航空机场场面宽带移动通信系统在民航的应用
姜恩勇
摘要：文章着重介绍了空管局应急指挥中心通信网络的需求，以及如何实现航空机场场面宽带移动通信系统建设的全过程。
关键词：AeroMACS；航空电信网；宽带移动通信；无线传输
1概述
目前空管局应急指挥中心对外通信传输主要依靠地面有线通信，光缆从雷达站引接，利用航管楼至雷达站已有的光缆资源，通过一套SDH传输设备纳入机场空管环网。通信传输系统重要程度较高，传输线路的通畅对于保障应急状态下管制工作正常开展具有重大意义。
为降低或避免地震发生对重要业务的传输影响，在条件允许的情况下，尽量实现重要业务的双路由传输保障。重要业务的通信传输采用“有线+无线”两路传输方式保障，无线传输系统作为有线传输系统的备份，本场利用新建无线网络实现重要业务备份传输；
为了实现无线传输业务，本文基于航空机场场面宽带移动通信系统对应急指挥中心的无线通信网进行设计。航空机场场面宽带移动通信系统（Aeronautical Mobile AirportCommunications System，AeroMACS）是面向未来空管的先进空管数据链技术。为满足中国民航新一代空中交通管理、机场运行管理、航空公司运控的通信需求，符合国际民航组织及中国民航的相关标准规范，本文选取航空机场场面宽带移动通信系统作为主要的数据链技术，为大大提升了应急方案的可靠性、机动性和快捷性，拟在成都抗震应急指挥中心、新航管小区、现航管楼以及牧马山雷达站等重要地点建立覆盖机场及周边区域的空管数据链网络。
2业务传输需求
应急指挥中心业务需求汇总（见表1）。
根据表1的业务需求隋况，各类信号传输方案如下：（1）雷达、ADS-B信号：所有雷达、ADS-B信号均利用现有有线传输资源实现信号有线引接；部分重要雷达信号、ADS-B再通过新建无线传输网或KU卫星站实现信号第二路由引接；（2）其他信号：通过新建无线传输网或KU卫星站实现信号引接。
本文重点介绍利用无线传输实现的业务范围，按照具体站点的地理位置划分，根据需求，得出各个节点数据无线传输带宽的需求（见表2）。
覆盖范围要求如图1所示。可以看出，本项目需要覆盖的区域为横跨南北的第一跑道区域及周边区域。整个区域的周长达18公里。数据链的无线覆盖规划，除了要考虑距离因素外，还与地形地貌有着密切的关系。
3频率规划
根据国际民航组织对航空机场场面宽带移动通信系统的频率规划为5091MHz-5150MHz，数本次规划拟采用PUSCwith all SC 1×3×3 5MHz组网，特性如表3所示。
4覆盖分析
通常一条机场跑道长度为3公里到4公里，3600米以上的跑道就可以起降较大型客机，理想情况下，个AeroMACS基站的覆盖距离大约为1.8公里，因此一条跑道至少需要2个AeroMACS基站覆盖如图2所示。
5链路预算
在进行航空机场场面宽带移动通信系统无线设计时，首先用链路预算分析方法以粗略估计为满足一定条件，如为达到所要求的上下行速率时（飞机向基站方向传输为上行；基站向飞机方向传输为下行），小区所能覆盖的范围，从而得到指定区域内提供覆盖所需的基站规模。
链路预算粗略计算基站与终端间所允许的最大空间路径衰耗，即对基站和飞机间下行、上行路径上一系列衰耗，增益和参数的加减运算。根据计算出的最大链路衰耗值，通过传播模型以及地形类别来确定平均基站扇区覆盖半径和区域。
根据每种地形地貌的基站小区半径，以及该地区内这几种地形地貌的覆盖范围，便可以根据面积公式得出满足覆盖要求所需的最少基站数。理论上，用于覆盖机场区域的单基站的理想覆盖区域为1～2公里，传输速率依据接受信号质量好坏，在TDD比例为29：18情况下，下行速率可达11.2Mbps至16.8Mbps：上行速率可达1.6Mbps至2.4Mbps：
6方案总体设计
根据本项目的需求，需要覆盖的面积为周长18公里所围起来的区域，由于存在不规则的外部区域，为了防止无线覆盖区域重叠过多，并且考虑到机场跑道区域限制过多，不宜布设基站，因此覆盖设计原则为尽可能的在区域边缘顶点处布设基站，基站布置如图3所示。
根据上述链路预算，一个AeroMACS基站最佳覆盖范围在1.8km左右，本项目需要9个AeroMACS基站以上，具体还需依据基站选址进行无线覆盖仿真进行测算，可能还需要具体调研及跑车实验来确定最终需要的基站数量。机场场面的移动节点及场内一场监雷达站节点均加装AeroMACS移动终端设备，移动节点加装全向天线，固定节点可加装定向天线。二场监雷达站加装AeroMACS点对点基站。
某些中心节点的网络吞吐量要求较高，并且其只有固定业务，没有移动业务的需求，如新航管小区，现航管楼等线路数据回传链路，建议选择AeroMACS点对点基站建立稳定链路，预留2套，需要着重考虑与移动基站的频率划分方法，避免彼此之间产生同频干扰。
移动塔台车的配置建议采用一个AeroMACS基站和1个点对点AeroMACS基站的部署模式，保证对场面覆盖的同时，还是可通过大吞吐量的数据回传链路与抗震应急指挥中心直接进行通信。
具体设计的网络设计如图4所示。
