一種無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)在民用機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用研究

劉 璨

(重慶機(jī)場(chǎng)集團(tuán)重慶江北國(guó)際機(jī)場(chǎng)有限公司航務(wù)管理部，重慶 401120)

0 引言

民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)需要提供的常見(jiàn)通信服務(wù)有移動(dòng)語(yǔ)音、高清視頻、大容量數(shù)據(jù)傳送業(yè)務(wù)、移動(dòng)無(wú)線辦公等需求。尤其以集群通信需求最為突出，是國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)地面無(wú)線調(diào)度指揮的主要通信手段之一，其涉及的用戶有機(jī)場(chǎng)相關(guān)生產(chǎn)部門(mén)、空管局、航空公司、邊防等駐場(chǎng)單位。用戶通過(guò)集群通信系統(tǒng)發(fā)布保障指令、調(diào)度協(xié)調(diào)。

根據(jù)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行建設(shè)需求，機(jī)場(chǎng)無(wú)線專網(wǎng)傳輸平臺(tái)需要實(shí)現(xiàn)場(chǎng)面全覆蓋，滿足氣象、導(dǎo)航信息的備份傳輸；滿足地面上的旅客需要的服務(wù)、行李搬運(yùn)、貨物搬運(yùn)、航油、航空食品、維修、地面車(chē)輛等調(diào)度指揮部之間信息交互的業(yè)務(wù)需求[1]。

目前多數(shù)機(jī)場(chǎng)集群通信采用的是 TETRA系統(tǒng)，該系統(tǒng)只是在低速語(yǔ)音業(yè)務(wù)方面表現(xiàn)良好，但是對(duì)于機(jī)場(chǎng)及相關(guān)保障單位生產(chǎn)所需的通信、組呼、私密性、應(yīng)急救援及可視化指揮調(diào)度需要寬帶網(wǎng)絡(luò)通信傳輸。公共網(wǎng)絡(luò)防止偽基站入侵、網(wǎng)絡(luò)安全性方面表現(xiàn)一般，然而專網(wǎng)可以提高安全性，并且能夠根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)分類分群組通信[2,3]。

綜上所述，根據(jù)當(dāng)前通信技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合武隆機(jī)場(chǎng)用戶群體、業(yè)務(wù)類別、覆蓋范圍及容量實(shí)際情況，選擇建設(shè)基于 TD-LTE技術(shù)的 1.8 G無(wú)線寬帶專網(wǎng)通信集群系統(tǒng)。該無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)覆蓋整個(gè)機(jī)場(chǎng)區(qū)域，為生產(chǎn)保障用戶提供數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻無(wú)線移動(dòng)一體化接入服務(wù)，滿足機(jī)坪內(nèi)外場(chǎng)業(yè)務(wù)中移動(dòng)通信、視頻監(jiān)控、信息集成等多種應(yīng)用需求。

1 無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)在武隆機(jī)場(chǎng)的實(shí)施

武隆旅游旺季為 6-9月份，再結(jié)合武隆的天氣，旺季這段時(shí)間航班量預(yù)計(jì)為全年總量的2/3，武隆機(jī)場(chǎng)無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)覆蓋大約需要4 KM，并且能夠完成機(jī)場(chǎng)內(nèi)緊急救援現(xiàn)場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)傳輸、場(chǎng)地生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。按照月最高峰架次1 000次，日最高峰架次，小時(shí)高峰架次的量考慮模型，系統(tǒng)頻率帶寬設(shè)置為5 M。結(jié)合地形特點(diǎn)，為滿足信號(hào)良好，根據(jù)模型估算，設(shè)置6個(gè)基站從不同扇區(qū)進(jìn)行覆蓋[4]。

1.8 G寬帶專網(wǎng)通信集群系統(tǒng)由基站、終端、核心網(wǎng)、操作中心 OMC和多媒體調(diào)度中心等設(shè)備組成。專網(wǎng)架構(gòu)拓?fù)鋱D如下圖1所示。

圖1 武隆機(jī)場(chǎng)無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)鋱DFig.1 topology diagram of the wireless broadband communication system of wulong airport

1.1 系統(tǒng)硬件配置

武隆機(jī)場(chǎng)無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)硬件建設(shè)可以分為基站模塊、核心網(wǎng)模塊、網(wǎng)管調(diào)度模塊、錄音錄像模塊4大部分進(jìn)行配置建設(shè)。

1.1.1 基站硬件設(shè)備

4T4R可以提供更高的設(shè)備性能，所以系統(tǒng)基站站點(diǎn)設(shè)備采用BBU+4T4R類型的RRU，4PATH類型的定向天線，天線自身的半功率角65，天線設(shè)計(jì)的增益 17.5dBi，4T4R天線設(shè)計(jì)發(fā)射功率49 dBm。BBU主要提供基站-核心網(wǎng)物理接口及協(xié)議處理、基站-RRU連接信號(hào)處理、管理整個(gè)基站系統(tǒng)功能，RRU主要負(fù)責(zé)基帶-射頻信號(hào)調(diào)制解調(diào)、駐波檢測(cè)及數(shù)據(jù)處理等功能。

基帶控制單元采用BBU530型設(shè)備，安裝在室內(nèi)通信機(jī)房?jī)?nèi)。室外安裝射頻遠(yuǎn)端處理單元和天饋線，其中基帶控制單元與射頻遠(yuǎn)端處理單元之間采用光纖拉遠(yuǎn)的方式連接。

遠(yuǎn)端處理單元采用RRU3232型設(shè)備，基于隔離及覆蓋要求，天線選用A19451803型號(hào)，饋線選用COAX50-8.7/3.55型。天線參數(shù)如表1所示。

表1 遠(yuǎn)端處理RRU天線配置Tab.1 Remote processing rru antenna configuration

1.1.2 核心網(wǎng)硬件設(shè)備

核心網(wǎng)主要完成用戶設(shè)備接入管理、對(duì)集群業(yè)務(wù)進(jìn)行控制、對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行處理傳輸至基站、加密及 QOS-DSCP映射等功能。采用 eSCN230型設(shè)備作為基本單元，如圖2所示。

圖2 核心網(wǎng)設(shè)備Fig.2 Core network equipment

1.1.3 調(diào)度網(wǎng)管系統(tǒng)硬件設(shè)備

交換機(jī)采用S5720-36C-EI-AC型設(shè)備，服務(wù)器采用國(guó)產(chǎn)中型服務(wù)器即可。調(diào)度系統(tǒng)能滿足設(shè)備級(jí)別的備份，提升安全冗余度。

1.1.4 終端硬件配置

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，終端采用EP720型普通手持式移動(dòng)終端及720改進(jìn)防爆型手持式移動(dòng)終端。

系統(tǒng)配套采用 DCDU12B型直流配電單元及ETP48100型電源系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)軟件配置

系統(tǒng)軟件方面配置設(shè)置為由系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)備軟件（eOMC服務(wù)端軟件V2.0、eOMC客戶端軟件V2.0及管理基站軟件V2.0）和系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心軟件配置組成。

1.3 系統(tǒng)施工安裝

系統(tǒng)固定安裝設(shè)備主要分室內(nèi)安裝部分和室外安裝兩部分，機(jī)房?jī)?nèi)部安裝核心網(wǎng)和基帶控制單元BBU，室外安裝遠(yuǎn)端射頻處理單元RRU和天饋線。室內(nèi)施工部分主要涉及核心網(wǎng)設(shè)備eSCN230型設(shè)備及基帶控制單元BBU上架、安裝、接地、取電、通信線路連接，室外施工主要涉及混凝土天線基礎(chǔ)澆筑、RRU設(shè)備采用抱桿安裝、天線安裝、交轉(zhuǎn)直室外機(jī)柜、臺(tái)站信號(hào)入地、系統(tǒng)調(diào)試等。RRU安裝參見(jiàn)圖3所示。

圖3 室外RRU設(shè)備安裝示意圖Fig.3 Installation diagram of outdoor RRU equipment

由于武隆機(jī)場(chǎng)處于山頂，周?chē)h(huán)境比較空曠，航班業(yè)務(wù)相對(duì)比較集中等特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合機(jī)場(chǎng)凈空及其他要求，我們一般選擇天線高度在15 m左右。一方面按照 15 m的高度設(shè)置其覆蓋距離在1.5 km里范圍左右，信號(hào)質(zhì)量及強(qiáng)度均比較好；另一方面15m的高度對(duì)于基站選擇合適位置時(shí)能夠滿足凈空要求[5]。

2 系統(tǒng)應(yīng)用測(cè)試

系統(tǒng)無(wú)線通信專網(wǎng)建設(shè)完成后，從調(diào)試到試運(yùn)行、正式運(yùn)行，經(jīng)歷了通導(dǎo)設(shè)備投產(chǎn)飛行校驗(yàn)、特殊飛行校驗(yàn)、監(jiān)視飛行校驗(yàn)、武隆機(jī)場(chǎng)首航、開(kāi)航后的運(yùn)行生產(chǎn)保障檢驗(yàn)。實(shí)踐證明，通過(guò)有效的維護(hù)工作，無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)處于良好工作狀態(tài)，系統(tǒng)頻段占用度為100%、年時(shí)間占用度為100%、區(qū)域覆蓋度為 99.99%，對(duì)其它系統(tǒng)不產(chǎn)生無(wú)線干擾。

3 系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)要求

根據(jù)民航相關(guān)作業(yè)規(guī)范，民用航空專用通信設(shè)備操作維護(hù)人員需考取民航電信人員執(zhí)照，經(jīng)過(guò)崗前放單考核后，方能單獨(dú)操作上崗，從事設(shè)備維護(hù)工作。參照民航通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備相關(guān)的維護(hù)規(guī)程，武隆機(jī)場(chǎng)的無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)維護(hù)工作可制定為常規(guī)維護(hù)與定期維護(hù)兩種維護(hù)：（1）常規(guī)維護(hù)為日常作業(yè)中實(shí)時(shí)巡視檢查、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控；（2）定期維護(hù)可以分為周維護(hù)、月度維護(hù)、季度維護(hù)、換季維護(hù)、年維護(hù)等內(nèi)容。常規(guī)維護(hù)可以通過(guò)查看網(wǎng)管監(jiān)控、設(shè)備面板指示燈情況，掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況。定期維護(hù)時(shí)，相關(guān)保障單位需根據(jù)不同的維護(hù)種類設(shè)置不同的檢測(cè)科目，具體運(yùn)維可根據(jù)單位實(shí)際情況參照表2制定適宜的科目執(zhí)行[6]。

表2 系統(tǒng)維護(hù)檢測(cè)參考表Tab.2 System maintenance and inspection reference table

建立系統(tǒng)涉及的軟硬件設(shè)備的完整維護(hù)記錄臺(tái)賬，健全系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行檔案，方便后期系統(tǒng)故障排故以有利于更好地保障設(shè)備運(yùn)行。同時(shí)，需關(guān)注授權(quán)頻段內(nèi)是否有非自身系統(tǒng)無(wú)線信號(hào)存在，通過(guò)一系列維護(hù)措施確保系統(tǒng)處于良好的工作狀態(tài)。

4 結(jié)論

該無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)在同頻組網(wǎng)方面，采用“干擾協(xié)調(diào)”技術(shù)實(shí)現(xiàn)同頻組網(wǎng)，可滿足網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)條件，網(wǎng)絡(luò)通信效果良好。

網(wǎng)絡(luò)可靠性方面：自建設(shè)完成運(yùn)行以來(lái)，經(jīng)受住了冬季冰雪等極端天氣的嚴(yán)峻考驗(yàn)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及其終端運(yùn)行率接近100%。

網(wǎng)絡(luò)安全性方面，該系統(tǒng)的 TD-LTE采用了多重防護(hù)安全認(rèn)證，加密技術(shù)保證了網(wǎng)絡(luò)自身的安全性，網(wǎng)絡(luò)專網(wǎng)專用，與互聯(lián)網(wǎng)隔離，杜絕了外界侵入的可能性。

綜合以上應(yīng)用分析，該系統(tǒng)技術(shù)上可以滿足民用機(jī)場(chǎng)集群通信的需要。