馬瑞琪

（民航華北空管局大興空管中心技術(shù)保障部，北京 102602）

1 背景

近年來，網(wǎng)絡(luò)和IP傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，以及民用航空通信數(shù)字化的發(fā)展趨勢，VoIP（基于IP網(wǎng)絡(luò)傳送語音）技術(shù)在民用航空地空通信領(lǐng)域逐漸興起。基于VoIP的地空通信技術(shù)，將所有具備IP接入能力的地空通信設(shè)備，如語音交換系統(tǒng)（VCS）、地面無線電臺（GRS）等，作為網(wǎng)絡(luò)結(jié)點接入IP網(wǎng)絡(luò)，從而形成完整的地空通信業(yè)務(wù)網(wǎng)，實現(xiàn)民用航空地空通信傳輸?shù)母咝?、組網(wǎng)的便捷性、資源的共享性以及管理的靈活性。相較于傳統(tǒng)基于模擬或數(shù)字混合技術(shù)的空管語音通信網(wǎng)絡(luò)，VoIP技術(shù)使得統(tǒng)一管理調(diào)度更可靠、異地資源利用更充分、區(qū)域聯(lián)系更緊密、升級擴容更容易。

2 ED—137標準

ED—137《VoIP空中交通管理（ATM）系統(tǒng)組件互操作性標準》是EUROCAE提出的基于IP的語音通信規(guī)范，該規(guī)范對IP技術(shù)在語音通信應(yīng)用提出指導(dǎo)性建議，指導(dǎo)VoIP通信核心設(shè)備通信標準化互聯(lián)互通。

2019年發(fā)布的MH/T 4027—2019《民用航空空中交通管制語音通信交換系統(tǒng)技術(shù)要求》中明確要求基于軟交換架構(gòu)的語音通信交換系統(tǒng)必須符合歐控ED-137B的技術(shù)要求。

本次驗證參照ED—137B卷一中的5.5.6節(jié)規(guī)定，當正在傳輸?shù)腞TP（實時傳輸協(xié)議）音頻流PTT類型是耦合PTT（Coupling PTT），另一個剛接收的RTP音頻流PTT類型為普通（Normal）、優(yōu)先（Priority）、緊急（Emergency）類型時，傳輸規(guī)則取決于GRS收發(fā)一體機/發(fā)射機配置為“耦合PTT中斷（Coupling PTT interruption）”或“耦合PTT混音（Coupling PTT summation）”模式。在第一種情況下，具有耦合PTT的RTP音頻流應(yīng)被中斷，僅應(yīng)傳輸?shù)诙€RTP流；而在第二種情況下，應(yīng)傳輸兩個RTP音頻流的總和[1]。

3 耦合PTT與優(yōu)先級驗證

3.1 概念

耦合PTT：由VCS發(fā)送到語音交換系統(tǒng)交叉耦合組中定義的所有GRS收發(fā)一體機/發(fā)射機。任何交叉耦合組中頻率接收的航空器呼叫將導(dǎo)致VCS重定向RTP音頻流，并向組中的每個GRS端點發(fā)送耦合PTT指示。通過這種方式GRS收發(fā)一體機/發(fā)射機接收的耦合PTT音頻流是來自另一架航空器，而不是來自管制員[1]。

3.2 測試環(huán)境

3.2.1 測試設(shè)備軟硬件配置

本測試使用的Frequentis語音交換系統(tǒng)（后稱FRQ系統(tǒng)）設(shè)備為VCS Rel7.1 Rev12.0，其他系統(tǒng)設(shè)備不做論述。測試過程中使用Wireshark軟件對傳輸?shù)腞TP包進行捕獲，以便對結(jié)果進行分析。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

本測試采用簡單的交換機直連組網(wǎng)模式，如圖1所示，并配置測試IP地址，見表1。

表1 測試用IP配置表

圖1 簡單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.3 測試過程

基于已有測試論證語音交換系統(tǒng)PTT優(yōu)先級由低至高為普通、優(yōu)先、緊急的前提下，為驗證FRQ系統(tǒng)是否具備耦合PTT功能及耦合PTT優(yōu)先級是否低于其他類型PTT，設(shè)計以下測試過程：

（1）將電臺1與電臺2設(shè)置為不同頻率。

（2）將電臺1與電臺2設(shè)置為PTT混音（PTT sum mation）模式，此步驟目的為排除PTT自鎖模式對論證結(jié)果的影響。

（3）將電臺2設(shè)置為耦合PTT中斷模式。

（4）在電臺1接收機處放單音信號，如圖2所示。

圖2 電臺單音信號抓包

（5）在FRQ系統(tǒng)席位將兩個電臺頻率耦合，如圖3所示。

圖3 頻率耦合

（6）在其他語音交換系統(tǒng)席位，打開電臺2頻率，使用普通PTT模式發(fā)射語音（此測試不在重復(fù)論證其他PTT優(yōu)先級，因此只要論證普通PTT優(yōu)先級高于耦合PTT即可）。

（7）將電臺2設(shè)置為耦合PTT混音模式，重復(fù)步驟1至6。

3.4 測試結(jié)果

如圖4所示，通過FRQ系統(tǒng)席位狀態(tài)顯示可以看到電臺1和電臺2進行了頻率耦合，且在電臺2處確可聽到電臺1接收到單音信號。通過抓包分析可以看出FRQ系統(tǒng)將電臺1接收到的單音信號，通過耦合PTT從電臺2發(fā)出，如圖5、圖6所示。可以看到圖5中這份數(shù)據(jù)是從172.16.1.13送到172.16.1.52的，即從FRQ系統(tǒng)到電臺2，拆解RTP擴展包頭可以看到傳輸?shù)氖荅D—137B中規(guī)定的耦合PTT類型，符合實際發(fā)送情況；圖6中這份數(shù)據(jù)是從172.16.1.52送到172.16.1.13的，即從電臺2到FRQ系統(tǒng)，拆解RTP擴展包頭可以看出傳輸?shù)耐瑯邮邱詈螾TT類型，且通過PTT-id可以看出該音頻流為FRQ系統(tǒng)發(fā)出的耦合PTT。以上分析證實FRQ系統(tǒng)在VoIP模式下具備耦合PTT功能。

圖4 FRQ系統(tǒng)進行耦合PTT發(fā)射

圖5 FRQ系統(tǒng)發(fā)給電臺2的耦合PTT信號

圖6 電臺2發(fā)給FRQ系統(tǒng)的耦合PTT信號

3.4.1 電臺設(shè)置耦合PTT中斷

如圖7所示，當其他語音交換系統(tǒng)使用普通PTT發(fā)射時，可以觀察到FRQ系統(tǒng)席位電臺2頻率變紅，無法進行收發(fā)。同時在電臺2處僅可聽到其他語音交換系統(tǒng)發(fā)射的音頻，即FRQ系統(tǒng)的耦合PTT信號低于其他語音交換系統(tǒng)的普通PTT信號，根據(jù)ED-137B的要求被中斷。這時可以看到電臺2發(fā)給FRQ系統(tǒng)的RTP包中傳輸?shù)氖瞧渌Z音交換系統(tǒng)（PTT-id與FRQ系統(tǒng)不一致）的普通PTT信號，如圖8所示。

圖7 電臺2無法收發(fā)

圖8 電臺2發(fā)給FRQ系統(tǒng)的普通PTT信號

3.4.2 電臺設(shè)置耦合PTT混音

當其他語音交換系統(tǒng)使用普通PTT發(fā)射時，可以觀察到FRQ系統(tǒng)席位電臺1和電臺2仍舊能夠正常進行頻率耦合。同時在電臺2處可以同時聽到單音信號和其他語音交換系統(tǒng)發(fā)射的音頻，即FRQ系統(tǒng)的耦合PTT信號與其他語音交換系統(tǒng)的普通PTT信號在電臺2處進行了混音。這時可以看到電臺2發(fā)給FRQ系統(tǒng)的RTP包中仍舊傳輸?shù)腇RQ系統(tǒng)發(fā)出的耦合PTT信號，符合ED—137B的要求描述。

4 結(jié)束語

經(jīng)過以上驗證，可以得出Rel7.1版本的Frequentis語音交換系統(tǒng)支持VoIP模式下的耦合PTT發(fā)射，且優(yōu)先級符合ED—137B的相關(guān)要求。目前，國內(nèi)空管語音交換系統(tǒng)大多數(shù)采用TDM（時分復(fù)用）模式，雖然數(shù)字技術(shù)迅猛發(fā)展，但在完全使用VoIP模式前仍舊會有很長一段過渡時期。華北空管局大興空管中心語音交換系統(tǒng)剛剛建立，在更換純VoIP模式語音交換系統(tǒng)前，建議在現(xiàn)有Rel7.1版本的Frequentis語音交換系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加VoIP相關(guān)功能使用，經(jīng)過本文驗證在耦合PTT功能上目前的Frequentis語音交換系統(tǒng)符合標準要求，在經(jīng)過其他VoIP功能驗證成功后，可以考慮實施TDM與VoIP的混合運行模式用于過渡。