2024年4月9日发(作者：第五沛)
第39卷 第10期
数字技术与应用
第 39 卷 数字技术与应用
2021年 10月
Digital Technology &Application
中图分类号:TN916.2文献标识码:A
Vol.39 No.10
October 2021
文章编号:1007-9416(2021)10-0036-04
DOI:10.19695/12-1369.2021.10.12
空管语音交换系统联网方式对比与分析
民航珠海进近管制中心 熊欣
空管语音交换系统有MFC、ATS-QSIG、E1、IP等联
网方式。本文将介绍和对比各种内话系统联网方式,分析
各种联网方式的特点,以供参考。
ATS-QSIG协议来构建专用ISDN网络(PISN网络)
[1]
。
QSIG协议是PISN中D信道上的协议,它是交换机
PINX(Private Integrated services Network eXchange)
之间直接互通的协议,最初由ECMA提出,后来被ETSI和
ISO收入。QSIG协议不区分网络侧和用户侧,进行通信的
设备在协议上是对等的
[2]
。
实际中应用ATS-QSIG技术实现内话系统联网,需
要使用专门的板卡,使用复用技术(即多个ATS-QSIG逻
辑通道共用一个物理通道)每个物理通道收、发各有一对
线。在Frequentis内话系统中使用NI64板来实现ATS-
QSIG联网功能,3个逻辑通道共用一个物理通道,各个逻
辑通道间相互独立。每个逻辑通道的带宽为16kbit/s,加
上信令信号带宽,一个物理通道上的带宽为64kbit/s。
Frequentis内话NI64板接口针脚定义图1所示:
在配置时,联网的两套内话系统,要分别配置在A-
Side和B-Side两侧,并且一套系统为Master,另一套系统
为Slave。Frequentis内话ATS-QISG配置图2所示:
1 内话系统联网方式
空管语音交换系统(Voice Communication System)
简称内话系统,是一种应用于空管交通管制的语音通信
系统。该类系统具备地空无线通信和地地有线电话通信
两大核心功能,此外还可以提供联网、VoIP语音通信等功
能。当前空管语音交换系统(内话系统),存在MFC、ATS-
QSIG、E1、IP等联网方式。
.. All Rights Reserved.
2.1 ATS-QSIG
ATS-QSIG协议是QSIG协议在ATS(Air Traffic
Services Network)网络中的具体应用。QSIG协议基于
Q.931标准,是由ISO/IEC为专用ISDN电信网颁布的全
球标准。空管语音交换系统是一种ATS网络,它使用
2 各种联网方式介绍
图1 Frequentis内话NI64板接口针脚
定义
Fig.1 Frequentis internal call NI64
board interface pin definition
图2 Frequentis内话ATS-QISG配置
Fig.2 Frequentis internal call ATS-QISG configuration
收稿日期:2021-07-06
作者简介:熊欣(1988—),男,天津人,本科,工程师,研究方向:空管内话系统。
36
熊欣:空管语音交换系统联网方式对比与分析
2021年第 10 期
2.2 MFC
MFC电话联网技术由CCITT(ITU-T)R2标准发展
序图3所示:
在配置MFC通道时,要选择两端的内话系统分别在
而来,使用双音多频编码技术传输主叫号码、被叫号码、在A-Side和B-Side两侧,4位或者6位MFC Dights,以
呼叫优先级等信息,主要规定了内话系统间模拟电话联
网的技术标准。分为MFC-R2、MFC-No.5两种类型,其
中MFC-R2用于地面通信通道,MFC-No.5用于卫星通
信通道。MFC-R2线路信号(ITU-T Q.421)使用随路信
令,其信令由线路信号、计数发生器信号组成。其中线路
信号用于标志局间线路状态,多频计数发生器信号用于
传递主被叫号码、用户类别、优先级等信息。每条MFC电
话联网线路呼入、呼出分离,分别使用一对同相线缆、一
对反向线缆。
在Frequentis内话实现MFC电话联网,使用的是
ERIF03.00系列板卡,采用的是与无线电通道同样的模拟
4线制线路连接。Frequentis内话MFC电话联网板接口线
及MFC Type(R2或者No.5)。Frequentis内话MFC配置
图4所示:
ATS-QISG与MFC电话联网方式虽然使用的技术和
编码方式不同,但在使用上两者却又很多相似之处。例
如,呼叫时都使用6位ATS Number,呼叫都具有优先级,
有多套内话系统联网时都支持线路绕转等。
2.3 E1联网
内话系统的E1联网功能包括E1电话联网、E1无线电
频率共享和超控
[3]
。
2.3.1 T1和E1标准简介
北美(及日本)的24路脉码调制PCM简称T1,带宽为
1.544Mbit/s,有24个独立的语音通道,每个语音通道
的带宽为64kbit/s。欧洲所用的调制方式为E1,带宽为
2.048Mbit/s,包含30个语音通道(每个语音通道的带宽
为64kbit/s)和2个通道分别传输控制信令和帧同步信息。
中国与欧洲一样,使用E1传输标准。一个E1信号被均分为
32个时隙,每个时隙的长度为125微秒。其中第一个时隙
用于传输帧同步信息,第16个时隙用于传输信令。其余30
个时隙用于传输语音信号。每个时隙传送8bit,所以一个
E1信号帧的长度为256bit。每秒传输8000帧,因此PCM一
图3 Frequentis内话MFC电话联网板接口线序
Fig.3 Frequentis internal call MFC telephone networking
board interface line sequence
.. All Rights Reserved.
次群E1的数据率就是2.048Mbit/s。
其特点:(1)一个E1帧的长度为256bit,分为32个时隙,
图4 Frequentis内话MFC配置
Fig.4 Frequentis internal talk MFC configuration
37
第 39 卷 数字技术与应用
一个时隙的长度为8bit;(2)每秒传输E1帧的数量为
8000,所以E1信号的带宽为:8000*256bit/
s=2048000bit/s= 2.048Mbit/s;(3)每个时隙在E1帧中
的长度为8bit,每秒传输的速率为8bit/s*8k=64kbit/s,即
一个E1中包含32个64K信号(零次群速率)。
2.3.2 E1电话联网
内话系统的E1电话联网,即使用相应的E1电话板卡,
来承载电话业务,使用6位ATS Number拨号,通过相应
的E1传输线路和设备到达对端内话系统的E1电话板卡,
再寻址到相应的内话席位,最终完成电话的拨号、振铃和
通话的建立。
以Frequentis内话系统为例,配置E1电话联网线路,
要首先配置E1物理通道,再配置E1 Trunk,添加Logi-
cal Position(用于呼入寻址),建立External Party填写
对端席位的ATS Numer、并绑定E1 Trunk Group,配
置席位电话按键DA Key,最后填写本端席位的ATS
Number(与Logical Position号码相同),这样就完成了本
段的E1电话联网线路的配置。在对端的内话系统做同样
率资源的共享共用,在某套内话系统上的席位上,可以使
用另一套内话系统的无线电通道来实现收发功能;在此
基础上,通过配置不同席位对同一无线电通道使用的优
先级,实现无线电频率的超控功能。
以Frequentis内话系统为例,配置E1无线电频率共
享,首先要在被共享频率的内话系统(VCS1)中配置Digi-
tal Radio Interface,建立Ropif Groups,并设置无线电
信道的共享方式(为E1方式)、被共享的频率通道,以及频
率使用的优先级(用于频率超控功能)。然后在VCS2中,首
先配置至VCS1的E1无线电通道,然后正常配置一个频
率,在选择Location时选择E1无线电通道。配置之后,
VCS2即可使用(和超控)VCS1系统中的无线电频率。如图
6所示:
2.4 IP联网
前三种联网方式,均是在内话系统间实现联网。随着
IP网技术的发展,越来越多的地空通信设备(内话系统、IP
VHF系统、传输网系统)支持IP网协议的互联。与传统内
话系统联网方式相比,IP联网具有组网简单,设备接入简
单、扩展能力强等突出优势。但正因为其网络接入的便利
性,导致了一些问题的出现,例如:如何保障网络的封闭
和安装性,如何规划网络结构,避免网络风暴和连接稳定
性问题。虽然IP联网技术的应用还存在一些问题,但由于
操作,即可正常使用该E1电话线路在两套内话系统间互
.. All Rights Reserved.
相拨打E1电话。E1电话联网线路的配置流程图5所示:
2.3.3 E1无线电频率共享和超控
E1无线电频率共享是指在多套内话系统间无线电频
图5 E1电话联网线路的配置流程
Fig.5 Configuration process of E1 telephone network line
图6 E1无线电频率共享(超控)
Fig.6 E1 radio frequency sharing (override)
38
熊欣:空管语音交换系统联网方式对比与分析
2021年第 10 期
(Session Initiation Protocol):会话初
始化协议,建立、控制和释放会话。用于
在内话(包括IP遥控盒)和VHF电台之间
建立稳定的连接。(2)RTP(Real-time
Transport Protocol):实时传输协议,用
于传输包括语音信号和包含于RTP报
文头部中的各类VHF信令。
简单来说,SIP协议负责会话的建
立、保持和释放,RTP协议负责语音和
信令信号的传输。VoIP通信过程图7
所示:
2.4.3 IP联网规划
图7 VoIP通信过程
Fig.7 VoIP communication process
典型的IP地空通信网络,包括内话
系统的IP接口(IP Radio板、IP Backup
系统等)、IP VHF电台,IP电话,以及相
应的传输设备。如图8所示。
3 结语
以上各种内话的联网方式各有自身
的特点,MFC、ATS-QISG方式连接和
配置较为简单,技术较为成熟;E1方式
采用线路复用技术,线路利用率高,线路
连接稳定可靠;IP方式发展最快,可扩
展性最强。这几类内话系统联网方式,
都在现实种有所应用,随着空管技术的
发展,所采用的联网方式和网络结构都
将不断改进。
图8 IP联网示意图
Fig.8 IP networking diagram
引用
[1] Communication Sys-
tem Maintenance Munual[Z].2017.
[2] Communication System Training
Manual for Maintainers[Z].2017.
[3] 杨超宇.华北空管局语音交换系统的内话联网技术研究
[D].北京:清华大学,2015.
[4] 陈曙.空管内话联网技术的简述[J].科技信息,2014(6):
288+298.
.. All Rights Reserved.
其强大的优势,仍然是未来地空通信网络发展的方向
[4]
。
2.4.1 VoIP通信原理
IP联网技术的基础是VoIP技术,VoIP(Voice over
Internet Protocol),是一种话音传输技术。它将模拟语音
信号通过采样、量化、编码数字化。再经过压缩、封装等过
程通过IP网将数据发送至目的地址。在目的地址再经过
解压、解封装,解码等过程,将数字信号还原成模拟信号。
2.4.2 VoIP通信过程
在VoIP通信过程中,有两个非常重要的协议。(1)SIP
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2024年4月9日发(作者：第五沛)
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数字技术与应用
第 39 卷 数字技术与应用
2021年 10月
Digital Technology &Application
中图分类号:TN916.2文献标识码:A
Vol.39 No.10
October 2021
文章编号:1007-9416(2021)10-0036-04
DOI:10.19695/12-1369.2021.10.12
空管语音交换系统联网方式对比与分析
民航珠海进近管制中心 熊欣
空管语音交换系统有MFC、ATS-QSIG、E1、IP等联
网方式。本文将介绍和对比各种内话系统联网方式,分析
各种联网方式的特点,以供参考。
ATS-QSIG协议来构建专用ISDN网络(PISN网络)
[1]
。
QSIG协议是PISN中D信道上的协议,它是交换机
PINX(Private Integrated services Network eXchange)
之间直接互通的协议,最初由ECMA提出,后来被ETSI和
ISO收入。QSIG协议不区分网络侧和用户侧,进行通信的
设备在协议上是对等的
[2]
。
实际中应用ATS-QSIG技术实现内话系统联网,需
要使用专门的板卡,使用复用技术(即多个ATS-QSIG逻
辑通道共用一个物理通道)每个物理通道收、发各有一对
线。在Frequentis内话系统中使用NI64板来实现ATS-
QSIG联网功能,3个逻辑通道共用一个物理通道,各个逻
辑通道间相互独立。每个逻辑通道的带宽为16kbit/s,加
上信令信号带宽,一个物理通道上的带宽为64kbit/s。
Frequentis内话NI64板接口针脚定义图1所示:
在配置时,联网的两套内话系统,要分别配置在A-
Side和B-Side两侧,并且一套系统为Master,另一套系统
为Slave。Frequentis内话ATS-QISG配置图2所示:
1 内话系统联网方式
空管语音交换系统(Voice Communication System)
简称内话系统,是一种应用于空管交通管制的语音通信
系统。该类系统具备地空无线通信和地地有线电话通信
两大核心功能,此外还可以提供联网、VoIP语音通信等功
能。当前空管语音交换系统(内话系统),存在MFC、ATS-
QSIG、E1、IP等联网方式。
.. All Rights Reserved.
2.1 ATS-QSIG
ATS-QSIG协议是QSIG协议在ATS(Air Traffic
Services Network)网络中的具体应用。QSIG协议基于
Q.931标准,是由ISO/IEC为专用ISDN电信网颁布的全
球标准。空管语音交换系统是一种ATS网络,它使用
2 各种联网方式介绍
图1 Frequentis内话NI64板接口针脚
定义
Fig.1 Frequentis internal call NI64
board interface pin definition
图2 Frequentis内话ATS-QISG配置
Fig.2 Frequentis internal call ATS-QISG configuration
收稿日期:2021-07-06
作者简介:熊欣(1988—),男,天津人,本科,工程师,研究方向:空管内话系统。
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熊欣:空管语音交换系统联网方式对比与分析
2021年第 10 期
2.2 MFC
MFC电话联网技术由CCITT(ITU-T)R2标准发展
序图3所示:
在配置MFC通道时,要选择两端的内话系统分别在
而来,使用双音多频编码技术传输主叫号码、被叫号码、在A-Side和B-Side两侧,4位或者6位MFC Dights,以
呼叫优先级等信息,主要规定了内话系统间模拟电话联
网的技术标准。分为MFC-R2、MFC-No.5两种类型,其
中MFC-R2用于地面通信通道,MFC-No.5用于卫星通
信通道。MFC-R2线路信号(ITU-T Q.421)使用随路信
令,其信令由线路信号、计数发生器信号组成。其中线路
信号用于标志局间线路状态,多频计数发生器信号用于
传递主被叫号码、用户类别、优先级等信息。每条MFC电
话联网线路呼入、呼出分离,分别使用一对同相线缆、一
对反向线缆。
在Frequentis内话实现MFC电话联网,使用的是
ERIF03.00系列板卡,采用的是与无线电通道同样的模拟
4线制线路连接。Frequentis内话MFC电话联网板接口线
及MFC Type(R2或者No.5)。Frequentis内话MFC配置
图4所示:
ATS-QISG与MFC电话联网方式虽然使用的技术和
编码方式不同,但在使用上两者却又很多相似之处。例
如,呼叫时都使用6位ATS Number,呼叫都具有优先级,
有多套内话系统联网时都支持线路绕转等。
2.3 E1联网
内话系统的E1联网功能包括E1电话联网、E1无线电
频率共享和超控
[3]
。
2.3.1 T1和E1标准简介
北美(及日本)的24路脉码调制PCM简称T1,带宽为
1.544Mbit/s,有24个独立的语音通道,每个语音通道
的带宽为64kbit/s。欧洲所用的调制方式为E1,带宽为
2.048Mbit/s,包含30个语音通道(每个语音通道的带宽
为64kbit/s)和2个通道分别传输控制信令和帧同步信息。
中国与欧洲一样,使用E1传输标准。一个E1信号被均分为
32个时隙,每个时隙的长度为125微秒。其中第一个时隙
用于传输帧同步信息,第16个时隙用于传输信令。其余30
个时隙用于传输语音信号。每个时隙传送8bit,所以一个
E1信号帧的长度为256bit。每秒传输8000帧,因此PCM一
图3 Frequentis内话MFC电话联网板接口线序
Fig.3 Frequentis internal call MFC telephone networking
board interface line sequence
.. All Rights Reserved.
次群E1的数据率就是2.048Mbit/s。
其特点:(1)一个E1帧的长度为256bit,分为32个时隙,
图4 Frequentis内话MFC配置
Fig.4 Frequentis internal talk MFC configuration
37
第 39 卷 数字技术与应用
一个时隙的长度为8bit;(2)每秒传输E1帧的数量为
8000,所以E1信号的带宽为:8000*256bit/
s=2048000bit/s= 2.048Mbit/s;(3)每个时隙在E1帧中
的长度为8bit,每秒传输的速率为8bit/s*8k=64kbit/s,即
一个E1中包含32个64K信号(零次群速率)。
2.3.2 E1电话联网
内话系统的E1电话联网,即使用相应的E1电话板卡,
来承载电话业务,使用6位ATS Number拨号,通过相应
的E1传输线路和设备到达对端内话系统的E1电话板卡,
再寻址到相应的内话席位,最终完成电话的拨号、振铃和
通话的建立。
以Frequentis内话系统为例,配置E1电话联网线路,
要首先配置E1物理通道,再配置E1 Trunk,添加Logi-
cal Position(用于呼入寻址),建立External Party填写
对端席位的ATS Numer、并绑定E1 Trunk Group,配
置席位电话按键DA Key,最后填写本端席位的ATS
Number(与Logical Position号码相同),这样就完成了本
段的E1电话联网线路的配置。在对端的内话系统做同样
率资源的共享共用,在某套内话系统上的席位上,可以使
用另一套内话系统的无线电通道来实现收发功能;在此
基础上,通过配置不同席位对同一无线电通道使用的优
先级,实现无线电频率的超控功能。
以Frequentis内话系统为例,配置E1无线电频率共
享,首先要在被共享频率的内话系统(VCS1)中配置Digi-
tal Radio Interface,建立Ropif Groups,并设置无线电
信道的共享方式(为E1方式)、被共享的频率通道,以及频
率使用的优先级(用于频率超控功能)。然后在VCS2中,首
先配置至VCS1的E1无线电通道,然后正常配置一个频
率,在选择Location时选择E1无线电通道。配置之后,
VCS2即可使用(和超控)VCS1系统中的无线电频率。如图
6所示:
2.4 IP联网
前三种联网方式,均是在内话系统间实现联网。随着
IP网技术的发展,越来越多的地空通信设备(内话系统、IP
VHF系统、传输网系统)支持IP网协议的互联。与传统内
话系统联网方式相比,IP联网具有组网简单,设备接入简
单、扩展能力强等突出优势。但正因为其网络接入的便利
性,导致了一些问题的出现,例如:如何保障网络的封闭
和安装性,如何规划网络结构,避免网络风暴和连接稳定
性问题。虽然IP联网技术的应用还存在一些问题,但由于
操作,即可正常使用该E1电话线路在两套内话系统间互
.. All Rights Reserved.
相拨打E1电话。E1电话联网线路的配置流程图5所示:
2.3.3 E1无线电频率共享和超控
E1无线电频率共享是指在多套内话系统间无线电频
图5 E1电话联网线路的配置流程
Fig.5 Configuration process of E1 telephone network line
图6 E1无线电频率共享(超控)
Fig.6 E1 radio frequency sharing (override)
38
熊欣:空管语音交换系统联网方式对比与分析
2021年第 10 期
(Session Initiation Protocol):会话初
始化协议,建立、控制和释放会话。用于
在内话(包括IP遥控盒)和VHF电台之间
建立稳定的连接。(2)RTP(Real-time
Transport Protocol):实时传输协议,用
于传输包括语音信号和包含于RTP报
文头部中的各类VHF信令。
简单来说,SIP协议负责会话的建
立、保持和释放,RTP协议负责语音和
信令信号的传输。VoIP通信过程图7
所示:
2.4.3 IP联网规划
图7 VoIP通信过程
Fig.7 VoIP communication process
典型的IP地空通信网络,包括内话
系统的IP接口(IP Radio板、IP Backup
系统等)、IP VHF电台,IP电话,以及相
应的传输设备。如图8所示。
3 结语
以上各种内话的联网方式各有自身
的特点,MFC、ATS-QISG方式连接和
配置较为简单,技术较为成熟;E1方式
采用线路复用技术,线路利用率高,线路
连接稳定可靠;IP方式发展最快,可扩
展性最强。这几类内话系统联网方式,
都在现实种有所应用,随着空管技术的
发展,所采用的联网方式和网络结构都
将不断改进。
图8 IP联网示意图
Fig.8 IP networking diagram
引用
[1] Communication Sys-
tem Maintenance Munual[Z].2017.
[2] Communication System Training
Manual for Maintainers[Z].2017.
[3] 杨超宇.华北空管局语音交换系统的内话联网技术研究
[D].北京:清华大学,2015.
[4] 陈曙.空管内话联网技术的简述[J].科技信息,2014(6):
288+298.
.. All Rights Reserved.
其强大的优势,仍然是未来地空通信网络发展的方向
[4]
。
2.4.1 VoIP通信原理
IP联网技术的基础是VoIP技术,VoIP(Voice over
Internet Protocol),是一种话音传输技术。它将模拟语音
信号通过采样、量化、编码数字化。再经过压缩、封装等过
程通过IP网将数据发送至目的地址。在目的地址再经过
解压、解封装,解码等过程,将数字信号还原成模拟信号。
2.4.2 VoIP通信过程
在VoIP通信过程中,有两个非常重要的协议。(1)SIP
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