民航空管通讯网络建设研究

◆李 颖

（中国民用航空华北地区空中交通管理局天津分局 天津 300300）

1 空管网络用户对通信网络的新要求

民用航空器的空中交通管理通信网络覆盖了从模拟专用线到分组网的各个发展阶段的各种复用设备和帧中继网络。从这些发展中，民航空管处可以发现通信网络更新的过程，以适应民航飞行量的增长。然而，由于近年来民航的发展，航班流量不断增加，每条航线也日趋繁忙，飞行管理对空中交通管理的重要性日益突出。空中交通管理依赖于通信网络，传统的通信方式已经不能适应民航的发展要求。具体来说，它出现在以下几个方向上：

首先，控制方式通过程序控制向雷达控制的转换，对通信网络提出了新的要求。京广（北京至广州）、京沪（北京至上海）、沪广（上海至广州）三个机场的航线数量最多，最早于1999 年由程控转为雷达控制，以缩短飞行间隔，满足广州三家航空公司数量增长的要求。除这三条线路外，其他线路仍由程序控制，面临无法增加飞机数量的问题[1]。从程序控制到雷达控制，除了增加雷达和导航设施外，还必须依靠先进的通信手段。旧的分组网络、帧中继网络和多路复用网络已经不能满足这些通信需求。

第二，从小面积控制到大面积控制的高度控制（6000m 以上）的变换提出了通信网的新要求。现在航空管制模式基本上按地域分类，比如，中央南航空交通管理局分为郑州、乌冬、昌盛、桂林、南宁、广州等10 个高层控制区。有适合在各场所进行控制的通信和导航装置，例如二次雷达、一次雷达、VHF 通信装置、导航站、自动发送装置、控制区域间的通信设备等。这些旧航空交通管制模式已经不符合现有飞行流程要求。因此，由北京、上海、广州三大航空管制区规划，三大航空管制区分别对中国北部、东中国、中南部的航空交通进行管制。

最后，宽带数据服务提供用于通信网络的新要求。除了传统的窄带通信服务外，近年来宽带通信服务发展迅速，对宽带的要求也越来越高。例如，当前办公自动化网络、结算系统等传统业务对带宽要求要高得多。只有建立新的通信网络，才能满足这些业务的需要。

中国民用数据网是为中国民航部门提供数据通信服务的网络平台。从目前民航的核心业务来看，民航通信网的建设首先要考虑几个典型的核心工作网。区域内的雷达网，实现了该地区的高频网络。而区域内的自动传输网络，实现了该地区的交通控制电话网，从而实现了原分组交换网络的网络化。

2 民航空管数据网络改造工程及业务接入研究

为了解决ATM 网的服务接入问题，中央南航空管制局在2008 年前半年开始研究ATM 网络的各种服务接入问题，确定优先解决核心业务（雷达信号引导、甚高频、自动传输、无线接入、无线接入等）问题，控制传输电话等接入ATM 网络[2]。要解决这些服务的访问问题，有许多前期工作要做，其中最重要的是：

（1）了解中央及南中国所有地区的雷达观测所的分布，了解雷达网络的必要条件，调查激光接口特性，研究雷达输出信号，实现中央及南中国雷达信号网络的方法和方案提出。

（2）了解中央和南方所有地区VHF 站的分布情况，了解VHF 站信号连接的必要条件，调查VHF 站的接口特性，研究VHF站的输出信号。另外，还提出了结合实际情况来实现VHF 信号网络的方法和方式。

（3）了解中央和南部中国民航自动转移网络的现有结构，研究如何将当前的自动转移网络移植到新的骨干网络而不会影响生产安全。研讨的内容包括自动中继装置、骨干ATM 网、复用装置的接口特性、接口协议等。

（4）根据民用飞机控制设备之间的语音控制通信的需要，航空交通管制内线系统网络通过网络提到各个机场或控制中心的相对独立的内线电话系统的相互连接，用于语音控制切换形成特别网络。需要研究内线特性、信号要求、带宽要求、比特错误率及内线系统相互连接端口的延迟要求、以及内线电话系统相互连接的位置及物理端口号。

（5）如何在民用飞机最宽的范围内通过分组交换网络的骨干网络实现原始服务，而且切换到骨干网络时，原始分组交换网络服务不受影响。

3 民航空管话音业务接入ATM 网络建设

民航空管话音业务需要接入ATM 网络的主要有甚高频业务和管制移交电话业务，本文在对这两种空管话音业务如何接入ATM 网络进行了研究。空管话音业务和一般的话音业务相比，有它的特殊性，它对话音的呼叫建立时间、话音时延、发话人回声等有比较高的要求。本文结合民航空管对话音业务的特殊要求，并针对特定的业务提出不同的接入方案。对于甚高频业务，提出了基于路由器IP、基于PM 设备和基于 Metrix 复用器等三种接入ATM 网络的方案，并对这三种方案进行了测试，看是否能够满足空管内话的要求。对于空管内话业务，提出了基于电路仿真、基于 Metrix 复用器等两种接入ATM 网络的方案，并对这两种方案进行了测试，看是否能够满足空管内话的要求。

甚高频是空管部门实现飞机指挥的一种手段。这是一种语音通信，通过超高频电磁波实现地面和飞机之间的通信。目前甚高频运行在各地几乎是孤立的，网络还没有形成。

航空交通管制内线电话是不同的控制区域之间的接触电话。当飞机从一个控制区域进入另一个控制区域时，地面控制器必须将飞机交给其他控制区域的控制器。只有当这个管制区域可以自由控制这架飞机时，航空交通管制内线系统才可以连接到互联网。控制中心的机场或相对独立的内线系统通过网络相互连接，形成用于语音控制切换的专用网络。内部电话系统之间通过点对点物理连接，内话网络的交换功能由内话交换机实现。其中北京、上海、广州三个节点之间形成三点互连，再分别以这三个节点为中心通过点到点方式连接本区域内的各机场。

4 空管雷达语音记录仪通信工程研究

雷达信号是雷达基站对飞机的扫描结果，这包括有很多重要信息，例如飞机的速度、高度和标题。处理后，它可以在计算机屏幕上显示有关飞机飞行状态信息，这是控制器飞行控制的基础。如果仅在一个信道的TE 上发送了网络化雷达信号，则需要多个信道来确保信号不会中断，因此必须找到在DDN 上发送雷达信号的方法。基于这种情况，还考虑将多路复用设备用于时钟分离，以便在DDN 网络上传输雷达信号[3]。灵活的软件设计有助于系统的扩展、平滑无缝的升级。管理员可以监视连接到系统的所有通道的状态，不会影响系统的功能。该系统采用先进的计算机软件和硬件集成技术，两台计算机（主机和待机）并行，保证系统的稳定性。

在对雷达信号的传输业务进行分析后，提出了接触ATM 的方案。民航系统构建的ATM 网络不仅满足传统核心工作的需求，还要满足新业务的需求。这是本文的主要内容和今后的研究方向。随着民航ATM 网络覆盖范围的扩大，各类业务的接入方案不断创新完善。未来民用飞机的话音业务和空中交通管制卫星ATM网络是民用航空航天管理系统中各种业务操作的主要平台。