CN112311936A - 用于atc语音质量保证的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于ATC语音质量保证的系统和方法。提供了一种语音质量测量系统。该语音质量测量系统包括无线电站点、空中交通控制中心(ACC)、基于互联网协议(IP)的通信系统以及至少一个IP探测器，该通信系统将所述无线电站点和所述ACC连接。所述至少一个IP探测器被配置为监控在所述无线电站点和所述ACC之间的通过所述基于IP的通信系统的IP通信。

Description

用于ATC语音质量保证的系统和方法
技术领域
本发明涉及监控在空中交通控制(air traffic control，ATC)中的基于IP的通信连接。
背景技术
ATC通信过去只能通过模拟射频通信信道进行处理。在塔台环境中，有一种趋势是通过基于数字互联网协议(IP)的通信系统来代替这种类型的ATC通信。在这类通信系统中，对连接质量的监控是尚未解决的问题。
例如，文献US 9,281,890 B2示出了基于IP的空中交通控制通信系统。
发明内容
因此，目的是提供一种用于高质量ATC通信的系统和方法，从而允许简单的语音质量测量。
根据本发明的第一方面，提供了一种语音质量测量系统。该语音质量测量系统包括无线电站点、空中交通控制中心(air traffic control center，ACC)、基于互联网协议(IP)的通信系统、以及至少一个IP探测器，该通信系统将所述无线电站点和所述ACC连接。所述至少一个IP探测器被配置为监控在所述无线电站点和所述ACC之间的通过所述基于IP的通信系统的IP通信。这允许高质量的通信连接，从而容易地对其监控。
有利地，所述无线电站点位于控制塔中。所述无线电站点包括至少一个无线电收发装置。这允许将所述语音质量测量系统应用于与控制塔的通信连接。
优选地，所述ACC包括至少一个空中交通控制(ATC)工作场所。这允许将所述语音质量测量系统应用于与空中交通控制工作场所的通信连接。
有利地，所述至少一个探测器位于所述基于IP的通信系统内或位于所述基于IP的通信系统的一个点处。这允许对IP通信进行特别精确地监控。
优选地，所述基于IP的通信系统包括至少一个空中交通导航服务提供商广域网(Traffic Navigation Service Provider Wide Area Network，ANSP WAN)连接。这允许通过ANSP WAN连接监控IP通信。
有利地，所述至少一个IP探测器被配置为监控通过所述至少一个ANSP WAN连接的IP通信。因此可以实现特别简单的实现方式。
有利地，所述基于IP的通信系统包括互连的多个通信设备。在这种情况下，所述语音质量测量系统包括多个IP探测器，每个IP探测器配置为监控所述基于IP的通信系统的所述互连的多个通信设备之一处的IP通信。这允许确定基于IP的通信系统内的故障源。
优选地，所述语音质量测量系统包括通信分析器，所述通信分析器被配置为分析由所述至少一个IP探测器监控的IP通信。这允许非常简单的用途。
有利地，所述通信分析器包括参数确定器，所述参数确定器被配置为确定由所述IP探测器监控的IP通信的至少一个参数。这允许操作员具有较低的必要技能。
有利地，所述参数确定器被配置为确定预定持续时间的时间片中的至少一个参数。这允许特别精确地确定参数。
优选地，所述参数确定器被配置为确定：语音质量指标(特别是基于监控的IP通信的平均意见分数(Mean Opinion Score，MOS))，和/或抖动值(jitter value)，和/或往返延迟值，和/或数据包到达时间直方图，和/或丢包率(packet loss rate)，和/或突发丢失率，和/或损耗密度，和/或传输策略。这允许非常灵活的监控。
有利地，所述通信分析器包括故障确定器，所述故障确定器被配置为基于由所述参数确定器确定所述IP通信的至少一个参数，自动确定所述基于IP的通信系统和/或所述无线电站点和/或所述ACC的故障。这允许对系统进行非常简单的自动操作。
优选地，所述故障确定器被配置为基于检测由所述参数确定器确定所述IP通信的所述至少一个参数的预定模式，自动确定所述基于IP的通信系统的故障。这允许特别低的必要用户体验。
优选地，所述参数确定器被配置为确定丢包率和抖动值。所述故障确定器然后被配置为基于检测到增加的丢包率和标称抖动值来自动确定所述基于IP的通信系统的断纤故障。这允许特别简单的自动检测断纤故障。
有利地，所述语音质量测量系统还包括飞机、另一基于互联网协议(IP)的通信系统以及至少一个另一IP探测器，所述另一基于IP的通信系统将无线电站点与所述飞机连接。本文中的无线电站点为下一代无线电站点(next generation radio site，NGRS)。所述另一IP探测器被配置为监控在所述无线电站点和所述飞机之间的通过所述另一基于IP的通信系统的IP通信。这允许不仅可以监控ACC与无线电站点之间的通信质量，而且可以监控无线电站点与飞机之间的通信质量。
优选地，所述另一IP探测器位于所述飞机上。这使得基于飞机的操作员判断连接质量的延迟特别短。
根据本发明的第二方面，提供了一种通信系统，包括先前示出的语音质量测量系统以及基于振幅调制(amplitude modulation，AM)的通信系统，所述基于AM的通信系统将所述无线电站点和所述飞机连接和/或将所述ACC和所述无线电站点连接。如果由所述IP探测器监控的IP通信和/或由所述另一IP探测器监控的IP通信具有低于质量阈值的质量参数值，则所述通信系统适用于停止所述基于IP的通信系统的通信和/或所述另一基于IP的通信系统的通信，以及开启所述基于AM的通信系统的通信。这允许特别安全的通信，因为在经由基于IP的通信系统的连接质量过低的情况下，可以退回到经证明可靠的基于AM的通信。
根据本发明的第三方面，提供了一种语音测量方法。本发明方法包括将无线电站点连接到基于互联网协议(IP)的通信系统；将空中交通控制中心(ACC)连接到所述基于IP的通信系统；将至少一个IP探测器连接到所述基于IP的通信系统；以及由所述IP探测器监控在无线电站点和所述ACC之间的通过所述基于IP的通信系统的IP通信。这允许高质量的通信连接，可以容易地对其进行监控。
附图说明
现在仅通过示例参照附图进一步阐述本发明的示例性实施方式，附图中：
图1示出了本发明的第一方面的第一实施方式；
图2示出了本发明的第一方面的第二实施方式；
图3示出了本发明的第一方面的第三实施方式的细节；
图4示出了本发明的第一方面的第四实施方式；
图5示出了本发明的第一方面的第五实施方式；
图6示出了本发明的第二方面的实施方式。
具体实施方式
首先，我们参照图1说明本发明的第一方面的实施方式的大体结构和功能。参照图2-图4示出并描述了关于不同实施方式的结构和功能的细节。参照图5，描述了本发明第二方面的结构和功能。最后，参照图6，描述了本发明第二方面的实施方式的详细功能。不同附图中的相似的实体和附图标记已被部分省略。
现在将详细参考本发明的优选实施方式，这些优选实施方式的示例在附图中示出。然而，可以对本发明的下列实施方式进行各种修改，并且本发明的范围不受下列实施方式的限制。
图1中，示出了根据本发明的第一方面的语音质量测量系统的第一实施方式。语音质量测量系统1包括无线电站点(RS)10和空中交通控制中心(ACC)11，无线电站点10和空中交通控制中心11通过基于互联网协议(Internet Protocol，IP)的通信系统12连接。语音质量测量系统还包括互联网协议(IP)探测器(IP PRB)13，该IP探测器13连接到基于IP的通信系统12。
优选地，无线电站点10位于控制塔中并且包括至少一个无线电收发装置。
有利地，ACC包括至少一个空中交通控制(ATC)工作场所。
优选地，基于IP的通信系统为或至少包括空中交通导航服务提供商广域网(ANSPWAN)连接。
有利地，在基于IP的通信系统12内光学地或基于电缆地传输通信。
关于基于IP的通信系统12的IP探测器13在图1中被描绘为单独的实体。但是实际上，IP探测器13可以为基于IP的通信系统12的一部分，或者可以位于基于IP的通信系统12内的特定位置。
无线电站点10和ACC 11通过基于IP的通信系统12利用基于互联网协议的通信来彼此通信。IP探测器监控该基于IP的通信。务必注意的是，通信通过IP探测器13运行。特别地，IP探测器13监控在无线电站点10与ACC 11之间的通过基于IP的通信系统的通信。基于这种被监控的IP通信，可以确定语音质量。
图2中，示出了根据本发明的第一方面的语音质量测量系统的第二实施方式。在该实施方式中，语音质量测量系统1还包括连接到IP探测器13的通信分析器(TRF ANA)14。该通信分析器14被配置为分析由至少一个IP探测器13监控的IP通信。特别地，通信分析器14适用于基于所监控的IP通信来确定语音质量。
图3中，示出了根据本发明的第一方面的语音质量测量系统1的第三实施方式的细节。在该实施方式中，示出了通信分析器14的内部工作。通信分析器14在此包括连接到故障确定器(FLT DET)141的参数确定器(PARA DET)140。
被监控的IP通信由IP探测器13传送给参数确定器140。然后，参数确定器140确定由IP探测器13监控的IP通信的至少一个参数。此外，可以确定一个以上的参数。特别地，所述至少一个参数有利地在预定持续时间的时间片中由参数确定器140确定。
例如可以由参数确定器140确定的参数可以为：
-语音质量指标，特别是基于监控的IP通信的平均意见分数(MOS)，和/或
-抖动值，和/或
-往返延迟时间，和/或
-数据包到达时间直方图，和/或
-丢包率(packet loss rate)，和/或
-突发丢失率，和/或
-损耗密度，和/或
-传输策略。
然后，将确定的至少一个参数传递给故障确定器141，故障确定器141被配置为所述检测至少一个参数内的模式，并由此推断基于IP的通信系统和/或无线电站点和/或ACC内的故障。
例如，故障确定器141可以从增加的丢包率和标称抖动值确定存在于基于IP的通信系统内的断纤故障。
优选地，IP通信的控制面监控和/或语音面监控由通信分析器14执行。
有利地，故障确定器141还确定由参数确定器140确定的MOS是否至少为4.0(如标准ED136第6.3.1章中所要求的)。
图4中，示出了根据本发明的第一方面的语音质量测量系统的第四实施方式。在该实施方式中，基于IP的通信系统12包括在基于IP的通信系统12内的单独的IP探测器131、132、133。
IP探测器131、132、133中的每个探测器都监控通信连接的不同链路。这意味着第一通信链路由IP探测器131监控，第二通信链路由IP探测器132监控，第三通信链路由IP探测器133监控。通过监控各个通信链路上的IP通信，可以确定各个通信链路的功能。
然后将监控的通信传送到通信分析器14。通信分析器14然后分析连接的所有IP探测器131-133的IP通信。这对于确定基于IP的通信系统12内的故障的位置特别有益。
图5中，示出了本发明的第五实施方式。特别地，该实施方式示出了包括语音测量系统1和飞机51的通信系统2。语音质量测量系统1包括通过未示出的基于IP的通信系统连接到无线电站点、特别是连接到下一代无线电站点(Next Generation Radio Site，NGRS)50的空中交通控制中心(ACC)11。该基于IP的通信系统包括IP探测器13，该IP探测器13监控下一代无线电站点50与ACC之间的IP通信。关于语音质量测量系统1的功能，参照前面的图1-图4的详细描述。
此外，下一代无线电站点50和飞机51通过另一基于IP的通信系统52连接。另一IP探测器53(优选地为另一基于IP的通信系统52的一部分，并且优选地位于飞机51上)适于监控在下一代无线电通信站点50与飞机51之间的通过另一基于IP的通信系统52的IP通信。
IP探测器13将ACC 11和NGRS 50之间的IP通信的监控结果报告给例如位于ACC 11处的用户54。有利地，IP探测器53将NGRS 50和飞机51之间的基于IP的通信的监控的结果也报告给用户54。
有利地，由IP探测器13和/或IP探测器53对IP通信的监控结果都传送到通信分析器，如图2-图3所示并描述的。然后可以对IP通信执行相应的分析。特别地，通信分析器的参数确定器可以确定由IP探测器13监控的基于IP的通信的质量参数以及由IP探测器53监控的基于IP的通信的质量参数。在这些IP通信中的一个通信或两个通信的质量参数低于预设的或可调节的质量阈值的情况下，通信系统2适于将该情况通知给用户54。
可替选地或附加地，从基于IP的通信到传统的基于振幅调制的通信的自动切换是可能的。特别是，一旦基于IP的通信中的至少一个通信的质量低于质量阈值，就可以切换到基于AM的通信。可替选地，可以仅将通信质量低的通信链路切换到基于AM的通信。
例如，如果由IP探测器13监控的IP通信的质量参数高于质量阈值，并且由IP探测器53监控的IP通信的质量参数低于质量阈值，则可以将NGRS 50和飞机51之间的通信从基于IP的通信系统52切换到基于AM的通信系统(本文中未示出)。
图6中，以流程图示出了根据本发明的第二方面的语音质量测量方法的实施方式。
在第一步骤100中，将无线电站点连接到基于IP的通信系统。在第二步骤101中，将ACC连接到基于IP的通信系统。在第三步骤102中，将至少一个IP探测器连接到基于IP的通信系统。在最后的步骤103中，由IP探测器监控在无线电站点和ACC之间的通过基于IP的通信系统的IP通信。
本发明的实施方式可以通过硬件、软件或其任一组合来实现。本发明的各种实施方式可以通过一个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、数字信号处理设备(DigitalSignal Processing Device，DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable Logic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或类似物来实现。
本发明的各种实施方式还可以由执行上述特征或操作的软件模块、进程、函数等的形式来实现。软件代码可以存储在存储单元中，使其可以由处理器执行。该存储单元可以位于处理器内部或外部，并且可以通过各种已知的方式与处理器通信。
本发明不限于示例，特别不限于特定数量的通信链路或基于IP的通信设备。此外，本发明可以应用于具有两个以上参与方的通信系统中。示例性实施方式的特征可以以任一有利的组合使用。
尽管已经详细描述了本发明及其优点，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变、替换以及更改。

Claims (18)

1.一种语音质量测量系统，包括：
-无线电站点；
-空中交通控制中心；
-基于互联网协议IP的通信系统，所述基于IP的通信系统将所述无线电站点和所述空中交通控制中心连接；以及
-至少一个IP探测器；
其中，所述至少一个IP探测器被配置为监控在所述无线电站点和所述空中交通控制中心之间的通过所述基于IP的通信系统的IP通信。
2.根据权利要求1所述的语音质量测量系统，
其中，所述无线电站点位于控制塔中；以及
其中，所述无线电站点包括至少一个无线电收发装置。
3.根据权利要求1所述的语音质量测量系统，
其中，所述空中交通控制中心包括至少一个空中交通控制工作场所。
4.根据权利要求1所述的语音质量测量系统，
其中，所述至少一个IP探测器位于所述基于IP的通信系统内或位于所述基于IP的通信系统的一个点处。
5.根据权利要求1所述的语音质量测量系统，
其中，所述基于IP的通信系统包括至少一个空中交通导航服务提供商广域网连接。
6.根据权利要求5所述的语音质量测量系统，
其中，所述至少一个IP探测器被配置为监控通过所述至少一个空中交通导航服务提供商广域网连接的IP通信。
7.根据权利要求1所述的语音质量测量系统，
其中，所述基于IP的通信系统包括多个互连的通信设备，以及
其中，所述语音质量测量系统包括多个IP探测器，每个IP探测器都被配置为监控所述基于IP的通信系统的所述多个互连的通信设备之一处的IP通信。
8.根据权利要求1所述的语音质量测量系统，包括通信分析器，所述通信分析器被配置为分析由所述至少一个IP探测器监控的通信。
9.根据权利要求8所述的语音质量测量系统，
其中，所述通信分析器包括参数确定器，所述参数确定器被配置为确定由所述IP探测器监控的IP通信的至少一个参数。
10.根据权利要求9所述的语音质量测量系统，
其中，所述参数确定器被配置为确定预定持续时间的时间片中的至少一个参数。
11.根据权利要求10所述的语音质量测量系统，
其中，所述参数确定器被配置为确定：
-语音质量指标，特别是基于监控的IP通信的平均意见分数MOS，和/或
-抖动值，和/或
-往返延迟时间，和/或
-数据包到达时间直方图，和/或
-丢包率，和/或
-突发丢失率，和/或
-损耗密度，和/或
-传输策略。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的语音质量测量系统，
其中，所述通信分析器包括故障确定器，所述故障确定器被配置为基于由所述参数确定器确定所述IP通信的所述至少一个参数，自动确定所述基于IP的通信系统和/或所述无线电站点和/或所述空中交通控制中心的故障。
13.根据权利要求12所述的语音质量测量系统，
其中，所述故障确定器被配置为基于检测由所述参数确定器确定的所述IP通信的所述至少一个参数的预定模式，自动确定所述基于IP的通信系统的故障。
14.根据权利要求13所述的语音质量测量系统，
其中，所述参数确定器被配置为确定丢包率和抖动值，以及
其中，所述故障确定器被配置为基于检测增加的丢包率和标称抖动值来自动确定所述基于IP的通信系统的断纤故障。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的语音质量测量系统，还包括：
-飞机；
-另一基于IP的通信系统，所述另一基于IP的通信系统将所述无线电站点与所述飞机连接，以及
-至少一个另一IP探测器；
其中，所述无线电站点为下一代无线电站点，以及
其中，所述另一IP探测器被配置为监控在所述无线电站点和所述飞机之间的通过所述另一基于IP的通信系统的IP通信。
16.根据权利要求15所述的语音质量测量系统，
其中，所述另一IP探测器位于所述飞机上。
17.一种通信系统，包括根据权利要求15或16所述的语音质量测量系统，以及
基于振幅调制的通信系统，所述基于振幅调制的通信系统将所述无线电站点与所述飞机连接和/或将所述空中交通控制中心与所述无线电站点连接；
其中，如果由所述IP探测器监控的IP通信和/或由所述另一IP探测器监控的IP通信具有低于质量阈值的质量参数值，则所述通信系统适用于：
-停止通过所述基于IP的通信系统的通信和/或所述另一基于IP的通信系统的通信，以及
-开启通过所述基于振幅调制的通信系统的通信。
18.一种语音质量测量方法，包括如下步骤：
-将无线电站点连接到基于互联网协议IP的通信系统；
-将空中交通控制中心连接到所述基于IP的通信系统；
-将至少一个IP探测器连接到所述基于IP的通信系统；以及
-由所述IP探测器监控在所述无线电站点和所述空中交通控制中心之间的通过所述基于IP的通信系统的IP通信。
CN201911132976.3A 2019-08-01 2019-11-19 用于atc语音质量保证的系统和方法 Pending CN112311936A (zh)

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