CC BY
379
УДК 621.396
РЕАЛИЗАЦИЯ ПЕРСПЕКТИВНОЙ СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ РЕЧЕВОЙ СВЯЗИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
Д.В. КОЛЯДОВ, А.В. ПРОХОРОВ
Приводится описание перспективной системы коммутации речевой связи в гражданской авиации, основанной на использовании технологии VoIP. Рассматриваются основные подходы к проектированию такой системы.
Ключевые слова: коммутация, телефония, речевая информация.
Системы коммутации речевой связи (СКРС) находят свое применение в центрах управления воздушным движением (УВД) и обеспечивают получение диспетчерским составом следующих основных услуг [4; 5]:
1) двухстороннюю радиосвязь с экипажами воздушных судов (ВС) и другими диспетчерами в ОВЧ/УВЧ диапазоне;
2) двухстороннюю связь с подвижными наземными объектами;
3) внутреннюю телефонную связь для диспетчеров и обслуживающего технического персонала;
4) документирование речевой информации для последующей регистрации;
5) внешнюю телефонную связь с различными абонентами и т.п.
Обобщенная схема СКРС представлена на рис. 1 СКРС выполняет роль организации взаимодействия диспетчеров УВД с экипажами ВС и другими абонентами по радиоканалу и через телефонную сеть общего пользования (ТфОП, PSTN). Взаимодействие компонентов системы речевой связи осуществляется по принципу сети с коммутацией каналов. Это означает, что рабочие места диспетчеров подключаются к телефонной и радиосетям через коммутатор (рис. 2). СКРС является критичным элементом системы организации воздушного движения, поэтому к ней предъявляются требования обеспечения надежности предоставления услуг, отсутствия задержек при передаче речевой информации и поддержки соответствующего уровня качества речи. Системы коммутации речевой связи, использующие принцип коммутации каналов, обладают существенными недостатками и не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к этим системам. Основные требования к техническим характеристикам и построению СКРС представлены в документах ИКАО, Eurocontrol и Eurocae [1; 2]. К таким требованиям относятся:
1) максимально допустимые значения задержек при передаче речевой информации и сигнализации;
2) наличие механизмов защиты информации;
3) возможность установки приоритетов при организации речевой связи;
4) сетевые требования;
5) требования к используемому протоколу передачи данных;
6) функциональность.
Основной тенденцией развития систем речевой связи, в том числе и СКРС, является переход от использования коммутации каналов к принципу коммутации пакетов, который базируется на использовании Интернет протокола (IP) и обеспечивает гибкость и функциональную совместимость системы. Применение протокола IP позволяет обеспечить совместимость элементов СКРС различных производителей. Дорогостоящее оборудование и программное обеспечение могут быть заменены на стандартное программное обеспечение и оборудование, например, маршрутизаторы и коммутаторы, которые используются в сетях IP. IP технологии позволяют интегрировать в систему информацию от внешних служб УВД (таких как метеоинформация) и использовать сетевую среду общего доступа для удаленного администрирования системы. Пакетная коммутация в сравнении с коммутацией каналов обладает также преимуществом с точки
зрения функции устранения отказов или уменьшения их влияния на работу всей системы. Отказ какого-либо элемента в сети с канальной коммутацией приводит к прерыванию связи без предварительного уведомления. В сети с пакетной коммутацией в аналогичном случае будет автоматически выбран альтернативный путь доставки пакета, что является результатом нормального функционирования сети. Основным недостатком технологии пакетной коммутации является появление непредсказуемых задержек при передаче информации по сети.
У _к
Экипаж ВС
Диспетчер УВД
Система коммутации речевой связи
Диспетчер УВД
Рис. 1. Обобщенная структура системы речевой связи
У_____[V
Экипаж ВС
Диспетчер УВД
Диспетчер УВД
Рис. 2. Система речевой связи на базе коммутации каналов
Основным критерием при реализации перспективной СКРС является объединение речевой информации и данных с помощью единой среды доступа. В качестве такой среды доступа, обеспечивающей требования качества обслуживания и защиты информации для авиационных потребителей, может выступать сетевая среда, в которой реализована технология VoIP (Voice over IP). При реализации перспективной СКРС с целью обеспечения предъявляемых к ней требований и получения конкурентоспособного изделия необходимо руководствоваться положениями стандарта MIL-STD-498 [6], разработанного по заказу Министерства обороны США.
Стандарт MIL-STD-498 предназначен для унификации и систематизации требований к процессам, объектам и документам при разработке сложных программных систем. Он может быть использован при создании крупных сложных программ, но при необходимости может быть адаптирован на любые, в том числе и относительно малые, проекты и различные модели жизненного цикла программных средств. В стандарте не оговариваются конкретные методы и рецепты решения технологических задач, но предусматривается применение при разработке любых методов, языков программирования, а также поддерживается повторное использование программных компонентов и измерения характеристик объектов и процессов. На начальных этапах проектирования и заключительных этапах испытаний и сдачи заказчику рекомендуется совместный анализ программных и аппаратных средств цельной системы, полностью решаю-
щей необходимые потребителю функциональные задачи. Стандарт также унифицирует требования к проектированию, разработке, модификации и документированию программных средств. Преимуществами применения данного стандарта при реализации перспективной СКРС являются максимальное использование программного обеспечения с открытым исходным кодом, рациональная архитектура системы, использование признанных стандартов взамен узкопрофессиональных протоколов, модульность и масштабируемость будущей системы.
Основными компонентами СКРС в системе организации воздушного движения на базе технологии VoIP являются (рис. 3):
1) VoIP сервер, выполняющий одновременно функции маршрутизатора и шлюза с радио-, аналоговым и цифровым интерфейсным оборудованием;
2) рабочее место диспетчера (на котором реализован графический интерфейс пользователя);
3) система управления конфигурацией системы;
4) система документирования речевой информации.
V___i\
Экипаж ВС .
Рис. З. Структурная схема системы СКРС на базе VoIP
При реализации перспективной СКРС в качестве аппаратной платформы для VoIP сервера целесообразно выбрать сервер телефонной платформы Asterisk с наращиваемой аппаратной поддержкой различных интерфейсов, включая SIP (поддержка IP телефонии), E1 (передача данных), ATS-Rx, QSIG (сигнализация для телефонных сетей), FxO (поддержка модемов), FxS (поддержка аналоговых телефонных станций), E&M (поддержка аналоговой телефонной сигнализации). Кроме того, данная платформа позволяет осуществлять поддержку интерфейсов наземных радиостанций ОВЧ диапазона.
Реализация функций СКРС обеспечивается за счет наличия следующих подсистем:
- подсистема интерфейса оператора;
- подсистема передачи речевой информации по IP сети;
- подсистема телефонной сигнализации;
- подсистема обработки речевой информации (выбор схемы кодирования в процессе установления соединения);
- подсистема подавления эхо-сигналов;
- протоколы компандирования (сжатие речевой информации).
ЛИТЕРАТУРА
1. ED-136. Voice over internet protocol (VoIP) air traffic management (ATM) system. Operational and technical requirements. EUROCAE, 2009.
2. ED-137. Interoperability standards for VoIP ATM components. Part 1: Radio. EUROCAE, 2009.
3. ATS Ground Voice Network Implementation and Planning Guidelines. Eurocontrol, 2005.
4. Автоматизированные системы управления воздушным движением: Новые информационные технологии в авиации / под ред. С.Г. Пятко, А.И. Краснова. - СПб.: Политехника, 2004.
5. Концепция и системы CNS/ATM в гражданской авиации / под ред. Г. А. Крыжановского. - М.: Академкнига,
2003.
6. MIL-STD-498. Software Development and Documentation DoD, 1996.
IMPLEMENTATION OF NEXT-GENERATION VOICE COMMUNICATION SYSTEM FOR CIVIL AVIATION
Kolyadov D.V., Prokhorov A.V.
In paper there is described the next-generation voice communication system for civil aviation based on VoIP technology. The basic concepts of implementation and development of such system are considered.
Key words: switching, telephony, voice information.
Сведения об авторах
Колядов Дмитрий Валерьевич, 1976 г.р., окончил МАИ (1999), доктор технических наук, доцент кафедры технической эксплуатации радиоэлектронных систем воздушного транспорта МГТУ ГА, автор более 75 научных работ, область научных интересов - авиационная электросвязь, радиолокация, радио-поляриметрия, радионавигация, управление воздушным движением, авиационные телекоммуникационные системы.
Прохоров Александр Валентинович, 1946 г.р., окончил Рязанский радиотехнический институт (1969), действительный член Российской академии транспорта, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технической эксплуатации радиоэлектронных систем воздушного транспорта МГТУ ГА, автор более 100 научных работ, область научных интересов - радиотехнические системы управления воздушным движением, техническая эксплуатация воздушного транспорта, проблемы международного образования.
