机场光纤通信运用研究

陈适

（成都双流国际机场股份有限公司 四川成都 610202）

在新时代航空机场建设工作中，为保障机场通信高效稳定并跳出时空局限，实现实时性信息数据传输应用，应对机场通信网络进行更新，运用光纤通信代替金属电缆，以此更好地满足机场日益增长的通信需求。随着光纤通信网络的进一步发展，光纤通信的低损耗、大容量、抗干扰、保密性强的优势愈发显著，故光纤通信在机场运行体系中的应用场景愈发广泛，现已成为机场必不可少的通信方式。

1 光纤通信在机场运行体系中的应用优势

航空机场设施在运行期间易受到电磁等干扰现象而无法实现良好通信，且通信电缆外部绝缘层存在腐蚀隐患，故给机场通信传输造成极大阻碍，为规避上述问题，可运用光纤通信方式代替传统化电缆通信。对光纤通信在机场运行体系中的应用优势进行总结，具体表现在以下几个方面。

第一，光纤介质纯度远高于电缆，故相较于电缆通信，光纤通信所造成的损耗更低，能够实现长距离的信息传输，且可减少中继站数量，以此不仅可提高信息传输效果，还可有效降低通信成本。现有研究指出，一根光纤即可在无中继站的条件下完成100km内的有效传播。由此可见，在机场长途通信环境下，光纤通信尤为适宜。

第二，相较于其他通信方式，光纤通信实现了信息容量上的突破，在较高的光波频率下，能够同时完成较大容量的通信。

第三，光纤通信材料不会存在腐蚀问题，且具有较强抗干扰性。从材料角度来看，光纤为非金属材料，表面附着玻璃丝，抗腐蚀效果较好，信号在传输期间并非采用电流形式进行传播，因此具备良好的抗电磁干扰能力。

第四，光纤通信主要依靠光信号来完成，区别于无线信号，光信号能够在封闭性玻璃纤维内完成信息传输，其所受到的干扰较少，且不易被拦截，故光纤通信具有较高保密性，降低了信息泄露的可能性。

2 光纤接入的拓扑结构

光纤接入网络是实现信号稳定传输的基础，故机场运用光纤通信前，应合理选择光纤接入网络的拓扑结构，明确当前主要应用的光纤拓扑结构。

2.1 光纤单星网

光纤单星网采用单套有源光纤传送装置完成用户端到交换局的信号传输，该网络拓扑结构下的交换区电缆距离相对较长，且同缆线数量较多，在管道拥挤区域使用光纤单星网，将会实现点对点之间的通信，以此实现用户端与交换局的光纤连接。光纤单星网又被称为有源光纤单星网，该拓扑结构能够保障用户端间的相互独立性，以此形成较高保密性，且在升级扩容与业务适应性方面存在优势。但光纤单星网的实现需依靠数量较多的光缆及其电器件，故该网络拓扑结构的成本非常高，在使用时应注意把控成本［1］。

2.2 有源光纤双星网

有源光纤双星网能够通过单一星形网完成交换局与用户端的光纤敷设连接，待光纤完成规定距离的敷设后，则需做好光纤远程终端的设置，在此基础上，借助单一星形网，将信号逐渐延伸至用户端。有源光纤双星网的信号传输采用多路复用运作模式，复接光纤远程终端，以此实现复用信号在交换局与光纤远程终端之间的点对点信号传输。

2.3 无源光纤双星网

相较于有源光纤双星网，无源光纤双星网自身对有源电子器件不存在依赖性，仅通过无源光分离器完成用户端管理，在此结构下，完成光纤网络单元与交换局之间的“多对一”式的电信号传输。由此可见，无源光纤双星网从某种程度上减少了光纤数量，同时，还可依托于用户共享网络实现透明化业务服务，且在升级扩容、数字网络连接等方面存在优势，能够实现光纤宽带的最大限度利用。此外，无源光纤双星网网管体系完善成熟，可有效控制运营费用及维护费用，此为无源光纤双星网拓扑结构的优势。

2.4 环形光纤网络

光纤凭借其自身物理线路，能够在光节点接入的同时，完成诸多光节点的串联，并呈现出首尾衔接的结构，最终形成环形光纤网络拓扑结构。光纤设施与有源光纤接入装置采用环形结构进行连接，能够大幅提升管线接入网络的效果，并提高光纤网络管理力度，同时，可实现便捷化组网及灵活化支路管控。但光纤环形网络存在低容量缺陷，且诸多业务均于单个节点处完成汇聚。在光纤环形网络拓扑结构中，多借助二线单向通道倒换的形式保护网络，当其他有源光纤呈环形网络接入时，将会产生“1+1”式的光纤线路保护。

3 机场光纤接入网络的选择

光纤通信应用到机场运行体系中时，应根据机场业务需求及应用场景选择光纤接入网络的拓扑结构形式。

第一，对于机场内的用户端相对密集的楼群结构而言，其应优先选择有源光纤双星网，采用光纤接入通信网络代替传统化的金属电缆，以此提高机场高密集用户建筑中的信号传递效果。在有源光纤双星网结构下，能够实现全数字化信息传输，大幅提升信号传输速率的同时，保障信号传输安全性。

第二，若机场部门对于信号通信具有较高安全性要求，且通信业务需求较高，如机场服务专线、雷达部门、转报室、票务专线、调度热线部门等，对于该类机场部门，其应优先选择构建环形光纤网络。

第三，若机场在长期通信建设中形成了完整稳定的用户端，此时可构建无源光纤双星网。此外，对于部分数量较小的新建用户群体，同样需优先选择无源光纤双星网。对于通信网络而言，光纤的接入方式的选择属于关键性工作，可对机场光纤通信效果产生直接性影响，故在搭建光纤接入网络时，必须根据通信场景及需求，合理确定光纤接入形式。

4 光纤通信在机场运行体系中的应用情况

随着光纤通信的进一步完善，其现阶段不仅被应用到机场生产运行过程中的信息数据传输上，还在机场导航设备监控、机场站坪照明系统、电力自动化监控系统、气象自动观测系统等实际应用中发挥了显著效果，极大地提高了机场运行体系的稳定性。

4.1 用于机场生产运行过程中的信息数据传输

机场在日常的生产运行过程中，会产生并传输大量的信息数据，信息数据的高效、快速、稳定、安全传输决定了机场的整体运行综合效率。在机场内部的信息数据传输过程中，为满足较高的稳定性与安全性的传输需求，应采用合理的网络拓扑结构和通信组网方式，如环形光纤通信网络。在此基础上，通过提升光纤通信网络管理力度，实现便捷化组网及灵活化支路管控，串联起机场运行的各个环节，从而建立起高效稳定的信息数据传输渠道，提升光纤通信的故障防护能力与保障等级，确保光纤通信网络的稳定运行，进一步提升日常生产效率。

与此同时，在与机场外界进行通信时，往往采用接入通信运营商光纤通信网络的方式，在此基础上，完成行业内部的重要生产数据传输。在与通信运营商对接时，应重点考虑从机场内部至通信运营商的路由走向，结合机场内部及周边的通信管线的实际情况，确保在满足多路由且路由之间相互物理隔离的基础上，构建起多运营商、多路由的光纤通信传输体系。

4.2 用于机场导航设备监控

各机场内部均配置了诸多导航设备，用于安全化指导飞机，而部分台站的设置相对较远，无法对机场导航设备完成全面化监控。现阶段，机场边远台站处普遍增设了守台员，用于维护监控导航设备，对导航设备运行状态数据进行记录整理与存档。若在此期间发现故障，则需维修人员第一时间维修导航设备，但边远台站仅可通过传统通信的方式传递导航设备的故障信息数据，以此进行调度指挥，导致边远台站的导航设备管理维护工作存在较大难度，并给飞机飞行作业埋下风险隐患。在新时代背景下，机场针对边远台站导航设备的监控管理问题不断进行优化，引进了自动化程度各有不同的导航设备，不仅对台站监管人员提出更高要求，还增加了仪表数量。故为更好地了解自动化导航设备的运行情况，需构建具有高效通信功能的导航设备监控系统，在实现稳定监控的同时，能够完成实时化信息反馈传输，以此为导航设备的良好运行奠定基础。

在机场导航监控系统中，可融入光纤通信，全程采用光纤数字通信的方式完成导航设备监控，依靠语音电话网，实现监控设备与电话调制解调器的对应，同时，主控计算机同样配置调制解调器，完成上述操作后，即可借助拨号方式连接主控计算机与各台站［2］。机场导航监控系统能够依靠带接口单元将台站运行信息转化为信号，该信号在通过光纤设备完成传输，经过转换单元及数据采集单元后，信号再次发生转换，并进入主控计算机完成信息处理分析，其结果可直接显示于主控计算机主屏幕上。在光纤通信机场导航监控系统作用下，能够直接通过监控中心了解各台站导航设备的具体运行情况，并及时完成故障捕捉与定位，为设备维修处理创造良好条件。在该监控系统中，光纤通信实现对视频信号、设备参数、语音信息的高效传输，确保各台站信息均可实时传输至主控计算机，该监控管理模式不仅提高了信息传输效率，还可实现机场导航设备的无人化监控管理，效果显著。

4.3 用于机场站坪照明系统

站坪照明系统是保障机场稳定运行的重要系统之一。在光纤通信作用下，可进一步搭建智能化站坪照明系统，以B/S软件为基础搭建管理平台，借助光纤通信完成工业化管控，并将照度感知、能耗趋势、航班信息等数据进行传输整合，搭建“区域环网+星形主干网”通信架构，以单模光纤为链路介质，以此保障了机场站坪照明系统与其他智能终端间的信息交互，依靠光纤通信，提高机场站坪照明系统的抗干扰性及传输速度［3］。机场站坪照明系统软件拓扑结构角依托于B/S服务器进行管理控制，并借助核心交换机星形网络结构连接机场多个站坪区域系统，以此构成子光纤环网，采用分布式方式管理站坪，同时，在各控子光纤环网内配置工业级环网交换机，用于保障光纤通信效果。在机场站坪照明系统远程控制中心内设置两台服务器，当受到不可控因素干扰时，两台服务器能够互为备用，继而完成相关信息数据的自动灾备。除此之外，还可依靠OPC 数据接口，使机场站坪系统对接机场BA 管理系统，实现航班信息等机场信息的统筹集合，继而提前完成站坪的桥位牌、机位牌的准备工作，使机场服务更为智能。

光纤通信在机场站坪照明自动化管理系统中表现优异性能，以光纤通信为支撑的机场站坪照明系统现已在各机场中陆续投入使用，且各机场可结合自身功能需求搭建出符合自身实际情况的系统平台。图1所示为上海虹桥国际机场所构建的机场站坪照明系统，其将局域网作为纽带，实现了站坪照明系统与光站中心监控平台、机场航班信息平台的互联互通，以此进一步扩展了站坪照明系统的功能效果，为光纤通信功能的良好发挥奠定了良好条件。

图1 站坪照明系统体系

4.4 用于电力自动化监控系统

电力系统属于机场管理运行中必不可少的系统，在航站楼的变电站电力系统中，可将光纤网络通信融入电力系统中，采用分层分布式结构设置电气间隔层、通信层、主控层3 个部分，并设置3 个千兆光纤环网和9个百兆光纤环网，辅以现场总线结构，以此实现工业级网络传输，极大地提升了机场电力系统的通信采集传输能力。在机场电力系统自动化建设过程中，应以地理位置、开闭站数量、子站数量为依据，并结合实地勘察结果，对光纤接入网络结构进行优化审议。为进一步提高光纤通信应用效果，可咨询电力系统专家，尽可能使光纤通信更好地融入机场电力自动化监控系统中，依靠光纤环网的通信优势。保障信号传输效果，继而提高电力系统监控能力。

在机场电力自动化监控系统中，可借助光纤环网通信系统提高故障应对能力，当有故障发生时，可将原有的拓扑结构自动更换为总线型，以此提高电力自动化系统的稳定性与可靠性。若环形网络内出现故障，可自动化进行网络结构重构，进一步提高电力系统的可靠性。此外，光纤通信具有良好的抗射频干扰与抗电磁干扰能力，可降低射频噪声与电磁对于电力信号的干扰效果。光纤通信主要依靠光信号进行传输，电源两端相互隔离，使光纤地线与电源无法对其他设备产生干扰。光纤通信属于信号内部传输，以此不会被窃听，极大地提升了信号传输安全性。

4.5 用于气象自动观测系统

随着航空产业的发展，机场空管水平逐渐上升，而在机场空管工作中，为实现良好的雷达管制，需尽可能提高气象自动观测系统的可靠性。气象自动观测系统主要对温湿度、风向风速、云高、能见度等气象要素数据进行采集，并将所采集的气象要素数据传输至空管网络中，而在数据采集与传输期间，可融入光纤通信网络。传统化点对点传输方式现已无法满足机场高效实时的信息数据传输要求，限制了机场空管气象观测管理工作的开展。在此形势下，可接入光纤通信网络，做好光缆布线，搭建光纤环网系统，依靠光缆的高灵活度、大容量等优势，切实保障机场气象自动观测系统能够高效运行，将实测信息数据信号良好地传输至空管网络中［4］。

5 光纤通信系统的运维

结合以上内容，光纤通信在信号传输方面存在显著优势，为确保光纤通信的安全稳定运行，应从以下几个方面做好光纤通信系统的运维工作。

（1）做好光纤通信机房的日常巡视巡检，检查机房的卫生环境、温湿度，以及防火、防盗、防汛情况。

（2）做好重要光纤通信设备、链路、管线的运行情况的检查。

（3）建立完善的光纤通信管理机制，建立动态的光纤通信资源与设施的资料档案与巡检档案。

（4）做好光纤通信的应急处置工作，定期检查应急材料、设备、物资等情况，并组织应急演练。

光纤通信系统一旦出现故障，将会对机场的正常运行造成严重影响，故在光纤通信系统日常巡检期间发现异常现象后，应在第一时间进行排故分析并有效解决。在面对光纤通信系统的突发故障问题时，可采用告警信息分析法、替换法、环回法方式进行分析处置，尽快定位故障节点并处理故障［5-6］。

6 结语

综上所述，光纤通信接入网络主要包括光纤单星网、有源光纤双星网、无源光纤双星网、环形网络4种，将其接入机场运行体系中时，应结合实际应用场景选择光纤接入网络形式，最大限度地保障光纤通信效果。随着光纤通信的逐步完善与改进，现已被应用到机场生产运行过程中的各项信息数据传输等系统中，为机场高效稳定运行奠定了通信基础。