VoIP技术在空管VHF通信系统中的应用分析

2018年第8期信息通信2018 (总第188 期）INFORMATION&COMMUNICATIONS(Sum.No 188) VoIP技术在空管VHF通信系统中的应用分析
徐凯
(民航青海空管分局，青海西宁810000)
摘要:首先对VoIP技术在空管甚高频(VH F)组网可行性进行了分析,介绍了 VoIP技术的优点，其次分析了 VoIP技术在民航空管中应用所需要的关键技术，最后结合设备给出了两种在空管应用的可行模式。

关键词:VoIP;空管;VHF
中图分类号:TN916.5 文献标识码:A文章编号:1673-1131(2018)08-0198-02
〇引言
陆空话音通信是空中交通管制的必要手段，当前民航VHF
地空话音通信承担着管制员与航空器机组之间实时联系的功
能。

由于民航V H F视距传输的特性，其理论传输距离最大只
有几百公里，加上地球曲面半径和地形等因数的影响，民航
V H F电台实际传输距离大约只有100多公里，远远小于一条
航线几千公里的覆盖要求，目前民航使用在航路上架设VHF
遥控台来解决此问题，遥控台传输链路的可靠性、稳定性将会
直接影响空中交通管制服务的质量，随着VoIP技术在互联网
通信领域的快速发展及成熟，这项新技术在民航V H F通信中
的优势渐渐体现,获得民航业的青眯。

1 V o IP技术在空管V H F应用的可行性分析
1.1 V H F遥控台目前传输系统的特点
⑴働棚2M钱的规点輪式漱占用带宽;
(2) PCM复用，每个2M电路可以复用30路话音信号，两 个2M电路保障30路信号；
(3) 两条地面和一条卫星线路，两部收发信机组成冗余备 份系统。

各分系统通过物理接口相互连接在一起。

1.2此模式普遍存在的问题
(1) 甚髙频网络的共享性、扩展性不足;容量低资源利用 率差，运行成本很髙。

(2) 无线电干扰日益严重，频率资源日趋紧张，未来的发 展存在着増加台站数量扩大覆盖范围与频率资源紧张和避免
干扰之间的相互矛盾。

(3) 与主流技术脱节，目前民航VHF遥控台传输所用PCM 复用技术和专线的方式将被现代通信技术所淘，欧洲的电信
运营商大都已不再提供TDM传输线路，所有的传输网络都将
基于IP，国内电信运营商也是同样的发展趋势。

(4) 受传统技术的约束甚高频网络中存在着多个系统，各 个系统独立运行，分别监控，网络整体性能受到限制。

甚高频
通信的有效性，抗干扰性能、使用维护的便捷性能等受到影响。

1.3 V oIP技术在空管V H F应用的优势
VoIP(Voice over Internet Protocol)通俗的讲就是通过 IP
传输语音。

过去人们对使用IP传输V H F话音一直有疑问，主
要有:①VoIP不够稳定:②Voice话音质量不够好;③IP网络
不安全。

而事实是：①现在几乎所有电信运营商的骨干传输
网都是基于〇»的;②V oIP具备Qos(服务质量控制)，可以提
供非常好的质量所有的电信运营商已经把TDM(时分复用)的
传输网升级到IP网络，并且TD M网络将在不久消失;③IP网
络安全性很高，银行等金融机构的网络全部基于IP，在空管的
内话系统中,早己成功应用（包括民用与军用)，而且如果空管
系统形成一个局域网，与外网物理隔断，安全性更髙。

欧洲民航设备组织（EUROCAE)成立了 EUROCAE
WG67工作组，开发VoIP的ATM相关的文件，在2004年3月
在巴黎举行的第一次会议，在2009年8月推出了一系列的标
准文档，被称为ED13X系列，其中ED137已定义了空管系统
的VoIP标准。

具体如下所示：
EIM36 CVoIP空中交通管理(A IM)系和技术要求
ED-137BCVOEPATM组件的交互性标准》卷丨：电台;卷
n:电话;卷D I:与遗留电话系统的协同工作能力;卷IV:录音;
卷V:监管；
ED-138 «VoEP A TM系统网络要求和性能》Part1:网络规
萡说明;Part2:网络设计方针。

图1EUROCAE空管标准
传统通信模式的缺陷已经越来越明显，以IP网络传输为
基础的通信方式随着互联网的急速发展也己经成为通信方式
的主流，民航地空话音通信也会随着主流技术的进步发展，目
前各国内外V H F设备生产厂家已停产传统模拟电台,所生产
的数字电台都支持VoIP技术,在欧洲，此技术已在民航大范围
应用，欧洲空管组织制定了过渡方案和发展路线，其管制移交
电话，无线地面站链路分别在2018和2020年全面实行VoIP
标准。

我国民航空管部门也认识到VoIP的重要性，成立了相
应的课题小组，在这一方面做了很多深入的研究工作，取得了
—些关键性的成果，其中民航西北空管局也在2012年完成了
VoIP的有效性实验和通话测试，并获得了良好的通话效果,R&
S也在深圳南航和内蒙呼和浩特了目山分别建成了两个VoIP
话音信道，传_用了现有L A N网络，距离几十公里，效果好
于传统传输方式。

2 V oIP技术在V H F系统中的应用
V oIP技术是一种基于IP分组网络实施的数字语音通信
方式，其在民航中实现的关键技术包括信令技术、编码技术、198
信息通信
徐凯:VoIP 技术在空管VHF 通信系统中的应用分析
Jan-Patrk Kuraiis.VoIP principles and standards [Z ].2012. B .Maier .Seminar.VoIP EUEOCAE ED 137[Z ].2012. ROHDE &SCHWARZ .IP 技术在当前V H F 通信系统中可 实现的应用[ZL 2011.
作者简介:徐凯(1981-)男,工程师，研究方向：民航通信技术
199
RS
XU 4200
GBJ000V’
屯台
遥控盒
A C C S ite
图3 XU 4200电台RC+VoIP 组网图
此方案用来作为民航空管V H F 应急通信系统的搭建是 个非常好的选择。

3结语
VoIP 技术是民航地空通信系统面向未来的科技，管制语 音信息通过VoIP 系统在互联网上传送采用的是包交换方式, 这些语音包在互联网上传送时并不通过固定的链路，而是在 各个节点之间动态的选择质量最好、最为畅通的链路到达目 的地,而目前V H F 台站建设时都租用一条或两条物理连接线 路进行传送，受外界影响中断的可能性相比VoIP 系统大大提 高，且随着4G 、5G 技术的成熟，对于青海等偏远地区台站的建 设也减少了选址的难度，网络费用也远小于目前专线方式。

虽 然目前在国内大面积普及还有很多困难，但是相信随着技术 的进步与空管通信设备的更新，VoIP 技术一定会在民航空管 迎来灿烂的绽放。

参考文献：
其网络性能要求如表2所示：
表2 IP 内话与数字电台通信对网络要求
Parameter 参数Recommended value
推荐值
Effects in case of non-
compfeance 鮮B andw idth 帚*
M nim um lOGkbps per vok» c hannel and (iredion (addtioralbandMdti is n eeded far G82PP agn^ngifnckided)
Increased delay, voce dppng,
voice a ntanupioo a nd v oioe aldps N dw orii detoy W 络jW
than 40ms o ne w ay dutay between locd and r emote s ite Voice c fippng, robcic samd,
inlenuplion and vdce A ips JH tar 抖动
N o m ore t tan 5ms far r atio N o m ore t ton 10ms t or t elephony AddM krai delay atd v oice
de^adatan ^ see n etwat delay Pacfcelloss Le»flian0,1%A ny packet loss can agrafecanfly
decade a V oIP cal by causm g vckecipfang a nd v oice s kips,
德国R &S 公司生产的数字电台XU 4200还可以提供模 拟音频和V O IP 并行工作的方式，即可实现内话模拟遥控， 同时R &S 遥控盒GB 4000V 通过现有I P 监控网络实现 V O IP 话音。

目前，这种方式只适合单机信道，但R &S 遥控 盒GB 4000V 的配置界面已预留了支持主、备机功能，此可 实现两处不同地点通过I P 网络同时控制一个数字电台 XU 4200。

网络传输技术、头时传输技术、QoS 保障技术。

2.1信令技术
信令技术保证电话呼叫的顺利实现和话音质量，广泛接 受的控制信令体系有ITU -T 的H . 323系列和IE T F 的会话发 起协议SIP ,民航主要使用面向Internet 应用的设计的SIP 协 议，SIP 协议同HTTP 、SMTP 等Internet 应用协议一致,追求实 现简单、开放、灵活;基于文本形式表示;可扩展性好，通过在 报文头域增加新的消息类型来支持新的业务，给厂商留下足 够的扩展空间。

2.2编码技术
语音编码的目的是在保持一定的算法复杂程度和通信时 延的前提下占用尽可能少的通信容量传送尽可能高质量的语 音。

选择合理的编码方式对话音信号的有效传送非常重要。

表1常用的语音编解码协议
编码方式
编码率
幀大小
单路所需
带宽
MoS
编码时延
1M 带宽支持
话音路数
G.71164kb/s
20ms 90.4kb/s
43
0.75
11
G.72816kb/s 10ms 68.8kb/s 4.0514G.729a/b
8kb/s 10ms
34.4kb/s
4.0
10
29
2.3实时传输技术
主要是采用实时传输协议RTP ，RTP 是提供端到端包括 音频在内的实时数据传送的协议，RTP 包括数据和控制两部 分,后者叫RTCP ，RTP 提供了时间标签和控制不同数据流同 步特性的机制,可以让接收端重组发送端的数据包，可以提供 接收端到多点发送组的服务质量反馈。

2.4网络传输技术
VoIP 中网络传输技术主要是TCP 和UDP , RTP 提供具有 实时特征的、端到端的数据传输业务，因此通常RTP 协议数据 单元是用UDP 分组来承载。

此外还包括网关互联技术、路由 选择技术、网络管理技术以及安全认证和计费技术等。

2.5 QoS 保障技术
服务质量(Quality o f S ervice ,简称QoS ),是在分组交换过 程中对数据包的延迟、抖动、丢包率等服务能力的评估。

VoIP Q oS 目标是：网络资源控制及调配、网络拥塞避免及管理、减 少报文丢失率、网络流量调控、为特定用户或特定业务提供专 用带宽、支撑网络上的实时业务。

目前国内民航空管系统中大量使用的新型V H F 数字电 台如德国RS 4200系列、OTEDTR 100系列都已具备VO IP 功 能，都满足EUROCAE ED -137标准;老式的模拟RS 200系列 电台RS 厂家也可以提供相应的网关使其具备IP 功能，如内 话设备也采用IP 内话，其网络连接可如图2所示：
校拟内话
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2. .3
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