VoIP技术在吴川塔台中的应用实践探析

钟沛宏

摘要：地空通信是空管业务保障中的重要环节，是管制员联系机组的工具，目前的语音主要由模拟信号进行传输，随着VoIP技术的发展，相比于传统的传输方式，VoIP技术体现出它巨大的发展潜力，文章介绍了VoIP技术在湛江空管系统中的应用，并对其设计思路和配置方法进行了分析。

关键词：VoIP技术；语音交换；地空通信

中图分类号：TP311    文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）36-0105-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

0 引言

VoIP是建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术，其基本原理是：通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包，经过IP网络把数据包传输到接收地，再把这些语音数据包串起来，经过解码解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由IP网络传送语音的目的[1]。随着互联网技术的不断发展，VoIP 技术的应用范围越来越广泛，近年来各空管单位也在不断努力推进VoIP的使用，因为VoIP技术的应用可以简化地空通信的建设、调整工作，也方便于跨地区的无线资源和有线资源的调用，VoIP技术的应用对比传统EM传输体现出巨大的潜力和发展前景。

1 拓扑设计

VoIP网络的设计思路是将资源和用户都接入一个网络里面，可以实现资源的互相调用。

吴川机场塔台主要使用塔台、空管工作区、高坳岭3个台站的甚高频信号，台站的甚高频信号与吴川机场航管楼的2台VoIP汇聚交换机组成了3个环网，拓扑图如图1所示，对比单链路传输提高了保障性。

在甚高频信号传回吴川机场航管楼的2台VoIP汇聚交换机后，其他系统就可调用台站的甚高频资源，拓扑图如图2所示。遥控盒可通过VoIP汇聚交换机控制台站的甚高频单机收发，同时也会将录音以VoIP的形式发到记录仪端进行录音。

2 VoIP在空管地空通信中的发展优势

对于传统的EM传输，VoIP可以优化很多调整工作。对于模拟传输，如果进行频率调整，每个频率我们需要进行打3对线TX+|TX-、RX+|RX-、PTT|GND，然后在内话端进行频率配置；但是基于VoIP的地空通信调整，只需要在内话端增加资源配置即可使用，比传统的EM方式简单方便。

不同地区的内话联网变得简单。对于传统的模拟联网，内话主要有E1、MFC、QSIG方式联网，主要应用为对不同地区（不同分局站）间资源进行调用，这种方式首先局限于板卡，特别对于MFC和QSIG板资源调用数量是很有限的，如果对于多资源的共享，只能增加板卡的数量。基于VoIP的联网就变得简单，只需要在不同地区的汇聚交换机经过传输系统进行相连，就可以调用其他地区的甚高频、VoIP电话（如有）资源，也可以实现不同内话间席位电话的拨打。所以对于VoIP的连接方式，不依赖于新增的物理资源，软件上的配置也变得简单。

3 内话通信及VoIP联网配置实例

3.1 系统通信准则

内话系统、遥控盒到甚高频电台的通信原则：

阶段一：必须是由话音调度系统发起SIP会话；SIP协议建立好话音调度系统与台站间的连接，并且通过SDP协议传输RTP会话所需要的参数。

阶段二：当SIP会話建立起来后，在两端都要使用R2S协议来保持连接；当PTT或SQL激活时，就要使用RTP协议传输话音数据；话音分组和R2S分组都要夹带RTP扩展头，用以传输协议模型中提到的参数信息[2]。

3.2 内话VoIP联网配置实例

通过莱斯内话与飞坤 VCS3020X Rel7.1 联网举例，由于系统内部的网络接线已经完成连接，双方系统如需要通过 VoIP 接口联网，物理上只需要将双方系统的网络交换机通过网线互联。双方系统互联关系如图3所示。

双方系统的配置可参考如下进行：

VCCS-3000 的 SIP 中继采用冠号 70，对方 IP 地址为 10.12.10.31，配置如图4、图5所示。

VCS3020X Rel7.1 的本地 IP 地址为 10.12.10.31，远端 SIP 配置如图6所示，其中外部号码规则为 3**@10.12.10.9，表示对方号码为 3**，对方 IP 地址为10.12.10.9。

从 VCCS-3000 呼叫到 VCS3020X 时，可在 VCCS-3000 的席位通信单元（号码为 300）上配置 SIP 中继速拨按键 70280501，其中 280501 为 VCS3020X 的席位号码。在 VCCS-3000 的席位通信单元上点击速拨按键 70280501，VCS3020X的席位振铃，来电号码显示为 300。VCS3020X 的席位点击呼叫队列接听后，双方可正常通话，任意一方挂机后，通话终止。

从 VCS3020X 呼叫到 VCCS-3000 时，可在 VCS3020X 的席位（号码 280501）上点击 SIP 按键，在弹出的拨号盘中点击 300 和 CALL 按键，VCCS-3000 的席位 300 振铃，来电号码显示为配置的 SIP 中继速拨按键 70280501 的名称。VCCS-3000 的席位点击呼叫队列接听后，双方可正常通话任意一方挂机后，通话终止[3]。

4 网络配置方式

配置按照设计的思路，区分为台站端、汇聚端和用户端交换机。

汇聚交换机的主要作用为简化整体网络拓扑结构，保证通过路由表的目的地址查询转发，将数据送到对应系统进行处理。在设计中，考虑设备故障、链路中断以及传输设备维护等因素对VoIP甚高频业务的影响，我们使用双汇聚交换机，当其中一个汇聚交换机故障时，业务不受影响，而无需立刻通过更换汇聚交换机备件来恢复甚高频业务。

在配置前，对VoIP资源的IP和VLAN做好规划。各交换机划分VLAN规则如下：在交换机中，所有接甚高频的端口设置一个VLAN，并将该VLAN地址作为所有本交换接的甚高频设备的网关IP地址，台站交换机与交换机间互联端口中配置相同VLAN，且这些互联端口VLAN的三层IP地址均设置为30位掩码的IP地址，例如说明：将塔台机柜交换机1和塔台机柜交换机2互联端口分配同一个VLAN，并以此类推。

在配置各交换机的VLAN后，拓扑中存在网络环路，各交换机生成树协议默认使用RSTP协议，通过各交换机的生成树优先级设置，将各环路中直连汇聚交换机2的端口收敛成阻塞状态，从而保证到汇聚交换机1的链路为主用链路，到汇聚交换机2的链路为备用链路，经测试，当主用链路中断时，阻塞端口在8秒左右恢复为转发状态。

在这种配置方式下，对于台站端主用链路中断，会自动切换到备用链路去，从而保证VoIP业务的正常转发。对于台站端交换机设备故障后，失去数据转发功能，其影响仅限于该机柜交换机所连甚高频设备VoIP功能异常，对该台站其他机柜交换机设备的VoIP功能不受影响。对于用户端，也是配了双链路冗余保障，对于内话和记录仪之间的防火墙、交换机都是完全独立的，数据先到客户端交换机，再到防火墙，最后进入客户端的VoIP处理模块，从而降低防火墙的配置难度。即使单台设备故障，也不影响业务的正常运行。

5 语音记录仪系统ED37录音

目前吴川机场塔台甚高频遥控盒采用的是VoIP录音方式，语音记录仪ED137录音流程如图7所示：

阶段一、宣布和设置ANNOUNCE & SETUP：被录音端发送ANNOUNCE探寻记录仪554端口，记录仪回复200 ok；被录音端发送SETUP告知记录仪相关的参数，记录仪回复200 ok，并分接收录音的端口，RTSP会话建立并保持（如图8）。

阶段二、记录RECORD：被录音端发送RECORD告知记录仪开始发送录音，同时发送RTP话音数据流，记录仪回复200 ok，并接收RTP流。

阶段三、暂停PAUSE：被录音端发送PAUSE告知记录仪停止录音，同时停止话音数据流，记录仪回复200 ok，并停止接受RTP流。

阶段四、清除/释放TEARDOWN：TEARDOWN会话结束。RTSP连接关闭，录音结束[4]。

5.1 记录仪配置

以宏天记录仪为例，具体参数配置方法如图9所示，打开记录仪系统程序目录下的 recorder.ini文件，定位到[ED137 Recording]配置部分，根据现场实际情况修改其中的参数。只有在“Station_Number”值不为 0 且有通道授权才有意义[5]。

保存 recorder.ini 文件，启动记录仪程序会自动启动 ED137 转发程序如图11所示，RTP 代表已经接收到多少字节的 ED137 话音信号，RTSP 连接数代表有多少个设备终端正在被记录仪系统录音。ED137 话音记录功能启用时需要保证该程序不被退出。

针对遥控盒的录音，在语音记录仪该ED137录音通道的线路类型中应该选择席位地/空或电台，配置好席位或者电台的IP地址即可。

5.2 电台配置

以天奥电台为例，需要ssh连接到电台后台，修改config.json参数，Recording_On参数值设为1，MainRecorderUrl和MainRecorderPort分别设置为记录仪主机的IP和端口，SubRecorderUrl和SubRecorderPort分别设置为记录仪备机的IP和端口。修改后断电重启电台以启用新的配置。

电台录音规则为：当有设备选中电台进行录音时（比如该电台被内话或者遥控盒通过IP方式选中），记录仪才会记录该电台的录音。

6 结束语

吴川塔台搭建的VoIP地空通信网络经过了一系列的测试，目前已投入使用了一段时间， VoIP甚高频、录音等业务未发生异常现象，该网络拓扑冗余结构优点是使得在单路传输路由或单节点故障时能够自动切换，但缺点是切换时间稍长，目前还需研究探讨如何在冗余保障的情况下缩短故障自动切换时间，提高整个VoIP系统的灵活性和可用性。

参考文献：

[1] 栾筱林.对VOIP技术实现的安全性研究[D].青岛：中国海洋大学，2007：3-4.

[2] EUROCAE Working Group 67.ED-137/1B Interoperability Standards for VoIP ATM components - Volume 1： Radio - Status[S].EUROCAE，2012：5-15.

[3] 南京莱斯电子设备有限公司.VCCS-3000型语音通信交换系统（内话系统）-技术手册[Z].南京，2021：90-151.

[4] EUROCAE Working Group 67.ED-137/4B Interoperability Standards for VoIP ATM components - Volume 4： Recording - Status[S].EUROCAE，2012：6-15.

[5] 廣州市宏一信息科技有限公司.HT-R05/B 系列记录仪用户手册[Z].广州，2022：28-30.

【通联编辑：梁书】