［李自義］

1 引言

民航通信網(wǎng)是覆蓋全國各個運輸航空機場、空管運行管理單位、安全監(jiān)管和政府行業(yè)管理部門的一體化運行的現(xiàn)代基礎通信網(wǎng)絡，網(wǎng)絡設備全部采用先進的國產(chǎn)設備和技術，這也為民航系統(tǒng)網(wǎng)絡信息安全提供了可靠的保障。民航通信網(wǎng)工程于2019 年完成竣工和工程驗收，2020 年4 月，民航通信網(wǎng)業(yè)務切割實施工作正式啟動，民航通信網(wǎng)全網(wǎng)業(yè)務切割共涉及自動轉報、甚高頻、雷達、管制移交電話、情報、氣象、信息化、協(xié)同決策、數(shù)字空管、ACARS、AIDC 等各類業(yè)務 81 種，業(yè)務電路 4 483 條。VHF 業(yè)務是TDM 承載網(wǎng)上接口數(shù)量最多的業(yè)務，同樣也是空管最核心的業(yè)務，目前民航數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務遷移除VHF業(yè)務外基本完成了切割，從空管局、地區(qū)空管局到空管分局（站）對VHF 業(yè)務遷移都保持著謹慎的態(tài)度，各地應根據(jù)設備配置的實際出發(fā)，首先確定遷移測試方案并完成測試驗證后再正式實施遷移工作。

2 VHF 信號及流程

甚高頻（VHF）通信系統(tǒng)的主要功能是發(fā)送和接收管制員和飛行員之間的話音信號，通過中繼線路完成管制中心和遙控臺之間語音信號的可靠傳輸。單路VHF 信號包括以下幾種[1]。

TX 音頻發(fā)射信號：管制員發(fā)射的話音音頻信號，路徑是由話筒通過傳輸線路到達甚高頻（VHF）收發(fā)信機的音頻輸入端。此信號的頻帶范圍為 300～3 400 Hz，為一對平衡音頻線。

RX 音頻接收信號：甚高頻（VHF）收發(fā)信機接收到的飛行員話音信號，路徑由收發(fā)信機到管制員的耳朵。此信號的頻帶范圍為 300～3 400 Hz，為一對平衡音頻線。

PTT 控制信號：PTT（Push To Talk 按鍵發(fā)話）是發(fā)射機鍵控信號，是半雙工通信發(fā)射信號的一種控制方式。PTT 的路徑也是由話筒通過傳輸線路到達甚高頻（VHF）收發(fā)信機的信號輸入端。此信號為鍵控信號。

SQ 控制信號：靜噪（squelch）信號，由甚高頻（VHF）收信機產(chǎn)生，收信機可分別設置靜噪開啟門限和靜噪關閉門限，靜噪門限為信號功率電平與信噪比的邏輯組合，當信噪比大于靜噪門限時，此信號為真，表明收到信號，反之則為噪聲。此信號為鍵控信號。

VHF 信號通過中繼線路完成管制中心和遙控臺之間語音信號的可靠傳輸，采用的是4 線E&M 信令。E&M信令是一種利用直流電流來傳輸控制信號的模擬中繼信令，它將話音與信令通道分開，其信令通道包括收信令E線（“E”為“Ear”）和發(fā)信令M 線（“M”為“Mouth”），用來實現(xiàn)交換機與傳輸設備之間的信令轉換，話音通道包括Tx（OUT）和Rx（IN）用來發(fā)送和接收話音[2]。

各臺站VHF 信號接入本地傳輸設備后，經(jīng)由運營商2M 傳輸鏈路或自建微波鏈路到達航管樓傳輸設備，再經(jīng)過航管樓中心配線架進入內(nèi)話系統(tǒng)。在內(nèi)話系統(tǒng)中，VHF信號經(jīng)過無線接口模塊、服務器、傳輸環(huán)路和內(nèi)話席位，管制員通過內(nèi)話席位使用VHF 設備。

3 HONET FA16 接入網(wǎng)設備和民航數(shù)據(jù)網(wǎng)TDM 承載網(wǎng)

3.1 HONET FA16 接入網(wǎng)設備

華為Honet FA16 接入網(wǎng)設備對VHF 話音、雷達、電話熱線等空管核心業(yè)務具備良好的接入功能，使其在全國各地區(qū)空管局得到廣泛應用，在空管安全生產(chǎn)運行過程中發(fā)揮著至關重要的作用[3]。FA16 接入網(wǎng)設備采用星型結構進行組網(wǎng)，多個臺站FA16 接入網(wǎng)設備均與航管小區(qū)中心機房的FA16 接入網(wǎng)設備連接，中繼鏈路多采用租用電信運營商2M 鏈路。

FA16 接入網(wǎng)設備是基于PCM 時分多路復用技術，采用V5.2 接口協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換和傳輸?shù)模現(xiàn)A16 接入設備由主控單元和用戶單元組成，采用PV8-RSP 模式。PV8主控單元兼有主控單元和用戶單元功能，既具備64 kbit/s交叉功能，主要完成接口轉換、協(xié)議處理、主控、交換、時鐘鎖相和分配等功能，是H0NET 接入網(wǎng)塊核心部分；RSP 用戶單元提供用戶網(wǎng)絡接口。用戶板是承載具體業(yè)務的接口板，用于傳輸VHF 信號、雷達信號、電話、音頻信號等，其中用于傳輸VHF 信號的用戶板卡為ATI 板，每塊ATI 板可以傳輸6 路VHF 信號。

3.2 民航數(shù)據(jù)網(wǎng)TDM 承載網(wǎng)

民航通信網(wǎng)主要包括3 個部分：光傳輸網(wǎng)、IP 承載網(wǎng)、TDM 承載網(wǎng)，其中民航通信網(wǎng)傳輸網(wǎng)主要為各接入網(wǎng)提供光傳輸保障資源；IP 承載網(wǎng)主要承載臺站內(nèi)網(wǎng)、臺站動環(huán)監(jiān)控、臺站視頻會議等綜合業(yè)務；TDM 承載網(wǎng)主要承載VHF（E&M）、雷達、ADS-B、多點、轉報等民航生產(chǎn)業(yè)務。民航通信網(wǎng)西南地區(qū)TDM 承載網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲上采用雙星型分層設計，所有空管節(jié)點均采用雙設備、雙中繼的高冗余設計，整網(wǎng)采用一個自治域，邏輯上分為3層：核心層、匯聚層和接入層，如圖1 所示。核心層：航管樓和天府機場部署兩臺核心路由器，是整個TDM 承載網(wǎng)的核心層，跨區(qū)流量需通過核心中轉傳輸；匯聚層：覆蓋西南的匯聚節(jié)點，采用雙匯聚路由器，包括8 個空管分局（站）；接入層：覆蓋所有接入節(jié)點，包括各地機場、地區(qū)臺站、地區(qū)管理局等有TDM 業(yè)務落地需求的單位，是IP 數(shù)據(jù)與非IP 數(shù)據(jù)交換的邊界[4]。

圖1 民航西南地區(qū)TDM 組網(wǎng)示意圖

TDM 承載網(wǎng)基于IP/MPLS 技術，采用端到端隧道技術來傳輸業(yè)務的，接入層節(jié)點路由器為非IP 業(yè)務終端提供語音接口（VHF 及電話）、同異步接口（雷達及轉報業(yè)務）的接入，源端路由器通過“代理方式”將同異步業(yè)務數(shù)據(jù)封裝在IP 報文中，并在IP 網(wǎng)絡中進行傳輸，目的端收到IP 數(shù)據(jù)后解封裝還原語音和同異步數(shù)據(jù)并將其轉發(fā)到對應目的端口上。空管臺站端接入設備為H3C 路由器，主要包含E1 單板用于路由器骨干中繼、E&M 話音單板用于VHF 或HF 話音、同異步串口單板用于雷達/ADS-B（串口）/轉報/V.35 業(yè)務、話音單板用于程控電話?？展芊志炙鶎倥_站的業(yè)務接入到臺站端接入路由器并通過電信運營商鏈路至航管小區(qū)的匯聚層設備，連接航管小區(qū)的接入設備統(tǒng)一落地提供給管制使用。航管小區(qū)接入設備路由器，主要包含MPU 主控板、SPU 業(yè)務板和HMIM 基礎業(yè)務接口板。其中用于傳輸VHF 信號的接口卡為E&M 話音單板，每塊E&M 話音單板可以傳輸8 路VHF 信號。

4 VHF 業(yè)務從FA16 向TDM 網(wǎng)遷移方案

由于各地設備配置和運行狀態(tài)不同，遷移方案沒有統(tǒng)一的標準。遷移方案的確定受現(xiàn)有VHF 傳輸設備的運行情況、內(nèi)話系統(tǒng)使用情況、電信運營商鏈路租用費用、TDM 承載網(wǎng)設備的穩(wěn)定性和兼容性。

4.1 VHF 業(yè)務TDM 承載網(wǎng)遷移模式

4.1.1 TDM 承載網(wǎng)完全遷移模式

TDM 承載網(wǎng)完全遷移模式就是將全部VHF 業(yè)務從原有VHF 傳輸設備遷移到TDM 承載網(wǎng)設備上，在航管小區(qū)端通過配線架并線方式分別接入到主用內(nèi)話系統(tǒng)和備用內(nèi)話系統(tǒng)，F(xiàn)A16 接入網(wǎng)設備退出使用。這種遷移模式主要針對只有一套FA16 傳輸設備的現(xiàn)場，且原有FA16 傳輸設備老化嚴重，故障多發(fā)和備件不足，VHF 業(yè)務全部遷移至TDM 承載網(wǎng)后VHF 傳輸保障能力提高，并且還可以節(jié)省大量租用電信運營商線路費用。

4.1.2 FA16 接入網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)并接模式

FA16 接入網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)并接模式就是保留原有FA16 接入網(wǎng)設備，同時在臺站端通過并線將VHF 信號接入到TDM 承載網(wǎng)設備上，在航管小區(qū)端TDM 承載網(wǎng)設備接入到主用內(nèi)話系統(tǒng)，原有FA16 接入網(wǎng)設備只接入到備用內(nèi)話系統(tǒng)，該模式的傳輸框圖如圖2 所示。這種遷移模式主要針對只有一套FA16 傳輸設備的現(xiàn)場，且原有FA16 傳輸設備運行較為穩(wěn)定且有一定的備件，在原有FA16 接入網(wǎng)的基礎上增加TDM 承載網(wǎng)，兩套傳輸設備增加了傳輸冗余性。該模式存在的主要問題為臺站端信號并接會造成兩套傳輸設備的相互影響。

圖2 FA16 接入網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)并接模式

4.1.3 本地TDM 網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)并接模式

本地TDM 網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)并接模式就是保留原有本地TDM 網(wǎng)設備，同時在臺站端通過并線將VHF 信號接入到民航數(shù)據(jù)網(wǎng)的TDM 承載網(wǎng)設備上，在航管小區(qū)端TDM 承載網(wǎng)設備接入到主用內(nèi)話系統(tǒng)，原有本地TDM 網(wǎng)設備只接入到備用內(nèi)話系統(tǒng)。這種遷移模式主要針對已建設了本地TDM 網(wǎng)的現(xiàn)場，在原有本地TDM 網(wǎng)的基礎上增加民航數(shù)據(jù)網(wǎng)TDM 承載網(wǎng)，兩套傳輸設備增加了傳輸冗余性。由于本地TDM 網(wǎng)與民航數(shù)據(jù)網(wǎng)的TDM 承載網(wǎng)的設備型號和結構相似，技術原理和接口特性一致，故不存在互相影響的風險。

4.1.4 FA16 與TDM 承載網(wǎng)混合模式

FA16 接入網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)混合模式就是部分臺站VHF 業(yè)務整體遷移至TDM 承載網(wǎng)，部分臺站的FA16 接入網(wǎng)傳輸方式不變，臺站端VHF 信號不并接，在航管小區(qū)端FA16 接入網(wǎng)和TDM 承載網(wǎng)設備都通過配線架并線方式分別接入到主用內(nèi)話系統(tǒng)和備用內(nèi)話系統(tǒng)，該模式的傳輸框圖如圖3 所示。這種遷移模式主要針對只有FA16接入網(wǎng)的現(xiàn)場，且只有部分臺站FA16 接入網(wǎng)設備老化嚴重。在此模式下應綜合考慮各臺站的覆蓋情況，盡量確保使用FA16 接入網(wǎng)的臺站和使用TDM 承載網(wǎng)的臺站在VHF 信號覆蓋上互為備份，這樣也可確保VHF 信號的冗余性。

圖3 FA16 接入網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)混合模式

4.2 VHF 業(yè)務遷移模式的測試

VHF 業(yè)務遷移模式原則上先進行測試再進行遷移，測試應在搭建的測試平臺上進行，但多個空管現(xiàn)場無相應的設備資源搭建測試平臺。VHF 業(yè)務遷移模式測試最好由地區(qū)空管局進行組織，集合地區(qū)設備資源進行測試，以西南地區(qū)空管局為例，西南空管局網(wǎng)絡中心和技術中心對TDM 承載網(wǎng)完全遷移模式、FA16 接入網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)并接模式和本地TDM 網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)并接模式進行了測試，測試的內(nèi)容包括設備掉電、中繼鏈路中斷和切換、主備主控板切換、業(yè)務接口板故障等，3 種模式的測試結果如下。

4.2.1 TDM 承載網(wǎng)完全遷移模式

（1）主備中繼電路中斷后，主用電路先恢復，業(yè)務恢復時間為20 秒左右；主備中繼電路中斷，備用電路先恢復，業(yè)務恢復時間為24 秒左右；主用電路中斷后，業(yè)務無感知秒切至備用電路。

（2）主備主控板切換無感知秒切。

（3）MSR3660 路由器開機時，該臺設備所有VHF端口E 線會有200 mV 左右的電壓，VHF 端口E 線電壓會被拉高，但未到達起控門限，不會被起控。

4.2.2 FA16 接入網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)并接模式

（1）并接后，F(xiàn)A16 接入網(wǎng)的相關特性會在特定條件下造成內(nèi)話長收或電臺長發(fā)。①通話過程中，F(xiàn)A16 接入網(wǎng)掉電或主用E1 拔出，會引起電臺發(fā)或內(nèi)話收起控8 秒左右；通話時，在一定條件下主控板切換會造成電臺發(fā)或內(nèi)話收起控8 秒左右。② 雙中繼切換，業(yè)務切換時間為14～64 秒不等。③主備主控板切換時間：當主用鏈路在主用主控板上，約47 秒；當主用鏈路在備用主控板上：無感知秒切。④ 單E1 配置下，在通話時，E1 電路單芯2 M線中斷，內(nèi)話側或電臺側會出現(xiàn)長收或長發(fā)的情況，持續(xù)時間約8 秒。⑤ 通話時，拔出特定方向的內(nèi)話或電臺側FA16 接入網(wǎng)設備ATI 板卡，該板卡上VHF 信號中斷，電臺或內(nèi)話會出現(xiàn)長發(fā)或長收情況，持續(xù)時間約8 秒；

（2）臺站MSR3660 路由器會在掉電重啟到正常運行期間造成FA16 接入的話音業(yè)務通道信令起控，出現(xiàn)內(nèi)話長收的情況。

4.2.3 本地TDM 網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)并接模式

MSR3660 系列路由器在臺站端并線的各種測試均正常，目前沒有發(fā)現(xiàn)導致電臺或內(nèi)話長發(fā)或長收現(xiàn)象。

4.3 VHF 信號遷移方案的選擇

通過對VHF 業(yè)務遷移模式的測試，我們發(fā)現(xiàn)本地TDM 網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)并接模式測試中暫未發(fā)現(xiàn)問題，一是因為TDM 承載網(wǎng)設備采用新技術的新設備，對傳統(tǒng)FA16 接入網(wǎng)設備存在的問題也進行了改進，二是因為同類設備的電氣接口特性一致，不存在電壓匹配等問題。本地TDM 網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)并接模式是VHF 業(yè)務遷移的優(yōu)選模式，也將成為VHF 業(yè)務傳輸?shù)闹髁饕幽Ｊ?，在各空管現(xiàn)場如配置了單獨的本地TDM 網(wǎng)建議采取該方式進行遷移。對未配置本地TDM 網(wǎng)設備的空管現(xiàn)場，要根據(jù)各現(xiàn)場原有傳輸設備的配置情況選擇其他模式進行遷移，在后續(xù)傳輸設備更新項目中完成本地TDM 網(wǎng)的建設。特別要說明的是，F(xiàn)A16 接入網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)并接模式存在的問題較多，但主要是因為FA16 接入網(wǎng)設備本身特性既存在的問題，并接后也無新增其他問題，相比現(xiàn)有FA16接入網(wǎng)單傳輸設備的運行風險并沒有加大。

目前云南空管分局所屬臺站VHF 信號均通過FA16 接入網(wǎng)傳輸設備，由運營商或自建微波送至航管小區(qū)，再通過航管小區(qū)中心配線架并線分別送給主用內(nèi)話系統(tǒng)和備用內(nèi)話系統(tǒng)，存在著傳輸設備單節(jié)點風險。航管小區(qū)FA16接入網(wǎng)設備于2012 年建設投產(chǎn)，使用時間已超過10 年，現(xiàn)在FA16 接入網(wǎng)設備廠家也早已停產(chǎn)，備件也已無法購買，VHF 信號傳輸風險不斷增加。為消除FA166 接入網(wǎng)設備老化故障造成的傳輸設備單節(jié)點風險，云南空管分局也已經(jīng)啟動了VHF 業(yè)務遷移工作，綜合考慮現(xiàn)有設備的配置和運行情況，擬采用FA16 接入網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)混合模式進行VHF 業(yè)務進行遷移，并根據(jù)臺站覆蓋備份關系和FA16 接入網(wǎng)投產(chǎn)年限來確定擬將VHF 業(yè)務遷移至TDM 承載網(wǎng)的臺站。

5 結論

隨著技術的進步和國產(chǎn)設備的不斷更新，民航通信網(wǎng)建成投產(chǎn)，空管關鍵業(yè)務向新設備遷移是大勢所趨。在新舊設備的融合上，我們要充分進行研究測試，找到新舊設備聯(lián)合使用的優(yōu)化方案。以VHF 業(yè)務遷移為例，本文介紹了4 種遷移模式，通過測試和對比確定了本地TDM 網(wǎng)與TDM 承載網(wǎng)并接模式是VHF 業(yè)務遷移的優(yōu)選模式，各空管現(xiàn)場應根據(jù)各地實際情況選擇適合的遷移方案，并通過項目建設逐步過渡到優(yōu)選傳輸模式，為民航VHF 地空通信業(yè)務提供更加可靠的傳輸保障。