基于VoIP传输的民航甚高频通信

摘?要 甚高频（甚高频）地空遥控系统是现代空中交通管制系统的重要组成部分，是航路地空通信的最基本的手段。本文搭建了运用VoIP传输技术的实验网络平台，以测试民航甚高频信号在其中的传输质量。实验结果显示：基于VoIP的民航甚高频信号在网络状况不足够好的时候同样能够可以满足民航甚高频通信的语音质量要求。

关键词 甚高频；VoIP；空中交通管制；传输质量

中图分类号 U665 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)082-0156-02

华东空管局主要担负华东空域的空中交通管制、气象、情报服务以及设备保障，同时负责进行系统建设、人员培训、空管科技研发等。为了执行空中交通管制的业务职能，华东空管局的空中管制人员必须与本区空域的飞机进行甚高频通信。目前，华东空管局网络公司已经自行建立了数个成规模的地面数据通信网络，承载甚高频语音（VHF）的传输业务。

当前，华东地区空管数据通信网络中，使用的接入设备都是上世纪90年代中期研发和生产的路由器、复用器设备。目前空管使用这些设备大都已经停产或即将退出市场。由这些设备组成的网络，传输机制也比较单一，仍然在采用非常传统的电路交换方式，设备的可维护性，业务扩展能力都比较受限制。

目前，民航通信网络传输的发展方向正在逐步从传统的低速串口通信转向基于TCP/IP协议的IP传输网络。基于IP协议的承载介质可以穿越运营商的IP网络，TD-SCDMA网络，民航VPN网等等，增强数据转发的适应性和健壮性，并且承载多种民航业务，在不增加或者不显著增加成本的情况下，提供较强的可扩展能力。因此，本文就将测试基于VOIP传输的民航甚高频通信，是否能满足空管业务的传输要求。

1 VOIP技术特点分析

1.1 VOIP技术简介

VoIP（Voice over Internet Protocol）是将模拟声音讯号（Voice）数字化，以数据封包（Data Packet）的型式在IP数据网络（IP Network）上做实时传递。VoIP最大的优势是能广泛地采用Internet和全球IP互连的环境，提供比传统业务更多、更好的服务。

1.2 VOIP相关协议及特点分析

目前VOIP常用的协议有H.323、SIP、MEGACO和MGCP等。H.323是一种ITU-T标准，该标准既包括了点对点通信也包括了多点会议。H.323定义了四种逻辑组成部分：终端、网关、关守及多点控制单元（MCU）。终端、网关和MCU均被视为终端点。会话发起协议（SIP）是建立VOIP连接的IETF标准。SIP是一种应用层控制协议，用于和一个或多个参与者创建、修改和终止会话。媒体网关控制协议（MGCP）是由思科和Telcordia提议的VoIP协议，它定义了呼叫控制单元（呼叫或媒体网关）与电话网关之间的通信服务。MGCP属于控制协议，允许中心控制台监测IP电话和网关事件，并通知它们发送内容至指定地址。Megaco/H.248是一种用于控制物理上分开的多媒体网关的协议单元的协议，从而可以从媒体转化中分离呼叫控制。从VoIP结构和网关控制的关系来看，Megaco/H.248与MGCP在本质上相当相似，但是Megaco/H.248支持更广泛的网络，如ATM。

1.3 VOIP传输系统的基本构成

对于传统语音业务，从呼叫方到接收方的所有功能全部由PSTN完成。IP语音业务与之不同。

在图1中，IP语音网关提供IP网络和公用电话网（PSTN/ISDN）间的端口，用户通过PSTN连接到IP语音网关，由IP语音网关负责将模拟信号转换为数字信号并压缩打包，使之成为可以在IP网络上传输的分组语音信息，然后再经IP网络传送到被叫侧IP语音网关，由被叫端的IP语音网关将分组语音数据包还原为可识别的模拟语音信号，并通过PSTN传送给被叫电话终端，从而完成了一个完整的电话到电话的通信过程。在实际VoIP组网中，还可能需要用到GateKeeper（网守），由它来完成路由和访问控制等功能。

图1 VOIP系统的基本构成

2 传统甚高频地空遥控系统

甚高频地空遥控系统是现代空中交通管制系统的重要组成部分，是航路地空通信中保证管制人员与区域内的飞行器之间进行正常可靠通信的最基本手段。甚高频通信是飞行器与飞行器、飞行器与管制指挥之间进行交流的纽带，不仅用来发送和接收遇险、紧急及安全信息等，也用行器电台之间、海岸电台与船舶电台之间的无线化呼。传统的甚高频地空遥控系统是由多台甚高频收发信机、链路复用器，中央电子控制柜，甚高频控制台，录音机及遥控台等组成。

图2 传统甚高频通信结构

3 实验系统

3.1 实验设备介绍

本次实验系统选择H3C公司的MSR路由器进行组网。MSR路由器采用成熟并且结合空管专业版本的软件操作系统，提供丰富的QOS特性，H3C MSR 50系列产品采用H3C成熟商用的软件操作系统，提供丰富的QoS特性，全面支持IPv6，同时大大地增强部署MPLS VPN业务的能力。采用OAA（Open Application Architecture）开放应用体系架构，产品提供了一个公开软硬件接口及标准规范的开放平台，任何厂商与合作伙伴均可以基于此平台开发更为深层智能的网络应用功能，以形成业务定制、优势互补、深度集成、合作共赢。MSR50系列路由器还通过OAA架构提供基于路由器的统一通信功能，为用户提供灵活的语音呼叫处理、IP-PBX、IP电话会议和即时通讯等功能一体化的开放通信解决方案。MSR路由器支持多种中继传输网络，包括E1专线方式和MSTP专线方式等，可以实现在广域网上的不同传输方式，既满足今后通信技术发展，又满足空管专业数据的可靠传输。

3.2 实验系统组网拓扑

本方案测试网络的主体结构为一地（民航ATM网）一空（民航Ku卫星网）；在青浦与浦东两个节点对H3C路由器传输空管甚高频业务进行测试，获取一些具体性能指标，以验证民航甚高频信号在运用VoIP传输技术的网络中的传输质量。

3.3 实验步骤

1）利用AM48语音测试仪二台在青浦和浦东之间对抽样的频率和不同的输入电平进行甚高频语音通道衰减测试。

2）两端设备分别接入内话系统和甚高频遥控台，利用手持便携机模拟机组双方会话，模拟各种环境下民航甚高频信号在运用VoIP传输技术的网络中的传输质量。

4 实验结果

4.1 语音通道衰减测试结果（见表1）

使用AM48语音测试仪进行测试。

1）输入7dbm时，输入音频电平过大时出现非线性失真。

2）2.1k预留给fax用，可以命令解除该频点的屏蔽。

3）其他音频测试基本符合甚高频语音传输要求。

4.2 实际使用测试结果（见表2）

5 结果分析

基于VoIP传输的民航甚高频通信信号，在网络状况不足够好的时候同样能够可以满足民航甚高频通信的语音质量要求。由此可以相信，随着民航通信与VoIP技术的应用发展，现代空中交通管制网络传输系统将会实现更多可能和更好的前景。

图3 基于VoIP传输的民航甚高频通信实验图

参考文献

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