浅谈IP技术在空管语音交换与控制系统中的发展趋势

　　目前的空管地空通信系统是基于模拟或数字混合技术，采用点对点线路，有限的通讯能力制约着空管运行效率和飞行安全。现代空管系统高度依赖信息技术，欧美航空发达国家于2005年相继提出了下一代航空运输系统规划，我国也于近些年提出了新一代民航运输系统的概念，目前ICAO、FAA、EUROCAE等国际民航组织正在逐步推广基于IP的通信协议和组网技术，以提高地空通信能力，为新一代空管系统建设奠定基础。
　　【关键词】空管语音交换与控制系统；VoIP
　　1、空管地空通信系统传输网络的现状及发展方向
　　1.1空管地空通信系统传输网络的现状
　　标准化组织（ITU（国际电信联盟），3GPP（第三代合作伙伴计划），EUROCAE（欧洲民航装备组织）等）已经停止对TDM技术的新标准制定。
　　电信运营商（e.g.Orange， German Telecom）已经或者即将停止提供传统的电信链路（模拟， 64k and E1 services）。
　　所有的电信运营商已经把TDM（时分复用）的传输网升级到IP网络，预计TDM网络将在5年内消失。
　　无法实现各个地区空管系统之间共享甚高频电台资源，互联互通困难。
　　1.2空管地空通信系统传输网络的发展方向
　　迁移至IP网络在电信网络业可谓大势所趋。究其原因主要是为降低成本。因为IP网络宽带相对数字或模拟网络成本更低。但是对于地空无线通信需要特别考虑实际操作用例。例如，IP连接延迟变化的不确定性对于无线覆盖操作和无线耦合来说是一项重大挑战。对于有线通信，必须保持与现有电话协议的兼容性，例如MFC-R2、LB等电话协议。
　　EUROCAE和ICAO已经制定了基于IP语音的空中交通管制标准
　　EUROCAE WG 67是规定ATM VoIP系统语音技术和操作的要求。ICAO已经通过EUROCAE WG 67（European Organization for Civil Aviation Equipment Working Group 67）成为国际标准。包括以下内容：
　　ATM VoIP技术和操作要求；
　　ATM VoIP系统组件和兼容性要求的定义；
　　ATM VoIP组件互联的网络要求的定义；
　　ATM VoIP系统质量验证测试的定义。
　　EUROCAE WG 67创建的最终文件于2009年2月发布，并于2010年和2012年更新两次。
　　2、基于IP网络的空中交通管制的可行性及优点
　　2.1IP网络在空中交通管制应用的可行性
　　现在几乎所有电信运营商的骨干传输网都是基于IP的。
　　VoIP具备QOS（服务质量控制），可以提供非常好的话音质量。
　　IP网络安全性很高，银行等金融机构的网络全部基于IP网络，而且空管系统自成一个局域网，与外网物理隔断，安全性更高
　　2.2基于IP网络的空中交通管制优点
　　不同的骨干网络整合成一个基于IP网络的所有服务，降低了系统维护成本，并为话音和数据服务提供了灵活的路由。
　　IP网络可以提供固有的路由功能，减少网络链接的故障，并确保快速恢复通信链路，在语音和数据通信方面使用IP网络可以增加方案的灵活性。
　　此外，基于IP的网络可以从不同的站点动态访问数据并且进行多个中心的数据共享。因此，不同的空中交通管制中心可以通过深入到其他地理区域和数据共享功能进行远程控制操作。
　　3、IP技术在空管语音交换与控制系统中的应用
　　3.1民航空管语音交换与控制（内话）系统
　　VCS（内话系统）是一种多功能的空管专用通信终端设备，可接入多个有线、无线信道，支持多个席位操作面板，具备席位间通信、信道分配、共享的话音通信系统。空管内话系统主要完成管制人员与飞机驾驶员地空通讯和管制人员所需的地面通讯功能。
　　3.2VoIP的基本原理
　　VoIP（Voice over Internet Protocol）是将模拟声音信号（Voice）进行压缩编码处理，然后再将经过压缩编码处理过的语音数据根据相关的协议进行打包（数据封包），通过IP分组网络将数据包传送到接收端，经过数据拆包，解压解码等操作后，获得原始的语音信号，从而在IP数据网络上做实时传递。
　　3.3VoIP内话系统（VCX-IP）网络解决方案
　　（1）从TDM到IP技术的分布迁移。十多年前基于TDM技术的语音与数据VCX网络问世。如今，这部分客户正利用VCX网络的分步迁移功能实行到IP基础设施的迁移。最新版本的VCX-IP在各个阶段都强化了现有解决方案。VCX-IP旨在将顶尖IP网络技术结合到现有TDM基础设施。由此，VCX网络解决方案可以提供冗余的、对原有应用完全透明的TDM和IP广域网。
　　（2）集成IP、TDM及VSAT网络。VCX-IP网络解决方案引用本地的广域网物理架构，通过与现有设备相兼容的冗余WAN提供高度可靠性。顺应国际电信业的发展趋势，客户将其数据、地/地、地/空通信模拟系统替换为先进的IP系统。VCX-IP网络解决方案是因为迁移过程高度安全，不会对原有系统的正常运行造成任何影响。
　　VCX-IP网络解决方案系统拓扑图如下图所示：
　　（3）应急方案与节省带宽。先进的网络路由技术与全面的VSAT备份广域网提供可靠的应急方案：一个管制中心接管另一个管制中心的业务。这一方案确保即使在重大自然灾害期间也能时刻保持空域开放。据了解，Frequentis内话厂家已将最初基于TDM的VCX网络方案升级到最新IP解决方案，重点目的主要集中在节省带宽。另外G.729语音压缩技术已经将带宽负荷减少到8kbit/s。
　　（4）针对安全型设计。VCX-IP网络解决方案集成多级冗余概念并提供冗余的物理设备、内部站点及运行网络。在多个广域网下VCX-IP集成基于优先级的路由及接入控制功能实现可靠通信，同时为系统操作及管理任务提供独立的处理单元，确保监控和重新配置设备时的通信安全。
　　（5）降低成本。VCX-IP通过提供传统技术到 IP技术的网关（如低速数据、磁石电话、MFC及ATS- QSIG）来减少投资。通过语音压缩、呼叫聚合机制和支持服务类型及优先级的灵活路由功能来节约运行成本。尽管国际趋势在不断缩短IT生命周期，但依然可以提供长达十年的生命周期支持。
　　4、结束语
　　随着民航事业的不断发展，IP技术很有潜力来实现未来地空通信系统的功能需求和技术要求，通过该技术实现VHF频率的共享，不仅能够节约日益紧张的频率资源、提高地空通信设备使用率，还能节约空管系统投资与运行成本。