陳適
(成都雙流國際機(jī)場股份有限公司 四川成都 610202)
在新時(shí)代航空機(jī)場建設(shè)工作中,為保障機(jī)場通信高效穩(wěn)定并跳出時(shí)空局限,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性信息數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用,應(yīng)對機(jī)場通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更新,運(yùn)用光纖通信代替金屬電纜,以此更好地滿足機(jī)場日益增長的通信需求。隨著光纖通信網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展,光纖通信的低損耗、大容量、抗干擾、保密性強(qiáng)的優(yōu)勢愈發(fā)顯著,故光纖通信在機(jī)場運(yùn)行體系中的應(yīng)用場景愈發(fā)廣泛,現(xiàn)已成為機(jī)場必不可少的通信方式。
航空機(jī)場設(shè)施在運(yùn)行期間易受到電磁等干擾現(xiàn)象而無法實(shí)現(xiàn)良好通信,且通信電纜外部絕緣層存在腐蝕隱患,故給機(jī)場通信傳輸造成極大阻礙,為規(guī)避上述問題,可運(yùn)用光纖通信方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)化電纜通信。對光纖通信在機(jī)場運(yùn)行體系中的應(yīng)用優(yōu)勢進(jìn)行總結(jié),具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
第一,光纖介質(zhì)純度遠(yuǎn)高于電纜,故相較于電纜通信,光纖通信所造成的損耗更低,能夠?qū)崿F(xiàn)長距離的信息傳輸,且可減少中繼站數(shù)量,以此不僅可提高信息傳輸效果,還可有效降低通信成本?,F(xiàn)有研究指出,一根光纖即可在無中繼站的條件下完成100km內(nèi)的有效傳播。由此可見,在機(jī)場長途通信環(huán)境下,光纖通信尤為適宜。
第二,相較于其他通信方式,光纖通信實(shí)現(xiàn)了信息容量上的突破,在較高的光波頻率下,能夠同時(shí)完成較大容量的通信。
第三,光纖通信材料不會存在腐蝕問題,且具有較強(qiáng)抗干擾性。從材料角度來看,光纖為非金屬材料,表面附著玻璃絲,抗腐蝕效果較好,信號在傳輸期間并非采用電流形式進(jìn)行傳播,因此具備良好的抗電磁干擾能力。
第四,光纖通信主要依靠光信號來完成,區(qū)別于無線信號,光信號能夠在封閉性玻璃纖維內(nèi)完成信息傳輸,其所受到的干擾較少,且不易被攔截,故光纖通信具有較高保密性,降低了信息泄露的可能性。
光纖接入網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)信號穩(wěn)定傳輸?shù)幕A(chǔ),故機(jī)場運(yùn)用光纖通信前,應(yīng)合理選擇光纖接入網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),明確當(dāng)前主要應(yīng)用的光纖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
光纖單星網(wǎng)采用單套有源光纖傳送裝置完成用戶端到交換局的信號傳輸,該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的交換區(qū)電纜距離相對較長,且同纜線數(shù)量較多,在管道擁擠區(qū)域使用光纖單星網(wǎng),將會實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)之間的通信,以此實(shí)現(xiàn)用戶端與交換局的光纖連接。光纖單星網(wǎng)又被稱為有源光纖單星網(wǎng),該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠保障用戶端間的相互獨(dú)立性,以此形成較高保密性,且在升級擴(kuò)容與業(yè)務(wù)適應(yīng)性方面存在優(yōu)勢。但光纖單星網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)需依靠數(shù)量較多的光纜及其電器件,故該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的成本非常高,在使用時(shí)應(yīng)注意把控成本[1]。
有源光纖雙星網(wǎng)能夠通過單一星形網(wǎng)完成交換局與用戶端的光纖敷設(shè)連接,待光纖完成規(guī)定距離的敷設(shè)后,則需做好光纖遠(yuǎn)程終端的設(shè)置,在此基礎(chǔ)上,借助單一星形網(wǎng),將信號逐漸延伸至用戶端。有源光纖雙星網(wǎng)的信號傳輸采用多路復(fù)用運(yùn)作模式,復(fù)接光纖遠(yuǎn)程終端,以此實(shí)現(xiàn)復(fù)用信號在交換局與光纖遠(yuǎn)程終端之間的點(diǎn)對點(diǎn)信號傳輸。
相較于有源光纖雙星網(wǎng),無源光纖雙星網(wǎng)自身對有源電子器件不存在依賴性,僅通過無源光分離器完成用戶端管理,在此結(jié)構(gòu)下,完成光纖網(wǎng)絡(luò)單元與交換局之間的“多對一”式的電信號傳輸。由此可見,無源光纖雙星網(wǎng)從某種程度上減少了光纖數(shù)量,同時(shí),還可依托于用戶共享網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)透明化業(yè)務(wù)服務(wù),且在升級擴(kuò)容、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)連接等方面存在優(yōu)勢,能夠?qū)崿F(xiàn)光纖寬帶的最大限度利用。此外,無源光纖雙星網(wǎng)網(wǎng)管體系完善成熟,可有效控制運(yùn)營費(fèi)用及維護(hù)費(fèi)用,此為無源光纖雙星網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。
光纖憑借其自身物理線路,能夠在光節(jié)點(diǎn)接入的同時(shí),完成諸多光節(jié)點(diǎn)的串聯(lián),并呈現(xiàn)出首尾銜接的結(jié)構(gòu),最終形成環(huán)形光纖網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。光纖設(shè)施與有源光纖接入裝置采用環(huán)形結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接,能夠大幅提升管線接入網(wǎng)絡(luò)的效果,并提高光纖網(wǎng)絡(luò)管理力度,同時(shí),可實(shí)現(xiàn)便捷化組網(wǎng)及靈活化支路管控。但光纖環(huán)形網(wǎng)絡(luò)存在低容量缺陷,且諸多業(yè)務(wù)均于單個(gè)節(jié)點(diǎn)處完成匯聚。在光纖環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,多借助二線單向通道倒換的形式保護(hù)網(wǎng)絡(luò),當(dāng)其他有源光纖呈環(huán)形網(wǎng)絡(luò)接入時(shí),將會產(chǎn)生“1+1”式的光纖線路保護(hù)。
光纖通信應(yīng)用到機(jī)場運(yùn)行體系中時(shí),應(yīng)根據(jù)機(jī)場業(yè)務(wù)需求及應(yīng)用場景選擇光纖接入網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式。
第一,對于機(jī)場內(nèi)的用戶端相對密集的樓群結(jié)構(gòu)而言,其應(yīng)優(yōu)先選擇有源光纖雙星網(wǎng),采用光纖接入通信網(wǎng)絡(luò)代替?zhèn)鹘y(tǒng)化的金屬電纜,以此提高機(jī)場高密集用戶建筑中的信號傳遞效果。在有源光纖雙星網(wǎng)結(jié)構(gòu)下,能夠?qū)崿F(xiàn)全數(shù)字化信息傳輸,大幅提升信號傳輸速率的同時(shí),保障信號傳輸安全性。
第二,若機(jī)場部門對于信號通信具有較高安全性要求,且通信業(yè)務(wù)需求較高,如機(jī)場服務(wù)專線、雷達(dá)部門、轉(zhuǎn)報(bào)室、票務(wù)專線、調(diào)度熱線部門等,對于該類機(jī)場部門,其應(yīng)優(yōu)先選擇構(gòu)建環(huán)形光纖網(wǎng)絡(luò)。
第三,若機(jī)場在長期通信建設(shè)中形成了完整穩(wěn)定的用戶端,此時(shí)可構(gòu)建無源光纖雙星網(wǎng)。此外,對于部分?jǐn)?shù)量較小的新建用戶群體,同樣需優(yōu)先選擇無源光纖雙星網(wǎng)。對于通信網(wǎng)絡(luò)而言,光纖的接入方式的選擇屬于關(guān)鍵性工作,可對機(jī)場光纖通信效果產(chǎn)生直接性影響,故在搭建光纖接入網(wǎng)絡(luò)時(shí),必須根據(jù)通信場景及需求,合理確定光纖接入形式。
隨著光纖通信的進(jìn)一步完善,其現(xiàn)階段不僅被應(yīng)用到機(jī)場生產(chǎn)運(yùn)行過程中的信息數(shù)據(jù)傳輸上,還在機(jī)場導(dǎo)航設(shè)備監(jiān)控、機(jī)場站坪照明系統(tǒng)、電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)、氣象自動觀測系統(tǒng)等實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了顯著效果,極大地提高了機(jī)場運(yùn)行體系的穩(wěn)定性。
機(jī)場在日常的生產(chǎn)運(yùn)行過程中,會產(chǎn)生并傳輸大量的信息數(shù)據(jù),信息數(shù)據(jù)的高效、快速、穩(wěn)定、安全傳輸決定了機(jī)場的整體運(yùn)行綜合效率。在機(jī)場內(nèi)部的信息數(shù)據(jù)傳輸過程中,為滿足較高的穩(wěn)定性與安全性的傳輸需求,應(yīng)采用合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和通信組網(wǎng)方式,如環(huán)形光纖通信網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上,通過提升光纖通信網(wǎng)絡(luò)管理力度,實(shí)現(xiàn)便捷化組網(wǎng)及靈活化支路管控,串聯(lián)起機(jī)場運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié),從而建立起高效穩(wěn)定的信息數(shù)據(jù)傳輸渠道,提升光纖通信的故障防護(hù)能力與保障等級,確保光纖通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行,進(jìn)一步提升日常生產(chǎn)效率。
與此同時(shí),在與機(jī)場外界進(jìn)行通信時(shí),往往采用接入通信運(yùn)營商光纖通信網(wǎng)絡(luò)的方式,在此基礎(chǔ)上,完成行業(yè)內(nèi)部的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸。在與通信運(yùn)營商對接時(shí),應(yīng)重點(diǎn)考慮從機(jī)場內(nèi)部至通信運(yùn)營商的路由走向,結(jié)合機(jī)場內(nèi)部及周邊的通信管線的實(shí)際情況,確保在滿足多路由且路由之間相互物理隔離的基礎(chǔ)上,構(gòu)建起多運(yùn)營商、多路由的光纖通信傳輸體系。
各機(jī)場內(nèi)部均配置了諸多導(dǎo)航設(shè)備,用于安全化指導(dǎo)飛機(jī),而部分臺站的設(shè)置相對較遠(yuǎn),無法對機(jī)場導(dǎo)航設(shè)備完成全面化監(jiān)控?,F(xiàn)階段,機(jī)場邊遠(yuǎn)臺站處普遍增設(shè)了守臺員,用于維護(hù)監(jiān)控導(dǎo)航設(shè)備,對導(dǎo)航設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄整理與存檔。若在此期間發(fā)現(xiàn)故障,則需維修人員第一時(shí)間維修導(dǎo)航設(shè)備,但邊遠(yuǎn)臺站僅可通過傳統(tǒng)通信的方式傳遞導(dǎo)航設(shè)備的故障信息數(shù)據(jù),以此進(jìn)行調(diào)度指揮,導(dǎo)致邊遠(yuǎn)臺站的導(dǎo)航設(shè)備管理維護(hù)工作存在較大難度,并給飛機(jī)飛行作業(yè)埋下風(fēng)險(xiǎn)隱患。在新時(shí)代背景下,機(jī)場針對邊遠(yuǎn)臺站導(dǎo)航設(shè)備的監(jiān)控管理問題不斷進(jìn)行優(yōu)化,引進(jìn)了自動化程度各有不同的導(dǎo)航設(shè)備,不僅對臺站監(jiān)管人員提出更高要求,還增加了儀表數(shù)量。故為更好地了解自動化導(dǎo)航設(shè)備的運(yùn)行情況,需構(gòu)建具有高效通信功能的導(dǎo)航設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng),在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定監(jiān)控的同時(shí),能夠完成實(shí)時(shí)化信息反饋傳輸,以此為導(dǎo)航設(shè)備的良好運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。
在機(jī)場導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)中,可融入光纖通信,全程采用光纖數(shù)字通信的方式完成導(dǎo)航設(shè)備監(jiān)控,依靠語音電話網(wǎng),實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備與電話調(diào)制解調(diào)器的對應(yīng),同時(shí),主控計(jì)算機(jī)同樣配置調(diào)制解調(diào)器,完成上述操作后,即可借助撥號方式連接主控計(jì)算機(jī)與各臺站[2]。機(jī)場導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)能夠依靠帶接口單元將臺站運(yùn)行信息轉(zhuǎn)化為信號,該信號在通過光纖設(shè)備完成傳輸,經(jīng)過轉(zhuǎn)換單元及數(shù)據(jù)采集單元后,信號再次發(fā)生轉(zhuǎn)換,并進(jìn)入主控計(jì)算機(jī)完成信息處理分析,其結(jié)果可直接顯示于主控計(jì)算機(jī)主屏幕上。在光纖通信機(jī)場導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)作用下,能夠直接通過監(jiān)控中心了解各臺站導(dǎo)航設(shè)備的具體運(yùn)行情況,并及時(shí)完成故障捕捉與定位,為設(shè)備維修處理創(chuàng)造良好條件。在該監(jiān)控系統(tǒng)中,光纖通信實(shí)現(xiàn)對視頻信號、設(shè)備參數(shù)、語音信息的高效傳輸,確保各臺站信息均可實(shí)時(shí)傳輸至主控計(jì)算機(jī),該監(jiān)控管理模式不僅提高了信息傳輸效率,還可實(shí)現(xiàn)機(jī)場導(dǎo)航設(shè)備的無人化監(jiān)控管理,效果顯著。
站坪照明系統(tǒng)是保障機(jī)場穩(wěn)定運(yùn)行的重要系統(tǒng)之一。在光纖通信作用下,可進(jìn)一步搭建智能化站坪照明系統(tǒng),以B/S軟件為基礎(chǔ)搭建管理平臺,借助光纖通信完成工業(yè)化管控,并將照度感知、能耗趨勢、航班信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸整合,搭建“區(qū)域環(huán)網(wǎng)+星形主干網(wǎng)”通信架構(gòu),以單模光纖為鏈路介質(zhì),以此保障了機(jī)場站坪照明系統(tǒng)與其他智能終端間的信息交互,依靠光纖通信,提高機(jī)場站坪照明系統(tǒng)的抗干擾性及傳輸速度[3]。機(jī)場站坪照明系統(tǒng)軟件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)角依托于B/S服務(wù)器進(jìn)行管理控制,并借助核心交換機(jī)星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接機(jī)場多個(gè)站坪區(qū)域系統(tǒng),以此構(gòu)成子光纖環(huán)網(wǎng),采用分布式方式管理站坪,同時(shí),在各控子光纖環(huán)網(wǎng)內(nèi)配置工業(yè)級環(huán)網(wǎng)交換機(jī),用于保障光纖通信效果。在機(jī)場站坪照明系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制中心內(nèi)設(shè)置兩臺服務(wù)器,當(dāng)受到不可控因素干擾時(shí),兩臺服務(wù)器能夠互為備用,繼而完成相關(guān)信息數(shù)據(jù)的自動災(zāi)備。除此之外,還可依靠OPC 數(shù)據(jù)接口,使機(jī)場站坪系統(tǒng)對接機(jī)場BA 管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)航班信息等機(jī)場信息的統(tǒng)籌集合,繼而提前完成站坪的橋位牌、機(jī)位牌的準(zhǔn)備工作,使機(jī)場服務(wù)更為智能。
光纖通信在機(jī)場站坪照明自動化管理系統(tǒng)中表現(xiàn)優(yōu)異性能,以光纖通信為支撐的機(jī)場站坪照明系統(tǒng)現(xiàn)已在各機(jī)場中陸續(xù)投入使用,且各機(jī)場可結(jié)合自身功能需求搭建出符合自身實(shí)際情況的系統(tǒng)平臺。圖1所示為上海虹橋國際機(jī)場所構(gòu)建的機(jī)場站坪照明系統(tǒng),其將局域網(wǎng)作為紐帶,實(shí)現(xiàn)了站坪照明系統(tǒng)與光站中心監(jiān)控平臺、機(jī)場航班信息平臺的互聯(lián)互通,以此進(jìn)一步擴(kuò)展了站坪照明系統(tǒng)的功能效果,為光纖通信功能的良好發(fā)揮奠定了良好條件。
圖1 站坪照明系統(tǒng)體系
電力系統(tǒng)屬于機(jī)場管理運(yùn)行中必不可少的系統(tǒng),在航站樓的變電站電力系統(tǒng)中,可將光纖網(wǎng)絡(luò)通信融入電力系統(tǒng)中,采用分層分布式結(jié)構(gòu)設(shè)置電氣間隔層、通信層、主控層3 個(gè)部分,并設(shè)置3 個(gè)千兆光纖環(huán)網(wǎng)和9個(gè)百兆光纖環(huán)網(wǎng),輔以現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu),以此實(shí)現(xiàn)工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)傳輸,極大地提升了機(jī)場電力系統(tǒng)的通信采集傳輸能力。在機(jī)場電力系統(tǒng)自動化建設(shè)過程中,應(yīng)以地理位置、開閉站數(shù)量、子站數(shù)量為依據(jù),并結(jié)合實(shí)地勘察結(jié)果,對光纖接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化審議。為進(jìn)一步提高光纖通信應(yīng)用效果,可咨詢電力系統(tǒng)專家,盡可能使光纖通信更好地融入機(jī)場電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)中,依靠光纖環(huán)網(wǎng)的通信優(yōu)勢。保障信號傳輸效果,繼而提高電力系統(tǒng)監(jiān)控能力。
在機(jī)場電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)中,可借助光纖環(huán)網(wǎng)通信系統(tǒng)提高故障應(yīng)對能力,當(dāng)有故障發(fā)生時(shí),可將原有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自動更換為總線型,以此提高電力自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。若環(huán)形網(wǎng)絡(luò)內(nèi)出現(xiàn)故障,可自動化進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)重構(gòu),進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)的可靠性。此外,光纖通信具有良好的抗射頻干擾與抗電磁干擾能力,可降低射頻噪聲與電磁對于電力信號的干擾效果。光纖通信主要依靠光信號進(jìn)行傳輸,電源兩端相互隔離,使光纖地線與電源無法對其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。光纖通信屬于信號內(nèi)部傳輸,以此不會被竊聽,極大地提升了信號傳輸安全性。
隨著航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,機(jī)場空管水平逐漸上升,而在機(jī)場空管工作中,為實(shí)現(xiàn)良好的雷達(dá)管制,需盡可能提高氣象自動觀測系統(tǒng)的可靠性。氣象自動觀測系統(tǒng)主要對溫濕度、風(fēng)向風(fēng)速、云高、能見度等氣象要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行采集,并將所采集的氣象要素?cái)?shù)據(jù)傳輸至空管網(wǎng)絡(luò)中,而在數(shù)據(jù)采集與傳輸期間,可融入光纖通信網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)化點(diǎn)對點(diǎn)傳輸方式現(xiàn)已無法滿足機(jī)場高效實(shí)時(shí)的信息數(shù)據(jù)傳輸要求,限制了機(jī)場空管氣象觀測管理工作的開展。在此形勢下,可接入光纖通信網(wǎng)絡(luò),做好光纜布線,搭建光纖環(huán)網(wǎng)系統(tǒng),依靠光纜的高靈活度、大容量等優(yōu)勢,切實(shí)保障機(jī)場氣象自動觀測系統(tǒng)能夠高效運(yùn)行,將實(shí)測信息數(shù)據(jù)信號良好地傳輸至空管網(wǎng)絡(luò)中[4]。
結(jié)合以上內(nèi)容,光纖通信在信號傳輸方面存在顯著優(yōu)勢,為確保光纖通信的安全穩(wěn)定運(yùn)行,應(yīng)從以下幾個(gè)方面做好光纖通信系統(tǒng)的運(yùn)維工作。
(1)做好光纖通信機(jī)房的日常巡視巡檢,檢查機(jī)房的衛(wèi)生環(huán)境、溫濕度,以及防火、防盜、防汛情況。
(2)做好重要光纖通信設(shè)備、鏈路、管線的運(yùn)行情況的檢查。
(3)建立完善的光纖通信管理機(jī)制,建立動態(tài)的光纖通信資源與設(shè)施的資料檔案與巡檢檔案。
(4)做好光纖通信的應(yīng)急處置工作,定期檢查應(yīng)急材料、設(shè)備、物資等情況,并組織應(yīng)急演練。
光纖通信系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障,將會對機(jī)場的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響,故在光纖通信系統(tǒng)日常巡檢期間發(fā)現(xiàn)異?,F(xiàn)象后,應(yīng)在第一時(shí)間進(jìn)行排故分析并有效解決。在面對光纖通信系統(tǒng)的突發(fā)故障問題時(shí),可采用告警信息分析法、替換法、環(huán)回法方式進(jìn)行分析處置,盡快定位故障節(jié)點(diǎn)并處理故障[5-6]。
綜上所述,光纖通信接入網(wǎng)絡(luò)主要包括光纖單星網(wǎng)、有源光纖雙星網(wǎng)、無源光纖雙星網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)4種,將其接入機(jī)場運(yùn)行體系中時(shí),應(yīng)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場景選擇光纖接入網(wǎng)絡(luò)形式,最大限度地保障光纖通信效果。隨著光纖通信的逐步完善與改進(jìn),現(xiàn)已被應(yīng)用到機(jī)場生產(chǎn)運(yùn)行過程中的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)认到y(tǒng)中,為機(jī)場高效穩(wěn)定運(yùn)行奠定了通信基礎(chǔ)。