基于3G/4G技術的民航空管臺站無線通信系統

拜俊鵬

【摘要】? ? 隨著移動通信技術的迅猛發展，移動通信網絡的發展為更為廣泛的應用創造了條件，將移動3G/4G技術應用到空管通信系統，作為現有地面通信網的備份使用，是解決空管通信傳輸問題的一個現實可行方案。

【關鍵詞】? ? 3G/4G技術? ? 民航空管臺站? ? 無線通信系統

目前，空管臺站業務信號的傳輸，主要采用自建、租用運營商電路和衛星的方式，此類方式卻有大量問題存在，如由于衛星通信帶寬受限、覆蓋范圍、時延大、受天氣影響大等原因，在實際使用中難以滿足空管應急通信的技術需要。本文就基于3G/4G技術的民航空管臺站無線通信系統展開研究。

一、空管臺站傳輸網絡的設計

為保障遠端臺站通信業務的傳輸可靠性，在已有的E1或光纖鏈路條件基礎上增加1路4G VPDN無線鏈路。遠端臺站各項重要業務在主用鏈路通道上通信，當主用線路出現故障時，信號切換到4G VPDN無線鏈路上[1]。

中心端與遠端分別安裝1臺支持4G VPDN的邁普路由器與1套ZMUX-4102新一代多業務接入傳輸平臺，中心端4G路由器接入聯通VPDN專線，遠端4G接入路由器通過SIM卡4G網絡接入基站，建立運營商4G VPDN專線連接，中心路由器建立IPSECVPN OVER L2TP隧道以及私有密鑰認證許可，接入端4G路由器配置相對應的IPSECVPN以及自設密鑰許可，經中心路由器認證后，中心端和接入端建立安全隔離的端對端安全網絡連接通道。

二、雷達數據傳輸性能測試

2.1測試內容

（1）移動VPDN專線是否能夠滿足承載傳輸雷達信號：雷達信號傳輸數據無誤碼;

（2）移動VPDN專線承載傳輸雷達信號的穩定性：接入TVS系統后是否影響管制坐席的工作;

（3）承載雷達信號所需的4G流量開消的統計：雷達傳輸時，4G流量開消≤12k/s。

2.2測試步驟

1）局端與遠端分別安裝1臺支持移動VPDN的4G路由器與1套多業務接入傳輸平臺;2）局端4G中心路由器接入聯通VPDN專線，遠端4G接入路由器通過SIM卡4G網絡接入基站，建立運營商移動VPDN專線連接。中心路由器建立IPSECVPN OVER L2TP隧道以及私有密鑰認證許可，接入端4G路由器配置相對應的IPSECVPN以及自設密鑰許可，經中心路由器認證后，中心端和接入端建立安全隔離的端對端安全網絡連接通道;3）局端與遠端ZMUX-4102接入4G路由器，根據現場4G鏈路環境配置ZMUX-4102平臺參數，達到傳輸最佳效果;4）在航管樓雷達機房從雷達復用器共享1路雷達信號，接入ZMUX-4102平臺，通過運營商移動VPDN專線，將雷達信號傳輸到戶縣區管;5）雷達信號接入到TVS端口前，通過HCT-7000測試儀與1套GEA-8130A測試儀，測試分析通過移動VPDN專線傳輸的雷達數據、并驗證同步時鐘格式、數據包統計、錯誤包統計等信號質量及4G流量開消進行測試[2]。測試結果：測試通過。HCT-7000測試雷達數據無誤碼，GEA-8130A測試4G流量平均10k/s。6）經觀測確認正常后，再接入XIYRAY主用C1接口。在RADAR LINES CONFIGURATION界面觀察XIYRAY Asterix C1接口狀態;7）在RADAR LINES STATISTICS界面查看XIYRAY C1下C.MSG窗口中數據包的統計。當正確的數據包傳送到C1接口后，窗口下數值開始滾動增長;8）退回到雷達屏幕，監視系統界面XIYRAY通道狀態提示和DATA呈現綠色。任意點選飛機目標，放大后觀察是否有方位偏移，確認接入的雷神二次雷達信號正常;9）測試期間，在接入端路由器上通過筆記電腦對中心端銀訊ZMUX-4102 PCM進行網絡ping包測試，ping包延遲均≥50ms，未發現明顯抖動。

2.3測試結果

經過8月6日14：30至8月7日14：30，24小時的期間，管制坐席對XIYRAY C1通道即雷神二次雷達未發現異常報告，HCT-7000測試雷達數據無誤碼，GEA-8130A測試1路9.6k雷達信號的4G流量開消為15kbits/sec。無線4G傳輸時延、抖動緩存吸收、帶寬和抗丟包等滿足空管業務傳輸的要求，測試通過。

三、甚高頻數據傳輸性能測試

3.1測試內容

測試平臺連接完后，由區管管制席位通過內話系統，選擇經過商縣導航臺附近的航班，在測試頻率上進行地空甚高頻測試，并就雙方語音質量進行評估。

3.2測試步驟

1）系統連線及4G網絡通信評估，登錄4G路由器觀察到所在位置4G信號強度為-82dBm 57sau，判斷為良。4G接入路由器與中心路由互ping通信正常;

2）判斷語音通道是否建立正常通信。測試點和中心端FA36 voice通道UP，接口指示燈正常;

3）不連接電臺天線時，電臺通信測試。區管中心內話系統連接遙控盒，測試遠端電臺天線接口安裝假負載，遙控盒PPT發話，遠端電臺話音外放收聽，經過發話測試，收聽正常;

4）聯系管制坐席，選擇空閑間隙，選擇航路附近航班進行甚高頻測試。電臺連接發射天線，設定測試頻率127.575Mhz，由管制坐席從內話系統直接與附近航班進行通話;

5）經現場收聽到地空對話及管制坐席反饋，雙方語音能夠達到第4級別[3]。

3.3測試結果

經過約3個小時的測試，管制坐席利用空余時間對5個飛經商縣導航臺空域的航班進行甚高頻地空對話，電臺各項遙控技術指標、通話質量基本能夠滿足甚高頻通信要求（甚高頻話音通信傳輸要求時延不超過20ms，誤碼率應小于1×10-6）。測試通過。

四、結語

在目前的通信傳輸系統基礎上，作為備用傳輸路由，與現有地面線路形成雙路由保護傳輸系統，確保地面線路因不可抗力中斷情況下，還可通過空中線路傳輸，保障雷達、甚高頻等重要業務安全可靠性傳輸。

從整體上提高民航安全水平、運行效率和服務能力，增大空域容量。

參? 考? 文? 獻

[1]陳曉娜.淺談民航空管無線通信系統的抗干擾問題[J].中國新通信，2017，19（17）.

[2]張軍航.民航地空甚高頻通信系統中的常見故障分析[J].電子世界，2019，559（1）：207-207.

[3]童英桀.民用航空甚高頻通信系統互調干擾分析與建模研究[J].軍民兩用技術與產品，2017（14）：21-21.