甚高频传输线路故障排查方法

黄 飞

（中国民用航空桂林空中交通管理站，广西壮族自治区 桂林 541100）

0 引言

甚高频设备为管制与机组之间的地空无线通话设备。甚高频设备故障会导致管制与机组之间无法进行语音通信，需要转台或转频通信，影响管制指挥飞机，降低保障冗余。甚高频故障分为设备本身故障和传输线路故障两类。本文主要针对传输线路问题进行故障排查（以下简称排故），按传输信号类型分为模拟传输和数字传输两大类，对应着不同的传输线路排查方案。甚高频传输线路排故对保障飞行安全有重要意义。

1 甚高频的传输线路概述

为了对甚高频传输线路进行排故，首先需要了解甚高频模拟和数字传输线路各自的特性和路由情况，以方便排查。

1.1 甚高频模拟传输线路

甚高频模拟传输信号包括TX+/TX-（发一对线）、RX+/RX-（收一对线）、PTT（键控）、SG（信号地）[1]，另一个信号SQ（静噪）在日常中未使用。

甚高频模拟传输路由包括发射路由和接收路由。发射路由即模拟音频信号由甚高频接收机模拟音频口输出，经过线架到台站的传输设备，经过传输设备透传后到终端传输设备，出来后经过线架到模拟内话系统（下图中简称内话）。接收路由与发射路由相反，模拟音频信号从内话系统输出，经过传输，最后进入甚高频发射机模拟音频口。甚高频信号模拟方式传输如图1 所示。

图1 甚高频信号模拟方式传输

1.2 甚高频数字传输线路

甚高频数字传输使用IP 化语音（Voice over IP，VoIP）技术[2]以网络形式传输。其通信过程是通过SIP 会话建立SIP 连接，之后通过R2S 协议保持SIP 连接不中断，以实时传输协议（Real-time Transport Protocol，RTP）传输语音载荷。甚高频数字传输关注整个网络的传输质量和带宽，而不像模拟传输，只关注单根音频或信令线的通断或衰减。

甚高频数字传输路由也包含发射路由和接收路由。接收路由即数字化语音由甚高频接收机网口输出，到甚高频系统交换机，再到台站的传输设备，经过透传后到终端传输设备，然后输出送内话系统交换机，再进入数字内话系统；发射路由与接收路由相反，数字音频信号从内话系统输出，经过传输，最后进入甚高频发射机网口。

2 甚高频传输问题分类

对甚高频传输过程中出现的问题进行分类，有助于快速定位故障点。

2.1 甚高频模拟传输问题分类

甚高频模拟传输的常见问题可分为以下5 类。

（1）机组反应机载设备收到但无语音，台站端甚高频设备有发射无语音。原因分析：传输线路上语音信号未到达发射机，或音频线路电平设置不正确。

（2）管制反应未收语音，台站端甚高频设备有接收。原因分析：传输线路上语音信号未到达内话系统、或音频线路电平设置不正确。

（3）台站端甚高频设备啸叫。原因分析：传输线路上存在环路，导致甚高频自激啸叫。

（4）机组反应机载设备未收到，台站端甚高频设备无发射。原因分析：传输线路上PTT 信号未到达发射机，或设备与传输不共地。

（5）存在PTT 信号长发现象，信道被阻塞。原因分析：传输线路上PTT 信号下地。

以上问题分类中，前三类为收发音频线问题，后两类为PTT 信号问题。共分为两大类，分别进行排查。

2.2 甚高频数字传输问题分类

甚高频数字传输的常见问题可分为以下2 类。

（1）机组或管制反应无语音，台站端甚高频无发射。原因分析：传输线路上网络断线。

（2）机组或管制反应时有时无，或漏语音。原因分析：传输线路上延迟大、抖动或带宽不够。

3 甚高频的传输问题排查

基于以上的故障分类和初步分析，可以更进一步细化排查。可将模拟传输故障排查分为音频线排查和信令排查两大类，其中音频衰减与线路电平设置关系后续会详细分析。而数字传输故障排查主要关注整个网络的问题排查。

3.1 甚高频模拟传输问题排查

3.1.1 收发音频线排查

3.1.1.1 收发音频线路测试

针对收发音频线，一般使用音频表进行分段排查。使用音频表在图1 上标注的①、②、③、④处分段测试音频衰减值。①到②之间为终端段，一般有0～6 dB 的衰减；②到③之间为传输设备之间，一般不衰减或有增益；③到④为台站段，一般有0～6 dB 的衰减。可通过衰减值来判断传输线路是否出现问题，并定位可能的问题区间。

3.1.1.2 音频线路常见问题

经过音频线路测试，针对排查出问题的区间进行分析，可能存在的常见问题如下。

（1）网线问题。由于挤压弯折、鼠害等原因造成断线；使用劣质网线导致线阻增大（环路电阻小于100 Ω[3]）；网线线序与端口线序不匹配，网线头制作工艺差等。

（2）线架打线问题。卡线松动导致音频信号衰减过大或丢失，需要检查打线是否有虚接或漏接情况，重新打线固定；卡线位置错导致没有音频信号，需要对照安装线架资料进行比对排查；并线太多导致信号衰减增大，建议最多并线一次。

（3）线架问题。表现为音频信号在进入线架之前还有，经过线架后就测不到信号了。推断为线架簧片老化导致接触不良，此时应该更换线架。

（4）信号避雷插子问题。表现为信号避雷插入线架后音频信号衰减大，将其拔出后音频信号衰减正常。对此，可以使用万用表判断信号避雷插子金属部分是否氧化导致电阻增大，出现氧化现象时，需要打磨插子金属部分或更换。

（5）传输设备问题。表现为本端和对端传输设备端口之间音频表测试不通，可能存在端口配置错误或传输板卡端口故障等，需要检查端口配置或更换板卡。

（6）线路衰减与音频接口线路电平设置配合问题。表现为发射距离近或接收断续，需要结合线路衰减来设置甚高频线路电平值或内话线路电平值，后续线路电平小节会详细说明。

（7）环路问题。表现为自激啸叫，测试发射音频线上有接收音频声音。可能是旧传输设备未及时拆除所致。如果旧传输设备不用，一定要退出卡线连接。

3.1.1.3 线路电平

音频线路排查中，有一类问题并非线路本身问题，而是线路衰减值和设备线路电平设置值的配合问题。下面着重分析甚高频发射机线路电平值设置影响发射调制度的情况，同时介绍甚高频接收机、内话的线路电平设置意义，以及如何调整线路电平。

（1）甚高频发射机线路电平值。在不同地方的设备现场，传输线路长短不一样，衰减量也不一样。甚高频发射机可以设置不同线路电平值，以适应不同传输衰减的场合。在线路电平设置值正负一定范围内，甚高频发射机通过自动增益控制保证输入音频大小恒定，从而保证调制度基本不变化。接下来介绍PAE 甚高频设备和RS 甚高频设备的音频相关设置，并以PAE 设备为例分析线路电平设置对调制度影响，从而导致对甚高频发射通信的影响。

在PAE T6 MK2 甚高频发射机中，影响音频的相关设置有：Line Level in 设置范围[-30 dBm，+10 dBm]，默认设置值-13 dBm；VOGAD（Voice-Operated Gain Adjusting Device）作用范围[-10 dB，+20 dB]，设置为ON 或OFF，默认为ON。

PAE T6 甚高频发射机的线路电平值与VOGAD关系如图2 所示。PAE T6 发射机Line level in 设置-13 dBm，调制度设置85%，VOGAD 设置为ON。VOGAD 起始工作点门限比Line Level in 设置值低10 dB，在VOGAD 起始门限到MUTE（静音）门限之间，调制度从85%线性下降，发射功率下降，表现为发射距离近。VOGAD 终止工作点门限比Line Level in 设置值高20 dB，在VOGAD 终止门限后调制度从85%线性上升，失真度增大。在VOGAD 起作用的30 dB 区间内，调制度保持85%设置值左右，且失真度小于5%。Mute 门限比Line Level in 设置值低15 dB，小于静音门限后设备静音无调制，表现为发射无语音。PAE T6 甚高频发射机的线路电平值与VOGAD 关系如表1 所示。

图2 PAE T6 甚高频发射机的线路电平值与VOGAD 关系

表1 PAE T6 甚高频发射机的线路电平值关系表

在RS 4200 甚高频发射机中，影响音频的相关设置有：TX Line Level 设置范围[-30 dBm，+10 dBm]，默认设置值0 dBm（775 mV）；ALC（Automatic Level Control）作用范围[-15 dB，+15 dB]，设置为ON 或OFF，默认ON。

（2）甚高频接收机线路电平值。甚高频接收的线路电平设置值为提供给线路上语音平均值。

（3）内话线路电平值。发射输出音频线路电平值类似于甚高频接收的线路电平作用。接收输入音频线路电平值提供一个门限值，使输入音频可以正常驱动内话的放大单元放大语音。

（4）线路电平调整。线路电平值为语音平均值，而音频表以1 kHz 单音峰峰值进行测试，因此测试结果需要转换。因为相同平均值的语音的峰峰值比1 kHz 单音峰峰值大10 dB，所以设置值等于测试值减10 dB。线路电平调整一般按照如下规则：如果是发射音频问题，先调整发射语音输出源，即内话发射音频输出增益，如果不能满足，再调发射机线路电平输入；如果是接收音频问题，先调整接收语音输出源，即接收机线路电平输出，如果不能满足，再调整内话接收音频输入增益。

3.1.2 PTT 控制信号线排查

3.1.2.1 PTT 控制信号线测试

对PTT 控制信号线的测试需要使用万用表，按表2 的测试方法进行。

表2 PTT 信号测试表

3.1.2.2 PTT 控制信号线路常见问题

经过PTT 信号测试，在相应排查出问题的区间进行分析，可能存在如下常见问题。

（1）管制员未按话筒存在一直发射现象。原因分析：传输板卡接口问题，甚高频PTT 设置或接线问题，PTT 线在某处下地导致信号长发。

（2）管制员按下话筒不发射现象。原因分析：传输设备配置问题或传输板卡接口问题，甚高频信号地与传输信号地不共地或内话信号与传输信号不共地，PTT 控制信号线接触不良或断线、线架接触不良、线架信号避雷插子氧化等问题，甚高频PTT 设置或接线问题。

以上就是甚高频模拟传输线路的排查思路，主要分为收发音频线路和PTT 控制信号两方面。接下来介绍甚高频数字传输线路排故方法。

3.2 甚高频数字传输问题排查

甚高频数字传输方式的排故以整体网络排故为主。

3.2.1 网络断开连接情况

对于网络断开连接的情况，按如下步骤进行排查。

（1）通过电脑ping 设备IP 地址[4]，分段检查网络是否正常，检查网线接头是否紧固。

（2）确认是否因IP 地址冲突[4]导致网络无法连接，需注意整个网络内设备的IP 地址分配，包括监控终端。

（3）检查甚高频SIP 连接数是否已满导致无法再增加连接。

3.2.2 网络延时大情况

甚高频语音信号对延迟非常敏感，延迟包括多方面，如甚高频设备延迟、传输延迟、内话设备延迟以及抖动缓冲区大小。其中，传输延迟为最主要的延迟，需要防止ARP欺骗攻击、IP冲突、网络风暴[4]，合理利用带宽，使用专用通道，还要考虑运营商线路延迟等。按照如下步骤进行排查。

（1）检查抖动缓冲区设置是否过大，若抖动缓冲区大，将增加延迟。

（2）使用电脑ping 设备IP 地址，初步检查网络延迟情况。

（3）电脑接网线到甚高频信号传输网络中的交换机，最好做交换机端口镜像，使用Wireshark[5]软件长时间抓包，分析各节点的网络延迟情况。

3.2.3 语音丢失片段情况

对于语音丢失片段情况，按照如下步骤进行排查。

（1）检查抖动缓冲区设置是否太小，抖动缓冲区小容易导致语音片段丢失。

（2）检查网络是否不稳定、延迟大导致丢包。由于甚高频语音通信实时性要求要，使用用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP），延迟过大会导致语音包丢失。

（3）检查RTP 数据载荷长度设置是否合适。RTP 数据载荷分为10 ms、20 ms、30 ms。数据载荷长度越小，占用带宽越大；数据载荷越小，越容易重建语音，一般选择20 ms。

（4）检查传输设备带宽是否满足多路甚高频VoIP设备传输。单路单向语音带宽预估100 kb·s-1。甚高频为半双工设备，一个信道语音带宽预估为100 kb·s-1。

以上就是甚高频数字传输线路的排查思路，相对于模拟传输线路排故相对简单。

4 结语

甚高频的模拟传输问题常见无语音、无PTT、PTT 长发等情况，可能对应线架打线时未紧固、打错线、线路电平设置不正确、PTT 下地等问题；甚高频数字传输问题常见无语音、漏语音等情况，可能对应网络断线、延迟、抖动及带宽等问题。本文为甚高频线路问题排查工作提供参考，如有不足之处请批评指正。