民用航空空地通信應用和發展

陸曉剛

【摘要】 民用航空通信主要包含ATS、AOC、AAC和APC，數字化的航空管理通信在補充傳統語音通信的同時，也正經受著考驗與發展。基于ATN B1和ATN B2等技術的通信、導航和監視系統在數據化、自動化和趨勢分析的提高，正促使下一代航行系統在運行方式上由靈活空域管理、4D航跡、流量與容量管理、信息服務等一系列新的元素的發展。這些新的運行概念中的各個組成部分正在慢慢融合為一個有機的整體。

【關鍵詞】 ATS AOC AAC APC ATN B1 ATN B2

一、引言

航空通信系統在航空系統內的應用十分廣泛，涉及航空運行的多個領域，制訂了一系列的標準、規范和建議。以下幾個方面分別闡述民用航空通信的應用與發展。

二、通信業務

2.1空中交通服務（ATS）

空中交通服務指的是與空中交通管制和服務有關的通信，此類通信通常與飛行安全、航班正常運行密切相關，包括發生在航空器與地面空中交通服務單位之間，例如管制指令的發布；發生在不同的地面空中交通服務單位之間進行，例如管制中心之間進行管制移交；也包括航行情報，氣象信息等。此類通信優先級較高，是航空通信系統重點保障的業務，故行業對該類業務制定了詳細的標準和規范，如ARINC 623， ARINC 758等。

2.2航空運行控制（AOC）

航空運行控制是飛行過程中航空公司運控中心與機組之間的通信，主要目的是保障飛行的安全和航班正常執行，提高運行效率。航空運行控制通信的內容比較豐富，只要符合傳輸協議，AOC可以囊括任何類型的參數，包括航班計劃、航班執行情況、航空器狀態監視等等，其中部分信息與飛行安全相關。部分航空公司還會根據自己的需求自定義AOC消息，真正做到降低運行成本，提供運行效率。

2.3航空管理通信（AAC）

航空管理通信內容通常是航空運輸企業有關航班運營和運輸服務方面的商務信息，比如運輸服務預定，飛機和機組安排，或者其他后勤保障類的信息，通信的目的是為了提高運營的效率。

2.4航空旅客通信（APC）

航空旅客通信是指乘客或機組成員出于個人目的的語音通信和數據通信，與飛行安全無關。隨著寬帶業務的發展，此類通信也得到了井噴式的發展。

三、航空通信系統應用

目前應用于航空通信的通信方式有甚高頻（VHF）通信系統、高頻（HF）通信系統、衛星通信系統。

VHF通信系統使用VHF頻段（118-137MHz）模擬調制技術，主要滿足陸基近距離通信，要求在航路上覆蓋VHF通信網絡。

在偏遠地區和洋區，VHF通信網絡的覆蓋率實為有限，特別是在山區的VHF通信傳輸遮擋也相當嚴重，解決這個問題最簡單的方式就是利用HF通信系統和衛星通信系統進行通信。

HF通信系統使用HF頻段（2-30MHz）模擬調制技術，除了可以利用地波傳輸外，還可以利用天波傳輸。HF通信系統利用全球很少的幾個基站就可以使通信網絡覆蓋全球。但是，首先HF無線電波遠距離傳輸需要通過電離層反射，電離層的濃度直接影響了HF的通信質量，由于天氣環境不一致，導致的電離層濃度在各個區域各不相同，所以一般情況下，使用HF語音通信時會有很大的噪音，數字通信也會有相當大的誤碼率，造成消息可靠度不高。其次，HF通信地波傳輸類似于VHF通信，由于HF頻率低，容易被空氣吸收，傳播距離很有限。

衛星通信系統將信息調制1.5GHz左右傳輸，可以把調制信號直接發送到幾十公里外的衛星，而且可以不考慮空氣對電磁波的吸收造成的傳輸效率低下，通過衛星收到信號后轉發至地面，避免了陸基傳輸的限制。

但是目前使用最為廣泛的海事衛星（Inmarsat）只能覆蓋南北緯80度以內的區域，越洋飛行的飛機在極地區域飛行還是會被衛星丟失，這種情況下只能選擇HF通信系統盡可能建立通信。在海事衛星之后，銥星的出現完全解決了空地通信不能全球覆蓋的問題，可惜由于銥星的通信頻段與我國的北斗衛星通信頻段基本一致，使銥星尚未如海事衛星那樣被廣泛應用。

目前大部分飛機同時安裝VHF系統、HF系統和衛星通信系統來保持飛機與地面的不間斷通信。我國的北斗衛星通信能力還有待提高，目前尚未得到推廣。

四、未來通信應用發展

多年以來，雖然航空空地通信系統不斷在利用技術革新和引入新技術進行自身的改進，但是，系統仍然面臨著非常大的挑戰，特別是甚高頻通信，由于甚高頻通信頻率資源緊張、原有模擬調制技術的限制，在一些飛行繁忙地區（例如歐洲），空地通信系統處理能力接近飽和。作為傳統語音通信的補充，數據鏈的應用大大緩解的通信業務增長所帶來的資源限制，業務增長需要技術革新，技術革新又刺激業務的增長，這一矛盾使得技術上很難保持一段時間的領先，航空系統運行方式的革新才是解決業務增長不受限制的有效手段。

基于通信、導航和監視系統在數字化、自動化和趨勢分析的提高，ICAO通過DOC9854《全球空中交通管理運行概念》提出了新一代航行系統的愿景，描述下一代航行系統的在運行方式上由靈活空域管理、4D航跡、流量與容量管理、信息服務等一系列新的元素組成新的運行概念。通過信息服務，運行概念中的各部分整合為一個有機的整體。

有理由相信，在不久的將來，日益增長的通信業務需求，還會促使新一輪的航空通信的變革。

參 考 文 件

[1] ARINC 716-11 Airborne VHF Communications Transceiver， PUBLISHED： JUNE 10， 2003

[2] ARINC 753-3 HF DATA LINK SYSTEM， PUBLISHED： FEBRUARY 16， 2001

[3] DOC 9854 Global Air Traffic Management Operational Concept， first Edition， 2005