北京通信指挥调度系统方案，民航地面调度指挥通信发展探讨

北京通信指挥调度系统方案，民航地面调度指挥通信发展探讨2、有中继方式 目前，这种方式仅在小型机场内个别单位使用，多为400MHz频点。例如，新疆阿克苏空管站仍在使用这种方式。1、无中继方式 上世纪90年代初，国内无论大中小型机场均使用国家无委分配的138MHz频段七个频点进行地面调度指挥通信，如图1所示。其中的138.175MHz于1994年被拿出作为率先实现全国联网的民航寻呼统一频点，“一机在手，呼遍全国”曾是民航寻呼台响亮的广告词。余下的六个频点仍由各机场根据业务需要划给驻场单位使用，这种双向同频单工方式，具有设备简单、价格便宜的特点，适用于航班量少、话务量较低的情况，个别大型机场使用150MHz和400MHz对讲机作为补充。以乌鲁木齐机场为例，截至1993年12月前各单位均使用138MHz对讲机。1993年11月，当在跑道东头1.5公里处紧急救援失事客机时，地面调度指挥通信出现严重堵塞。图1 无中继常规通信

引言

民航运输工作是由各部门间相辅相成、环环相扣完成的，其间的通信联系必须稳定顺畅，无论联络在哪一个环节中断，都有可能导致航班延误或不安全事件的发生。而突发事件的解决更会牵涉到机场内很多部门的运作，必须保证相关部门能够及时到达现场，避免造成更大的损失，地面调度指挥通信保障这些部门的有效沟通，起着不可或缺的作用。常规通信、模拟集群通信、窄带数字集群通信、宽带数字集群通信目前在国内民航业都有应用，本文对这些通信方式在民航的应用发展历程、状况及远景进行探讨。

一、常规通信

常规通信指通信双方使用固定频率进行通信，包括点对点对讲的无中继方式和有中继方式两种。

1、无中继方式

上世纪90年代初，国内无论大中小型机场均使用国家无委分配的138MHz频段七个频点进行地面调度指挥通信，如图1所示。其中的138.175MHz于1994年被拿出作为率先实现全国联网的民航寻呼统一频点，“一机在手，呼遍全国”曾是民航寻呼台响亮的广告词。余下的六个频点仍由各机场根据业务需要划给驻场单位使用，这种双向同频单工方式，具有设备简单、价格便宜的特点，适用于航班量少、话务量较低的情况，个别大型机场使用150MHz和400MHz对讲机作为补充。以乌鲁木齐机场为例，截至1993年12月前各单位均使用138MHz对讲机。1993年11月，当在跑道东头1.5公里处紧急救援失事客机时，地面调度指挥通信出现严重堵塞。

图1 无中继常规通信

目前，这种方式仅在小型机场内个别单位使用，多为400MHz频点。例如，新疆阿克苏空管站仍在使用这种方式。

2、有中继方式

由于点对点方式存在着同频干扰、通讯距离近、频率利用率低、无电话互联等缺点，无法适应日益增长的飞行运输及突发事件的需要。这在乌鲁木齐机场1993年紧急救援中表露无遗。鉴于此，中型机场的公安、消防紧跟大型机场之后纷纷申请专用150MHz或400MHz收发双频，配置发射功率20W-25W的中继台，架高天线，使通信距离成倍增加，如图2所示。乌鲁木齐机场公安、消防于1993年12月-1997年5月，使用各自的400MHz频点进行内部调度指挥。这种方式虽然增加了距离，但存在与138M不能互通的明显缺点。

图2 1信道常规通信系统

目前，在大中小型机场内个别对通话功能要求不高的单位仍在使用这种异频单工方式。例如乌鲁木齐机场住宅区物业保安队自2009年至今使用150M有中继台方式进行内部通信联络。

二、模拟集群通信

鉴于国内机场内部地面调度指挥使用频点杂乱、不能互通、容量受限的问题，民航总局空管局经过充分论证、考察，于1994年1月制定了年起降架次一万以上的大中型机场可建设800MHz模拟集群系统的指导意见。并由民航无委向工信部申请了5对全国民航统一频点，频点间隔1MHz，站发射856.7625-860.7625MHz，其余频点由当地无委指配。

1994年底，北京、广州、沈阳机场采用MOTOROLA公司的SmartNet—II型系统组网，上海虹桥、浦东机场采用SmartZone型系统组网。随后的几年中，成都、西安、郑州、福州、昆明、哈尔滨、大连、重庆、桂林、深圳、乌鲁木齐等二十余个大中型机场陆续建成SmartNet—II系统。乌鲁木齐机场系统架构如图3所示。

图3 10信道模拟集群通信系统

集群系统是多个用户（部门、群体）动态共用一组无线电信道的专用移动通信系统，当某一移动用户开启其用户机与此系统中另一用户通话时，系统自动为其分配一条信道，通话结束后此信道即被释放而为他人使用。这种频率动态分配的概念有效汇集了所有信道的可用时间，并将信道阻塞减至最小。800MHz频段集群通信系统指配的频率为806—821MHz(移动台发、基站收)和851—866MHz(移动台收、基站发)两段，每段带宽为15MHz，信道间隔为25kHz，共600对频点，收发频率间隔为45MHz。

800MHz模拟集群网的启用让大中型机场的地面调度指挥通信有了质的飞跃，在民航运输生产和紧急救援中发挥了不可或缺的作用。以乌鲁木齐机场为例，2004年5月，当一架外航货机在跑道西头坠毁，集群通信保障了机场应急部门及时赶到现场并开展救援。

目前，福州、重庆等个别大中型机场的SmartNet—II系统运行20余年仍在发挥作用。2009年乌鲁木齐机场内也重新出现一套MPT1327信令12信道的模拟集群系统。

三、窄带数字集群通信

模拟集群通信在信道利用率上较常规通信有了大幅度提高，但一个25kHz带宽频点即一个信道属频分复用(FDM)，与公网的时分复用（TDM）、码分复用（CDM）相比，频率利用率、话音质量、抗干扰性还有待进一步提高。

进入新世纪，专网移动通信由模拟集群向数字集群升级成为热门话题，信息产业部于2001年下发了[2001]518号文件：《关于800M集群频率使用管理有关事宜的通知》，明确提出了：为了提高频率利用率，尽快取消现有模拟集群系统，大力发展数字集群系统。民航局空管局积极响应，于2003年着手规划全国民航800MHz数字集群网，推荐采用TETRA技术体制。最初的设想如图4所示，即建设北上广三个大型交换中心，其余机场只建基站，通过民航ATM链路实现全国联网，用户可漫游、异地呼，同时达到降低建网成本的目的，对网内用户号也进行了统一编排。2005年，民航无委为北上广等五个机场向工信部统一申请了11对频点，无委同时收回民航模拟集群5对频点。此规划如能实现，民航数字集群网将成为全国乃至亚洲首屈一指的超大规模TETRA专网，但由于各种原因此规划未付诸实施。

图4 2003年规划的民航数字集群网

2005年济南机场扩建之时，率先采用欧宇航（EADS）公司的TETRA 800MHz系统组网。随后，华东空管局采用MOTO公司的系统在上海虹桥、浦东机场组网，西藏拉萨机场采用MOTO公司的MTS4建成单基站系统。2007年，华北、中南、西南空管局联合公开招标，EADS系统中标，北京、广州、成都机场数字集群网于2008年先后启用。2009年，新疆空管局公开招标，MOTODimetra IP系统中标，同年底，乌鲁木齐机场成为全国第七个进入数字集群通信的机场。至2017年，沈阳、西安、昆明、哈尔滨、重庆、郑州、三亚等十余个大中型机场均陆续采用EADS或MOTO系统实现模转数。

TETRA数字集群系统信令、语音数据传输采用时分复用（TDM）方式，一对25kHz带宽频点4时隙，即提供4信道。语音编码采用ACELP方式，调制方式采用/4DQPSK方式，交换机关键设备均有冗余。较模拟系统在技术上更先进、话音更清晰、抗干扰性更强，且具备较强的单站集群功能，当TETRA交换机或与基站连接的链路出现故障，基站可提供完整的集群通信组呼及附属功能，包括新近用户优先、迟后加入、通话组扫描、遇忙排队回叫等。数字集群用户机发射功率仅1-1.8W，且能根据场强自动调整输出功率，降低了电磁辐射对使用者的影响。但上行信号的减弱会导致呼损率增高，因此除基站采用分集接收技术提高接收灵敏度外，在大中型机场结构复杂、屏蔽较强的候机楼和航食冷库内，需铺设室内分布系统加以弥补。图5为乌鲁木齐机场数字集群网。

图5 乌鲁木齐机场800MHz数字集群网

目前，TETRA800MHz窄带数字集群系统仍然是国内二十余个大中型机场地面调度指挥主要的通信手段，武汉机场正在进行EADS数字集群系统的建设，福州机场正着手实施模转数招标工作。

除了TETRA系统，其它体制的数字集群在民航也有应用，例如新疆近二十几个航站采用的是建伍NEXEDGE 400MHz频分复用数字集群系统，各航站基本配置四载频，带宽为6.5kHz。乌鲁木齐机场酒店宾馆采用建伍NEXEDGE 150MHz系统。其它几个小型机场如山东威海等采用海能达PDT 400MHz数字集群系统组网。

四、宽带数字集群通信

尽管窄带数字集群以其优质的语音质量、强大的调度功能表现出旺盛的生命力，但带宽的限制使单一时隙传输速率仅7.2kb/s，TETRA系统中的GPS定位、短消息、分组数传等数据功能开发应用后不尽如人意，未能在民航机场大面积推广。随着民航运输的发展，驻场各单位已对专网大数据的传送提出需求，如高精度车辆与人员定位、飞行情报数据传递、货运数据扫描入库、工单系统、无线视频监控等等，机场地面调度指挥宽窄带融合的话题热度逐渐升温。已在民航应用和测试的宽带数字通信有以下三种：

1、1.8GHz TD-LTE专网

工信部指配给交通、电力等行业的宽带集群专网频段为1785-1805MHz，共20M带宽，2017年工信部还将出台频率分配实行招投标的指导性文件，由随机抽取的专家根据各行业的投标文件中阐述的建网必要性、可行性决定频率配置。1.8GHzTD-LTE专网技术上与4G公网相对应，20M带宽的数据传输理论值可达上行50Mbps，下行100Mbps的高速率，在民航机场的一些典型应用如图6所示。较为典型的宽带集群专网架构如图7所示。

图6 1.8GHz TD-LTE专网在民航机场典型应用

图7 民航机场TD-LTE集群系统网络架构

目前，上海、郑州、南宁、三亚、呼和浩特几个机场已率先采用鼎桥、虹信的1.8GTD-LTE系统建成宽带数字集群专网。成都机场正在进行宽带数字集群系统应用测试。

2、基于公网的宽带集群虚拟专网

民航某空管局与普天公司（Potevio)合作，开发出了基于中国移动公司4G公网的宽带集群虚拟专网，即采用集群交换机（服务器）接入移动公司4G公网交换机，使用频率为1.88--1.9GHz、2.32--2.37GHz、2.575--2.635GHz的公网基站。所以此方式无需专门申请频率，一机呼遍全市。每部用户终端需向移动公司缴纳一定数额的服务费或流量费。

3、AeroMACS

AeroMACS（Aeronautical Mobile Airport Communications System航空空港移动通讯系统）是基于面向无线网络的IEEE802．16标准的无线宽带通信技术，是为了提高机场的运行效率和容量而研究的，有可能成为未来机场地面无线宽带通信技术标准，作为未来机场地面通信手段。AeroMACS的发展优势在于使用5G频段，60M带宽专供民航使用，彻底消除了1.8G过窄带宽的窘境。该系统在某大型机场完成了两年的运行测试，计划2017年推广到十余个大中型机场，目前网络载体仅限于空管局飞服中心的飞行情报数据包，宽带集群的其它应用还有待进一步开发。

五、结语

综上所述，国内民航大中型机场的地面调度指挥通信基本上都经历了常规通信→模拟集群通信→数字集群通信的发展过程。但也存在逆向应用，原因在于民航体制改革后，空管局、机场集团、航空公司互不隶属，各大中型机场专网通信系统如果由某驻场单位单独经营管理，就存在着其它单位降低自身使用成本的利益驱动，从而形成不同频率、技术体制的网络共聚同一机场的局面。目前这些不同网络的架构、信令差别极大，系统级互联尚未出现完美的解决方案，可实现的语音级互联通话组个数受限，个别岗位需配备三四个分属不同网络的终端，这给机场运行和应急救援造成了不便和隐患。为此，上海、广州机场形成了三大驻场单位合营一个网络，利益共享的管理模式，福州机场也计划采取这种模式。

而在方兴未艾的民航专网宽窄带融合中同样存在着宽窄网不能互通的困扰。LTE具有大数据优势，TETRA语音调度是强项，短时间内两者还是共存、互补的关系。系统级互联实现困难，则实现专网终端级的互通（双网双待）将受到民航用户的欢迎。

以上是本人对民航移动专网通信发展的梳理，纯属个人见解，若有个别错漏之处，敬请读者见谅!

作者：刘进武

作者单位：民航新疆空管局通信网络中心

作者地址：新疆乌鲁木齐市新市区迎宾路1341号