關(guān)于機場無線調(diào)度通信發(fā)展的思考

李勇

摘 要：為了適應(yīng)民航發(fā)展，提高民用機場信息化、智慧化建設(shè)水平，提高機場應(yīng)急調(diào)度通信的保障能力，文章理論結(jié)合實際，廣泛研究和分析了機場建設(shè)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(yōu)缺點，并給出了最優(yōu)建設(shè)思路和建議。

關(guān)鍵詞：無線調(diào)度;LTE;寬帶集群;機場

引言

隨著民用航空業(yè)飛速發(fā)展，各民用機場規(guī)模越來越大，航班量越來越多，業(yè)務(wù)也越來越復(fù)雜多樣。調(diào)度部門要及時發(fā)布航班計劃、動態(tài)，發(fā)布工作任務(wù)，接收工單回傳;配載中心要向裝卸小組發(fā)送裝機單和艙單;未登機旅客行李數(shù)據(jù)要及時發(fā)送回地服調(diào)度中心;地勤人員及車輛的位置需要實時監(jiān)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(shè)備數(shù)據(jù)等也需要快速傳輸?shù)轿唬@些業(yè)務(wù)都對無線數(shù)輸速率提出了更高要求，而傳統(tǒng)的窄帶集群通信已經(jīng)無法滿足這種需求。

另一方面，LTE技術(shù)作為全球4G標(biāo)準(zhǔn)，具有高速率、高頻譜效率、低時延等優(yōu)點，基于LTE的寬帶集群技術(shù)（B-TrunC）也成為無線專網(wǎng)通信的共同選擇。中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（CCSA）率先開展了B-TrunC系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，于2013年11月將B-TrunC標(biāo)準(zhǔn)推薦給國際電信聯(lián)盟無線局（ITU-R），成為ITU推薦的公共保護和救災(zāi)（PPDR）的標(biāo)準(zhǔn)。B-TrunC系統(tǒng)最高帶寬可達(dá)下行100M、上行50M，支持多種集群業(yè)務(wù)，極大提升了無線專網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸能力。為提高和規(guī)范各行業(yè)無線專網(wǎng)建設(shè)使用，我國無委于2015年發(fā)布了1.4GHz和1.8GHz專網(wǎng)的頻率規(guī)劃。

一.國內(nèi)民用機場專網(wǎng)集群通信現(xiàn)狀

目前，大部分機場仍在采用的傳統(tǒng)無線通信技術(shù)，TETRA/WiFi/公網(wǎng)運營商網(wǎng)絡(luò)多種制式并存，多網(wǎng)并存、帶寬有限、無視頻監(jiān)控、WIFI網(wǎng)絡(luò)無保障、效率低下，各類業(yè)務(wù)難以協(xié)同運作，無法將業(yè)務(wù)延伸到生產(chǎn)作業(yè)流程中的各個步驟和檢查點，缺乏全面高效的站坪監(jiān)控手段，這些都成為了制約機場效率的關(guān)鍵因素。

以成都雙流機場為例，機場占地面積14000余畝，現(xiàn)有兩條平行跑道，停機位145個，兩座航站樓，候機面積達(dá)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(qū)最大的航空樞紐港，中國第四大航空城。

現(xiàn)雙流機場的地勤業(yè)務(wù)主要依靠于800兆TETRA集群通信系統(tǒng)的語音通信，以及基于公網(wǎng)3G通道的數(shù)據(jù)傳輸，主要開展的是GPS信號上傳和少量數(shù)字工單。受限于現(xiàn)有系統(tǒng)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(yè)務(wù)整合起來，成為一個統(tǒng)一的集語音、數(shù)據(jù)和圖像一體的管理調(diào)度系統(tǒng)，對機場運行效率的提升非常有限。

針對以上現(xiàn)狀，我們仔細(xì)了解了國內(nèi)各民用機場的無線專網(wǎng)通信建設(shè)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(xì)介紹，以期得到全面了解，探索尋找出一個科學(xué)安全的建設(shè)思路。

1、廣州白云機場的地面無線調(diào)度通信系統(tǒng)由空管、機場和南航三方合作成立的專門公司負(fù)責(zé)運營，現(xiàn)主用無線調(diào)度系統(tǒng)為2008年建設(shè)投產(chǎn)的800兆TETRA系統(tǒng)，集群終端用戶量約3500，有效保障了機場無線調(diào)度通信，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。為滿足機場對高速率無線數(shù)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(wǎng)上的VPN虛擬專用通道實現(xiàn)機場寬帶集群業(yè)務(wù)。

這種方式的優(yōu)點有：

1）利用公網(wǎng)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)站點，無線寬帶集群網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的成型速度快，已經(jīng)實現(xiàn)了一些無線集群新業(yè)務(wù)功能：工單下發(fā)、工作狀態(tài)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(wǎng)，無線覆蓋范圍大、效果好，可輕松實現(xiàn)本場區(qū)域內(nèi)、機場與市區(qū)、機場與機場之間的通信;

3）系統(tǒng)建設(shè)由運營商實施，機場方面只需要配置一臺管理服務(wù)器，一次性投入成本低，投資風(fēng)險小;

4）系統(tǒng)設(shè)備由運營商管理和維護，機場作為合作方，設(shè)備維護成本低，壓力小。

但缺點非常明顯：

1）系統(tǒng)由運營商所有，在集群通信業(yè)務(wù)開展使用上沒有主導(dǎo)權(quán)，容易受制于人;

2）通信質(zhì)量與系統(tǒng)規(guī)模正相關(guān)，寬帶集群終端數(shù)量容易有限，不利于機場遠(yuǎn)期發(fā)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(wǎng)的集群業(yè)務(wù)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(wǎng)具有公共突發(fā)應(yīng)急處理手段屬性，當(dāng)機場發(fā)生突發(fā)事件時，公網(wǎng)信道容易堵塞，無法保證機場的應(yīng)急通信暢通。

2、桂林兩江機場，規(guī)模相對較小，建設(shè)了基于McWiLL技術(shù)的MDS多媒體集群調(diào)度系統(tǒng)。該系統(tǒng)為開放式IP平臺，提供各種中繼接口，包括模擬、數(shù)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(tǒng)，將機場現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)融合到了一個統(tǒng)一的管理調(diào)度平臺中。

該系統(tǒng)有如下特點：

1）覆蓋范圍廣，只要在機場專網(wǎng)范圍內(nèi)，都可以靈活部署系統(tǒng)，終端不再受電話線路限制，可以在有線或無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)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(tǒng)提供的模擬、數(shù)字中繼以及IP中繼，將機場所有的信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)融合成一個統(tǒng)一的管理調(diào)度平臺;

3）采用分布式組網(wǎng)方式，高層級調(diào)度臺能夠掌握和調(diào)整低層級調(diào)度成員通信狀態(tài)，有利于協(xié)同應(yīng)急，提高指揮調(diào)度中心對現(xiàn)場的監(jiān)控能力，并充分發(fā)揮相互合作的力量。

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

1）整合系統(tǒng)間的互聯(lián)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(zhì)量較低;

2）系統(tǒng)帶寬有限，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)開通不理想，對機場運行效率的提升有限;

3）McWiLL技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)使用大范圍較小，設(shè)備售后服務(wù)保障難以保證，且已基本被技術(shù)更先進、性能更優(yōu)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(tǒng)。此系統(tǒng)基于目前已成熟商用的4G TD-LTE技術(shù)，以專用頻率、專用網(wǎng)絡(luò)、專用終端將高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和優(yōu)質(zhì)的數(shù)字集群語音業(yè)務(wù)集于一身。系統(tǒng)已完成了包括航站樓、候機樓、停機坪、行李中心、跑道在內(nèi)的全面覆蓋，引導(dǎo)、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(xù)使用該專網(wǎng)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(wù)調(diào)度、人員及車輛定位、應(yīng)急指揮、移動視頻監(jiān)控等多媒體調(diào)度業(yè)務(wù)。

三亞鳳凰機場4G TD-LTE寬帶集群系統(tǒng)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(wǎng)，單基站可覆蓋2-3Km，可以保障整個機場作業(yè)區(qū)域的無線信號覆蓋良好;

2）支持全業(yè)務(wù)，一張網(wǎng)絡(luò)同時支持?jǐn)?shù)據(jù)作業(yè)、集群調(diào)度、視頻調(diào)度、車輛定位數(shù)據(jù)傳送、無線視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃簡單，維護方便;

3） 數(shù)據(jù)帶寬大，TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)支持單小區(qū)最大峰值速率可達(dá)上行50Mbps，下行100Mbps，可以保障大量的語音集群用戶、定位監(jiān)視和無線視頻監(jiān)控用戶同時使用;

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

5） 集群容量大，單小區(qū)最大支持160個組呼并發(fā)，用戶群組接入無擁塞;

6）語音集群與視頻調(diào)度的融合創(chuàng)新，現(xiàn)場作業(yè)人員在進行語音集群通話的同時，可進行高清、標(biāo)清、D1等可選格式的一鍵式視頻上傳，讓行業(yè)傳統(tǒng)的聽得見的調(diào)度革命為可看得見的調(diào)度，提高了調(diào)度效率，保障了安全生產(chǎn);

7）可靠性高，終端防護等級可達(dá)IP67，滿足惡劣工作環(huán)境的可靠性使用;

4G TD-LTE寬帶集群系統(tǒng)缺點主要有：

1）系統(tǒng)實際應(yīng)用時間較短，設(shè)備價格較高，安裝、調(diào)測、維護技術(shù)經(jīng)驗積累不夠;

2）標(biāo)準(zhǔn)雖然已經(jīng)統(tǒng)一，但各設(shè)備生產(chǎn)廠商未將自己的設(shè)備接口開放，系統(tǒng)設(shè)備與終端之間兼容水平不夠高;

3）系統(tǒng)與其他如TETRA通信的互聯(lián)互通層級較低，且互聯(lián)通話時延明顯、質(zhì)量較低。

以上三個機場代表了三種思路，桂林機場的McWiLL系統(tǒng)因其技術(shù)各方面性能都不如4G LTE，可不予考慮。白云機場的基于公網(wǎng)實現(xiàn)機場無線寬帶集群業(yè)務(wù)的方式，在機場日常運行狀態(tài)下，能滿足駐場單位基本的無線傳輸需求，但未經(jīng)特殊狀態(tài)下的實踐檢驗，目前還看不出優(yōu)劣。而三亞鳳凰機場的4G寬帶集群系統(tǒng)已正式投入使用，實現(xiàn)了多部門的精細(xì)化溝通、資源調(diào)度、準(zhǔn)確及時的信息發(fā)布和反饋，有效增強了機場的應(yīng)急事件處置能力，提高了機場的運行效率。因此，從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，機場應(yīng)該建設(shè)自己的寬帶集群通信專網(wǎng)。

二.思考與建議

目前，TD-LTE技術(shù)已成為全球?qū)拵Ъ和ㄐ胖髁?，已?jīng)快速的應(yīng)用于各行各業(yè)，在國內(nèi)民航已經(jīng)有了不少應(yīng)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(nèi)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(jīng)開始或正計劃建設(shè)4G寬帶集群系統(tǒng)。

基于4G LTE寬帶集群專網(wǎng)系統(tǒng)尚處于推廣初期，且投資較為巨大，綜合考慮國內(nèi)機場的現(xiàn)狀，提出以下先測試后建設(shè)的循序漸進的寬帶集群通信建設(shè)思路：

1、引進4G LTE寬帶集群廠商，合作建設(shè)寬帶集群測試系統(tǒng)，開展LTE語音集群、數(shù)據(jù)集群、圖像視頻集群等業(yè)務(wù)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(yōu)勢，為設(shè)備廠商拓展產(chǎn)品應(yīng)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(yè)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(qū)域的頻率分配應(yīng)該是唯一性，為保持主動，以測試系統(tǒng)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(tǒng)，引入機坪管理系統(tǒng)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(xiàn)作業(yè)車輛亞米級的定位，極大地提高機坪安全管理和作業(yè)車輛、人員的調(diào)度能力，積極培育市場需求，縮短后期業(yè)務(wù)推廣周期。

4、針對各民航駐場單位的業(yè)務(wù)特點，加強軟件開發(fā)，開發(fā)或引進滿足民航單位的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，提高民航單位的運營效率，開發(fā)和培育市場潛力。

5、在將寬帶集群通信的各種業(yè)務(wù)進行充分測試后，根據(jù)測試經(jīng)驗，再有針對地進行系統(tǒng)部署建設(shè)，可減少投資風(fēng)險和對現(xiàn)有通信手段的影響，保證建設(shè)投資的有效性和提高機場運行效率。

三.結(jié)論

現(xiàn)有的窄帶集群地面調(diào)度通信系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足機場快速發(fā)展的需求，建設(shè)一個集語音、數(shù)據(jù)、視頻圖像于一體的4G LTE高寬帶集群專網(wǎng)，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(fā)展的必然之路。

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