内话系统IP网络化的改造

内话系统IP网络化的改造

李刚

山西空中交通管理分局 技术保障部              山西太原           030031

一、引言

随着信息技术的快速发展，IP网络技术以其高效、灵活和可扩展性等优点，正逐渐渗透到各个领域中。空中交通管理（ATM）系统作为保障飞行安全和提高飞行效率的关键环节，其内话系统的改造与升级显得尤为重要。本文将详细探讨内话系统IP网络化的改造过程，包括改造的背景、必要性、技术实现以及改造后的影响等方面。

二、内话系统IP网络化改造的背景与必要性

传统的内话系统大多采用专线或模拟信号传输方式，存在传输带宽有限、信号易受干扰、系统扩展性差等问题。随着空中交通量的不断增加，传统的内话系统已难以满足现代空管的需求。而IP网络技术以其高速、可靠和灵活的特点，为内话系统的改造提供了可能。

IP网络化改造后的内话系统，可以实现语音、数据和图像的综合传输，提高通信质量和效率；同时，通过IP网络的互联互通，可以实现不同空管部门之间的信息共享和协同工作，进一步提高空管效率。此外，IP网络化改造还可以降低系统的维护成本，提高系统的可靠性和稳定性。

三、内话系统IP网络化改造的技术实现

内话系统IP网络化改造主要包括硬件升级、软件更新和网络架构优化等方面。

在硬件方面，需要更换或升级原有的通信设备，使其支持IP网络通信协议。同时，还需要部署相应的网络设备，如路由器、交换机等，以构建稳定的IP通信网络。

在软件方面，需要开发或更新内话系统的软件平台，使其能够支持IP网络通信，并实现语音、数据和图像的综合处理。此外，还需要开发相应的管理软件和工具，以便于对系统进行监控和维护。

在网络架构方面，需要设计合理的网络拓扑结构，确保内话系统的通信质量和稳定性。同时，还需要考虑网络安全和隔离措施，以保障系统的安全性。

VoIP 技术把信息分包封装在 IP 网络上传输。每个包的信息包括了源地址和目的地址。早期基于 IP 的网络系统使用单播协议通信，支持语音通信的 IP 网络，单播协议适合电话等点对点方式的通信。支持语音的 IP 网络也可使用多播协议实现一对多的传输方式，适合会议系统。航管系统中的 VoIP 系统结构主要包括管制中心、传输网络、无线电台（包括 VHF 电台、UHF 电台等）及网关。网关处在 VoIP 系统与时分复用设备系统之间，实现通信互联。基于 IP 地址的网络架构中的用户可以直接访问与网络连接的设备。在实际使用中，当管制需求发生变化时，互联网络结构决定了通信互联的配置工作量相对减少。而且物理互联上，易于两个或多个管制部门共享一个无线电台站点。为了兼容 VoIP 技术，很多内话设备厂家把 VoIP 网关技术融入无线电台设备中，传统内话系统的语音和数据与外部 VoIP 网络通信转发由 VoIP 网关实现，传统内话系统需预留足够的信道用于接收来自 VoIP 的信息。对于内话系统与远程无线电台或多个内话系统之间的通信，VoIP 网关实现网络中心的汇集功能，对 VoIP 网关设置可实现不同内话系统之间的通信权限。由于内话系统中的信道容量已预先分配，当其它的内话系统通过 VoIP 网关访问本地内话系统，需额外占用本地内话系统的通信带宽。可通过网关设备远程维护系统，但增加了内话系统的复杂性。此方法主要增加了网关设备，在现有基础上实现 VoIP 架构的风险系数低，减少了音频信号传输过程中的转化次数。实质上网关设备没有对基于时分多路复用方式的内话系统进行技术更新，没能解决通信设备老化问题。而且当管制空域发生变化时，可通过互联网实现调整，还需重新对远程无线电台（包括 VHF 台及 UHF 台等）及内话系统做配置工作。相对基于网关的 VOIP 架构系统，VOIP 网络的内话系统明显减少了硬件数量，交换机替代时分复用通信设备，实现其涉及的时钟技术、多路复用技术、会议等功能，由各管制席位设备、音频接口设备及电话接口等终端设备进行信号处理和会议功能。在终端设备中的冗余网口提高了设备可靠性。网络上的多个交换机实现互联，并可根据需要扩展系统容量。在 VOIP 传输协议中，初始化会话协议 SIP 是一种应用层控制协议，完成一个或多个参加者的会话建立、修改及终止功能。实时运输协议 RTP 是一种用于多媒体的标准传输协议，可实时传输音频和信令方式、或仅实时传输信令方式。RTP 不对传输过程提供服务质量机制，但可监测丢包、延迟等故障现象。当内话系统与无线电台之间建立了 SIP 会话，点对点之间启动 RTP 协议开始音频 / 信令等媒体流信息交换，以建立实时会话监视。当实时会话监视处于有效状态，在这两点之间使用 RTP 包传输音频信息。在 RTP 分组头部格式中的扩展头部字节用于传输信令，比如 PTT 信息被包括在扩展头部字节中传输。基于 VoIP 网络的内话系统架构中，音频传输过程仅做 2 次转换，分别在管制席位设备和无线电台上实现，使音频质量得到明显改善。各管制席位之间能直接通话，实现数据交换。对于其实现的功能，在本地内话系统管制席位可通过配置其他内话系统的操作，实现管制工作量的分配及优化，具有可操作性高及部署灵活的优点。当管制空域发生变化时，可根据管制需求，通过 VoIP 网实现本地通信设备和远程通信设备的配置。

四、内话系统IP网络化改造后的影响

内话系统IP网络化改造完成后，将对空管工作产生深远的影响。

首先，改造后的内话系统将大大提高通信质量和效率。通过IP网络的高速传输和稳定连接，可以实现更清晰、更流畅的语音通信，减少通信中断和延迟现象。同时，通过综合传输语音、数据和图像等多种信息，可以为管制人员提供更全面、更直观的信息支持，帮助他们做出更准确的决策。

其次，改造后的内话系统将提高空管工作的协同性和效率。通过IP网络的互联互通，不同空管部门之间可以实现信息的实时共享和协同工作，减少沟通成本和误差。这将有助于提升整个空管系统的效率和可靠性，保障飞行安全。

此外，改造后的内话系统还将降低维护成本和提高系统可靠性。IP网络化改造使得系统的维护更加便捷和高效，可以通过远程监控和诊断来及时发现和解决问题。同时，IP网络的高可靠性和稳定性也将有助于提高内话系统的整体可靠性。

五、结论与展望

内话系统IP网络化改造是空中交通管理系统发展的重要趋势。通过改造，可以实现内话系统的高效、灵活和可扩展性，提高通信质量和效率，促进空管工作的协同性和效率。然而，改造过程中也需要注意网络安全和稳定性等问题，确保系统的安全和可靠运行。

展望未来，随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，内话系统IP网络化改造将进一步推动空中交通管理系统的现代化和智能化。同时，我们也需要关注新技术和新应用的发展动态，不断探索和创新，为空管工作提供更加高效、安全和可靠的支持。

综上所述，内话系统IP网络化改造是一项具有重要意义的工作，它将为空中交通管理系统的未来发展奠定坚实的基础。我们应该积极推动这一改造进程，为空中交通的安全、高效和有序运行提供有力保障。