關于機場無線調度通信發展的思考

李勇

摘 要：為了適應民航發展，提高民用機場信息化、智慧化建設水平，提高機場應急調度通信的保障能力，文章理論結合實際，廣泛研究和分析了機場建設寬帶集群通信的各種思路，深入比較論證了各思路的可行性、優缺點，并給出了最優建設思路和建議。

關鍵詞：無線調度;LTE;寬帶集群;機場

引言

隨著民用航空業飛速發展，各民用機場規模越來越大，航班量越來越多，業務也越來越復雜多樣。調度部門要及時發布航班計劃、動態，發布工作任務，接收工單回傳;配載中心要向裝卸小組發送裝機單和艙單;未登機旅客行李數據要及時發送回地服調度中心;地勤人員及車輛的位置需要實時監控及視頻回傳;此外，大容量的航行資料、氣象資料、機載電子設備數據等也需要快速傳輸到位，這些業務都對無線數輸速率提出了更高要求，而傳統的窄帶集群通信已經無法滿足這種需求。

另一方面，LTE技術作為全球4G標準，具有高速率、高頻譜效率、低時延等優點，基于LTE的寬帶集群技術（B-TrunC）也成為無線專網通信的共同選擇。中國通信標準化協會（CCSA）率先開展了B-TrunC系統的標準化工作，于2013年11月將B-TrunC標準推薦給國際電信聯盟無線局（ITU-R），成為ITU推薦的公共保護和救災（PPDR）的標準。B-TrunC系統最高帶寬可達下行100M、上行50M，支持多種集群業務，極大提升了無線專網的數據傳輸能力。為提高和規范各行業無線專網建設使用，我國無委于2015年發布了1.4GHz和1.8GHz專網的頻率規劃。

一.國內民用機場專網集群通信現狀

目前，大部分機場仍在采用的傳統無線通信技術，TETRA/WiFi/公網運營商網絡多種制式并存，多網并存、帶寬有限、無視頻監控、WIFI網絡無保障、效率低下，各類業務難以協同運作，無法將業務延伸到生產作業流程中的各個步驟和檢查點，缺乏全面高效的站坪監控手段，這些都成為了制約機場效率的關鍵因素。

以成都雙流機場為例，機場占地面積14000余畝，現有兩條平行跑道，停機位145個，兩座航站樓，候機面積達50萬平方米，可滿足年旅客吞吐量5000萬人次。機場還建有三座航空貨運站，總面積10.7萬平方米，其中建筑面積55000平方米的空港貨運站是中國中西部最大、功能較完善的綜合貨運站。是四川航空公司、中國國際航空西南分公司、中國東方航空四川分公司、成都航空公司和祥鵬航空成都分公司、深圳航空四川分公司的基地機場，是中國中西部地區最大的航空樞紐港，中國第四大航空城。

現雙流機場的地勤業務主要依靠于800兆TETRA集群通信系統的語音通信，以及基于公網3G通道的數據傳輸，主要開展的是GPS信號上傳和少量數字工單。受限于現有系統的特性和局限，無法將機場、空管和各航空公司等駐場單位的信息和業務整合起來，成為一個統一的集語音、數據和圖像一體的管理調度系統，對機場運行效率的提升非常有限。

針對以上現狀，我們仔細了解了國內各民用機場的無線專網通信建設和運行情況，在此，選擇了較有代表性的廣州白云機場、桂林兩江機場和三亞鳳凰機場予以詳細介紹，以期得到全面了解，探索尋找出一個科學安全的建設思路。

1、廣州白云機場的地面無線調度通信系統由空管、機場和南航三方合作成立的專門公司負責運營，現主用無線調度系統為2008年建設投產的800兆TETRA系統，集群終端用戶量約3500，有效保障了機場無線調度通信，取得了良好的經濟和社會效益。為滿足機場對高速率無線數傳的需求，白云機場采取了與公共運營商中國移動合作的方式，通過4G公網上的VPN虛擬專用通道實現機場寬帶集群業務。

這種方式的優點有：

1）利用公網現有的網絡站點，無線寬帶集群網絡系統的成型速度快，已經實現了一些無線集群新業務功能：工單下發、工作狀態上傳、機場車輛和飛行器高精度定位、工作場景視頻上傳等;

2）借助于公網，無線覆蓋范圍大、效果好，可輕松實現本場區域內、機場與市區、機場與機場之間的通信;

3）系統建設由運營商實施，機場方面只需要配置一臺管理服務器，一次性投入成本低，投資風險小;

4）系統設備由運營商管理和維護，機場作為合作方，設備維護成本低，壓力小。

但缺點非常明顯：

1）系統由運營商所有，在集群通信業務開展使用上沒有主導權，容易受制于人;

2）通信質量與系統規模正相關，寬帶集群終端數量容易有限，不利于機場遠期發展;

3）機場民航單位是一個獨立性相對較強的運行單位，基于公網的集群業務在信息安全方面難以保證;

4）最重要的一點是，機場無線集群專網具有公共突發應急處理手段屬性，當機場發生突發事件時，公網信道容易堵塞，無法保證機場的應急通信暢通。

2、桂林兩江機場，規模相對較小，建設了基于McWiLL技術的MDS多媒體集群調度系統。該系統為開放式IP平臺，提供各種中繼接口，包括模擬、數字、IP中繼，融合了800兆模擬集群，VHF，PSTN電話，WIFI等多種通信系統，將機場現有的業務系統融合到了一個統一的管理調度平臺中。

該系統有如下特點：

1）覆蓋范圍廣，只要在機場專網范圍內，都可以靈活部署系統，終端不再受電話線路限制，可以在有線或無線網絡覆蓋范圍內任意部署，保證機場無通信盲點;

2）多種接口確保對外通訊的暢通，通過系統提供的模擬、數字中繼以及IP中繼，將機場所有的信息業務系統融合成一個統一的管理調度平臺;

3）采用分布式組網方式，高層級調度臺能夠掌握和調整低層級調度成員通信狀態，有利于協同應急，提高指揮調度中心對現場的監控能力，并充分發揮相互合作的力量。

該系統始建于2011年，曾獲13年民航科技進步獎，系統已正式運營3年，暴露出了以下問題：

1）整合系統間的互聯互通不夠有效，VHF、PSTN、800兆模擬集群與MDS終端之間的延遲明顯、通話質量較低;

2）系統帶寬有限，數據業務開通不理想，對機場運行效率的提升有限;

3）McWiLL技術標準使用大范圍較小，設備售后服務保障難以保證，且已基本被技術更先進、性能更優異的4G TD-LTE寬帶集群取代。

3、三亞鳳凰機場采用了鼎橋Witen （Wideband Trunking Evolution Network solution）寬帶集群系統。此系統基于目前已成熟商用的4G TD-LTE技術，以專用頻率、專用網絡、專用終端將高速數據業務和優質的數字集群語音業務集于一身。系統已完成了包括航站樓、候機樓、停機坪、行李中心、跑道在內的全面覆蓋，引導、車輛、行李、安檢、航食、航油、清潔、駐場航空公司等眾多崗位已陸續使用該專網進行工作。機場的運行指揮人員只需通過一部智能終端就能夠完成集群語音、任務調度、人員及車輛定位、應急指揮、移動視頻監控等多媒體調度業務。

三亞鳳凰機場4G TD-LTE寬帶集群系統主要有以下特點：

1）覆蓋范圍大，無線信號覆蓋好，采用1.8GHz專用頻段組網，單基站可覆蓋2-3Km，可以保障整個機場作業區域的無線信號覆蓋良好;

2）支持全業務，一張網絡同時支持數據作業、集群調度、視頻調度、車輛定位數據傳送、無線視頻監控業務，網絡規劃簡單，維護方便;

3） 數據帶寬大，TD-LTE標準支持單小區最大峰值速率可達上行50Mbps，下行100Mbps，可以保障大量的語音集群用戶、定位監視和無線視頻監控用戶同時使用;

4） 集群性能優越，群組建立時延小于300ms;話權申請/話權搶占小于150ms，通話清晰度高;

5） 集群容量大，單小區最大支持160個組呼并發，用戶群組接入無擁塞;

6）語音集群與視頻調度的融合創新，現場作業人員在進行語音集群通話的同時，可進行高清、標清、D1等可選格式的一鍵式視頻上傳，讓行業傳統的聽得見的調度革命為可看得見的調度，提高了調度效率，保障了安全生產;

7）可靠性高，終端防護等級可達IP67，滿足惡劣工作環境的可靠性使用;

4G TD-LTE寬帶集群系統缺點主要有：

1）系統實際應用時間較短，設備價格較高，安裝、調測、維護技術經驗積累不夠;

2）標準雖然已經統一，但各設備生產廠商未將自己的設備接口開放，系統設備與終端之間兼容水平不夠高;

3）系統與其他如TETRA通信的互聯互通層級較低，且互聯通話時延明顯、質量較低。

以上三個機場代表了三種思路，桂林機場的McWiLL系統因其技術各方面性能都不如4G LTE，可不予考慮。白云機場的基于公網實現機場無線寬帶集群業務的方式，在機場日常運行狀態下，能滿足駐場單位基本的無線傳輸需求，但未經特殊狀態下的實踐檢驗，目前還看不出優劣。而三亞鳳凰機場的4G寬帶集群系統已正式投入使用，實現了多部門的精細化溝通、資源調度、準確及時的信息發布和反饋，有效增強了機場的應急事件處置能力，提高了機場的運行效率。因此，從長遠發展來看，機場應該建設自己的寬帶集群通信專網。

二.思考與建議

目前，TD-LTE技術已成為全球寬帶集群通信主流，已經快速的應用于各行各業，在國內民航已經有了不少應用實例。在包括西安咸陽機場、鄭州新鄭機場、重慶江北機場、南寧新吳圩機場、海南三亞機場等在內的多個機場得到成功運用，與此同時，上海、新疆、沈陽等機場也已經開始或正計劃建設4G寬帶集群系統。

基于4G LTE寬帶集群專網系統尚處于推廣初期，且投資較為巨大，綜合考慮國內機場的現狀，提出以下先測試后建設的循序漸進的寬帶集群通信建設思路：

1、引進4G LTE寬帶集群廠商，合作建設寬帶集群測試系統，開展LTE語音集群、數據集群、圖像視頻集群等業務測試，并邀請各航空公司用戶加入，實地體驗寬帶集群通信的優勢，為設備廠商拓展產品應用渠道。

2、寬帶集群通信頻率有限，國家無委分配給交通運輸行業一共只有20兆，為保證有限頻率的使用效率和機場安全，在機場區域的頻率分配應該是唯一性，為保持主動，以測試系統為依托，積極開展1.8G頻率申請工作。

3、基于4G LTE寬帶集群測試系統，引入機坪管理系統一起進行測試，通過其高精定位能力和寬帶集群傳輸通道，可以實現作業車輛亞米級的定位，極大地提高機坪安全管理和作業車輛、人員的調度能力，積極培育市場需求，縮短后期業務推廣周期。

4、針對各民航駐場單位的業務特點，加強軟件開發，開發或引進滿足民航單位的應用軟件系統，提高民航單位的運營效率，開發和培育市場潛力。

5、在將寬帶集群通信的各種業務進行充分測試后，根據測試經驗，再有針對地進行系統部署建設，可減少投資風險和對現有通信手段的影響，保證建設投資的有效性和提高機場運行效率。

三.結論

現有的窄帶集群地面調度通信系統已經不能滿足機場快速發展的需求，建設一個集語音、數據、視頻圖像于一體的4G LTE高寬帶集群專網，是建立功能完善、安全高效的機場運行保障體系的必然選擇，也是機場信息化、智慧化發展的必然之路。

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