徐曉強，楊 璞，孫中路

（民航云南空管分局，云南 昆明 650200）

1 甚高頻VoIP 技術(shù)概況

1995 年至1996 年期間，基于 H.323 協(xié)議（ H.323是一種標(biāo)準(zhǔn)的音視頻傳輸協(xié)議，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程提審的功能）的第一個 IP 電話成功實現(xiàn)，取得了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)募夹g(shù)突破。 1996 年至1999 年期間， SIP（Session Initiation Protocol，會話初始協(xié)議）協(xié)議提出，使得 VoIP 得到更多的推廣和發(fā)展。 2000 年至今，基于 DSP（Digital Signal Processing，數(shù)字信號處理）的高速音頻信令處理技術(shù)，讓 VoIP 技術(shù)趨于成熟和廣泛。

甚高頻 VoIP 話音通信交換技術(shù)具備成本低、運行維護簡單、使用便捷、業(yè)務(wù)靈活等諸多優(yōu)點但是其網(wǎng)絡(luò)傳輸固有的安全性問題、系統(tǒng)延時、網(wǎng)絡(luò)丟包等缺點也較為明顯。甚高頻 VoIP 的基本原理為，甚高頻電臺將模擬話音通過 A/D 轉(zhuǎn)換后進行比如G.711/ G.726/G.729編碼后進行 IP 封裝，加協(xié)議包頭比如 IP、UDP（User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）、 RTP（Real-time Transport Protocol，實時傳輸協(xié)議）等，將模擬話音轉(zhuǎn)換為 IP 數(shù)據(jù)包后通過如 FA36 等設(shè)備，利用 IP 網(wǎng)絡(luò)，采用路由“儲存——轉(zhuǎn)發(fā)”的方式，進行交換和傳輸[1]。遠(yuǎn)端如遙控盒或內(nèi)話系統(tǒng)，根據(jù) OSI（Open System Interconnection，開放式系統(tǒng)互聯(lián)）模型，一層一層去除協(xié)議包頭，獲得原始數(shù)據(jù)，即將收到的 IP 數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)。再根據(jù) G.711/ G.726/G.729 等進行語音解碼，后經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換，還原模擬話音。

2 VoIP 關(guān)鍵技術(shù)

VoIP 關(guān)鍵技術(shù)主要包括編碼技術(shù)、信令技術(shù)、實時傳輸技術(shù)、 QoS 保障技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)等內(nèi)容。

其信令技術(shù)是一種采用 ITU（International Telecommunication Union，國際電聯(lián)）推薦的 H.323 協(xié)議，另一種是 IETF（Internet Engineering Task Force，國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）的 SIP。這兩種協(xié)議代表了解決同一問題的兩種不同的方法： H.323 是信令基于 ISDN Q.931和早期推薦的 H 系列協(xié)議的傳統(tǒng)電路交換方式，而 SIP 是一種支持基于 HTTP（超文本傳輸協(xié)議）的 IP網(wǎng)絡(luò)的超輕量協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。目前， EUROCAE（European Organization for Civil Aviation Equipment，歐洲民用航空設(shè)備組織）推薦的 SIP 無線通信模型分為兩個階段：第一階段：必須是由話音調(diào)度系統(tǒng)發(fā)起 SIP 會話； SIP 協(xié)議建立起話音調(diào)度系統(tǒng)與臺站間的連接，并且通過 SDP（Session Description Protocol，會話描述協(xié)議）協(xié)議傳輸RTP 會話所需要的參數(shù)。第二階段：當(dāng) SIP 會話建立起來后，在兩端都要使用 R2S（Reed2Solomon Code，里德2所羅門碼）協(xié)議來保持連接；當(dāng) PTT 或SQL 激活時，就要使用 RTP 協(xié)議傳輸話音數(shù)據(jù)；話音分組和 R2S 分組都要夾帶 RTP 擴展頭，用以傳輸協(xié)議模型中提到的參數(shù)信息[1]。

其編碼技術(shù)主要分為波形編碼技術(shù)、參數(shù)編碼技術(shù)和混合編碼技術(shù)。編碼是為了在一定的算法量和通信延時的情況下，盡可能少的占用通信容量傳送盡可能高質(zhì)量的話音。目前， VoIP 主流的編碼技術(shù)有ITU-T（ITU-T for ITU Telecommunication Standardization Sector，國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)分局）定義的 G.711、G.728、G.729等。

服務(wù)質(zhì)量（ Quality of Service，簡稱 QoS）是QoS保障技術(shù)的核心，是在分組交換的過程中對數(shù)據(jù)包的延時、丟包、抖動等服務(wù)能力進行評估。進行網(wǎng)絡(luò)資源控制及調(diào)配、減少報文丟失率、網(wǎng)絡(luò)流量調(diào)控、網(wǎng)絡(luò)擁塞避免及管理、支撐網(wǎng)絡(luò)上的實時業(yè)務(wù)、為特定用戶或特定業(yè)務(wù)提供專用帶寬等是 VoIP QoS 的目標(biāo)。 VoIP中主要技術(shù)手段是采用 RSVP（Resource Reservation Protocol，資源預(yù)留協(xié)議）以及進行服務(wù)質(zhì)量監(jiān)控的實時傳輸控制協(xié)議 RTCP（RTP Control Protocol）來避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，保障通話質(zhì)量。

IntServ 模型（ Integrated Services，集成式服務(wù)模型）和 DiffServ 模型（區(qū)分服務(wù)模型）為目前兩種典型的 VoIP QoS 模型。 IntServ 模型（集成式服務(wù)模型）中業(yè)務(wù)通過信令向網(wǎng)絡(luò)申請?zhí)囟ǖ?QoS 服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)在流量參數(shù)描述的范圍內(nèi)，預(yù)留資源以承諾滿足該請求。DiffServ 模型（區(qū)分服務(wù)模型）中當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時，根據(jù)業(yè)務(wù)的不同服務(wù)等級約定，有差別地進行流量控制和轉(zhuǎn)發(fā)來解決擁塞問題[2]。實時傳輸技術(shù)主要是采用實時的傳輸協(xié)議 RTP，而RTP 包括數(shù)據(jù)和控制兩個部分，后者稱為 RTCP。

VoIP 中網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)主要是 TCP 和UDP，此外還包括了網(wǎng)關(guān)互聯(lián)、路由選擇、網(wǎng)絡(luò)管理以及安全認(rèn)證等技術(shù)。由于實時傳輸協(xié)議 RTP 提供具有實時特征的、端到端的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，因此 VoIP 可用 RTP 來傳送語音數(shù)據(jù)，在 RTP 報頭中包含裝載數(shù)據(jù)的序列號、標(biāo)識符、時間戳以及傳送監(jiān)視等。通常 RTP 協(xié)議數(shù)據(jù)單元是用UDP 分組來承載的，而且為了盡量減少時延，話音凈荷通常都會很短。 IP、 UDP 和RTP 報頭都按最小的長度計算， VoIP 話音分組開銷比較大，采用 RTP 協(xié)議的 VoIP格式，在這種方式中將多路話音插入話音數(shù)據(jù)段中，就提高了傳輸效率[3]。

3 民航空管VoIP 語音通信交換系統(tǒng)

民航空管 VoIP 語音通信交換系統(tǒng)是基于混合模擬數(shù)字技術(shù)使用會話初始協(xié)議（ SIP）進行區(qū)域地空電臺話音建鏈組網(wǎng)后，采用互聯(lián)網(wǎng)語音技術(shù)（VoIP）進行語音通信的一套系統(tǒng)。在系統(tǒng)構(gòu)架上，通信鏈路管理基于 CS（Client/Server，客戶端 /服務(wù)器）架構(gòu)，席位與電臺網(wǎng)關(guān)之間采用 SIP 會話初始協(xié)議建立鏈路，服務(wù)器集中鑒權(quán)和控制。席位與席位之間，席位與電臺網(wǎng)關(guān)之間的語音傳輸采用 P2P（Peer-to-Peer）方式，點對點傳輸，減少語音傳輸時延，提高語音傳輸質(zhì)量。

VoI P 系統(tǒng)運行過程中的主要技術(shù)指標(biāo)有系統(tǒng)延時、通話質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)抖動和網(wǎng)絡(luò)丟包率。系統(tǒng)延時包括整個地面各傳送部分的語音總延時、單個設(shè)備的延時（管制席位、電臺網(wǎng)關(guān)、 VoIP 電臺）、網(wǎng)絡(luò)傳輸延時三個部分。話音質(zhì)量主要通過PESQ（Perceptual evaluation of speech quality，主觀語音質(zhì)量評估）獲得 MOS（Mean Opinion Score，平均意見值）來衡量。 MOS 包括對于整個被測信號的 MOS（Total MOS）、對于話音部分的 MOS（Speech MOS）、對于靜音部分的MOS（Background MOS）三個部分。一般建議要求 MOS ≧4，即達到 GOOD。德國Testi ng Technologies IST GmbH（簡稱 Testing Tech）公司的TTSuite-SIP 測試套件等工具軟件可對 VoIP 系統(tǒng)的協(xié)議一致性進行測試[3]。

目前，德國 R&S4200 系列甚高頻電臺、國產(chǎn)天奧SPMH-1000系列甚高頻電臺等，具備 VoIP 功能的甚高頻電臺已開通 VoIP 功能并在小范圍內(nèi)探索使用。

4 結(jié)束語

西方發(fā)達國家及歐洲 ATC 領(lǐng)域正處在改變語音通信基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的轉(zhuǎn)折點。兩大因素推動著這一變化：一是電信服務(wù)提供商正逐步淘汰租用線路 TDM 服務(wù)，二是聯(lián)邦航空管理局（ Eurocontrol）以及其他組織都制定了強制性的互操作性要求，以便應(yīng)對不斷增加的空中流量。因此， ATC 部門必須了解這些因素如何影響自身業(yè)務(wù)，并且基于轉(zhuǎn)型、系統(tǒng)互操作性、靈活的空域分配以及成本效益等考慮著手制定規(guī)劃。 VoIP 技術(shù)在國內(nèi)也將迎來語音通信技術(shù)的變革，也只有通過技術(shù)的升級才能高效滿足空中流浪的增長。

通過最新技術(shù)的 VCS（Voice Communications System）網(wǎng)關(guān)，可以在傳統(tǒng) VCS 保留不變的情況下，在ATC 基礎(chǔ)設(shè)施中集成具有符合 EUROCAE ED-137規(guī)范的 VoIP 電臺，甚至可以混合安裝具有模擬音頻接口的電臺。根據(jù)此方法，我們可以將自己的網(wǎng)絡(luò)順利過渡到IP 技術(shù)，并且逐步構(gòu)建滿足未來需求的基礎(chǔ)設(shè)施，這也適用于傳輸基礎(chǔ)設(shè)施本身。鑒于符合 EUROCAE ED-137規(guī)范的 VCS 網(wǎng)關(guān)可部署在臺站或航管小區(qū)中心機房內(nèi)，因此，它們也支持傳輸基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi) TDM 到IP 的過渡。