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        航空機(jī)場場面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)在民航的應(yīng)用

        2016-03-04 08:03:25姜恩勇
        無線互聯(lián)科技 2015年14期

        姜恩勇

        摘要:文章著重介紹了空管局應(yīng)急指揮中心通信網(wǎng)絡(luò)的需求,以及如何實(shí)現(xiàn)航空機(jī)場場面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)建設(shè)的全過程。

        關(guān)鍵詞:AeroMACS;航空電信網(wǎng);寬帶移動(dòng)通信;無線傳輸

        1概述

        目前空管局應(yīng)急指揮中心對外通信傳輸主要依靠地面有線通信,光纜從雷達(dá)站引接,利用航管樓至雷達(dá)站已有的光纜資源,通過一套SDH傳輸設(shè)備納入機(jī)場空管環(huán)網(wǎng)。通信傳輸系統(tǒng)重要程度較高,傳輸線路的通暢對于保障應(yīng)急狀態(tài)下管制工作正常開展具有重大意義。

        為降低或避免地震發(fā)生對重要業(yè)務(wù)的傳輸影響,在條件允許的情況下,盡量實(shí)現(xiàn)重要業(yè)務(wù)的雙路由傳輸保障。重要業(yè)務(wù)的通信傳輸采用“有線+無線”兩路傳輸方式保障,無線傳輸系統(tǒng)作為有線傳輸系統(tǒng)的備份,本場利用新建無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)重要業(yè)務(wù)備份傳輸;

        為了實(shí)現(xiàn)無線傳輸業(yè)務(wù),本文基于航空機(jī)場場面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)對應(yīng)急指揮中心的無線通信網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。航空機(jī)場場面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)(Aeronautical Mobile AirportCommunications System,AeroMACS)是面向未來空管的先進(jìn)空管數(shù)據(jù)鏈技術(shù)。為滿足中國民航新一代空中交通管理、機(jī)場運(yùn)行管理、航空公司運(yùn)控的通信需求,符合國際民航組織及中國民航的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,本文選取航空機(jī)場場面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)作為主要的數(shù)據(jù)鏈技術(shù),為大大提升了應(yīng)急方案的可靠性、機(jī)動(dòng)性和快捷性,擬在成都抗震應(yīng)急指揮中心、新航管小區(qū)、現(xiàn)航管樓以及牧馬山雷達(dá)站等重要地點(diǎn)建立覆蓋機(jī)場及周邊區(qū)域的空管數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)。

        2業(yè)務(wù)傳輸需求

        應(yīng)急指揮中心業(yè)務(wù)需求匯總(見表1)。

        根據(jù)表1的業(yè)務(wù)需求隋況,各類信號(hào)傳輸方案如下:(1)雷達(dá)、ADS-B信號(hào):所有雷達(dá)、ADS-B信號(hào)均利用現(xiàn)有有線傳輸資源實(shí)現(xiàn)信號(hào)有線引接;部分重要雷達(dá)信號(hào)、ADS-B再通過新建無線傳輸網(wǎng)或KU衛(wèi)星站實(shí)現(xiàn)信號(hào)第二路由引接;(2)其他信號(hào):通過新建無線傳輸網(wǎng)或KU衛(wèi)星站實(shí)現(xiàn)信號(hào)引接。

        本文重點(diǎn)介紹利用無線傳輸實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)范圍,按照具體站點(diǎn)的地理位置劃分,根據(jù)需求,得出各個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)無線傳輸帶寬的需求(見表2)。

        覆蓋范圍要求如圖1所示??梢钥闯?,本項(xiàng)目需要覆蓋的區(qū)域?yàn)闄M跨南北的第一跑道區(qū)域及周邊區(qū)域。整個(gè)區(qū)域的周長達(dá)18公里。數(shù)據(jù)鏈的無線覆蓋規(guī)劃,除了要考慮距離因素外,還與地形地貌有著密切的關(guān)系。

        3頻率規(guī)劃

        根據(jù)國際民航組織對航空機(jī)場場面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻率規(guī)劃為5091MHz-5150MHz,數(shù)本次規(guī)劃擬采用PUSCwith all SC 1×3×3 5MHz組網(wǎng),特性如表3所示。

        4覆蓋分析

        通常一條機(jī)場跑道長度為3公里到4公里,3600米以上的跑道就可以起降較大型客機(jī),理想情況下,個(gè)AeroMACS基站的覆蓋距離大約為1.8公里,因此一條跑道至少需要2個(gè)AeroMACS基站覆蓋如圖2所示。

        5鏈路預(yù)算

        在進(jìn)行航空機(jī)場場面寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)無線設(shè)計(jì)時(shí),首先用鏈路預(yù)算分析方法以粗略估計(jì)為滿足一定條件,如為達(dá)到所要求的上下行速率時(shí)(飛機(jī)向基站方向傳輸為上行;基站向飛機(jī)方向傳輸為下行),小區(qū)所能覆蓋的范圍,從而得到指定區(qū)域內(nèi)提供覆蓋所需的基站規(guī)模。

        鏈路預(yù)算粗略計(jì)算基站與終端間所允許的最大空間路徑衰耗,即對基站和飛機(jī)間下行、上行路徑上一系列衰耗,增益和參數(shù)的加減運(yùn)算。根據(jù)計(jì)算出的最大鏈路衰耗值,通過傳播模型以及地形類別來確定平均基站扇區(qū)覆蓋半徑和區(qū)域。

        根據(jù)每種地形地貌的基站小區(qū)半徑,以及該地區(qū)內(nèi)這幾種地形地貌的覆蓋范圍,便可以根據(jù)面積公式得出滿足覆蓋要求所需的最少基站數(shù)。理論上,用于覆蓋機(jī)場區(qū)域的單基站的理想覆蓋區(qū)域?yàn)?~2公里,傳輸速率依據(jù)接受信號(hào)質(zhì)量好壞,在TDD比例為29:18情況下,下行速率可達(dá)11.2Mbps至16.8Mbps:上行速率可達(dá)1.6Mbps至2.4Mbps:

        6方案總體設(shè)計(jì)

        根據(jù)本項(xiàng)目的需求,需要覆蓋的面積為周長18公里所圍起來的區(qū)域,由于存在不規(guī)則的外部區(qū)域,為了防止無線覆蓋區(qū)域重疊過多,并且考慮到機(jī)場跑道區(qū)域限制過多,不宜布設(shè)基站,因此覆蓋設(shè)計(jì)原則為盡可能的在區(qū)域邊緣頂點(diǎn)處布設(shè)基站,基站布置如圖3所示。

        根據(jù)上述鏈路預(yù)算,一個(gè)AeroMACS基站最佳覆蓋范圍在1.8km左右,本項(xiàng)目需要9個(gè)AeroMACS基站以上,具體還需依據(jù)基站選址進(jìn)行無線覆蓋仿真進(jìn)行測算,可能還需要具體調(diào)研及跑車實(shí)驗(yàn)來確定最終需要的基站數(shù)量。機(jī)場場面的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)及場內(nèi)一場監(jiān)雷達(dá)站節(jié)點(diǎn)均加裝AeroMACS移動(dòng)終端設(shè)備,移動(dòng)節(jié)點(diǎn)加裝全向天線,固定節(jié)點(diǎn)可加裝定向天線。二場監(jiān)雷達(dá)站加裝AeroMACS點(diǎn)對點(diǎn)基站。

        某些中心節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量要求較高,并且其只有固定業(yè)務(wù),沒有移動(dòng)業(yè)務(wù)的需求,如新航管小區(qū),現(xiàn)航管樓等線路數(shù)據(jù)回傳鏈路,建議選擇AeroMACS點(diǎn)對點(diǎn)基站建立穩(wěn)定鏈路,預(yù)留2套,需要著重考慮與移動(dòng)基站的頻率劃分方法,避免彼此之間產(chǎn)生同頻干擾。

        移動(dòng)塔臺(tái)車的配置建議采用一個(gè)AeroMACS基站和1個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)AeroMACS基站的部署模式,保證對場面覆蓋的同時(shí),還是可通過大吞吐量的數(shù)據(jù)回傳鏈路與抗震應(yīng)急指揮中心直接進(jìn)行通信。

        具體設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)如圖4所示。

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