民航空管通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)研究

◆李 穎

（中國民用航空華北地區(qū)空中交通管理局天津分局 天津 300300）

1 空管網(wǎng)絡(luò)用戶對通信網(wǎng)絡(luò)的新要求

民用航空器的空中交通管理通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋了從模擬專用線到分組網(wǎng)的各個發(fā)展階段的各種復(fù)用設(shè)備和幀中繼網(wǎng)絡(luò)。從這些發(fā)展中，民航空管處可以發(fā)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)更新的過程，以適應(yīng)民航飛行量的增長。然而，由于近年來民航的發(fā)展，航班流量不斷增加，每條航線也日趨繁忙，飛行管理對空中交通管理的重要性日益突出。空中交通管理依賴于通信網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)的通信方式已經(jīng)不能適應(yīng)民航的發(fā)展要求。具體來說，它出現(xiàn)在以下幾個方向上：

首先，控制方式通過程序控制向雷達(dá)控制的轉(zhuǎn)換，對通信網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求。京廣（北京至廣州）、京滬（北京至上海）、滬廣（上海至廣州）三個機(jī)場的航線數(shù)量最多，最早于1999 年由程控轉(zhuǎn)為雷達(dá)控制，以縮短飛行間隔，滿足廣州三家航空公司數(shù)量增長的要求。除這三條線路外，其他線路仍由程序控制，面臨無法增加飛機(jī)數(shù)量的問題[1]。從程序控制到雷達(dá)控制，除了增加雷達(dá)和導(dǎo)航設(shè)施外，還必須依靠先進(jìn)的通信手段。舊的分組網(wǎng)絡(luò)、幀中繼網(wǎng)絡(luò)和多路復(fù)用網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足這些通信需求。

第二，從小面積控制到大面積控制的高度控制（6000m 以上）的變換提出了通信網(wǎng)的新要求。現(xiàn)在航空管制模式基本上按地域分類，比如，中央南航空交通管理局分為鄭州、烏冬、昌盛、桂林、南寧、廣州等10 個高層控制區(qū)。有適合在各場所進(jìn)行控制的通信和導(dǎo)航裝置，例如二次雷達(dá)、一次雷達(dá)、VHF 通信裝置、導(dǎo)航站、自動發(fā)送裝置、控制區(qū)域間的通信設(shè)備等。這些舊航空交通管制模式已經(jīng)不符合現(xiàn)有飛行流程要求。因此，由北京、上海、廣州三大航空管制區(qū)規(guī)劃，三大航空管制區(qū)分別對中國北部、東中國、中南部的航空交通進(jìn)行管制。

最后，寬帶數(shù)據(jù)服務(wù)提供用于通信網(wǎng)絡(luò)的新要求。除了傳統(tǒng)的窄帶通信服務(wù)外，近年來寬帶通信服務(wù)發(fā)展迅速，對寬帶的要求也越來越高。例如，當(dāng)前辦公自動化網(wǎng)絡(luò)、結(jié)算系統(tǒng)等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)對帶寬要求要高得多。只有建立新的通信網(wǎng)絡(luò)，才能滿足這些業(yè)務(wù)的需要。

中國民用數(shù)據(jù)網(wǎng)是為中國民航部門提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)平臺。從目前民航的核心業(yè)務(wù)來看，民航通信網(wǎng)的建設(shè)首先要考慮幾個典型的核心工作網(wǎng)。區(qū)域內(nèi)的雷達(dá)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了該地區(qū)的高頻網(wǎng)絡(luò)。而區(qū)域內(nèi)的自動傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了該地區(qū)的交通控制電話網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了原分組交換網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)化。

2 民航空管數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)改造工程及業(yè)務(wù)接入研究

為了解決ATM 網(wǎng)的服務(wù)接入問題，中央南航空管制局在2008 年前半年開始研究ATM 網(wǎng)絡(luò)的各種服務(wù)接入問題，確定優(yōu)先解決核心業(yè)務(wù)（雷達(dá)信號引導(dǎo)、甚高頻、自動傳輸、無線接入、無線接入等）問題，控制傳輸電話等接入ATM 網(wǎng)絡(luò)[2]。要解決這些服務(wù)的訪問問題，有許多前期工作要做，其中最重要的是：

（1）了解中央及南中國所有地區(qū)的雷達(dá)觀測所的分布，了解雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)的必要條件，調(diào)查激光接口特性，研究雷達(dá)輸出信號，實(shí)現(xiàn)中央及南中國雷達(dá)信號網(wǎng)絡(luò)的方法和方案提出。

（2）了解中央和南方所有地區(qū)VHF 站的分布情況，了解VHF 站信號連接的必要條件，調(diào)查VHF 站的接口特性，研究VHF站的輸出信號。另外，還提出了結(jié)合實(shí)際情況來實(shí)現(xiàn)VHF 信號網(wǎng)絡(luò)的方法和方式。

（3）了解中央和南部中國民航自動轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，研究如何將當(dāng)前的自動轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)移植到新的骨干網(wǎng)絡(luò)而不會影響生產(chǎn)安全。研討的內(nèi)容包括自動中繼裝置、骨干ATM 網(wǎng)、復(fù)用裝置的接口特性、接口協(xié)議等。

（4）根據(jù)民用飛機(jī)控制設(shè)備之間的語音控制通信的需要，航空交通管制內(nèi)線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)絡(luò)提到各個機(jī)場或控制中心的相對獨(dú)立的內(nèi)線電話系統(tǒng)的相互連接，用于語音控制切換形成特別網(wǎng)絡(luò)。需要研究內(nèi)線特性、信號要求、帶寬要求、比特錯誤率及內(nèi)線系統(tǒng)相互連接端口的延遲要求、以及內(nèi)線電話系統(tǒng)相互連接的位置及物理端口號。

（5）如何在民用飛機(jī)最寬的范圍內(nèi)通過分組交換網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)原始服務(wù)，而且切換到骨干網(wǎng)絡(luò)時，原始分組交換網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不受影響。

3 民航空管話音業(yè)務(wù)接入ATM 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

民航空管話音業(yè)務(wù)需要接入ATM 網(wǎng)絡(luò)的主要有甚高頻業(yè)務(wù)和管制移交電話業(yè)務(wù)，本文在對這兩種空管話音業(yè)務(wù)如何接入ATM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究。空管話音業(yè)務(wù)和一般的話音業(yè)務(wù)相比，有它的特殊性，它對話音的呼叫建立時間、話音時延、發(fā)話人回聲等有比較高的要求。本文結(jié)合民航空管對話音業(yè)務(wù)的特殊要求，并針對特定的業(yè)務(wù)提出不同的接入方案。對于甚高頻業(yè)務(wù)，提出了基于路由器IP、基于PM 設(shè)備和基于 Metrix 復(fù)用器等三種接入ATM 網(wǎng)絡(luò)的方案，并對這三種方案進(jìn)行了測試，看是否能夠滿足空管內(nèi)話的要求。對于空管內(nèi)話業(yè)務(wù)，提出了基于電路仿真、基于 Metrix 復(fù)用器等兩種接入ATM 網(wǎng)絡(luò)的方案，并對這兩種方案進(jìn)行了測試，看是否能夠滿足空管內(nèi)話的要求。

甚高頻是空管部門實(shí)現(xiàn)飛機(jī)指揮的一種手段。這是一種語音通信，通過超高頻電磁波實(shí)現(xiàn)地面和飛機(jī)之間的通信。目前甚高頻運(yùn)行在各地幾乎是孤立的，網(wǎng)絡(luò)還沒有形成。

航空交通管制內(nèi)線電話是不同的控制區(qū)域之間的接觸電話。當(dāng)飛機(jī)從一個控制區(qū)域進(jìn)入另一個控制區(qū)域時，地面控制器必須將飛機(jī)交給其他控制區(qū)域的控制器。只有當(dāng)這個管制區(qū)域可以自由控制這架飛機(jī)時，航空交通管制內(nèi)線系統(tǒng)才可以連接到互聯(lián)網(wǎng)。控制中心的機(jī)場或相對獨(dú)立的內(nèi)線系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)相互連接，形成用于語音控制切換的專用網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)部電話系統(tǒng)之間通過點(diǎn)對點(diǎn)物理連接，內(nèi)話網(wǎng)絡(luò)的交換功能由內(nèi)話交換機(jī)實(shí)現(xiàn)。其中北京、上海、廣州三個節(jié)點(diǎn)之間形成三點(diǎn)互連，再分別以這三個節(jié)點(diǎn)為中心通過點(diǎn)到點(diǎn)方式連接本區(qū)域內(nèi)的各機(jī)場。

4 空管雷達(dá)語音記錄儀通信工程研究

雷達(dá)信號是雷達(dá)基站對飛機(jī)的掃描結(jié)果，這包括有很多重要信息，例如飛機(jī)的速度、高度和標(biāo)題。處理后，它可以在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示有關(guān)飛機(jī)飛行狀態(tài)信息，這是控制器飛行控制的基礎(chǔ)。如果僅在一個信道的TE 上發(fā)送了網(wǎng)絡(luò)化雷達(dá)信號，則需要多個信道來確保信號不會中斷，因此必須找到在DDN 上發(fā)送雷達(dá)信號的方法。基于這種情況，還考慮將多路復(fù)用設(shè)備用于時鐘分離，以便在DDN 網(wǎng)絡(luò)上傳輸雷達(dá)信號[3]。靈活的軟件設(shè)計(jì)有助于系統(tǒng)的擴(kuò)展、平滑無縫的升級。管理員可以監(jiān)視連接到系統(tǒng)的所有通道的狀態(tài)，不會影響系統(tǒng)的功能。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件和硬件集成技術(shù)，兩臺計(jì)算機(jī)（主機(jī)和待機(jī)）并行，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

在對雷達(dá)信號的傳輸業(yè)務(wù)進(jìn)行分析后，提出了接觸ATM 的方案。民航系統(tǒng)構(gòu)建的ATM 網(wǎng)絡(luò)不僅滿足傳統(tǒng)核心工作的需求，還要滿足新業(yè)務(wù)的需求。這是本文的主要內(nèi)容和今后的研究方向。隨著民航ATM 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的擴(kuò)大，各類業(yè)務(wù)的接入方案不斷創(chuàng)新完善。未來民用飛機(jī)的話音業(yè)務(wù)和空中交通管制衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡(luò)是民用航空航天管理系統(tǒng)中各種業(yè)務(wù)操作的主要平臺。