基于民航空管系統容量評估的通信技術分析

金宇波+劉曄+馬純清

【摘要】 隨著我國民航運輸業的快速發展，空中交通流量不斷上升，信息需求節點也越來越多，為現有的通信系統帶來了巨大的壓力。現有設備設施已經難以適應空中交通流量迅速增長的需求，在資金有限的前提下，更新現有的通信技術已成為保障航空通信安全、提高空管系統容量的重要研究領域。

【關鍵詞】 空中交通管制容量 飛行流量控制 通信技術

近年來，由于航空運輸量急劇增加，空中交通的密度逐漸加大，為空中交通管理帶來了巨大壓力，原有的空中交通管理系統在人力、物力、技術、管理等各方面日趨緊張。民航發展速度與空管保障能力已成為空管安全發展的主要矛盾，并由此誘發空域資源緊張、地區發展不平衡等問題。除此之外，空中交通指揮還面臨著復雜天氣及其他部門活動的影響，這些因素造成單位時間內飛行量超出空中交通管制容量，為了確保飛行安全，不得不實施飛行流量控制。

一、影響空中交通管制容量的因素

為了主動適應空中交通流量快速增長的需要，逐步改變被動適應流量增長的局面，必須不斷提高空中交通管制容量。《中國民用航空空中交通流量管理運行指導材料》中給出了明確定義：空中交通管制容量（ATC Capacity）用以反映空中交通管制系統或者其任何子系統或者運行席位在正常運行條件下能提供的空中交通服務，通常用在給定的一段時間內進入指定的空域的航空器數量來表示。空中交通容量不僅受限于各不相同的航空用戶的不同要求、不同空管系統容量上的差異，它還取決于以下因素：現行空域結構；氣象條件；交通流和空間分布特點；管制運行間隔；管制人員能力與工作負荷；機場跑道、滑行道布局；空管設施設備保障能力等因素。

二、現有通信技術的限制與需求

空管通信業務劃分為航空固定業務（平面通信）和航空移動業務（地空通信）。航空固定業務（AFS）：指在固定地點之間的電信業務，該業務由航空固定電信網（AFTN）來完成。航空移動業務是指航空器電臺與地面對空電臺之間或航空器電臺之間的無線電通信業務。而這些業務是由許多分散的、獨立的設備或系統來實現的，這些設備或系統由于是在不同時期、從不同廠家分別采購的，所以相互之間技術兼容性很差，已經漸漸不能滿足日益增長的空管保障需求。地空通信易受無線電干擾、民航頻率資源緊缺，以及平面通信中傳輸設備之間不能互溶等問題，并不能依賴于無限制增加設備設施來解決，必須從技術上進行突破。

通信技術是空中交通管制中必要的工具和手段，為有效降低空中交通管制員的工作負荷、減輕工作壓力、提高管制效率，通信新技術必須關注穩定性、可靠性、可用性、可維護性，朝向提高系統性以及無縫對接方向發展，逐步實現高、中、低空管制中心之間地空通信、平面通信系統的互聯，并擴展系統之間的互溶、兼容能力，從而實現空地一體化的通信技術支持體系。 “十二五”規劃的重點是提高空域資源使用效率和加大新技術應用力度，全面建設高適應性的、大容量的、系統結構化的空管技術和設備體系。

三、新型航空電信網的通信技術探索

1991年，國際民航組織引入通信、導航、監視/空中交通管理（簡稱CNS/ATM）新航行系統概念，目的是通過應用數據通信、衛星通信技術改善現有的空中交通管理系統。新型航空電信網（ATN）是新航行系統的重要組成部分，是新一代航空通信系統的全面解決方案。它是利用衛星導航系統和地空數據鏈，將地地通信、地空通信和航行信息等多種數據子網互聯來構建一套技術水平更高、交互式節點更多的通信網絡，從而實現統一的數據傳輸服務。

作為民航業內專業互聯網絡，新型航空電信網比商業互聯網具有更大地址分配空間，因此更容易實現安全和擴容的需求。它將平面數據通信和地空數據通信融為一體，改變了過去航空專用、封閉式的網絡結構，改變了過于單一的內部通信方式，在地面和地空的網絡中均采用了開放式系統互連結構，這樣就可以很方便地將空中交通管理局、航空公司、機場管理和其他相關單位的通信網絡相互連接在一起，實現更大空域內平面通信、地空通信資源的共享。正是由于具有了更強大的信息整合和處理能力，ATN成為一個適應民航發展需求的一體化解決方案。

參 考 文 獻

[1] 中國民用航空空中交通流量管理運行指導材料. 中國民航局空中交通管理局

[2] 杜寶偉著. 新一代航空電信網技術及其應用發展

[3] 曹鵬，李華聰著. 航空數據鏈數學建模與系統仿真endprint