CN111970290B - 一种基于VoIP地空语音通信的多载波延时补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于VoIP地空语音通信的多载波延时补偿方法，其基于SIP协议的软交换技术，采用分布式架构，实现对每个甚高频台站的控制。当采用多个台站进行对空发射时，根据话音延时对多载波无线信道进行延时补偿，以保证对空话音质量。通过本发明，管制席位与甚高频台站直接通信，实现对每个甚高频台站的控制，提高网络资源的带宽利用率和传输容量；管制席位与电台网关或VoIP台站之间的话音信号同步采用RTP协议扩展的附加功能块完成，降低监控维护人员工作量，也更加自动化和智能化；通过公式获取同频下的最大话音发送时延，计算CLD值，并将CLD值发送至电台网关或VoIP台站，对多载波延时进行补偿。

Description

一种基于VoIP地空语音通信的多载波延时补偿方法

技术领域

本发明涉及IP网络语音通信技术领域，特别是涉及一种基于VoIP地空语音通信的多载波延时补偿方法。

背景技术

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的指令消息。目前地空语音通信手段主要采用甚高频通信，为解决甚高频通信的视距传播限制以及地形影响，并提高地空话音通信的可靠性，保证飞行安全，通常采用同频异址台站有效覆盖整个通信领域。同时随着民航运输业的飞速发展，当前航班数量快速增加，对甚高频台站数量的需求也日益增多。业务在传输过程中，由于传输介质和设备处理的原因，会导致业务的传输产生时延。业务在设备内传输时，由于设备的处理，会产生设备内时延；传输介质通常包括光纤、空气等，业务通过传输介质在设备之间进行传输时会产生 传输时延。为了保证业务的正常传输过程，进行业务传输的设备之间通常设有主路径和备路径，正常情况下，由主路径对业务进行传输；当主路径异常（例如：主路径被中断）时，由备路径对业务进行传输。由于主备路径的差异，例如：主路径的长度小于备路径的长度，或主路径的传输能力高于备路径的传输能力，等等，业务在主备路径中传输时所产生的传输时延可能是非对称的，当业务对时延对称性要求较高时，主备倒换时产生的非对称传输时延可能导致业务中断；因此，需要对业务在主备路径的传输时延进行补偿，以保证主备路径的传输时延的对称性，保证业务的正常传输。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于VoIP地空话音通信的多载波延时补偿方法

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：一种基于VoIP地空语音通信的多载波延时补偿方法，包括以下步骤：

S1. 管制席位与台站建立SIP连接；

S2. 管制席位向电台网关或VoIP台站发送RMM消息；

S3. 管制席位接收MAM消息，计算地空话音发送时延；

S4. 获取同频下的最大话音发送时延，计算CLD值，并将CLD值发送至电台网关或VoIP台站；

S5. 电台网关或台站自动延时CLD值的时长，并将将话音信号发射到空中。

所述步骤S3中的地空语音发送时延通过如下公式计算得到：

TdTXIp= Tv1+Tp1+Tn1+ Tj1+Tid1

其中，TdTXIp为VoIP TX方向话音延时时间；Tv1为管制席位内部模拟语音时延，Tv1为常数，通过在MIC输入话音信息，并通过话音输出到语音编码的时间进行推算；Tp1为管制席位语音编码时延，默认采用G711算法，为20ms；Tj1为电台网关或VoIP台站的抖动缓存时延；Tid1指电台网关或VoIP台站的内部语音时延；Tn1为网络传输时延，通过RMM和MAM消息进行计算；所述Tv1、Tp1、Tj1、Tid1可进行设置。

所述步骤S4具体包括以下子步骤：

S401 进行对空发射时，找出话音发送时延最大值；

S402. 计算话音发送时延最大值与本路话音发送时延的差值；

S403. 将上述计算得到的结果作为相对时延CLD值发送到电台网关或VoIP台站。

所述步骤S1还包括预步骤S0：根据设置的台站进行对空发送；若设置的是一个台站，则使用第一个建立SIP链路的台站进行发射，若选择的是多个台站，则将话音信号传递给频率下所有建立SIP链路的台站，当采用多个台站进行对空发射时，根据话音延时对多载波无线信道进行延时补偿，以保证对空话音质量。

本发明的有益效果：

(1)降低用户成本，节约了硬件成本；

(2)实现对每个甚高频台站的控制，提高网络资源的带宽利用率和传输容量；

(3)采用分布式架构，管制席位与甚高频台站直接通信，比选操作由管制席位和甚高频台站配合，并在管制席位端完成，无中心交换节点，单点故障不影响系统其他部分正常工作；

(4)通过公式获取同频下的最大话音发送时延，计算CLD值，并将CLD值发送至电台网关或VoIP台站，对多载波延时进行补偿。

附图说明

图1是多载波延时补偿流程图。

具体实施方式

如图1，一种基于VoIP地空语音通信的多载波延时补偿方法，包括以下步骤：

S1. 管制席位与台站建立SIP连接；

S2. 管制席位向电台网关或VoIP台站发送RMM消息；

S3. 管制席位接收MAM消息，计算地空话音发送时延；

S4. 获取同频下的最大话音发送时延，计算CLD值，并将CLD值发送至电台网关或VoIP台站；

S5. 电台网关或台站自动延时CLD值的时长，并将将话音信号发射到空中。

所述步骤S3中的地空语音发送时延通过如下公式计算得到：

TdTXIp= Tv1+Tp1+Tn1+ Tj1+Tid1

其中，TdTXIp为VoIP TX方向话音延时时间；Tv1为管制席位内部模拟语音时延，Tv1为常数，通过在MIC输入话音信息，并通过话音输出到语音编码的时间进行推算；Tp1为管制席位语音编码时延，默认采用G711算法，为20ms；Tj1为电台网关或VoIP台站的抖动缓存时延；Tid1指电台网关或VoIP台站的内部语音时延；Tn1为网络传输时延，通过RMM和MAM消息进行计算；所述Tv1、Tp1、Tj1、Tid1可进行设置。

所述步骤S4具体包括以下子步骤：

S401 进行对空发射时，找出话音发送时延最大值；

S402. 计算话音发送时延最大值与本路话音发送时延的差值；

S403. 将上述计算得到的结果作为相对时延CLD值发送到电台网关或VoIP台站。

所述步骤S1还包括预步骤S0：根据设置的台站进行对空发送；若设置的是一个台站，则使用第一个建立SIP链路的台站进行发射，若选择的是多个台站，则将话音信号传递给频率下所有建立SIP链路的台站，当采用多个台站进行对空发射时，根据话音延时对多载波无线信道进行延时补偿，以保证对空话音质量。

本实施例的具体工作流程原理如下：

步骤1：开启管制席位某个频率下的比选功能；

步骤2：管制席位使用SIP协议与VoIP台站或电台网关建立SIP通信连接，并通过SDP协商使用的比选方法。

步骤3：管制席位接收来自VoIP台站或电台网关的RTP消息，其消息头扩展类型为0x1(SQI)，管制席位获取比选方法和话音质量指标值。

步骤4：管制席位收到来自VoIP台站或电台网关的RTP(SQU ON)消息，进行同步操作后根据话音质量指标值选出信号质量最好的一路话音信号送到扬声器或耳机。

管制席位比选后的发射分为手动选择模式和自动选择模式。手动选择模式即管制员自行手动选择频率下的某个台站进行发射。自动选择模式即在一定的时间范围内，自动选择接收信号最好的台站进行发射，超出该时间范围后，自动选择频率下的第一个或多个台站进行发射。

图1是VoIP地空通信自动选择模式发射跟随的流程图，自动选择模式下的发射跟随的步骤如下：

步骤1：设置发射信道自动选择时间，设置的范围是0到60s，步进值为1s。

步骤2：设置超出时间范围后，使用“一个”还是“多个”台站进行发射。

步骤3：开启管制席位某个频率下的发射跟随功能。

步骤4：记录频率下各台站的比选信息，以及结束接收话音(即SQU OFF)的时间。

步骤5：当席位按下PTT，查看频率下的链路数量，若席位仅与一个台站有SIP连接，则使用该台站进行对空发送，若频率下的SIP链路数量大于1，则进入步骤6。

步骤6：将当前时间与该频率台站结束接收话音时间做差值，检测是否超过设置的时间范围，若未超过，则选择比选结果信号最好的台站进行对空话音发送；若已超过设置的时间范围，则进入步骤7。

步骤7：根据设置的台站进行对空发送。若设置的是“一个”台站，则使用第一个建立SIP链路的台站进行发射，若选择的是“多个”， 则将话音信号传递给频率下所有建立SIP链路的台站。

当采用多个台站进行对空发射时，根据话音延时对多载波无线信道进行延时补偿，以保证对空话音质量。采用接收话音同步中类似的方法，用公式TdTXIp= Tv1+Tp1+Tn1+Tj1+Tid1计算出管制席位到电台网关或VoIP台站方向的话音延时，其中TdTXIp指VoIP TX方向话音延时时间；Tv1指管制席位内部模拟语音时延（从MIC到话音编码处理截止），Tv1为常数，通过在MIC输入话音信息，到话音输出到语音编码的时间进行推算；Tp1指管制席位语音编码时延，默认采用G711算法，为20ms；Tj1指电台网关或VoIP台站的抖动缓存jitterbuffer时延；Tid1指电台网关或VoIP台站的内部语音时延（语音从jitter buffer到电台天线）；Tn1指网络传输时延，同样使用RMM和MAM消息进行计算。。Tv1、Tp1、Tj1、Tid1可进行设置。

多载波无线信道延时补偿流程图见图1，其步骤如下：

步骤1：管制席位使用SIP协议与VoIP台站或电台网关建立通信会话。

步骤2：管制席位给VoIP台站或电台网关发送RMM消息。

步骤3：管制席位接收VoIP台站或电台网关返回的MAM消息，根据公式TdTXIp= Tv1+Tp1+Tn1+ Tj1+Tid1计算出TX方向的地空话音接收延时值。

步骤4：进行对空发射时，找出话音发送时延最大值，计算其与本路话音发送时延的差值，将该值作为相对时延CLD(CLIMAX-Time Delay)发送到电台网关或VoIP台站。

步骤5：电台网关或VoIP台站自动延时CLD值的时长再进行对空发射。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于VoIP地空语音通信的多载波延时补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 管制席位与台站建立SIP连接；还包括预步骤S0：根据设置的台站进行对空发送；若设置的是一个台站，则使用第一个建立SIP链路的台站进行发射，若选择的是多个台站，则将话音信号传递给频率下所有建立SIP链路的台站，当采用多个台站进行对空发射时，根据话音延时对多载波无线信道进行延时补偿，以保证对空话音质量；

S2. 管制席位向电台网关或VoIP台站发送RMM消息；

S3. 管制席位接收MAM消息，计算地空话音发送时延；

S4. 获取同频下的最大话音发送时延，计算CLD值，并将CLD值发送至电台网关或VoIP台站，包括以下子步骤：

S401 进行对空发射时，找出话音发送时延最大值；

S402. 计算话音发送时延最大值与本路话音发送时延的差值；

S403. 将上述计算得到的结果作为相对时延CLD值发送到电台网关或VoIP台站；

S5. 电台网关或台站自动延时CLD值的时长，并将话音信号发射到空中。

2.根据权利要求1所述的一种基于VoIP地空语音通信的多载波延时补偿方法，其特征在于，所述步骤S3中的地空语音发送时延通过如下公式计算得到：

TdTXIp= Tv1+Tp1+Tn1+ Tj1+Tid1

其中，TdTXIp为VoIP TX方向话音延时时间；Tv1为管制席位内部模拟语音时延，Tv1为常数，通过在MIC输入话音信息，并通过话音输出到语音编码的时间进行推算；Tp1为管制席位语音编码时延，默认采用G711算法，为20ms；Tj1为电台网关或VoIP台站的抖动缓存时延；Tid1指电台网关或VoIP台站的内部语音时延；Tn1为网络传输时延，通过RMM和MAM消息进行计算；所述Tv1、Tp1、Tj1、Tid1可进行设置。

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