基于民航窄带传输网的VOIP组网构建与应用

摘要：民航窄带传输网是空管系统最重要的传输网络，是实现通信、导航、监视等关键业务传输、资源共享的媒介。空管系统的甚高频业务是管制员实施空中交通管制必不可少的通信手段，随着地空通信设备的VOIP功能逐渐成熟，相比于传统模拟方式传输甚高频信号，VOIP技术体现出它巨大的优势，本文主要介绍了湛江窄带传输网络下VOIP组网构建思路、业务配置方法以及测试排查经验。

关键词：VOIP；地空通信；语音传输

引言

在空中交通管制系统中，管制员与飞行员通过地空语音通信传递与飞行相关指令。目前，民航空管系统地空语音通信方式主要以传统模拟E&M方式为主，随着民航运输业以及新技术的飞速发展，传统的空管语音通信网络方式在资源调配、运行成本方面的不足日益凸显，VOIP是指将模拟的声音数字化，经过压缩和封包之后，以数据包形势在IP网络进行实时传输，是一种可以在IP网络上互传模拟音讯或者视讯的技术，相比较于传统模拟传输方式，VOIP在线路资源消耗，多系统联网，维护成本等方面显示出其强大的优势。

湛江民航窄带传输网简介

湛江吴川机场窄带传输网络主要由民航通信网TDM网和中南地区FA36网络构成，承担着甚高频、雷达、转报等关键业务传输，中南地区FA36网络作为TDM网络业务备份冗余网络。传统EM甚高频信号主用在民航通信网TDM承载，应急情况下，可通过改变物理线路接入方式，使用中南地区FA36传输甚高频业务。

湛江民航窄带传输TDM网络采用双星拓扑设计，逻辑结构分业务接入、汇聚、落地三个层次，接入设备主要部署在台站，根据当地实际相关需求，台站端可配置1台以上TDM业务接入设备，汇聚设备和落地设备部署在吴川航管楼，主要用于各台站设备汇聚路由和各业务落地，供后端系统如内话，自动化等终端设备接入使用。

2.  VOIP组网构建原则

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，因为塔台管制指挥现场对甚高频信号中断时长要求比较严格，所以在设计网络架构时要满足传输系统的可靠性和冗余性，同时也要充分考虑VOIP技术传输甚高频在未来发展的趋势，既要满足民航规章中对多频率多台点的要求，又能够符合管制对传统E&M甚高频的使用需求。

在吴川机场VOIP组网中，各台站的甚高频信号交换机与吴川机场航管楼的2台VOIP汇聚交换机组成环型拓扑结构，相比于传统的点对点方式，避免了某个节点故障或者节点中间链路中断造成其余业务中断的风险，在回传VOIP语音数据方式上，每个环网采用本地窄传输网或者直连光纤的传输方式传送至航管楼，既提高了整个网络的可靠性，又能够有效提高本地传输网络的利用率。各台站的甚高频信号传输回吴川机场航管楼的2台VOIP汇聚交换机后，后端的内话系统接入汇聚交换机后，就可调用台站的甚高频信号进行对空通信。

VPN技术基础

VPN全称为虚拟私人网络（Virtual Private Network），泛指通过VPN技术在公网上构建的虚拟专用网络，实现两端私网之间端到端的数据通信，私网路由对公网来说是不可见的，公网只负责数据转发，保证了私网的私密性，每个私网之间相互独立，按技术分类，主要分为二层VPN和三层VPN，应用上通常结合MPLS使用。二层VPN通过不同VCID区分不同的私网，三层VPN通过创建VPNinsatance实例，为每个私网创建逻辑上的VRF路由表，从而保证每个私网的隔离，在民航空管传输VOIP信号中，可结合实际应用场景使用二层或者三层VPN技术，吴川机场选择采用二层VPN方式传输。

二层VPN基本架构由AC接入电路、VC虚电路、PW，tunnel隧道组成。AC接入电路指的是PE运营商侧与CE客户侧之前的连接；VC虚电路指的是PE之间的单向逻辑通道，一条PW由两条相反方向的VC组成；tunnel隧道是承载PW，一条隧道可以承载多条PW。

如果tunnel隧道是LSP隧道，那么公网标签和私网标签均由LDP协议分发，公网标签用于MPLS公网隧道的标签转发，将各个VC的数据在ISP网络中进行传递，外层的LSP隧道是被共享的，通过内层VC标签可以对数据进行区分。LDP协议为每条VC分配一个VC私网标签，每条VC由VC类型、VCID标识，同一PW内的两条相反方向的VC类型和VCID必须一致。

4  网络配置方式

按照图二VOIP组网构建原则，网络配置主要分为台站端交换机、民航窄带传输网、汇聚交换机配置，下面以空管工作区台站为例说明网络配置方式。

在配置前，需对整个VOIP网络做好IP和VLAN的规划，在台站端交换机中，同一个机柜的甚高频TX发射机或者RX接收机设置为同一个VLAN，交换机与交换机之间的互联端口配置相同VLAN，且这些互联端口VLAN的三层IP地址均设置为30位掩码同网段的IP地址，空管工作区IP规划设置如图五所示：

因现阶段VOIP在空管业务需求不多，且路由收敛速度快的需要，全网采用ISIS路由协议互通，台站端和内话端设备为Level1角色，VOIP汇聚交换机作为骨干区域路由器Level1/2角色，设备NET地址的System ID来源为该交换机的lookback地址的后两位，以TX交换机配置和汇聚交换机为例：

1）TX发射机交换机配置信息如下：

#

vlan batch 6 200 to 201

vlan 6

description 空管工作区TX交换机至VOIP汇聚交换机1 vlan

vlan 200

description 空管工作区天奥甚高频网关vlan

vlan 201

description 空管工作区TX交换机至RX交换机vlan

#

interface Vlanif6

description to voip-huiju-sw1 vlan

ip address 21.5.61.197 255.255.255.252

isis enable 1

isis circuit-type p2p

#

interface Vlanif200

description KG-tianao-shengaopin-gateway

ip address 21.5.61.222 255.255.255.240

isis enable 1

#

interface Vlanif201

description to KG-tianao-sw1

ip address 21.5.61.205 255.255.255.252

#

isis enable 1

isis circuit-type p2p

isis 1

is-level level-1

network-entity 49.0001.0000.0061.0193.00

is-name KG-tianao-sw1

#

stp instance 0 priority 8192

2）VOIP汇聚交换机1配置信息

#

isis 1

network-entity 49.0001.0000.0063.0001.00

is-name VoIP-huiju-sw1

import-route isis level-2 into level-1 filter-policy ip-prefix 1

#

stp instance 0 priority 0

stp bpdu-protection

在配置上，汇聚交换机1与TX发射机交换机的配置主要区别点在于VOIP汇聚交换机作为骨干区域路由器Level1/2角色，其他端口IP地址和VLAN按照图五IP规划表上配置即可，其他设备同理，在配置各交换机的VLAN后，整个拓扑中存在网络环路的问题，这时需配置RSTP协议，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。

在传输方式上，采用湛江本地的民航窄带传输网TDM网和FA36网进行回传，协议上启用MPLS L2VPN透明传输VOIP信号，台站接入端和落地端的配置信息如下：

空管工作区AR3260接入端：

#

mpls l2vpn

mpls ldp

longest-match

#

interface Ethernet5/0/0

undo portswitch

description 湛江吴川空管工作区天奥甚高频VOIP至湛江吴川航管楼IN

qos car inbound cir 1024 cbs 64000 pbs 64000 green pass yellow pass red discard

mpls l2vc 15.5.61.2 6050

航管楼落地端AR3260落地端：

#

mpls l2vpn

mpls ldp

longest-match

#

interface Ethernet6/0/0

undo portswitch

description 湛江吴川空管工作区天奥甚高频VOIP至湛江吴川航管楼OUT

qos car inbound cir 1024 cbs 64000 pbs 64000 green pass yellow pass red discard

mpls l2vc 15.5.63.65 6050

分析配置信息，台站端AR3260接入端路由器和航管楼落地端路由器作为PE角色，全局使能MPLS，并在PE之间建立LSP隧道和LDP remote session，通过使能MPLS L2VPN，在两个PE设备的端口下创立VC连接，台站端PE接受VOIP数据，选定转发的PW通道，PE再根据PW的转发表生成两层MPLS标签，二层数据经公网隧道到达航管楼路由器PE，系统弹出私网标签，由航管楼PE设备转发二层VOIP数据给CE设备，配置完成后，用指令“dispaly mpls l2 vc brief”查看整个传输链路AC、VC、session、link四个参数状态均为up。

当整个VOIP网络配置完成后，在莱斯内话VOIP服务器上测试可ping通所有空管工作区甚高频电台IP地址，将空管作区甚高频电台IP电台配置到莱斯内话面板上，查看面板上空管工作区IP电台状态正常，且可正常收发语音信号，网络建设达到预期。

5  结语

当前，IP技术发展已经非常成熟，全球范围内的通信传输骨干网络均实现IP化，VOIP技术凭借其业务灵活多样、使用便捷、资费的低廉、运营简单等诸多优点，也逐渐成为民航地空通信技术新的发展方向，空管系统也在积极推进VOIP技术的推广和应用，对VIOP无线业务在跨地区应急接管测试应用中取得一定的成果，相信随着VOIP技术在民航地空中不断的发展和应用，将极大提升各管制单位的地空通信保障能力。

参考文献

[1] ED-137/1B Interoperability Standards for VoIP ATM components - Volume 1： Radio - Status： Published - publication date： 01/01/2012

[2] ED-137/4B Interoperability Standards for VoIP ATM components - Volume 4： Recording - Status： Published - publication date： 01/01/2012

[3]VOIP技术在民航地空通信中的应用[J].乔卫.科学技术创新，2023（23）