3.2.2 實時傳輸

實時傳輸協(xié)議（Real-Time Transport Protocol，RTP）是傳輸信息數(shù)據(jù)的重要支撐。RTP的最大功能是為控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)階段提供實時數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，主要由數(shù)據(jù)和控制兩大部分構(gòu)成。

3.2.3 網(wǎng)絡傳輸

通信系統(tǒng)主要通過TCP和UDP實現(xiàn)信號網(wǎng)絡傳輸。從宏觀上分析，網(wǎng)關(guān)互聯(lián)與管理、路由的選用均隸屬于網(wǎng)絡傳輸技術(shù)的范疇。

3.3 技術(shù)發(fā)展與應用前景分析

3.3.1 甚高頻地空通信系統(tǒng)

IP電話和互聯(lián)網(wǎng)服務功能強大是VoIP典型的技術(shù)優(yōu)勢。地空通信系統(tǒng)內(nèi)，交控可整合VoIP技術(shù)和運營商通信專項服務，在此基礎上構(gòu)建專門化的地空通信網(wǎng)絡，以保障系統(tǒng)通信質(zhì)量和過程安全性，提升信號傳輸速度與效率[7]。新型VoIP技術(shù)運用階段使用IP網(wǎng)絡取代傳統(tǒng)模式的點到點間通信方式，以IP分組化網(wǎng)絡為基礎，明顯提升了寬帶資源的利用效率。該項技術(shù)在應用階段需綜合多種客觀環(huán)境因素，立足于民航空中交管實況，將VoIP技術(shù)和通信領域內(nèi)其他系統(tǒng)相整合，有針對性地調(diào)整甚高頻收發(fā)信機，進而保障語音信號實現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)化與傳輸。傳輸?shù)恼Z音信號能被完整錄入和存儲，從而為后期空管工作人員查詢和調(diào)用創(chuàng)造了便利條件。IP網(wǎng)絡應用過程中還在終端設備與收發(fā)信機間構(gòu)建了一個專門錄音通道，確保了語音信息溝通內(nèi)容記錄的時效性和完整性。

3.3.2 空管語音交換系統(tǒng)

地空通信系統(tǒng)是一種專用型通信終端設備，可以將其簡稱為內(nèi)話系統(tǒng)。它具有強大且完善的功能，依靠各種交換系統(tǒng)順利訪問和傳送各種通信資源，并以通信通道為載體把數(shù)據(jù)信息傳送至各需求終端。具體工作原理是接入有線通信與無線通信等諸多通信資源，將相關(guān)通信資源分類規(guī)劃至對應的管制范疇，為工作人員快速銜接應用創(chuàng)造便利條件，實現(xiàn)了地面與空中、地面和地面之間的語音通信。以往的很長一段時間，多路復用與脈沖編碼調(diào)制技術(shù)在空中交管語音系統(tǒng)仿真階段均有廣泛應用。當下語音交換系統(tǒng)明顯改變，中國航空事業(yè)發(fā)展中把該系統(tǒng)用于語音和數(shù)據(jù)傳輸服務領域的訴求，而VoIP技術(shù)內(nèi)的IP網(wǎng)絡在語音數(shù)據(jù)傳輸領域中表現(xiàn)出了較高的適用性，預示著IP網(wǎng)絡技術(shù)應用階段能較好地滿足地空通信系統(tǒng)與語音通信在技術(shù)層面上提出的要求。例如，精確采集系統(tǒng)中的語音信息，在提升該系統(tǒng)服務高質(zhì)量需求的基礎上，最大限度地提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性。參照當下IP網(wǎng)絡的發(fā)展態(tài)勢，VoIP技術(shù)的應用優(yōu)勢諸多[8]。第一，保障語音通信系統(tǒng)的通信服務質(zhì)量。第二，運行安穩(wěn)性更高。在VoIP技術(shù)的協(xié)助下，交管系統(tǒng)可以構(gòu)建符合自身持續(xù)發(fā)展需求的局域網(wǎng)，和其他網(wǎng)絡實現(xiàn)精準化隔離，進一步提高系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程的穩(wěn)定性。第三，多種存在差別的主網(wǎng)被整合至同個網(wǎng)絡內(nèi)，并且會以IP分組網(wǎng)業(yè)務為基礎進行運作。運行階段的資金投入量明顯降低，語音和數(shù)據(jù)業(yè)務更具靈活性。第四，IP分組網(wǎng)絡提供的路由選擇更具靈活性，有益于降低設備運行階段突發(fā)故障的概率[9]。第五，運用IP網(wǎng)絡階段，各個站點均能夠順利訪問與查詢系統(tǒng)內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)信息，并且可以結(jié)合現(xiàn)實需求辨識信息所屬類別進行合理分類，進而更好地滿足廣大用戶遠距離查詢與管理控制系統(tǒng)信息的現(xiàn)實需求。

3.3.3 語音系統(tǒng)中不同內(nèi)話系統(tǒng)資源的共享

內(nèi)話系統(tǒng)為地空通信和地地通信系統(tǒng)內(nèi)的重要設備類型之一。VoIP技術(shù)利用自身持有的IP網(wǎng)絡傳輸形式，同步強化了控制系統(tǒng)的運行可靠性和擴容性。因為VoIP利用分布式傳輸形式，所以語音控制系統(tǒng)內(nèi)未配置中心設備，而各種終端設備朝著智能化方向發(fā)展，有益于進一步填充內(nèi)話系統(tǒng)的資源共享功能，引領其創(chuàng)新發(fā)展過程。在VoIP技術(shù)的協(xié)助下，各種類型通信資源將會被順利整合至IP網(wǎng)絡中，并以通信協(xié)議為支撐，較好地滿足高頻電臺與內(nèi)話系統(tǒng)之間的聯(lián)通需求，進而順利構(gòu)建不同類型電臺與內(nèi)話系統(tǒng)之間的互聯(lián)關(guān)系，確?；ヂ?lián)網(wǎng)中各節(jié)點的甚高頻均可被內(nèi)話系統(tǒng)使用，達到互聯(lián)共通的目標[10]。例如，采用IP/模擬電臺與模擬/IP內(nèi)話系統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)，等同于使用網(wǎng)關(guān)技術(shù)銜接不同廠家IP/模擬甚高頻電臺接口，并支持模擬/IP通信的內(nèi)話系統(tǒng)。

4 結(jié) 論

VoIP技術(shù)是航空通信行業(yè)近些年開發(fā)的一種新技術(shù)，能夠加快航空地空通信系統(tǒng)的完善與優(yōu)化過程，為通信與語音交互系統(tǒng)的發(fā)展提供技術(shù)支持。VoIP技術(shù)結(jié)構(gòu)簡潔，運行費用偏低，在民航語音信號傳輸領域有較大的應用潛力，可以滿足航空事業(yè)現(xiàn)代化和智能化發(fā)展的需求，具有較高的推廣價值。