一种无线宽带通信系统在民用机场的应用研究

刘 璨

(重庆机场集团重庆江北国际机场有限公司航务管理部，重庆 401120)

0 引言

民用运输机场需要提供的常见通信服务有移动语音、高清视频、大容量数据传送业务、移动无线办公等需求。尤其以集群通信需求最为突出，是国内机场地面无线调度指挥的主要通信手段之一，其涉及的用户有机场相关生产部门、空管局、航空公司、边防等驻场单位。用户通过集群通信系统发布保障指令、调度协调。

根据机场运行建设需求，机场无线专网传输平台需要实现场面全覆盖，满足气象、导航信息的备份传输；满足地面上的旅客需要的服务、行李搬运、货物搬运、航油、航空食品、维修、地面车辆等调度指挥部之间信息交互的业务需求[1]。

目前多数机场集群通信采用的是 TETRA系统，该系统只是在低速语音业务方面表现良好，但是对于机场及相关保障单位生产所需的通信、组呼、私密性、应急救援及可视化指挥调度需要宽带网络通信传输。公共网络防止伪基站入侵、网络安全性方面表现一般，然而专网可以提高安全性，并且能够根据用户业务需求，实现分类分群组通信[2,3]。

综上所述，根据当前通信技术优缺点，结合武隆机场用户群体、业务类别、覆盖范围及容量实际情况，选择建设基于 TD-LTE技术的 1.8 G无线宽带专网通信集群系统。该无线宽带通信系统覆盖整个机场区域，为生产保障用户提供数据、语音、视频无线移动一体化接入服务，满足机坪内外场业务中移动通信、视频监控、信息集成等多种应用需求。

1 无线宽带通信系统在武隆机场的实施

武隆旅游旺季为 6-9月份，再结合武隆的天气，旺季这段时间航班量预计为全年总量的2/3，武隆机场无线宽带通信系统覆盖大约需要4 KM，并且能够完成机场内紧急救援现场视频数据传输、场地生产数据实时传输。按照月最高峰架次1 000次，日最高峰架次，小时高峰架次的量考虑模型，系统频率带宽设置为5 M。结合地形特点，为满足信号良好，根据模型估算，设置6个基站从不同扇区进行覆盖[4]。

1.8 G宽带专网通信集群系统由基站、终端、核心网、操作中心 OMC和多媒体调度中心等设备组成。专网架构拓扑图如下图1所示。

图1 武隆机场无线宽带通信系统架构拓扑图Fig.1 topology diagram of the wireless broadband communication system of wulong airport

1.1 系统硬件配置

武隆机场无线宽带通信系统硬件建设可以分为基站模块、核心网模块、网管调度模块、录音录像模块4大部分进行配置建设。

1.1.1 基站硬件设备

4T4R可以提供更高的设备性能，所以系统基站站点设备采用BBU+4T4R类型的RRU，4PATH类型的定向天线，天线自身的半功率角65，天线设计的增益 17.5dBi，4T4R天线设计发射功率49 dBm。BBU主要提供基站-核心网物理接口及协议处理、基站-RRU连接信号处理、管理整个基站系统功能，RRU主要负责基带-射频信号调制解调、驻波检测及数据处理等功能。

基带控制单元采用BBU530型设备，安装在室内通信机房内。室外安装射频远端处理单元和天馈线，其中基带控制单元与射频远端处理单元之间采用光纤拉远的方式连接。

远端处理单元采用RRU3232型设备，基于隔离及覆盖要求，天线选用A19451803型号，馈线选用COAX50-8.7/3.55型。天线参数如表1所示。

表1 远端处理RRU天线配置Tab.1 Remote processing rru antenna configuration

1.1.2 核心网硬件设备

核心网主要完成用户设备接入管理、对集群业务进行控制、对用户数据进行处理传输至基站、加密及 QOS-DSCP映射等功能。采用 eSCN230型设备作为基本单元，如图2所示。

图2 核心网设备Fig.2 Core network equipment

1.1.3 调度网管系统硬件设备

交换机采用S5720-36C-EI-AC型设备，服务器采用国产中型服务器即可。调度系统能满足设备级别的备份，提升安全冗余度。

1.1.4 终端硬件配置

根据实际生产需要，终端采用EP720型普通手持式移动终端及720改进防爆型手持式移动终端。

系统配套采用 DCDU12B型直流配电单元及ETP48100型电源系统。

1.2 系统软件配置

系统软件方面配置设置为由系统网管设备软件（eOMC服务端软件V2.0、eOMC客户端软件V2.0及管理基站软件V2.0）和系统数据存储中心软件配置组成。

1.3 系统施工安装

系统固定安装设备主要分室内安装部分和室外安装两部分，机房内部安装核心网和基带控制单元BBU，室外安装远端射频处理单元RRU和天馈线。室内施工部分主要涉及核心网设备eSCN230型设备及基带控制单元BBU上架、安装、接地、取电、通信线路连接，室外施工主要涉及混凝土天线基础浇筑、RRU设备采用抱杆安装、天线安装、交转直室外机柜、台站信号入地、系统调试等。RRU安装参见图3所示。

图3 室外RRU设备安装示意图Fig.3 Installation diagram of outdoor RRU equipment

由于武隆机场处于山顶，周围环境比较空旷，航班业务相对比较集中等特点，同时结合机场净空及其他要求，我们一般选择天线高度在15 m左右。一方面按照 15 m的高度设置其覆盖距离在1.5 km里范围左右，信号质量及强度均比较好；另一方面15m的高度对于基站选择合适位置时能够满足净空要求[5]。

2 系统应用测试

系统无线通信专网建设完成后，从调试到试运行、正式运行，经历了通导设备投产飞行校验、特殊飞行校验、监视飞行校验、武隆机场首航、开航后的运行生产保障检验。实践证明，通过有效的维护工作，无线宽带通信系统处于良好工作状态，系统频段占用度为100%、年时间占用度为100%、区域覆盖度为 99.99%，对其它系统不产生无线干扰。

3 系统运行维护要求

根据民航相关作业规范，民用航空专用通信设备操作维护人员需考取民航电信人员执照，经过岗前放单考核后，方能单独操作上岗，从事设备维护工作。参照民航通信导航监视设备相关的维护规程，武隆机场的无线宽带通信系统维护工作可制定为常规维护与定期维护两种维护：（1）常规维护为日常作业中实时巡视检查、设备状态监控；（2）定期维护可以分为周维护、月度维护、季度维护、换季维护、年维护等内容。常规维护可以通过查看网管监控、设备面板指示灯情况，掌握系统运行情况。定期维护时，相关保障单位需根据不同的维护种类设置不同的检测科目，具体运维可根据单位实际情况参照表2制定适宜的科目执行[6]。

表2 系统维护检测参考表Tab.2 System maintenance and inspection reference table

建立系统涉及的软硬件设备的完整维护记录台账，健全系统设备运行档案，方便后期系统故障排故以有利于更好地保障设备运行。同时，需关注授权频段内是否有非自身系统无线信号存在，通过一系列维护措施确保系统处于良好的工作状态。

4 结论

该无线宽带通信系统在同频组网方面，采用“干扰协调”技术实现同频组网，可满足网络组网条件，网络通信效果良好。

网络可靠性方面：自建设完成运行以来，经受住了冬季冰雪等极端天气的严峻考验，系统网络及其终端运行率接近100%。

网络安全性方面，该系统的 TD-LTE采用了多重防护安全认证，加密技术保证了网络自身的安全性，网络专网专用，与互联网隔离，杜绝了外界侵入的可能性。

综合以上应用分析，该系统技术上可以满足民用机场集群通信的需要。