民航甚高频VoIP技术的应用与探索

魏桐

摘 要：基于IP的语音传输（VoIP）协议是采用网际互连协议（IP）以数据包方式传输语音的协议。通过将VoIP技术在甚高频（VHF）和语音通信系统（VCS）中的推广应用，逐步实现空管（ATC）语音设备处理和传输的全面IP化。针对以江苏空管分局尹山台站现场所使用的广州海格通信的EXP5300甚高频地空通信系统进行了简要介绍，为空管通信设备应用及维护提供参考。

关键词：远程控制与监视;VoIP传输技术;甚高频

引言

随着民航业的高速发展进入21世纪，我国的航空运输呈现急速增长。EUROCAE联合世界各地民航组织制定了空管基于IP的语音传输（VoIP）协议的标准。同时，国际民航组织（ICAO）确定了未来空管语音通信是基于IP技术的。目前江苏空管分局在尹山台站安装了广州海格通信生产的EXP5300甚高频地空通信电台，国产甚高频电台也是本分局首次使用，本文借此对以海格甚高频系统为例的国产设备进行浅析及探索。

1 设备工作原理及软件

1.1工作原理

EXP5300甚高频地空通信电台的原理框图如图1-1所示。

电台接收时，从天线接收下来的射频信号，经滤波器、放大、两次变频后产生512kHz中频信号送至数字单元进行下变频、解调处理，输出音频信号经显控单元音频放大后从扬声器输出。

电台发射时，音频信号由显控单元音频口（或数字单元综合口）送至发数字单元进行中频调制、上变频，输出512kHz中频信号经射频单元进行混频、放大形成高频激励信号送至功放进行功率放大，再经谐波滤波器单元滤除谐波分量后送至天线发射输出。

1.2软件系统概述

MC1000主要用于远程控制与监控PRO5300型甚高频地空通信系统中通信设备，例如EXP5300/T/R系列甚高频地空通信电台。PRO5300型甚高频地空通信系统主要应用于民用航空领域，可提供空中交通管制，航务管理及对空广播通信等服务。

通过MC1000软件，用户能够在日常工作區域远程对电台进行操控，实时、高效监控电台运行状态和通信情况，并且在系统出现故障时能够调用日志信息快速定位问题，为甚高频通信系统的正常运行提供有力的支撑和保障。

MCS1000主要功能有[1]：

1.2.1实时监控系统中电台状态：MCS1000软件通过树状图的形式展现系统中甚高频电台的状态，主要包括电台的名称、类型、连接状态（通、断）、电台状态（正常、告警）、频率、收发状态、主备状态、IP地址等信息，进行信号采样、处理、动态显示等。当电台从未连接进入系统，状态显示未知。当电台由连接变为断开连接，连接状态会更新为断开，但状态信息保留断开前状态。

1.2.2远程控制电台操作，配置电台参数：MCS1000软件可控制电台进行自检、主备切换、重启、发射等操作。可查看并配置电台信道参数，包括工作信道号、频率、接收门限、信道间隔、AGC开关、信噪比、信号电平、静噪方式、功率、调制度、频偏等。另外，软件还支持电台100套信道参数的规划、下载、读取、保存。

1.2.3日志功能：MCS1000软件支持实时记录电台操作以及软件对电台的操作，可查询过去一周内的数据，支持时间查询、关键字查询等功能。一周以前的数据会备份到指定文件夹，供用户查询。

此外，针对多设备的大型系统，MCS1000支持分层分级管理，采用树状图显示形式，可查看单电台状态，也可查看机柜和台站的设备汇总信息，方便用户监视整个系统的所有设备。通过MCS1000软件，用户能够在日常工作区域远程对电台进行操作，并且相较于国外上一代产品，实现了对电台运行状态和通信情况的实时动态显示，在系统出现故障时能够调用日志信息快速定位问题，为甚高频通信系统的正常运行提供有力的支撑和保障[2]。

2 空管VoIP

2.1 工作原理

实际空管语音通信过程中，网关通过语音压缩算法对VoIP数据编码进行压缩，并将这些数据按传输控制/网际协议（TCP/IP）标准进行打包，经IP网络将数据包送至接收地，接收端网关对这些语音数据包进行解压处理并恢复成语音信号。IP网关是IP语音传输的核心与关键设备，它将需传输的语音信号映射为相应的地区网关IP地址，并将这些信息存放于一个数据库中，通过数据接续处理软件实现通知处理、数字语音打包和路由管理等功能。发送端网关根据数据库资料确定数据包IP地址，并将该IP地址加入IP数据包中，同时选择最佳路由经互联网到达目的地网关。而对于一些互联网尚未覆盖或暂时未设立网关的地区，可设置路由，由最近网关通过长途电话网转接，以便完成通信业务[3]。

2.2 其他应用

VoIP技术也可用于语音或视频通话，如经IP达成通话与多媒体会议。目前，通过网络聊天工具进行语音或视频聊天较普遍，而这种带语音的通信方式并不是通过电信运营商的传统电话网络进行的TDMA传输，而是通过互联网进行的IP传输。

VoIP技术在国内也将迎来语音通信技术的变革，也只有通过技术的升级才能高效满足空中流浪的增长。通过最新技术的VCS（Voice Communications System）网关，可以在传统VCS保留不障了信息在传输过程中的安全性，体现出更高的效率。因此，针对移动通信技术，在未来长变的情况下，在ATC基础设施中集成具有符合EUROCAE ED-137规范的VoIP电台，甚至可以混合安装具有模拟音频接口的电台。根据此方法，我们可以将自己的网络顺利过渡到IP技术，并且逐步构建满足未来需求的基础设施，这也适用于传输基础设施本身。鉴于符合保期的应用中仍然会产生重要的作用，并且会在互联网的发展过程中，获得更为良好的发展条件，产生更大的影响[4]。

3 结语

随着民航事业的飞速发展，民航飞行安全对空管设备运行保障能力提出了新的要求。

本文针对江苏空管分局终端空管通信设备中VoIP的应用进行了探讨，并对传输和互连提供了IP应用思路及其应用分析。由于全国空管通信设备IP传输通过局域网和民航专用网络连接，因此具有更高的可靠性及可扩展性。随着民航空管设备的更新换代，将来会有大量 VoIP 技术用于空管工作，VoIP在民航通信系统中会有更好的前景，故应对VoIP技术应用于空管保障设备进行深入研究。

参考文献：

[1]MCS1000用户使用手册

[2]EXP5300电台（新结构）使用手册

[3]张登银，孙精科. VoIP技术分析与系统设计[M].北京：人民邮电出版社，2003.

[4]徐忠根，蒋琳.认知无线电网络中船舶导航系统网络通信技术研究[J].舰船科学技术，2020，42（22）：94-96.

（中国民用航空华东地区空中交通管理局江苏分局，江苏 南京 210000）