航空機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)在民航的應(yīng)用

姜恩勇

摘要：文章著重介紹了空管局應(yīng)急指揮中心通信網(wǎng)絡(luò)的需求，以及如何實(shí)現(xiàn)航空機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)建設(shè)的全過(guò)程。

關(guān)鍵詞：AeroMACS；航空電信網(wǎng)；寬帶移動(dòng)通信；無(wú)線傳輸

1概述

目前空管局應(yīng)急指揮中心對(duì)外通信傳輸主要依靠地面有線通信，光纜從雷達(dá)站引接，利用航管樓至雷達(dá)站已有的光纜資源，通過(guò)一套SDH傳輸設(shè)備納入機(jī)場(chǎng)空管環(huán)網(wǎng)。通信傳輸系統(tǒng)重要程度較高，傳輸線路的通暢對(duì)于保障應(yīng)急狀態(tài)下管制工作正常開展具有重大意義。

為降低或避免地震發(fā)生對(duì)重要業(yè)務(wù)的傳輸影響，在條件允許的情況下，盡量實(shí)現(xiàn)重要業(yè)務(wù)的雙路由傳輸保障。重要業(yè)務(wù)的通信傳輸采用“有線+無(wú)線”兩路傳輸方式保障，無(wú)線傳輸系統(tǒng)作為有線傳輸系統(tǒng)的備份，本場(chǎng)利用新建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)重要業(yè)務(wù)備份傳輸；

為了實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸業(yè)務(wù)，本文基于航空機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)應(yīng)急指揮中心的無(wú)線通信網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。航空機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)（Aeronautical Mobile AirportCommunications System，AeroMACS）是面向未來(lái)空管的先進(jìn)空管數(shù)據(jù)鏈技術(shù)。為滿足中國(guó)民航新一代空中交通管理、機(jī)場(chǎng)運(yùn)行管理、航空公司運(yùn)控的通信需求，符合國(guó)際民航組織及中國(guó)民航的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，本文選取航空機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)作為主要的數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，為大大提升了應(yīng)急方案的可靠性、機(jī)動(dòng)性和快捷性，擬在成都抗震應(yīng)急指揮中心、新航管小區(qū)、現(xiàn)航管樓以及牧馬山雷達(dá)站等重要地點(diǎn)建立覆蓋機(jī)場(chǎng)及周邊區(qū)域的空管數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)。

2業(yè)務(wù)傳輸需求

應(yīng)急指揮中心業(yè)務(wù)需求匯總（見表1）。

根據(jù)表1的業(yè)務(wù)需求隋況，各類信號(hào)傳輸方案如下：（1）雷達(dá)、ADS-B信號(hào)：所有雷達(dá)、ADS-B信號(hào)均利用現(xiàn)有有線傳輸資源實(shí)現(xiàn)信號(hào)有線引接；部分重要雷達(dá)信號(hào)、ADS-B再通過(guò)新建無(wú)線傳輸網(wǎng)或KU衛(wèi)星站實(shí)現(xiàn)信號(hào)第二路由引接；（2）其他信號(hào)：通過(guò)新建無(wú)線傳輸網(wǎng)或KU衛(wèi)星站實(shí)現(xiàn)信號(hào)引接。

本文重點(diǎn)介紹利用無(wú)線傳輸實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)范圍，按照具體站點(diǎn)的地理位置劃分，根據(jù)需求，得出各個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸帶寬的需求（見表2）。

覆蓋范圍要求如圖1所示。可以看出，本項(xiàng)目需要覆蓋的區(qū)域?yàn)闄M跨南北的第一跑道區(qū)域及周邊區(qū)域。整個(gè)區(qū)域的周長(zhǎng)達(dá)18公里。數(shù)據(jù)鏈的無(wú)線覆蓋規(guī)劃，除了要考慮距離因素外，還與地形地貌有著密切的關(guān)系。

3頻率規(guī)劃

根據(jù)國(guó)際民航組織對(duì)航空機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻率規(guī)劃為5091MHz-5150MHz，數(shù)本次規(guī)劃擬采用PUSCwith all SC 1×3×3 5MHz組網(wǎng)，特性如表3所示。

4覆蓋分析

通常一條機(jī)場(chǎng)跑道長(zhǎng)度為3公里到4公里，3600米以上的跑道就可以起降較大型客機(jī)，理想情況下，個(gè)AeroMACS基站的覆蓋距離大約為1.8公里，因此一條跑道至少需要2個(gè)AeroMACS基站覆蓋如圖2所示。

5鏈路預(yù)算

在進(jìn)行航空機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)線設(shè)計(jì)時(shí)，首先用鏈路預(yù)算分析方法以粗略估計(jì)為滿足一定條件，如為達(dá)到所要求的上下行速率時(shí)（飛機(jī)向基站方向傳輸為上行；基站向飛機(jī)方向傳輸為下行），小區(qū)所能覆蓋的范圍，從而得到指定區(qū)域內(nèi)提供覆蓋所需的基站規(guī)模。

鏈路預(yù)算粗略計(jì)算基站與終端間所允許的最大空間路徑衰耗，即對(duì)基站和飛機(jī)間下行、上行路徑上一系列衰耗，增益和參數(shù)的加減運(yùn)算。根據(jù)計(jì)算出的最大鏈路衰耗值，通過(guò)傳播模型以及地形類別來(lái)確定平均基站扇區(qū)覆蓋半徑和區(qū)域。

根據(jù)每種地形地貌的基站小區(qū)半徑，以及該地區(qū)內(nèi)這幾種地形地貌的覆蓋范圍，便可以根據(jù)面積公式得出滿足覆蓋要求所需的最少基站數(shù)。理論上，用于覆蓋機(jī)場(chǎng)區(qū)域的單基站的理想覆蓋區(qū)域?yàn)?～2公里，傳輸速率依據(jù)接受信號(hào)質(zhì)量好壞，在TDD比例為29：18情況下，下行速率可達(dá)11.2Mbps至16.8Mbps：上行速率可達(dá)1.6Mbps至2.4Mbps：

6方案總體設(shè)計(jì)

根據(jù)本項(xiàng)目的需求，需要覆蓋的面積為周長(zhǎng)18公里所圍起來(lái)的區(qū)域，由于存在不規(guī)則的外部區(qū)域，為了防止無(wú)線覆蓋區(qū)域重疊過(guò)多，并且考慮到機(jī)場(chǎng)跑道區(qū)域限制過(guò)多，不宜布設(shè)基站，因此覆蓋設(shè)計(jì)原則為盡可能的在區(qū)域邊緣頂點(diǎn)處布設(shè)基站，基站布置如圖3所示。

根據(jù)上述鏈路預(yù)算，一個(gè)AeroMACS基站最佳覆蓋范圍在1.8km左右，本項(xiàng)目需要9個(gè)AeroMACS基站以上，具體還需依據(jù)基站選址進(jìn)行無(wú)線覆蓋仿真進(jìn)行測(cè)算，可能還需要具體調(diào)研及跑車實(shí)驗(yàn)來(lái)確定最終需要的基站數(shù)量。機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)及場(chǎng)內(nèi)一場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)站節(jié)點(diǎn)均加裝AeroMACS移動(dòng)終端設(shè)備，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)加裝全向天線，固定節(jié)點(diǎn)可加裝定向天線。二場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)站加裝AeroMACS點(diǎn)對(duì)點(diǎn)基站。

某些中心節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量要求較高，并且其只有固定業(yè)務(wù)，沒(méi)有移動(dòng)業(yè)務(wù)的需求，如新航管小區(qū)，現(xiàn)航管樓等線路數(shù)據(jù)回傳鏈路，建議選擇AeroMACS點(diǎn)對(duì)點(diǎn)基站建立穩(wěn)定鏈路，預(yù)留2套，需要著重考慮與移動(dòng)基站的頻率劃分方法，避免彼此之間產(chǎn)生同頻干擾。

移動(dòng)塔臺(tái)車的配置建議采用一個(gè)AeroMACS基站和1個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)AeroMACS基站的部署模式，保證對(duì)場(chǎng)面覆蓋的同時(shí)，還是可通過(guò)大吞吐量的數(shù)據(jù)回傳鏈路與抗震應(yīng)急指揮中心直接進(jìn)行通信。

具體設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)如圖4所示。