VoIP 技术在甚高频地空通信系统中的应用研究

周阳

（民航西南空管局，四川 成都610000）

民航地空通信是通过使用模拟高频电台实现地面与空中间的信息交流，信息技术的快速发展革新来了地空通信方式，由传统的高频向着甚高频发展，且PCM数字复用传输技术的发展与使用，进一步革新了语音信号的传输模式，为甚高频地空通信系统的快速发展注入了强大活力。但就目前而言，传统甚高频通信系统在使用的过程中，系统传输方式的限制、资源共享的不便捷，影响着通信控制系统的高质量发展。因此，VoIP 技术的应用得到了民航领域的重视，因此，对VoIP 技术在甚高频地空通信系统中的应用进行研究具有重要的实践意义。

1 VoIP 技术的基本原理

VoIP 技术是指通过利用网络之间的连接而达到语音通信目的的一种通信技术，VoIP 技术的原理是利用语音压缩算法来对语音做编码处理，利用互联网技术将处理后的语音压缩包传输至目标，对语音压缩包进行解码处理后，即可恢复原本的语音信号，进而实现地空通信的目的。IP 电话可以把IP 网中不同区域的电话区号映射成对应的网关地址，之后通过对这些网关数据整理分析，完成呼叫等操作，可以有效地减少传输延时。

2 传统甚高频地空通通信传输信号弊端

甚高频波段通信代替高频短波通信极大地提升了航空通信的通信质量，但对于甚高频通信来说，虽然早已经被运用在地空通信系统中，在使用中却需要借助遥控台来进行调控，且传输信号同样要经过PCM遥控台，遥控台在受控的情况下，才能有效地完成内话与监控任务。所以，该种形式下的甚高频通信不能满足航空通信的发展需要，信息技术的快速发展则革新了该种通信模式，新型甚高频通信系统不再采用传统的信号形式，而是采用TDM数字音频，而PCM数字复用器的使用也替代了传统模式采用遥控台进行调控的功能。TDM数字音频的使用提升了模拟语音信号的传输效率，但在宽带利用率方面仍存在着不足，宽带效果的利用率不高导致其对语音信号的传输量存在限制，因此，技术人员需要不断地进行相关的研究，优化传输方式。

3 VoIP 技术在甚高频地空通信系统的发展与应用

3.1 应用优势

随着航空行业对地空通信系统需求的不断提升，传统的通信模式所具有的缺陷愈发明显，而以IP 网络传输为基础的通信系统随着信息技术以及互联网技术的发展逐渐成为主流。目前，国内外的许多VHF 设备生产厂家已经开始停产传统的模拟电台，转而生产支持VoIP 技术的数字电台，在欧洲，VoIP 技术已经在各大民航推广使用，且为了支持VoIP 技术的推广，欧洲空管组织开始逐步推行使用VoIP 标准。我国民航同样成立了VoIP 技术研究小组，并取得了一定的成绩。2012 年，民航西北空管局进行了VoIP 通过测试，测试结果良好。R&S 同样在深圳南航与呼和浩特建立了VoIP 语音信道，效果明显优于传统传输模式。与传统传输模式相比，VoIP 技术具有资费低、业务灵活性强、方便快捷以及运营简单等优点。由于VoIP 技术是基于互联网技术来完成传输任务的，因此，可以说其在传输过程基本不产生费用，且由于其使用的是独立的IP 网络语音形式，因此语音的质量也有保障。VoIP 技术能够传输语音、视频等信息，且信息传输不受时间的限制，能够满足民航新业务的部署与开展。VoIP 技术在有网络情况下就能够实现传输，因此其传输更加的快捷高效。同时，VoIP 技术的应用不再需要对各级程控交换机进行维护，只需开通网络服务器即可，因此，运营模式更加的简单。

3.2 关键技术

（1）编码技术。进行语音编码的目的是为了确保在复杂算法下尽量占用更少的通信传输容量。选择合理的编码技术是提升语音信号质量的重要保证。

（2）实时传输技术。信息数据的传输是基于RTP 实现的，RTP 为控制系统提供了实时数据传输协议，主要包括数据与控制两部分。

（3）网络传输技术。网络传输的实现则是通过利用TCP 与UDP 实现的，具体而言，网关互联与管理和路由的选择等均属于网络传输技术。

（4）QoS 保障技术。服务质量主要是指分组交换过程中，数据包延迟、抖动以及丢包率等服务质量。VoIP 保障技术的总体目标是能够实现对网络资源的控制与调配、网络流量的调控以及支撑网络上的实时业务等。目前我国民航在空管系统中使用最多的为新型VHF 数字电台，能够提供相应的网关，进而保证其具备IP 功能。网络连接如图1 所示。

3.3 发展前景

3.3.1 VoIP 技术在甚高频地空通信系统中的发展与应用

VoIP 技术优势主要体现在IP 电话以及互联网服务功能方面，在地空通信控制系统中，交控可以将VoIP 技术与运营商通信专项服务相结合，进而构建专门的地空通信网络，提升地空通信控制系统通信的质量与通信安全，同时还能够确保通信信号传输的高效性。新型VoIP 技术的应用使得IP 网络代替了传统提供的点到点之间的通信，有效地解决了宽带利用率低下问题。在甚高频通信控制系统中，VoIP 技术能够通过利用IP 网络系统来完成内话，甚高频地空通信系统和VoIP 技术的有效结合确保了语音信号能够进行双向转化与传输，且传输的语音也能够被记录、储存，便于后期对通信信息数据进行查询与调取，且IP 网络的使用在终端设备与收发信机之间建立了一个专门录音通道，确保两者间的语音信息交流能够被记录。

图1 VoIP 在空管地空通信实现框图

3.3.2 VoIP 技术在空管语音交换系统的发展及应用

地空通信系统由于是专用的一种通信终端设备，通过使用交换系统来完成各种通信资源的访问、传输，利用通信通道将信息数据传输到各个需求终端，进而达到地面与空中、地面和地面语音通讯。长期以来，空中交管语音系统在仿真中通常采用多路复用技术和脉冲编码调制技术，当前的空中交管语音交换系统已经发生了很大的变化，并且还需要用于语音和数据传输服务，IP 网络则能够有效地满足该功能需求，所以IP 网络技术的应用则可以满足地空通信系统与语音通信的技术要求，例如，对系统内语音信息的搜集、提升控制系统运行的安全性与服务质量。结合目前IP 网络的发展趋势，VoIP 技术的应用具有以下优势：

（1）提升语音通信系统的通信质量，提升通信服务质量。

（2）更高的运行安全性。VoIP 技术的使用可以使得交管系统能够搭建更加适应自身需求的局域网，达到与其它网络隔离的目的，提升系统运行的安全性。

（3）各种不一致的主网都被整合到一个网中，并且基于IP分组网业务，成本大大降低，语音和数据业务更加灵活。

（4）IP 分组网络可以提供灵活性更强的路由选择，进而减少设备发生的概率。

（5）IP 网络的使用，可以实现各站点对系统数据进行访问与查询，且能够按照实际需求对信息数据进行区分与分类，进而满足用户对系统信息的远程查询与管理。

3.3.3 VoIP 技术在空管语音系统中不同内话系统共享的应用

内话系统是地空通信、地地通信的关键设备，VoIP 技术采用的IP 网络传输形式，控制系统的可靠性与扩容性得到增强，且由于VoIP 采用分布式传输，简单来说就是在整个语音控制系统中没有中心设备，加之终端的智能化发展，内话系统共享功能得到补充与发展。VoIP 技术能够将各种通信资源引入IP 网络，且基于通信协议，能够满足甚高频电台和内话系统之间、内话系统之间的互联互通，进而实现不同种类电台与内话之间的互联，确保网络中任一个节点的甚高频能够被网络中任意节点内话系统使用，进而实现互联共通的目标。例如，IP/模拟电台与模拟/IP 内话系统互联技术的应用，就是通过网关技术将不同厂家IP/模拟甚高频电台接口与支持模拟/IP 通信的内话系统进行网络互联。

3.3.4 空管甚高频地空通信系统与语音交换系统在VoIP 化发展时组网问题

对于空中交管VHF 地空通信系统与语音交换系统之间或不同语音交换系统之间的联网，为了确保互连和互操作性，其功能的实现需要借助ED138 协议来完成，该协议的应用确保了地空通信系统和语音交换系统的连接，而IP 网络的多节点连接特性使得所使用的VHF 地空通信系统可以被其它形式的语音交换系统所利用，并确保两者之间形成互通，这也使得可以通过使用网络管理技术把各制造商的IP/模拟VHF 接口与支持模拟/IP 通信的语音交换系统互连。

4 结论

VoIP 技术是航空通信行业的一种新技术，其必将带动航空行业地空通信系统的不断完善与优化，有助于促进通信系统与语音交换系统的发展。VoIP 技术结构简单、成本低的特点，使得其在民航语音通信领域有着巨大的应用优势，相信在不久的将来，随着信息技术的不断发展与完善，VoIP 技术必将在地空通信系统中发挥更大作用。