VoIP技术在甚高频地空通信系统中的运用

倪国祥

（中时讯通信建设有限公司，广东 广州 510030）

0 引 言

近些年，中国民航交通运输发展不断提速，航空运输量不断增长，对空中交通管理提出了更多和更高的要求。甚高频地空通信系统是空中交通管理的重要构成，其运作情况直接关系到交通管理工作的效果[1]。以往的低空通信系统基于TDM/PCM实现通信，暴露出传输速度缓慢和资源共享率偏低等不足。VoIP技术的开发与应用为Internet的发展提供了强大动力，为地空通信方式提供了技术支撑，在创新资源共享形式与提升信息传输效率方面表现出良好的性能。

1 VoIP技术简介

VoIP技术实质上是依托IP及Internet网络整改语音信号形式，诱导模拟语音信号向数宇信号转变。信号会基于数据封包的形式被整合至传输通道，因此传输通道的另一侧端便能快速和完整地接收语音信息。MGCP、H.323.、MEGACO以及SIP等均是常用的协议序列。需注意，不同序列持有的功能不同。媒体网关控制协议（Media Gateway Control Protocol，MGCP）在协议调控领域中发挥着主要作用，能够操作和控制中心控制台，发挥中心控制的功能，其中IP电话和IP网络是主要的调控对象。以上对象出现的事件会处于实时被监控的状态，而有关信息也会被传送到指定地址[2]。信号传输阶段，技术人员需拟定数种逻辑程序，如控制单元、网管以及关守等，作出的具体协议还需有H.232协议的辅助。会话发起协议（Session Initiation Protocol，SIP）隶属于应用层控制协议，功能以操作控制现实会话过程为主，参与会话组织、整顿以及终止过程。MEGACO的控制对象以网关协议单元为主，在具体实践中能实现有效控制分离呼叫的目标。VoIP技术内融合了多种协议，使得该项技术的功能更为强大，在实践中取得了优异成果。

2 传统的甚高频地空通信传输信号

在中国航空运输事业持续发展的大背景下，甚高频波段通信形式逐渐取代高频短波通信，更好地满足了航空通信的现实需求。传统意义上的甚高频通信其实在地空通信系统内已经有较长的应用历程，主要采用数个遥控台有针对性地远程遥控信号收发信机，然后将信号统一传输并汇总到PCM遥控台内，最终实现对PCM终端设备的控制，发挥自身的内话与监控功能。但是，这种传统通信形式已经难以满足航空通信的现实需求。在信息化技术的引领下，该通信模式不断优化与革新[3]。构建的新型甚高频通信系统摒弃了传统信号通信方式，使用TDM数字音频，利用PCM数字复用器取代遥控台，使语音信号更高效和快速地传输。此外，模拟语音信号也被投用于该系统，进一步提高了语音信号的传输交换效率，但也暴露出一定的问题。模拟语音信号对宽带的利用效率整体处于较低水平，只有宽带应用阶段取得明显成效时才不会对语音信号传送容量设置较高的约束条件，且链路的后期运维和租赁费用均处于较高水平[4]。

3 VoIP技术的发展与在甚高频地空通信系统的应用

3.1 优势分析

在中国航空事业壮大发展过程中，它对地空通信系统提出了更高和更多样化的要求，而传统通信形式的缺点逐渐暴露，适用性明显不足。在信息技术与互联网的发展下，基于IP网络传输建设的通信系统逐渐成为主流。当下，国内外很多VHF设备制造商陆续开始停止生产传统的模拟电台，转变为制造支持VoIP技术运行的数字电台[5]。在欧洲，当下VoIP技术已在各大民航公司普及应用。为了促进VoIP技术推广，欧洲空管组织循序渐进推行应用VoIP标准。中国民航创建了VoIP技术科研小组，并在长期的实践中取得了较理想的成绩。R&S公司于深圳南航和呼和浩特创建了VoIP语音信道，使得信号传送质量明显优于传统传输模式。与传统传输模式相比，VoIP技术的优势明显。第一，成本偏低。互联网大环境中存在诸多应用系统，部分系统在隐形场景下会收取一定的费用。VoIP技术是依托于互联网而存在的应用形式之一，在大部分情景下的应用是免费的，只有被用于公共开关电网网络衔接业务时才会产生一定的费用。第二，业务更具灵活性。VoIP技术不仅能传输语音、视频以及信息，还能结合自己的主观意愿设定数据传输的具体时间，并且在一些新兴业务拓展业务范畴方面表现出了较高的适用性[6]。第三，便捷性强。在网络时代，只要有网络便能使用VoIP技术传输数据。此外，VoIP技术应用阶段无需系统化地维护各级程控交换机，只需开通网络服务器即可。可见，VoIP的网络运行模式更具简洁性。

3.2 关键技术

3.2.1 语音编码

信号转换流程复杂且维持着一定的秩序。模拟信号需历经采集、维持、量化以及编码过程后才能转变为数字信号。编码器通常有波形、混合以及参数编码3种类型。高度复杂的信号转化过程间接地为语音信号传输质量提供了保障，并且明显降低了信源编码的比特值。

3.2.2 实时传输

实时传输协议（Real-Time Transport Protocol，RTP）是传输信息数据的重要支撑。RTP的最大功能是为控制系统运转阶段提供实时数据传输协议，主要由数据和控制两大部分构成。

3.2.3 网络传输

通信系统主要通过TCP和UDP实现信号网络传输。从宏观上分析，网关互联与管理、路由的选用均隶属于网络传输技术的范畴。

3.3 技术发展与应用前景分析

3.3.1 甚高频地空通信系统

IP电话和互联网服务功能强大是VoIP典型的技术优势。地空通信系统内，交控可整合VoIP技术和运营商通信专项服务，在此基础上构建专门化的地空通信网络，以保障系统通信质量和过程安全性，提升信号传输速度与效率[7]。新型VoIP技术运用阶段使用IP网络取代传统模式的点到点间通信方式，以IP分组化网络为基础，明显提升了宽带资源的利用效率。该项技术在应用阶段需综合多种客观环境因素，立足于民航空中交管实况，将VoIP技术和通信领域内其他系统相整合，有针对性地调整甚高频收发信机，进而保障语音信号实现双向转化与传输。传输的语音信号能被完整录入和存储，从而为后期空管工作人员查询和调用创造了便利条件。IP网络应用过程中还在终端设备与收发信机间构建了一个专门录音通道，确保了语音信息沟通内容记录的时效性和完整性。

3.3.2 空管语音交换系统

地空通信系统是一种专用型通信终端设备，可以将其简称为内话系统。它具有强大且完善的功能，依靠各种交换系统顺利访问和传送各种通信资源，并以通信通道为载体把数据信息传送至各需求终端。具体工作原理是接入有线通信与无线通信等诸多通信资源，将相关通信资源分类规划至对应的管制范畴，为工作人员快速衔接应用创造便利条件，实现了地面与空中、地面和地面之间的语音通信。以往的很长一段时间，多路复用与脉冲编码调制技术在空中交管语音系统仿真阶段均有广泛应用。当下语音交换系统明显改变，中国航空事业发展中把该系统用于语音和数据传输服务领域的诉求，而VoIP技术内的IP网络在语音数据传输领域中表现出了较高的适用性，预示着IP网络技术应用阶段能较好地满足地空通信系统与语音通信在技术层面上提出的要求。例如，精确采集系统中的语音信息，在提升该系统服务高质量需求的基础上，最大限度地提升系统运行的稳定性与可靠性。参照当下IP网络的发展态势，VoIP技术的应用优势诸多[8]。第一，保障语音通信系统的通信服务质量。第二，运行安稳性更高。在VoIP技术的协助下，交管系统可以构建符合自身持续发展需求的局域网，和其他网络实现精准化隔离，进一步提高系统运转过程的稳定性。第三，多种存在差别的主网被整合至同个网络内，并且会以IP分组网业务为基础进行运作。运行阶段的资金投入量明显降低，语音和数据业务更具灵活性。第四，IP分组网络提供的路由选择更具灵活性，有益于降低设备运行阶段突发故障的概率[9]。第五，运用IP网络阶段，各个站点均能够顺利访问与查询系统内存储的数据信息，并且可以结合现实需求辨识信息所属类别进行合理分类，进而更好地满足广大用户远距离查询与管理控制系统信息的现实需求。

3.3.3 语音系统中不同内话系统资源的共享

内话系统为地空通信和地地通信系统内的重要设备类型之一。VoIP技术利用自身持有的IP网络传输形式，同步强化了控制系统的运行可靠性和扩容性。因为VoIP利用分布式传输形式，所以语音控制系统内未配置中心设备，而各种终端设备朝着智能化方向发展，有益于进一步填充内话系统的资源共享功能，引领其创新发展过程。在VoIP技术的协助下，各种类型通信资源将会被顺利整合至IP网络中，并以通信协议为支撑，较好地满足高频电台与内话系统之间的联通需求，进而顺利构建不同类型电台与内话系统之间的互联关系，确保互联网中各节点的甚高频均可被内话系统使用，达到互联共通的目标[10]。例如，采用IP/模拟电台与模拟/IP内话系统互联技术，等同于使用网关技术衔接不同厂家IP/模拟甚高频电台接口，并支持模拟/IP通信的内话系统。

4 结 论

VoIP技术是航空通信行业近些年开发的一种新技术，能够加快航空地空通信系统的完善与优化过程，为通信与语音交互系统的发展提供技术支持。VoIP技术结构简洁，运行费用偏低，在民航语音信号传输领域有较大的应用潜力，可以满足航空事业现代化和智能化发展的需求，具有较高的推广价值。