楊寶怡

（民航中南空管局空管設(shè)備應(yīng)用技術(shù)開放實驗室，廣東 廣州 510000）

0 引 言

IP 語音（Voice over IP，VoIP）是利用語音壓縮算法壓縮處理原始語音數(shù)據(jù)，按傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）標準打包，通過IP網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包送至接收地，按原始的時間次序進行串行化處理，經(jīng)過解壓處理后恢復(fù)成原來的語音信號，從而實現(xiàn)由IP網(wǎng)絡(luò)傳送語音的目的[1]。

VoIP技術(shù)來源于網(wǎng)絡(luò)，繼承了互聯(lián)網(wǎng)簡單、開放以及方便的特點。VoIP采用語音壓縮技術(shù)，只需傳統(tǒng)電路交換1/4～1/3的帶寬。通過VoIP技術(shù)傳輸語音本質(zhì)上利用了分組統(tǒng)計復(fù)用，提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率[2]。但是，VoIP的語音質(zhì)量與傳統(tǒng)的公用電話交換網(wǎng)（Public Switch Telephone Network，PSTN）電話相比存在一定差距，特別是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不佳時會出現(xiàn)語音失真和時延等問題[3]。通過互聯(lián)網(wǎng)傳送語音易被竊聽，主叫較容易偽裝。此外，VoIP協(xié)議還未統(tǒng)一，各VoIP運營商之間通信還存在協(xié)議轉(zhuǎn)移問題[4]。

1 測試背景

現(xiàn)中南空管局正積極推進VoIP的應(yīng)用。廣州白云機場空管局綜合樓培訓(xùn)中心搭建了1套測試平臺，使用 2 臺物理地址擴展（Physical Address Extensions，PAE）T6T發(fā)信機、2臺PAE T6R收信機及三匯內(nèi)話SVCS3000系統(tǒng)（以下簡稱SVCS3000）模擬實際應(yīng)用環(huán)境，測試SVCS3000與PAE T6T/T6R之間通信時是否存在協(xié)議轉(zhuǎn)移問題，測試2者之間的互聯(lián)互通性。

PAE和SVCS3000采用VoIP模式，運行的相關(guān)參數(shù)設(shè)置在各品牌產(chǎn)品配發(fā)的相關(guān)用戶手冊和操作手冊中有詳細指導(dǎo)，本文對配置過程不作詳細介紹。

2 測試平臺搭建

本次測試主要分析SVCS3000與PAE T6T/T6R之間進行VoIP連接時的現(xiàn)象及報文。SVCS3000通過RSBC板與PAE電臺進行VoIP連接。RSBC主備網(wǎng)口、席位網(wǎng)口與PAE網(wǎng)口接到同一交換機，即可進行數(shù)據(jù)互通。通過交換機鏡像端口進行抓包，網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖1所示。

圖1 測試平臺網(wǎng)絡(luò)拓撲

3 測試正常情況下的SVCS3000與PAE T6T/T6R互聯(lián)互通性

3.1 SIP建鏈

RSBC主網(wǎng)口向PAE T6T/T6R主機建鏈，RSBC備網(wǎng)口向PAE T6T/T6R備機建鏈。RSBC通過向PAE發(fā)送會話初始協(xié)議（Session Initiation Protocol，SIP）INVITE表示初始化會話，PAE向RSBC回復(fù)SIP 200 OK表示已成功響應(yīng)并接收，RSBC再向PAE回復(fù)SIP ACK表示對INVITE的最終響應(yīng)確認鏈接，如圖2所示。

圖2 正常情況下SIP建鏈過程

3.2 R2S無線通信心跳包

RSBC主備網(wǎng)口與PAE T6T/T6R主備機通過SIP建立鏈接后，每200 ms（無線通信心跳包間隔根據(jù)三匯內(nèi)話監(jiān)控軟件OMT設(shè)置）發(fā)送1次R2S報文，保持鏈路激活狀態(tài)，在SIP鏈接建立確認后不會再發(fā)SIP報文，如圖3所示。

圖3 R2S無線通信心跳包

3.3 ITU-T語音包

席位按下PTT，RSBC向PAE T6T發(fā)送 RTP ITU-T。PAE T6R 接收到信號后，PAE T6R 會 給RSBC發(fā)送RTP ITU-T。抓包后可通過Wire shark中“電話→RTP→RTP流→打開RSBC向PAE發(fā)送的音頻→分析→播放流”播放連續(xù)音頻，如圖4所示。需要注意的是，發(fā)射不能太短，否則無法播放。

圖4 ITU-T語音包

4 測試網(wǎng)絡(luò)中斷情況下的SVCS3000與PAE T6T/T6R互聯(lián)互通性

網(wǎng)絡(luò)中斷后，RSBC主要根據(jù)系統(tǒng)地址解析協(xié)議（Address Resolution Protocol，ARP）是否過期決定是否進行ARP尋址。

4.1 系統(tǒng)ARP緩存過期

網(wǎng)絡(luò)中斷后，若系統(tǒng)ARP緩存過期，4個SIP BYE 報（0 s、0.5 s、1.5 s、3.5 s）沒有響應(yīng)，則停止發(fā)送SIP報。此后系統(tǒng)一直進行ARP尋址，待PAE回復(fù)尋址后，RSBC重新對PAE發(fā)送INVITE報進行建鏈。

4.2 系統(tǒng)ARP緩存有效

網(wǎng)絡(luò)中斷后，若系統(tǒng)ARP緩存有效，RSBC連續(xù)發(fā)送4個SIP BYE（0 s、0.5 s、1.5 s、3.5 s）、2/3個SIP INVITE和1個SIP BYE為1組的SIP報文組。當(dāng)重發(fā)機制認為ARP不正確時，則不再發(fā)INVITE和BYE，重新進行ARP尋址，不再發(fā)送SIP報。待PAE恢復(fù)尋址后，RSBC重新對PAE發(fā)送SIP INVITE報進行建鏈。

5 測試修改RTP打包時長時三匯內(nèi)話與PAE T6T/T6R的互聯(lián)互通性

測試發(fā)現(xiàn)，在SVCS3000配置軟件OMT中修改主備電臺RTP打包時長后，需重新進行SIP建鏈才能改變RTP打包時長。僅RSBC發(fā)送給PAE T6T的語音包長度有相應(yīng)變化，PAE T6R向內(nèi)話發(fā)送的語音包長度保持不變。兩端打包時長不同，對語音質(zhì)量有一定影響。PAE T6T/T6R不支持SVCS3000通過SIP報文修改其RTP打包時長，需通過PAE廠家軟件 T6 VoIP Configuration才能修改 PAE 端 RTP打包時長[5-8]。

三匯內(nèi)話與PAE T6R的RTP打包時長不一致時，接收語音會出現(xiàn)斷續(xù)。一致時，無論發(fā)射機端RTP分組周期如何，接收語音都不會出現(xiàn)斷續(xù)。

6 SVCS3000主備模式與遠程電臺控制配置模式對互聯(lián)互通性的影響

VoIP電臺主備切換是指切換配置為主、備關(guān)系且電臺間有激活互斥機制的2臺電臺之間的激活狀態(tài)。2臺電臺應(yīng)配置于同一個邏輯臺點或者信道，當(dāng)電臺主備切換時，席位端不受影響或無感知。

SVCS3000可配置的主備模式有Concurrency Mode（PTT起控時同時向主備電臺發(fā)送PTT起控信息及語音）、Active-Standby（PTT起控時只向當(dāng)前正在工作的電臺發(fā)送PTT起控信息及語音）。

SVCS3000采用無線資源控制（Radio Resource Control，RRC）協(xié)議進行主備電臺切換，可配置的遠程電臺控制有Auto switch（內(nèi)話側(cè)自動選擇主備電臺切換）、No Control（內(nèi)話側(cè)不主動控制主備電臺進行切換）、Main Active（內(nèi)話側(cè)控制主電臺設(shè)置為啟用）以及Main StandBy（內(nèi)話側(cè)控制備電臺設(shè)置為啟用）

6.1 PAE T6R的RTP鏈接

Concurrency Mode和 Active-Standby模式下，T6R的RTP鏈接均相同。

RTP R2S心跳包在未接收到語音發(fā)射信號時，主備用接收機 Header extensions均相同，且PTT Summation:1,PAE T6R并不會跟隨修改。當(dāng)內(nèi)話端發(fā)射信號時，內(nèi)話會向收信機發(fā)送1個R2S心跳包，其中包含PTT ON（3），此時收信機會跟隨內(nèi)話端發(fā)送的R2S進行相應(yīng)報文的修改。

Auto switch模式下，SVCS3000端會先給其中一個接收機發(fā)送攜帶PTT MUTE:0和PTT ON的R2S心跳包。此時，2個接收機向SVCS3000端發(fā)送的語音包都為PTT Mute:0，但接收到SVCS3000端攜帶PTT ON的接收機的語音包PTT TYPE為PTT ON。雖然另1個接收機的語音包PTT MUTE同樣為0，但是其PTT TYPE 為 PTT OFF。RSBC 將選用 PTT ON 的語音包發(fā)送至席位，隨后SVCS3000端將發(fā)送PTT ON 和PTT Mute:1給另1個接收機，接下來另1個接收機的語音包內(nèi)容也會進行相應(yīng)的修改?？梢昐VCS3000端先向哪個接收機發(fā)送攜帶PTT ON的R2S，接收機的語音包為PTT ON及PTT Mute:0就選用該路接收機信號發(fā)送給席位端。

6.2 PAE T6T的RTP鏈接

Concurrency Mode及 Active-Standby模式下，發(fā)射機的RTP R2S心跳包在未發(fā)射信號時主備用發(fā)射機 Header extensions均相同，PTT Summation 均為 0。

Concurrency Mode模式下，當(dāng)席位端按下PTT時，主備網(wǎng)口均分別向主備發(fā)信機發(fā)送ITU-T語音包，PTT Type 均為 Priority PTT ON（3）及 PTT Mute:0。詢問廠家在并發(fā)模式下，向主備發(fā)射頻點發(fā)送相同的ITU-T，PAE端控制由哪臺設(shè)備發(fā)射信號。

ACTIVE-STANDBY模式下，當(dāng)席位端按下PTT時，主備網(wǎng)口向原在用發(fā)信機發(fā)送ITU-T語音包，PTT Type 為 Priority PTT ON（3）及 PTT Mute:0。雖主備發(fā)射機均在線，若上1次發(fā)射時備發(fā)射機主用且未重新SIP建鏈，則RSBC僅向備T6T發(fā)送ITU-T語音包。

6.3 PAE T6T/T6R主備切換情況

三匯內(nèi)話的主備網(wǎng)口分別與PAE的主備機進行SIP建鏈，因此三匯內(nèi)話主備網(wǎng)口均需接交換機，否則無法通過內(nèi)話端控制PAE進行主備切換。

6.3.1 PAE T6R的主備切換情況

無論何種配置，主備T6R均同時接收信號，各自向RSBC主備網(wǎng)口發(fā)送語音包。當(dāng)主收信機故障時，系統(tǒng)均能自動切換至備收信機，并在主收信機故障恢復(fù)后依舊選用備用收信機，而席位端均正常接收。

6.3.2 PAE T6T的主備切換情況

因PAE端自身不能區(qū)分主備，在遠程電臺控制為Auto switch下，若電臺端發(fā)生故障（網(wǎng)絡(luò)鏈接終端或關(guān)機），SVCS3000端在檢測到電臺異常后發(fā)送RRC命令激活另一電臺，PAE T6T根據(jù)RRC命令進行自動切換。主發(fā)射機故障自動切換至備發(fā)射機后，待主發(fā)射機恢復(fù)鏈接，內(nèi)話端依舊啟用備發(fā)射機[9]。

7 結(jié) 論

VoIP業(yè)務(wù)組網(wǎng)具有靈活、高效和成本低廉的優(yōu)勢。民航通信網(wǎng)時分復(fù)用承載網(wǎng)將所有具備IP接入能力的地空通信設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接入IP網(wǎng)絡(luò)，進一步提高了民航地空通信傳輸?shù)母咝?、組網(wǎng)的便捷性、資源的共享性以及管理的靈活性。本次SVCS3000與PAE的VoIP互聯(lián)互通性的測試，可為后續(xù)高空接管、應(yīng)急接管及地面通信新技術(shù)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。