CN111970291B - 语音通信交换***及甚高频地空模拟电台分布式组网方法 - Google Patents

语音通信交换***及甚高频地空模拟电台分布式组网方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了语音通信交换***及甚高频地空模拟电台分布式组网方法，包括如下步骤：***初始化、管制席位向电台网关发送Invite请求、电台网关接收请求并应答、管制席位向电台网关发送语音数据流、电台网关解析语音数据流并发至对应的甚高频地空模拟电台、甚高频地空模拟电台进行对空发射、甚高频地空模拟电台将对地语音发送至电台网关、网关接收并解析发送至管制席位，管制席位解码数据包提供扬声器或耳机输出并在界面显示、管制席位向电台网关发送Bye请求，电台解析并应答，结束。本发明在一定区域内，充分利用现有甚高频电台设备与IP分组交换网络，构建以SIP体制为基础的VoIP空中交通管制***，以替代现有内话***。

Description

语音通信交换***及甚高频地空模拟电台分布式组网方法
技术领域
本发明涉及IP网络语音通信技术领域，具体地，涉及一种基于SIP（SessionInitiation Protocol，会话初始协议）协议的民航VoIP（Voice over IP，IP话音）语音通信交换***。
背景技术
VoIP（Voice over Internet Protocol）简而言之就是将模拟信号（Voice）数字化，以数据封包（Data Packet）的形式在IP网络(IP Network）上做实时传递。
随着民航运输业的飞速发展,各空管单位的管制区飞行总量增长迅速,民航飞行安全对空管设备运行保障能力提出了新的要求。VoIP技术在民航空管语音通信***中的应用，能够实现语音信息在基于IP的网络传输平台上实时传送,与传统的VHF语音通信传输方式相比，VoIP技术最大的优势是充分利用了网络资源，使网内的任一空管单位能够无阻碍地与另一空管单位联络，并共享VHF通信台站资源,这使得管制空域划分更具机动灵活性，实现了管制单位间的互相操作，这种互操作性表明空域扇区能够轻松地从一个空中交通管制中心转换到另一个,无论是分流、处置紧急情况还是商务运营等。另外，VoIP技术也使通信***的维护管理从独立分散到***集中,维护排故更方便、直接,维护人员可使用移动终端在IP网络任何节点登入即可检测所有通信设备的运行状态。
SIP（Session Initiation Protocol，会话初始协议）是由IETF（InternetEngineering Task Force，因特网工程任务组）制定的多媒体通信协议。它是一个基于文本的应用层控制协议，用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话。SIP是一种源于互联网的IP语音会话控制协议，具有灵活、易于实现、便于扩展等特点。SIP 的一个重要特点是它不定义要建立的会话的类型，而只定义应该如何管理会话。有了这种灵活性，也就意味着SIP可以用于众多应用和服务中，包括交互式游戏、音乐和视频点播以及语音、视频和 Web会议。
发明内容
本发明的目的在于解决区域内布置的地空电台相对独立和分散，无法发挥出潜在的集群效应、地空话音指挥的协同程度较低，语音组网能力不足、灵活性和可扩展性不足的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提出了语音通信交换***及甚高频地空模拟电台分布式组网方法，所述语音通信交换***包括：管制席位、甚高频地空模拟电台、电台网关、监控维护子***、电话通信管理子***、网络交换子***，所述甚高频地空模拟电台通过电台网关连接网络交换子***，所述网络交换子***连接管制席位、监控维护子***和电话管理子***；其中：
所述管制席位完成席位对外协调、对空话音指挥；
所述甚高频地空模拟电台实现电台模拟话音和IP数据话音的转换；
所述电台网关实现VoIP网络接入，完成电台模拟话音IP数据话音的转换；所述监控维护子***对整个语音交换***进行监视；
所述电话管理子***处理和分发***管理控制消息并提供数据库访问与操作；
所述网络交换子***用于***内网络设备间的互联。
优选的，所述管制席位由席位接入主机、触摸屏、扬声器、话柄组成，采用双网口设计，可同时连接两根网线，提供两条数据源传输路由，用于管制员、协调员对外协调、对空话音指挥。
优选的，所述电台网关和甚高频模拟电台配合使用，实现VoIP网络接入，完成电台模拟话音和IP数据话音的转换及链路管理。
优选的，所述监控维护子***对整个语音交换***中的工作节点状态进行监控，包括管制席位、电台网关、数据信息交互处理子***、网络交换子***、电话网关等，节点出现故障时，监控维护子***会通过声音和图像提醒席位值班员处理。
优选的，所述电话通信管理子***采用开放管理协议，全时监控服务器和软件运行状态，处理和分发多***管理控制消息并提供数据库访问与操作。
优选的，所述网络交换子***选择高可用性网络元素，创建和维护一个高可用性环境，实现***内网络设备间的互联。
优选的，所述管制席位和电台网关均采用SIP协议，并符合MH4027_2019标准和ED-137标准。
所述语音通信交换***的甚高频地空模拟电台分布式组网方法，包括如下步骤：
S1，***初始化和参数配置，包括监控维护子***向电话通信管理子***配置信息，管制席位向电话通信管理子***配置信息；
S2，管制席位监听甚高频地空模拟电台对应的IP 地址与SIP账号并向电台网关发起Invite请求；
S3，电台网关收到来自管制席位的Invite请求，按照SIP协议进行解析并应答；
S4，管制席位与电台网关建立起SIP语音通信链路；
S5，地空语音发送；
S6，地空语音接收；
S7，管制席位向电台网关发送Bye请求；
S8，电台网关按照SIP协议解析并应答请求。
所述步骤S1中监控维护子***向电话通信管理子***中配置甚高频地空模拟电台和电台网关的包含IP地址、SIP账号在内的相关信息。
所述步骤S1中管制席位向电话通信管理子***获取所有甚高频地空模拟电台对应的IP地址和SIP账号。
所述步骤S5包括如下子步骤：
S51，管制席位将语音和PTT信号进行数模转换后，进行编码和组包，发送给电台网关；
S52，电台网关解析数据包，将语音和PTT信号进行模数转换，发送至甚高频地空模拟电台；
S53，甚高频地空模拟电台进行对空发射。
所述步骤S6包括如下子步骤：
S61，甚高频地空模拟电台将语音信号发送至电台网关；
S62，电台网关将语音和SQU信号进行模数转换后，进行编码和组包，发送至管制席位；
S63，管制席位解析数据包，将语音和SQU信号进行数模转换，通过扬声器或耳机输出并在界面上进行显示。
本发明的有益效果：整合管理空管区域内布置的相对独立和分散的所有地空电台，发挥出其潜在的集群效应从而形成较大区域的地空语音覆盖；可通过监控维护子***和电话通信管理子***统一集中监控和管理所有地空通话，提高话音指挥的协同程度和语音组网能力；采用国际通用的协议标准，与众多空管设备厂商提供互联互通接口。兼容国内在用的地空甚高频模拟电台和地空甚高频VoIP电台，实现内话***与地空甚高频电台之间的互联互通；高可靠性，网络交换子***采用双链路、双核心的组网架构，在语音传输过程中具有数据传输准确、及时的特点，更符合民航行业对通信***安全性和可靠性的特殊要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明的***架构框图；
图2为本发明的流程图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，语音通信交换***及甚高频地空模拟电台分布式组网方法，所述语音通信交换***包括：模拟电台、电台网关、VoIP录音服务器、VoIP电台、监控维护服务器、电话通信管理服务器、磁盘阵列、时间同步服务器、管制席位、IP话机、电话网关、模拟话机、监控维护席位和IP交换网络。
需要理解的是，所述管制席位完成席位对外协调、对空话音指挥；
需要理解的是，所述甚高频地空模拟电台实现电台模拟话音和IP数据话音的转换；
需要理解的是，所述电台网关实现VoIP网络接入，完成电台模拟话音IP数据话音的转换；
需要理解的是，所述监控维护子***对整个语音交换***进行监视；
需要理解的是，所述电话通信管理子***处理和分发***管理控制消息并提供数据库访问与操作；
需要理解的是，所述网络交换子***用于***内网络设备间的互联。
需要说明的是，所述管制席位由席位接入主机、触摸屏、扬声器、话柄组成，采用双网口设计，可同时连接两根网线，提供两条数据源传输路由，用于管制员、协调员对外协调、对空话音指挥。
需要说明的是，所述电台网关和甚高频模拟电台配合使用，实现VoIP网络接入，完成电台模拟话音和IP数据话音的转换及链路管理。
需要说明的是，所述监控维护子***对整个语音交换***中的工作节点状态进行监控，包括管制席位、电台网关、数据信息交互处理子***、网络交换子***、电话网关等，节点出现故障时，监控维护子***会通过声音和图像提醒席位值班员处理。
需要说明的是，所述电话通信管理子***采用开放管理协议，全时监控服务器和软件运行状态，处理和分发多***管理控制消息并提供数据库访问与操作。
需要说明的是，所述网络交换子***选择高可用性网络元素，创建和维护一个高可用性环境，实现***内网络设备间的互联。
需要说明的是，所述管制席位和电台网关均采用SIP协议，并符合MH4027_2019标准和ED-137标准。
为了进一步理解本发明的具体工作流程，如图2所述，一种语音通信交换***的甚高频地空模拟电台分布式组网方法，所述甚高频地空模拟电台分布式组网方法流程步骤如下：
甚高频地空模拟电台分布式组网流程开始首先进行***初始化及其配置，包括：监控维护子***配置模拟电台和电台网关的SIP协议相关信息，管制席位获取所有甚高频地空模拟电台对应的IP地址和SIP账号。
***配置完成后，管制席位向电台网关发起Invite请求。
电台网关作为目标模拟电台的代理按照SIP协议进行解析并应答。
通过信令交互，管制席位与电台网关之间建立起SIP语音通信链地空语音通信时，需判断是为地空语音发送方向还是地空语音接收方向。
若为地空语音发送方向，管制席位将语音信号PTT信号进行模数转换后编码和组包，形成语音数据流，发送到电台网关，电台网关接收到IP数据包后进行协议解析和语音解码，将语音和PTT信号进行数模转换后发送到对应的甚高频地空模拟电台，甚高频地空模拟电台接收到电台网关传输的模拟语音信号和PTT信号后，进行对空发射。
若为地空接收方向，甚高频地空模拟电台接收到对地语音后，将语音信号发送到电台网关的E/M口，电台网关接收到模拟电台发送的语音信号后，将语音和SQU信号进行模数转换后，进行编码和组包，形成语音数据流，发送到管制席位，管制席位接收到IP数据包后进行协议解码和语音解码，数模转换后，通过扬声器或耳机输出并在界面上进行显示。
地空语音接收或发送结束后，管制席位向电台网关发起Bye请求。
电台网关收到Bye请求后，按照SIP协议进行解析并应答。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于SIP协议的民航VoIP语音通信交换***及甚高频地空模拟电台分布式组网方法，所述基于SIP协议的民航VoIP语音通信交换***包括：管制席位、甚高频地空模拟电台、电台网关、监控维护子***、电话通信管理子***、网络交换子***，所述甚高频地空模拟电台通过电台网关连接网络交换子***，所述网络交换子***连接管制席位、监控维护子***和电话管理子***；其中：
所述管制席位完成席位对外协调、对空话音指挥；所述甚高频地空模拟电台实现电台模拟话音和IP数据话音的转换；
所述电台网关实现VoIP网络接入，完成电台模拟话音IP数据话音的转换：电台网关和甚高频模拟电台配合使用，实现VoIP网络接入，完成电台模拟话音和IP数据话音的转换及链路管理；
所述监控维护子***对整个语音交换***进行监视；
所述电话通信管理子***处理和分发***管理控制消息并提供数据库访问与操作：电话通信管理子***全时监控服务器和软件运行状态，处理和分发多***管理控制消息并提供数据库访问与操作；
所述网络交换子***用于***内网络设备间的互联。
2.如权利要求1所述一种基于SIP协议的民航VoIP语音通信交换***，其特征在于，所述管制席位由席位接入主机、触摸屏、扬声器、话柄组成，采用双网口设计，可同时连接两根网线，提供两条数据源传输路由，用于管制员、协调员对外协调、对空话音指挥。
3.如权利要求1所述一种基于SIP协议的民航VoIP语音通信交换***，其特征在于，所述监控维护子***对整个语音交换***中的工作节点状态进行监控，包括管制席位、电台网关、数据信息交互处理子***、网络交换子***、电话网关，节点出现故障时，监控维护子***会通过声音和图像提醒席位值班员处理。
4.如权利要求1所述一种基于SIP协议的民航VoIP语音通信交换***，其特征在于，所述管制席位和电台网关均采用SIP协议，并符合MH4027_2019标准和ED-137标准。
5.一种基于SIP协议的民航VoIP语音通信交换***的甚高频地空模拟电台分布式组网方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，***初始化和参数配置，包括监控维护子***向电话通信管理子***配置信息，管制席位向电话通信管理子***配置信息；
S2，管制席位监听甚高频地空模拟电台对应的IP 地址与SIP账号并向电台网关发起Invite请求；
S3，电台网关收到来自管制席位的Invite请求，按照SIP协议进行解析并应答；
S4，管制席位与电台网关建立起SIP语音通信链路；
S5，地空语音发送，还包括如下子步骤：
S51，管制席位将语音和PTT信号进行数模转换后，进行编码和组包，发送给电台网关；
S52，电台网关解析数据包，将语音和PTT信号进行模数转换，发送至甚高频地空模拟电台；
S53，甚高频地空模拟电台进行对空发射；
S6，地空语音接收，还包括如下子步骤：
S61，甚高频地空模拟电台将语音信号发送至电台网关；
S62，电台网关将语音和SQU信号进行模数转换后，进行编码和组包，发送至管制席位；
S63，管制席位解析数据包，将语音和SQU信号进行数模转换，通过扬声器或耳机输出并在界面上进行显示；
S7，管制席位向电台网关发送Bye请求；
S8，电台网关按照SIP协议解析并应答请求。
6.如权利要求5所述一种基于SIP协议的民航VoIP语音通信交换***的甚高频地空模拟电台分布式组网方法，其特征在于，所述步骤S1中监控维护子***向电话通信管理子***中配置甚高频地空模拟电台和电台网关的包含IP地址、SIP账号在内的相关信息。
7.如权利要求5所述一种基于SIP协议的民航VoIP语音通信交换***的甚高频地空模拟电台分布式组网方法，其特征在于，所述步骤S1中管制席位向电话通信管理子***获取所有甚高频地空模拟电台对应的IP地址和SIP账号。
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