民航地空通信技術的發展

耿　琦（民航西南航空局，四川　成都　610200）

民航地空通信技術的發展

耿琦
（民航西南航空局，四川成都610200）

隨著我國工業水平的不斷提高，民航業也得到了迅猛發展，通信方式也在逐漸向數字化方向上靠攏，從原來的語音通信逐步向數據通信轉變。而民航通信技術也由從前的飛機通信尋址與報告系統技術，升級成現階段的ATN/VDL技術。本文對目前階段民航地空通信系統進行分析，并對通信技術未來的發展趨勢進行簡單介紹，希望能對未來民航通信系統的發展做出貢獻。

民航；ACARS；地空通信；ATN/VDL技術

近些年，我國民航業得到了快速發展，這就使得民航通信業務量顯著提升。現階段用于民航管制通信的技術有兩種，即：高頻通話技術和甚高頻通話技術兩種，但是隨著通信量的增加及人為因素存在，致使通信頻道出現擁擠現象，導致飛機在飛行安全以及航班準點率上都受到了一定影響，因此就要找尋一種能夠有效處理此類問題的方式，這也成為了民航發展首先要解決的問題之一。而地空數據通信技術的應用，則有效解決了這一實際問題。

一、地空數據的傳輸種類

（一）甚高頻數據鏈

甚高頻數據鏈（VHF）是使用民航118.975～136兆的專用頻段來對數據進行傳輸，其具有極高的穩定性、信息傳輸迅速、發生延遲幾率小等優點，對衛星以及S模式數據來講，甚高頻數據鏈具有投資成本不高，并且使用便捷不復雜，以及容易對其進行拓展等特點。因此這種甚高頻數據鏈技術已經成為現階段民航地空數據鏈通信中的重要方式之一。然而，甚高頻數據鏈還是存在一定的不足，即：視距傳輸所能覆蓋的范圍相對較小，如果想要全面實現航線的覆蓋，就必須建立多個發布點來解決覆蓋問題。

（二）高頻數據鏈

高頻數據鏈與甚高頻數據鏈對比分析可知，高頻數據鏈具有大于視距的傳輸距離，且能夠覆蓋的面積也相對較大，但是由于高頻數據鏈不具有良好的穩定性和可靠性，致使信息數據傳輸速度得不到提升，并且速率較慢，同時延遲率高也是高頻數據鏈的一大特點。

（三）衛星通信數據鏈

在不同的區域范圍內，數據鏈通信所提供的服務都是基本上一樣的，只是在網絡覆蓋率達不到其通信要求時，才會有服務不一樣的現象出現。

二、地空數據鏈類型

（一）飛機通信尋址與報告系統技術特性

現階段，飛機通信尋址與報告系統（ACARS）所使用的通信頻段，是現在國際民航專用的甚高頻作為其頻段支撐。這種系統所使用的空間通信方式是半雙工形式，也就是和地空無線通信所使用的工作模式一樣。在進行地空之間數據通信時，通信協議使用的CSMA，其實際傳輸速度能夠達到2400比特/秒。飛機通信尋址與報告系統是一種字符式的通信協議，其信息組的最大可支持字符可以達到220個字節。在對較長的信息進行處理時，由飛機通信尋址與報告系統通信把長數據劃分成若干段，在將每個數據段編制成相應的電文，然后按照順序將其通過無線數據鏈進行發送。因此，只有在一份電文發送完成且經過接收驗證以后，才能進行下一份電文的傳輸。

在同一設備上，這種系統可以和語音系統進行很好的兼容，有效的降低了安裝以及運營上所支出的經濟費用。與此同時，ACARS與AIRNC規程一起應用，就能夠符合數據集成的需求標準，并且還能夠面向比特的同步協議進行連接。然而，這種系統現階段還不能滿足民航飛行安全優先等級的實際要求，但是它已經具有了部分等級的功能。還要值得注意的是，ACSRS與航空電信網之間是不能兼容的。

（二）ATN/VDL的特性

ATN方案建立在開放式系統能夠進行互相連接以及面向比特的協議基礎上。而ATN中最為重要的設備就是路由器，這是因為路由器能夠把地面網絡和飛機網絡之間進行很好的連接，同時，還能采用ATN的編制方法進行用戶之間的信息傳輸。ATN路由器協議規程主要由下面幾方面所構成。其一，面向連接所使用的四級傳輸協議。其二，網絡連接協議。其三，由終端系統傳輸至中介系統中的路由協議；其四，區域之間的路由協議。

三、數據鏈系統在民航中的實際應用

（一）飛機起飛之前確認放行任務

數據鏈系統技術應用在民航機場塔臺管制中，再經由地空數據通信方式對準備起飛的飛機進行放行。因此，飛機一定要具備相關的機載設備進行有效支持，這種數據鏈系統與傳統的語音放行模式對比，有著極高的優越性能。例如，對飛機放行的數據傳輸非常準確，傳輸速度也相對較快，降低了飛機組以及地面管制人員的工作量。

（二）管制員和駕駛員數據鏈通信和自動監視

管制員和駕駛員數據鏈通信（CPDLC）能夠提供可以在ATS中使用的地空數據通信，其中包含了現階段所應用的話音模式以及相應放行和請求較為完善的標準。進一步實現管制員和駕駛員之間的交流和溝通，提高管制移交與傳輸放行等功能質量。而這種雙向的通信模式經由地空數據鏈，對地面的的管制命令進行答復，使數據通信以及管制命令能夠進行很多次的閱讀。CPDLC系統框圖具體如圖1所示。

（三）自動監視系統的使用

在ADS模式背景下，飛機能夠使用數據鏈自主的向自動控制系統傳遞自身位置以及相應的信息數據，有效的將飛機實際位置在系統終端的屏幕界面上進行顯示。這種方法主要使用在雷達不能進行覆蓋的海洋區域或者是空中區域。自動監視可以劃分為相關以及非相關監視兩種。非相關監視中是把地面作為基礎，對飛機飛行的實際位置進行預算。而在相關監視中，飛機能夠主動的將自身位置進行確定，然后向自動控制系統報告，但是語音報告位置時包含在飛機相關監視系統中，因此，飛機的位置就要通過機載的設備中，然后，使用無線電通話技術向自動監控系統報告。

四、未來地空通信技術的發展趨勢

隨著科技水平的發展以及民航地空通信技術的不斷完善，未來的通信技術也會朝著傳輸速度更快，傳送信息數據更加準確，自動化水平更好，穩定性更好等方向上發展。在地空技術的發展過程中，使用國際民航組織標準，能夠有效提升數據傳送速度的等級，可以在原來的基礎29100bps，同時使用可靠的傳輸協議，能夠將錯誤幾率控制在1.0E-10的范圍內，報文延遲幾率能夠降低將近50%左右，從以往的5S降低到3.5S。

其中ATN屬于民航專用的網絡，它具有的系統安全機制較為完善，主要支持地空進行無縫通信，可靠性非常的高，不會因為局部故障而導致失效，與此同時，端與端間還存在著可靠的通信，把所有通信因子都連接在一起，構成一個整體，可以對已有的投資進行發展，能夠保持平穩過渡。

結論

總而言之，我國國內的民航業正處于發展階段，地空通信技術以及通信企業正在不斷地發展和完善，因此我們相信，在地面網絡覆蓋逐漸增大以及通信鏈不斷拓寬的今天，地空通信技術未來的發展前景是無法估量的。

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