空天地一体化的军民航通信话务组网技术研究

　　摘要: 军民航的话务网络类型颇多。这些网络在实际运行中各自为政，通信协议和设备接口也不尽相同。本文讨论的核心是如何通过当今通信业前沿网络技术，以及优秀的结构、自定义的通信协议等手段，建设能够使多平台、多制式异构平台间的话音互联互通，并能保证安全性、实时性、稳定性的空天地一体化网络的技术方案。

　　关键词: 空天地通信、军民航话务网、全交换网络、双网并行、RealLan交换协议

　　Abstract: the JunMinHang communications network type quite a lot. These networks in the actual operation of the fragmented, and communication protocol and device interface are also different. This paper discusses how to use the core of the telecommunication industry advanced network technology, and the fine structure, from the definition of the communication protocol means, construction can make more platform, more heterogeneous type platform of the interchange between voice, and can guarantee the safety, real-time, and stability of the empty integrated network technique scheme of heaven and earth.

　　Keywords: empty heaven and earth, JunMinHang telephone communication network, the exchange network, and double nets parallel, RealLan exchange agreement

　　中图分类号：TU248.6 文献标识码：A 文章编号：

　　概述

　　随着我国民航业的持续快速发展和新时期军队军事训练指导思想的转变，军民航对相互交流与协同决策提出了更高的要求要求，组建一个语音共享网络，将成为军民航协调工作的必然趋势。

　　军民航话务系统包括军民航专用系统、VHF系统、卫星系统等等。这些系统的接口各不相同、传输方式也不尽相同。目前,各地普遍采用集群构架对各系统接口进行简单的集成和集中控制。这样的平台不但容量存在局限性、传输带宽不稳定，而且容易造成整个系统的瘫痪，给飞行安全带来威胁。

　　空天地一体化的话务网络平台利用先进的网络通信技术,基于双网并行的全交换网络平台。采用自行研究的RealLan协议,能够保证话音共享的安全性、稳定性和实时性。另外提供可重用、松耦合的信息接口，能为信息管理提供统一的、标准的信息服务，可以降低新建应用和现有应用间接口的复杂度。利用这些手段就能够实现军民航话务信息的充分共享，共享构建一个“空天地”一体化的3D话务网络平台。

　　1. 网络架构

　　双网并行的全交换系统的特点是：容量大、数据延迟特别小、数据传输准确、占用带宽小，并且平台冗余工作。不但能够保证军民航通信的质量，也实现了异地间的资源合理利用，既可以级联成为一个完整的大型调度平台。也可以在应急情况下互为备份。

　　全交换网络是新型的数字信号交换技术，是随着网络技术的飞速发展应运而生的，它的主要设计思想是业务/控制与传送/接入分离，各实体之间通过协议进行连接和通信，全交换网络是一个基于软件的分布式交换/控制平台。

　　若系统中存在10个节点，每个节点都是全双工10M交换能力，那么上下行的速度就为10*2*10M=200M，这样的网络交换方式也称为“无阻塞”交换，这种交换技术有着交换容量大、传输带宽高、控制灵活等特点，尤其是采用容错编码技术的全交换网络结构，在数据交换过程中具有数据传输准确、及时的特点，更符合军民航通信对系统安全性和可靠性的特殊要求。

　　双网并行交换架构是由物理分开、结构相同的两个交换网络构成。每个端口都通过两条链路分别链接到两个交换网络中。数据通过两个网络同时传输，而在硬件传输交换时，两个网络中的数据顺序并不一定完全相同，这样接收端收到的信息就可能秩序混乱，现有的网络技术无法将乱序的信息序列化，通过智能处理技术在输出端将两个带有时间戳的信息流进行判优合并，然后输出，解决了双网数据并行传输要求与交换数据顺序传输规则之间的矛盾。双网并行交换方式，取消了主备机转换造成的数据中断，有效地提高了平台运行的可靠性和扩容能力。整个平台采用分布式处理方式，取消了传统的核心处理单元，避免了因传统设备核心主机故障造成的全平台失效，充分地提高了军民航话务通信的可靠性。

　　2. 通信协议

　　共享话务平台上运载自主研制的RealLan交换协议，通过协议规定的通信形式，数据报分发方式，以及信息保护手段，使平台具有抗攻击和防监听的能力，使军民航的话音信息在安全性上得到充分的保证。平台通信协议为三层结构，包括物理层、数据链路层、网络层。　 物理层协议采用RTL8019构成冗余的全交换网络。

　　数据链路层主要描述数据封装结构，包括同步头、目的物理地址、源物理地址、数据区及CRC 校验等，主要用于硬件功能板之间的通讯。数据帧结构如下：

　　网络层包括各节点之间的网络层通信，主要指功能板与功能板之间的通信。网络层协议数 据区包含了各功能板状态、控制命令以及交互式语音等数据，是整个平台数据交换的核心。数据帧结构如下：

　　RealLan协议通过提供ABR(Average Bitrate)服务来实现QoS保证，通过组播快速寻址方式提高交换的实时性，实现让同一帧数据可以在两个网络中同时并行传输。协议中的地址解析无需使用广播命令，不会带来广播风暴，可以更好的保障指挥数据传输的可靠性和实时性。

　　该协议中的特点主要体现在：

　　①双网并行信息流和多通道直通路由链路信息流的转换;

　　②通过判断载荷能力控制每条路由的信息流量，以保证QoS;

　　③通过距离矢量路由算法实时维护动态路由表;

　　④使用最短路径优先和载荷能力优先的路由策略。

　　3. 接口与互联方式

　　3.1 设备接口

　　平台与设备的接口采用全隔离的技术，通过隔离器件对所有的输入输出信号(RX、TX及电话信号)进行隔离，保证接入设备与平台之间不会因为故障相互影响，更重要的是平台接口采用了自适应的接口方式，当外部设备接入时，各功能板上处理单元会自动判别信号的极性和电平，通过内部极性和电平转换后，输出一个标准控制信号进行处理。

　　对于各种有线设备可以通过外线接口与外部PABX/PSTN系统对接，联入公共电信网。可以支持PABX/PSTN、E&M、MFC-R2/MFC-R5、NO.7/ATS-QSIG等众多形式的接口。针对各种VHF、HF、差转台、无线对讲等无线设备，无线板卡接口可以满足SQL信号的接地/干接点/+5V/+12V/ -48V等，能够支持包括R/S、OTE、PAE、Motorola、JATRON、ICOM等各种军民航空中交通管制中应用的电台。

　　3.2 互联方式

　　军民航话务平台的各个成员之间互联可采用多种链接方式，如：双绞线、无线网桥、E1、DDN、VLAN、光纤直连等等。

　　在战时或自然灾害等突发事件中，原有的指挥现场往往需要人员撤离。此时,可以通过无线、DDN、光纤等专线方式，可在异地的指挥平台中启用应急席位，并映射成本地席位功能，建立指挥调度环境的备份指挥席位接管指挥。尤其是使用无线网桥传输方式，能够通过超视距数据传输，实现200千米/小时的移动速度的信息稳定传输，其单跳最远距离可达70Km。

　　这种传输方式能够使原平台的全部资源在应急系统里得到使用，应用该方式的民航局移动塔台车,在“5.12”汶川地震中奔赴灾区协助指挥，实现了震区不间断空管调度指挥工作，保障了救援人员航班和赈灾物资运输航班的安全飞行。应急移动平台的推广应用对紧急情况下不间断管制指挥、保障飞行安全具有重大意义。将此方式应用在战时或军事演练中不但能够提高我军通讯系统的抗打击能力，更能够保证大范围作战半径的指挥工作。

　　此外，平台具有利用卫星进行话音传输的能力。通过对话音信号进行解析编码和稀疏处理，起到深度压缩的作用，在保证话音质量的同时，带宽节省一倍以上。在中国空军确立了“空天一体、攻防兼备”战略的历史阶段，能够实现空天通信就更加具有战略意义。

　　4. 结束语

　　VCS0422内话系统已在我国二十余个省市得到部署，应用于军民航50余家机场，在该系统的基础上拓展“空天地”一体化组网支持，具有一定的先天条件。 通过打造这样一个军民航多网络互联互通的“空天地”一体化组网，过去的管制单位将不再是单纯的管制孤岛。组建开放、灵活、高效的3D网络，实现地-空、地-地以及卫星等众多类型的网络互联,将提高我国空域利用效率、进一步保障军民航飞行安全，填补我国该领域的技术空白。