基于R&S4200系列电台及GB4000系列遥控盒的VoIP甚高频通信系统组建案例分析

周阳

摘   要：VoIP技术是基于IP和Internet网络实现语音信号传输的先进技术。文章介绍了利用罗德与施瓦茨公司（R&S）4200系列電台及GB4000系列遥控盒搭建一个3信道VoIP民航甚高频语音通信系统的过程，并分享了搭建经验。

关键词：网络电话;甚高频;地空通信

甚高频地空通信是民航空管单位和机组之间最常用的通信手段，当前主流的甚高频通信系统配置模式是通过模拟方式传输音频和控制信号。近年来，基于IP和Internet的网络电话（Voice over Internet Protocol，VoIP）技术被逐渐应用到空管语音通信系统中，该技术使用IP网络设备将甚高频电台和管制语音终端相连接，并通过数字形式传输音频和控制信号。本文通过介绍基于VoIP的甚高频通信系统搭建和测试实例，来分享该系统的搭建经验[1]。

1    现场环境和搭建方案简介

本套测试系统搭建于宁波空管站航管楼，管制语音终端采用R&S公司的GB4000T和GB4000V遥控盒，位于航管楼3楼管制现场（现场①）。甚高频电台采用R&S公司的XU4200收发一体电台，共采用3台，分别位于航管楼的航管楼8楼设备机房（现场②）和2楼设备机房（现场③），甚高频电台和遥控盒之间的传输距离分别是30 m和80 m。同时采用思科SF200E-24 10/100M 24口交换机、思科SF95D-08 10/100M 8口交换机、netLink单模光纤收发器作为传输设备。最终搭建的系统结构如图1所示。

2    组建过程中遇到的问题和解决方案

由于GB4000T，GB4000V遥控盒以及XU4200电台在采用VoIP模式运行的相关参数设置在R&S随产品配发的相关用户手册和操作手册中都有详细指导，本文不再对此过程进行赘述。

在系统的搭建过程中，主要需要解决的是传输延迟、稳定性、误码率的问题，根据欧洲民航组织在2009年颁布的ED-138 Part1[2]，对VoIP技术在民航通信应用中的服务质量（Quality of Service，QoS）有明确的标准，如图2所示。

标准中的无线电语音（Radio Voice）一栏就明确规定VoIP技术应用于民航甚高频通信时，需要满足延迟≤50 ms、抖动≤15 ms、误码率≤0.5%的要求。

本次组建基于VoIP的甚高频语音通信系统的3个设备现场间有两种传输方式：一是采用楼宇间的实线信息点进行传输;二是通过楼宇间的光纤进行传输，需要增设光纤收发设备。

在采用楼宇间的实线信息点进行连接测试时，现场①通过PC访问现场②和现场③的电台，反馈的延迟数据在170 ～280 ms范围内，且有较大的波动，故放弃采用楼宇间的实线进行传输，更改为楼宇间的光纤进行传输，为此增设了netLink 10/100 m自适应光纤收发器，经过同样的连接测试，反馈的延迟数据均在20～40 ms，符合ED-138的标准要求。

值得注意的是，在进行光纤传输测试时，最初采用的是1台100/1 000 M自适应8口交换机作为现场②两部甚高频电台的节点交换机，思科SF200E-24 10/100 M 24口交换机放置在现场①作为核心交换机，但在实际试用过程中发现这两部甚高频电台和遥控盒之间的连接会出现随机中断的情况，而中断时对应的路由器端口指示均正常。随后经过长时间的传输监测发现，在接入这台100/1 000 M自适应8口交换机后，遥控盒端口和现场②两部甚高频电台之间的网络传输有较高的抖动值，有时传输延迟甚至能高达200ms，而脱开该节点交换机直连电台进行传输测试，传输延迟和抖动值均符合要求。经过探讨和实测，将节点路由器更换为思科SF95D-08 10/100 M 8口交换机后运行正常。

这一问题也给维护人员启示，在自行采购传输设备进行VoIP甚高频通信系统搭建的过程中，要在保证满足ED-138所规定的QoS标准情况下，根据系统容量选择适当的传输设备带宽，而不是盲目选择标称带宽高的传输设备。

3    甚高频语音通信系统的优缺点及优化方案

在甚高频语音通信系统搭建完成后，维护人员也进行了长时间的观察和试用，发现了该系统的一些优缺点。

3.1  甚高频语音通信系统的优点

（1）基于数字信号传输和QoS，VoIP技术能够提供比传统模拟信号传输质量更好的话音。

（2）基于VoIP的语音通信系统组建完成后，新增、更改信道接入管制甚高频通信终端时，可以采用多种传输路由方式，无需重新敷设线缆或采购专用传输设备，极大降低了系统维护成本。

（3）VoIP模式为管制终端提供了更丰富的功能，例如，在权限开放的情况下管制终端能够对电台进行部分参数调整和控制操作，方便语音记录仪接入采集录音信号等，大大扩展了应用场景和便利性。

3.2  甚高频语音通信系统的缺点

甚高频语音通信测试系统由于采用单路由传输，又增加了光纤设备，故障点有所增加，且任意一个传输节点故障都会造成某一信道中断。由于IP可以提供路由功能，后续可以新增一条传输线路，通过路由功能确保通信的快速恢复，避免因为传输设备故障造成通信中断。

4    结语

随着民航空管技术的不断发展，越来越多的民航设备厂商都推出了基于VoIP技术的甚高频电台、语音交换系统、语音记录仪等设备，它们不再是单一的设备，而具备了组成庞大系统、平台的条件。基于VoIP技术的设备展现出了更好的易组建、易维护性，具有更优异的性能、更好的安全性以及更低的投建成本，这使得VoIP技术必然成为将来民航空管技术中的主流方向。本文通过一次实验，分享一些粗浅的经验，希望能为行业提供一些参考。

[参考文献]

[1]孙俊峰.甚高频地空通信系统中VoIP技术的运用[J].信息通信，2015（8）：202.

[2]EUROCAE.Network requirements and performances for voice over internet protocol（VoIP）air traffic management（atm）systems-network specification[EB/OL].（2009-02-10）[2019-08-20].www.eurocae.net.