5G时代智慧机场无线网建设研究

万 芬

（湖北邮电规划设计有限公司，湖北 武汉 430023）

1 智慧机场发展趋势

随着2020年1月《推进四型机场建设行动纲要（2020—2035年）》的正式印发，我国全面推进四型机场的工作拉开了序幕，“全面建成安全高效、绿色环保、智慧便捷、和谐美好的四型机场”成为新时代机场建设者的美好愿景。

四型机场是以“平安、绿色、智慧、人文”为核心，依靠科技进步，改革创新和协同共享，通过全过程、全要素、全方位优化，实现安全运行保障有力、生产管理精细智能、旅客出行便捷高效、环境生态绿色和谐以及充分体现新时代高质量发展要求的机场。其中，“智慧”是建成四型机场的方式，是新技术与运行模式、服务模式、管理模式的深度融合，通过全方位创新驱动来提升整个机场敏捷、高效、迭代迅速的智慧化能力。

要想推进智慧机场建设，必须运用信息和通信技术手段来感测、分析、整合机场运行系统的各类关键信息，智能响应机场相关的运营、安全、旅服、等业务需求。智慧机场的实质是将信息技术与机场需求相结合，实现智慧化管理和运行，从而对现有机场进行提质增效。

而基础通信网络的建设是机场数字化转型的基石。随着公用移动通信网络从4G向5G的发展，承载着机场诸多业务的机场无线集群专网也面临新一轮的迭代。

2 机场无线集群系统发展现状

近年来，机场地面信息化服务在多个方面都面临严格的要求，多个部门之间要求相辅相成、环环相扣，必须保证部门间的通信联系畅通，因此通常机场都建设了无线集群专网。目前，我国机场的无线集群经历了3个发展阶段。

2.1 第一阶段：模拟集群通信（1990—2009年）

这一阶段的无线集群制式以800 M为主，800 MHz频段集群通信系统指配的频率为806～821 MHz（移动台发、基站收）和851～866 MHz（移动台收、基站发）两段，每段带宽为15 MHz，信道间隔为25 kHz，共600对频点，收发频率间隔为45 MHz。

1994年年底，北京、广州、沈阳机场采用了MOTOROLA公司的SMARTNET-Ⅱ型系统组网，上海虹桥、浦东机场采用SMARTZONE型系统组网。随后几年，成都、西安、郑州、福州、昆明、哈尔滨、大连、重庆、桂林、深圳和乌鲁木齐等20多个大中型机场陆续建成了SMARTNET-Ⅱ系统。目前，福州、重庆等个别大型机场的SMARTNET-Ⅱ系统运行20多年仍然在发挥作用。2009年，乌鲁木齐机场重新建设一套MPT1327信令12信道的模拟集群系统。

2.2 第二阶段：机场无线集群发展到窄带数字集群通信。

目前，我国沈阳、西安、昆明、哈尔滨、重庆、郑州和三亚等20多个大中型机场均陆续采用EADS或MOTO的TETRA 800 MHz系统组网实现模拟转数字，这是我国大中型机场地面调度指挥主要的通信手段，而且福州机场正在实施模拟转数字的建设。除了TETRA，其他体制的数字集群在民航中也有应用，如新疆采用建伍NEXEDGE 400 MHz频分复用数字集群系统，长沙黄花机场采用海能达PDT 400 MHz数字集群系统组网。

2019年11月，工信部印发了关于调整800 MHz频段专网通信频率使用规划的通知，在保留原有TETRA技术体制的基础上，明确PDT技术体制可用于800 MHz频段，GOTA和GT800这两种专网集群技术分别由中兴通讯和华为开发，不再规划使用800 Hz频段。工信部这一举措不仅仅是简单的行业管理行为，还意味着我国专网通信市场导向的转变、对国内自主研发的倡导。未来，PDT技术的市场占有率将大幅度提升。

2.3 第三阶段：机场无线集群发展到宽带数字集群通信

随着民航运输的发展，驻场各单位已对专网大数据的传送提出需求，如高精度车辆与人员定位、飞机情报数据传递、货运数据扫描入库、工单系统和无线视频监控等。机场地面调度指挥宽窄带融合的话题不断升温，目前已在机场应用和测试的宽带数字集群有3种。

2.3.1 1.8GHZ TD-LTE专网

工信部指配给交通、电力等行业的宽带集群专网频段为1 785～1 805 MHz，共20 MHz带宽。1.8 GHz TD-LTE专网技术与4G公网相对应，20 MHz带宽的数据传输理论值可达上行50 Mb/s、下行100 Mb/s的高速率。目前，上海、郑州、南宁、三亚、呼和浩特几个机场已率先采用鼎桥、虹信的1.8 GHz TD-LTE系统建成宽带数字集群专网。

2.3.2 基于公网的宽带集群虚拟专网

民航某空管局与普天合作，开发了基于中国移动通信公司4G公网的宽带集群虚拟专网，即采用集群交换机接入移动公司4G公网交换机，使用频率为1.88～1.9 GHz、2.32～2.37 GHz 、2.575～2.635 GHz的公网基站。这种方式不需要申请专网频段，一机呼遍全市。目前，长沙黄花机场采用该方式与移动合作联合运营，每部终端每月向移动公司缴纳服务费或者流量费。

2.3.3 机场航空地面移动通信系统

机场航空地面移动通信系统（Aeronautical Mobile Airport Communication，AeroMACS）是基于面向无线网络的IEEE 802.16标准的无线宽带通信技术，其发展优势在于使用5G频段。该系统在某大型机场完成了2年的运行测试，计划在大中型机场中推广，但目前网络载体仅限于空管局飞服中心的飞行情报数据包，宽带集群的其他应用还有待进一步开发。

近年来，机场专网窄带集群经历了从模拟到数字的转变，从国外制式向国内自主研发制式的转变；随着无线公网从4G向5G的发展，机场专网宽带集群正经历从4G到5G的演变。

3 机场无线集群专网发展方向

机场无线集群业务的主要功能有：语音组呼，可视组呼；广播呼叫，紧急呼叫；话权管理，迟后接入；业务优先级；调度台、管理台功能；故障弱化，单站运行，脱网直通。在这些传统集群业务的基础上，近年新开展的数字集群业务有：车辆运行管理等数据传输；动态地址和静态地址分配；用户数据管理；视频单呼和视频组呼的多媒体业务，包括终端和调度台的发起；集群系统内的点到多点广播数据业务，如集团短消息、视频以及图片分发等。随着信息技术的迭代发展，目前机场行业需求旺盛的应用功能有定位功能、视频监控、终端功能控制（进入/离开工作区域），灵活控制终端上语音、短信、拍照等功能的关闭/打开等。

通过对机场内相关部门及驻场单位的调研了解到，在业务需求方面无线专网的需求强烈，业务也最丰富，许多部门及单位都对5G业务应用提出了需求，具体如下。

（1）站坪集群调度。站坪集群调度将地面各种车、人等资源按照民航业的标准完成地面服务保障，满足机场各个部门集群调度的需求，确保航空运输安全。

（2）A-CDM系统。A-CDM系统是一个专门负责集成机场、空管、航空公司等相关方的统一平台，用来实现机场营运管理和协同决策。它能汇集各方数据，完成以机场为中心、各个运营方资源调配工作，保障航班安全运行，实现运行效率提升。

（3）应急指挥通信。发生紧急事件时能高效找到、看到相关人员、车辆及物品各种资源的位置，并实时调度到事件发生点，快速、安全处理事件。

（4）车辆运行指挥管理。对机场内行驶的车辆，可通过地图化显示，实时定位和追踪车辆位置，并对车辆运行轨迹进行记录和回放，实时监控车辆运行状态并进行安全分析，对车辆进行调度管理。

（5）视频监控。结合机场有线监控系统，全区域无死角、动态监控机场区域内的人、车、物，以预防突发事件，并及时报警和记录。

（6）工单派发。对于站坪工作人员，室外噪音较大，除语音指挥其各种工作外，还可通过工单派发的方式，将相应的业务流电子化，一键派工，降低语音说和听的错误发生概率，保证航空运输安全、高效。

（7）集群指挥调度。实现航空公司食品、加油、机务、行李、保洁等各个部门高效协调，高效保证飞机快速进出港。

（8）货运管理。对行李、货物等扫描进出库，动态管理货运系统。

（9）资产管理。对于企业、各种公司资产，在出入库、报废申请、采购以及变更等方面，可通过OA系统进行日常管理和记录。

以上业务需求决定了未来机场建设与发展的重点是服务旅客出行，做到全程无缝连接、主动感知、高效出行、智能联动，打造全流程极致出行体验。未来机场应具备物联化、个性化、可视化、智能化、精细化和虚拟化能力，均需要5G的引入来实现。而国家相关部门尚未对5G的行业专网频段进行官方指定或者分配。近年来，民航总局积极开展了相关前沿技术的研究和测试，但民航业5G专网标准仍未出台。

4 机场无线专网部署思路

4.1 主 用

自2013年4G专网频段指定之后，2016年起机场开始建设4G集群专网，目前4G专网能满足现阶段大部分的业务需求。但是，随着信息通信的发展，整个社会各行各业正经历着一场数字化变革，数字创新正在与各个垂直领域深度融合，智慧机场的打造体现了多元化新兴业务正在飞快发展。新兴业务对网络的要求非常高，随着时间的推移，4G网络将无法有效满足新业务的发展需求，5G专网将成为新的主用专网。2025年左右，目前使用4G专网的机场将会部署5G专网。对于2025年左右通航的新建设机场，可以考虑直接一步到位，部署5G专网[1]。

4.2 备用与应急

根据《民用运输机场突发事件应急救援管理规则》中的相关规定：第二十九条要求机场管理机构应设立用于应急救援的无线电专用频道；第三十三条要求机场管理机构应配备现场指挥的车辆，用于机场应急救援。该车应配有无线通信、传真、摄像、视频传输、电脑和照明等设备。

目前，我国机场对红线外8 km救援区的网络覆盖以800 MHz为主，备用手段有运营商网络、公安350 M专网或者海事局专网，如果窄带集群只能解决语音业务，而有些机场有视频和数据业务的需求，还会选择租用卫星通信信道或者配备应急通信指挥车。总体通信系统建设以应急救援管理要求为导向，注重业务覆盖，兼顾建设成本，体现“平安”理念。

针对应急需求，在新建5G专网尚有许多问题未能落地的情况下，机场应有备用的无线专网，而这张备用专网必须能满足应急救援的需求。备用网络可以有两个选择，窄带集群800 MHz或者宽带集群1.8 GHz/1.4 GHz[2]。

步入2020年——5G商用年之后，新建机场的无线专网将会以5G专网为主，而大部分现有机场以800 MHz集群为网络基础。虽然近年来各种宽带集群方式不断出现，但是原有的800 MHz网络均未停止服务，其原因一部分是习惯，另一部分是保护原有投资。部分机场出具的测试报告表明，1.8 GHz LTE专网能替代800 MHz的原有功能，导致出现了部分新建机场是否有必要建设800 MHz作为备用专网的问题。虽然宽带替代窄带是技术发展的趋势，但是兼顾建设成本和运营能力，也可以“一场一策”。新建机场和扩建机场根据原有网络基础选择建设方案，新建机场根据自己的建设时间节点也可选用不同的制式。根据当地营商环境，对于专网也可以有自建和租用多种形式。还可以根据实际情况采取不同的联合建设策略，如与其他单位商榷合资合建，共用某频段，降低投资。如果未来3年5G专网落地使用的实际情况超过预期，可能不再需要备用网络就能解决包括应急救援在内的所有机场需求。

不管机场的无线专网采用何种制式，遵循哪条演进路线，总体上应将专网和公网统筹规划，协同基础网络的相关建设，通过科学筹划、协同部署，才能最大程度地降低网络投资，发挥网络效益。