民航空中交通管理傳輸業務淺析

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民航空中交通管理(簡稱空管)日常運行中,需要通信網絡傳輸承載的業務包括甚高頻(VHF)、管制移交電話、航管雷達、航空電報等。這些業務有著不同的特性,對于傳輸網絡的要求也不盡相同。通過對不同業務分類分析,了解其特性,明確其傳輸要求,可為空管通信傳輸網絡優化及設計提供參考。

1民航空管傳輸業務分類

民航空管傳輸業務可按照話音業務、數據業務分類,詳述如下。

(1)話音業。

話音業務主要包括甚高頻、管制移交電話等。甚高頻是管制中心的管制員與飛機駕駛員之間采用的主要語音通信手段。飛機機載VHF電臺與沿航線建設的多個地面VHF電臺建立無線電聯系,而這些地面VHF電臺通過地面傳輸網絡與管制中心建立通信,從而實現管制員和駕駛員的通話。管制移交電話是不同管制區域、范圍之間的管制員進行工作聯系的熱線電話,管制員通過其進行日常業務溝通。管制移交電話采用傳統標準話音通道,可利用通常的傳輸網絡接續。

(2)數據業務。

數據業務主要包括航管雷達、航空電報等。航管雷達用于定位飛機的空中位置。分為一次監視雷達(PSR)和二次監視雷達(SSR)兩類。PSR是PrimarySurveillanceRadar的縮寫,其基本工作原理是通過測量雷達天線發射的電磁波在空中傳播碰到目標后返回所需要的時間,來確定出目標的距離和方位。SSR是SecondarySurveillanceRadar的縮寫,其工作原理是地面發射機發出詢問電磁波,飛機機載應答設備接收到詢問后反饋應答脈沖,地面設備通過接收到的應答信號確定目標的距離和方位。目前航管雷達主要采用二次雷達,數據格式為HDLC。雷達信號從雷達站傳輸到管制中心,管制中心的雷達綜合信號顯示系統融合多部雷達的信號后,將飛機的位置信息顯示出來,為管制指揮提供支持。航空電報是空管管制單位之間確認飛行計劃、動態的書面憑證,分為AFTN、SITA兩種類型。AFTN是航空固定電信網(Aeronauticalfixedtelecommunicationnetwork)的英文縮寫,AFTN電報是國際民航組織定義的標準電報,用于民航空管單位之間通信。SITA是國際航空電信協會(SocieteInternationaleTele-communicationsAeronautiques)的英文縮寫,SITA電報是國際航空電信協會規定的標準電報,用于航空公司、機場等民航單位之間的通信。電報通過自動轉報系統處理后,應用于民航業務運行。自動轉報系統可以將電報報文通過同步、異步兩種模式傳輸。異步模式采用傳統的“N81”字符流;同步模式是指將報文用X.25、幀中繼等同步通信協議封裝后傳輸。

2民航空管典型傳輸業務分析

在話音、數據業務中,符合一般特性的業務可以利用通常的傳輸網絡傳輸,如管制移交電話、航空電報等;有的業務還有其典型特性,如話音業務中的甚高頻、數據業務中的航管雷達,以下分別分析。

(1)甚高頻。

管制員在指揮航班飛行的過程中,地面VHF電臺與飛機機載VHF電臺建立通信聯系,雙方都“守聽”在約定的VHF頻率波道上。當管制員需要與飛行員通話時,按下管制席位的PTT(PuttoTalk)按鈕,PTT控制信號通過地面傳輸網絡傳遞到地面VHF電臺,觸發其發信機發射,話音信號通過無線電波發送出去,機載VHF電臺接收的該信號時,飛行員就能聽到管制員的聲音。在以上過程中,發信機平時處于“待命”狀態,僅在PTT信號觸發時工作。可見,PTT信號的傳輸是關鍵環節之一。常見通信接口中,E&M接口的E&M信令可用于傳遞PTT信號。對于一個E&M語音信道,當一端E線置為有效時,對端M線被置為有效。管制員側,PTT控制信號與傳輸端口E線連接;在地面VHF電臺側,傳輸端口M線與VHF發信機的PTT信號相連。需要注意的是,VHF地面電臺PTT信號的電氣特性(尤其是電平值變化范圍),與通常的E&M接口不同,在其互連時,需要通過轉換接口的電氣特性使之相互匹配。

(2)航管雷達。

航管雷達信號需要從信號源所在地向多個目標但并非所有目標傳輸,這種方式屬于定向組播,空管業內習慣將這種方式稱為“雷達廣播”。航管雷達信號采用的HDLC協議支持廣播功能,但不支持定向組播。對于“雷達廣播”的承載,可以通過傳輸設備的改造實現,也可以在傳輸網絡外增加單獨的分發設備實現。傳輸設備的改造,是指在設備廠家配合下,在設備中增加對HDLC數據幀定向組播的支持,可采用虛電路加幀復制的方式實現。外加分發設備是指在不改變原傳輸設備的前提下,配置多條點對點電路,通過外加的分發設備將一路雷達信號源復制為多路,分別接入各條點對點電路,以實現“雷達廣播”。顯然,傳輸設備改造的方式,可以使傳輸網絡設計更集約,業務更容易監視與控制。

3結語

民航空管傳輸業務中,管制移交電話、航空電報等,符合一般特性,可以利用通常的傳輸網絡設備傳輸;而甚高頻、航管雷達業務具有典型特性,在傳輸承載方面有其特別需求。甚高頻可以可采用E&M信令傳輸PTT控制信號,但需注意解決接口電氣特性的匹配;航管雷達需要滿足其“雷達廣播”的承載要求。民航空管傳輸系統優化或設計時,充分考慮所承載業務的特性,才能使其較好的適應業務需求。本文所做的初步分析,可為業內同行提供參考。

作者：廖錕磊 單位：中國民用航空西南地區空中交通管理局云南分局