5G時代智慧機場無線網建設研究

萬 芬

（湖北郵電規劃設計有限公司，湖北 武漢 430023）

1 智慧機場發展趨勢

隨著2020年1月《推進四型機場建設行動綱要（2020—2035年）》的正式印發，我國全面推進四型機場的工作拉開了序幕，“全面建成安全高效、綠色環保、智慧便捷、和諧美好的四型機場”成為新時代機場建設者的美好愿景。

四型機場是以“平安、綠色、智慧、人文”為核心，依靠科技進步，改革創新和協同共享，通過全過程、全要素、全方位優化，實現安全運行保障有力、生產管理精細智能、旅客出行便捷高效、環境生態綠色和諧以及充分體現新時代高質量發展要求的機場。其中，“智慧”是建成四型機場的方式，是新技術與運行模式、服務模式、管理模式的深度融合，通過全方位創新驅動來提升整個機場敏捷、高效、迭代迅速的智慧化能力。

要想推進智慧機場建設，必須運用信息和通信技術手段來感測、分析、整合機場運行系統的各類關鍵信息，智能響應機場相關的運營、安全、旅服、等業務需求。智慧機場的實質是將信息技術與機場需求相結合，實現智慧化管理和運行，從而對現有機場進行提質增效。

而基礎通信網絡的建設是機場數字化轉型的基石。隨著公用移動通信網絡從4G向5G的發展，承載著機場諸多業務的機場無線集群專網也面臨新一輪的迭代。

2 機場無線集群系統發展現狀

近年來，機場地面信息化服務在多個方面都面臨嚴格的要求，多個部門之間要求相輔相成、環環相扣，必須保證部門間的通信聯系暢通，因此通常機場都建設了無線集群專網。目前，我國機場的無線集群經歷了3個發展階段。

2.1 第一階段：模擬集群通信（1990—2009年）

這一階段的無線集群制式以800 M為主，800 MHz頻段集群通信系統指配的頻率為806～821 MHz（移動臺發、基站收）和851～866 MHz（移動臺收、基站發）兩段，每段帶寬為15 MHz，信道間隔為25 kHz，共600對頻點，收發頻率間隔為45 MHz。

1994年年底，北京、廣州、沈陽機場采用了MOTOROLA公司的SMARTNET-Ⅱ型系統組網，上海虹橋、浦東機場采用SMARTZONE型系統組網。隨后幾年，成都、西安、鄭州、福州、昆明、哈爾濱、大連、重慶、桂林、深圳和烏魯木齊等20多個大中型機場陸續建成了SMARTNET-Ⅱ系統。目前，福州、重慶等個別大型機場的SMARTNET-Ⅱ系統運行20多年仍然在發揮作用。2009年，烏魯木齊機場重新建設一套MPT1327信令12信道的模擬集群系統。

2.2 第二階段：機場無線集群發展到窄帶數字集群通信。

目前，我國沈陽、西安、昆明、哈爾濱、重慶、鄭州和三亞等20多個大中型機場均陸續采用EADS或MOTO的TETRA 800 MHz系統組網實現模擬轉數字，這是我國大中型機場地面調度指揮主要的通信手段，而且福州機場正在實施模擬轉數字的建設。除了TETRA，其他體制的數字集群在民航中也有應用，如新疆采用建伍NEXEDGE 400 MHz頻分復用數字集群系統，長沙黃花機場采用海能達PDT 400 MHz數字集群系統組網。

2019年11月，工信部印發了關于調整800 MHz頻段專網通信頻率使用規劃的通知，在保留原有TETRA技術體制的基礎上，明確PDT技術體制可用于800 MHz頻段，GOTA和GT800這兩種專網集群技術分別由中興通訊和華為開發，不再規劃使用800 Hz頻段。工信部這一舉措不僅僅是簡單的行業管理行為，還意味著我國專網通信市場導向的轉變、對國內自主研發的倡導。未來，PDT技術的市場占有率將大幅度提升。

2.3 第三階段：機場無線集群發展到寬帶數字集群通信

隨著民航運輸的發展，駐場各單位已對專網大數據的傳送提出需求，如高精度車輛與人員定位、飛機情報數據傳遞、貨運數據掃描入庫、工單系統和無線視頻監控等。機場地面調度指揮寬窄帶融合的話題不斷升溫，目前已在機場應用和測試的寬帶數字集群有3種。

2.3.1 1.8GHZ TD-LTE專網

工信部指配給交通、電力等行業的寬帶集群專網頻段為1 785～1 805 MHz，共20 MHz帶寬。1.8 GHz TD-LTE專網技術與4G公網相對應，20 MHz帶寬的數據傳輸理論值可達上行50 Mb/s、下行100 Mb/s的高速率。目前，上海、鄭州、南寧、三亞、呼和浩特幾個機場已率先采用鼎橋、虹信的1.8 GHz TD-LTE系統建成寬帶數字集群專網。

2.3.2 基于公網的寬帶集群虛擬專網

民航某空管局與普天合作，開發了基于中國移動通信公司4G公網的寬帶集群虛擬專網，即采用集群交換機接入移動公司4G公網交換機，使用頻率為1.88～1.9 GHz、2.32～2.37 GHz 、2.575～2.635 GHz的公網基站。這種方式不需要申請專網頻段，一機呼遍全市。目前，長沙黃花機場采用該方式與移動合作聯合運營，每部終端每月向移動公司繳納服務費或者流量費。

2.3.3 機場航空地面移動通信系統

機場航空地面移動通信系統（Aeronautical Mobile Airport Communication，AeroMACS）是基于面向無線網絡的IEEE 802.16標準的無線寬帶通信技術，其發展優勢在于使用5G頻段。該系統在某大型機場完成了2年的運行測試，計劃在大中型機場中推廣，但目前網絡載體僅限于空管局飛服中心的飛行情報數據包，寬帶集群的其他應用還有待進一步開發。

近年來，機場專網窄帶集群經歷了從模擬到數字的轉變，從國外制式向國內自主研發制式的轉變；隨著無線公網從4G向5G的發展，機場專網寬帶集群正經歷從4G到5G的演變。

3 機場無線集群專網發展方向

機場無線集群業務的主要功能有：語音組呼，可視組呼；廣播呼叫，緊急呼叫；話權管理，遲后接入；業務優先級；調度臺、管理臺功能；故障弱化，單站運行，脫網直通。在這些傳統集群業務的基礎上，近年新開展的數字集群業務有：車輛運行管理等數據傳輸；動態地址和靜態地址分配；用戶數據管理；視頻單呼和視頻組呼的多媒體業務，包括終端和調度臺的發起；集群系統內的點到多點廣播數據業務，如集團短消息、視頻以及圖片分發等。隨著信息技術的迭代發展，目前機場行業需求旺盛的應用功能有定位功能、視頻監控、終端功能控制（進入/離開工作區域），靈活控制終端上語音、短信、拍照等功能的關閉/打開等。

通過對機場內相關部門及駐場單位的調研了解到，在業務需求方面無線專網的需求強烈，業務也最豐富，許多部門及單位都對5G業務應用提出了需求，具體如下。

（1）站坪集群調度。站坪集群調度將地面各種車、人等資源按照民航業的標準完成地面服務保障，滿足機場各個部門集群調度的需求，確保航空運輸安全。

（2）A-CDM系統。A-CDM系統是一個專門負責集成機場、空管、航空公司等相關方的統一平臺，用來實現機場營運管理和協同決策。它能匯集各方數據，完成以機場為中心、各個運營方資源調配工作，保障航班安全運行，實現運行效率提升。

（3）應急指揮通信。發生緊急事件時能高效找到、看到相關人員、車輛及物品各種資源的位置，并實時調度到事件發生點，快速、安全處理事件。

（4）車輛運行指揮管理。對機場內行駛的車輛，可通過地圖化顯示，實時定位和追蹤車輛位置，并對車輛運行軌跡進行記錄和回放，實時監控車輛運行狀態并進行安全分析，對車輛進行調度管理。

（5）視頻監控。結合機場有線監控系統，全區域無死角、動態監控機場區域內的人、車、物，以預防突發事件，并及時報警和記錄。

（6）工單派發。對于站坪工作人員，室外噪音較大，除語音指揮其各種工作外，還可通過工單派發的方式，將相應的業務流電子化，一鍵派工，降低語音說和聽的錯誤發生概率，保證航空運輸安全、高效。

（7）集群指揮調度。實現航空公司食品、加油、機務、行李、保潔等各個部門高效協調，高效保證飛機快速進出港。

（8）貨運管理。對行李、貨物等掃描進出庫，動態管理貨運系統。

（9）資產管理。對于企業、各種公司資產，在出入庫、報廢申請、采購以及變更等方面，可通過OA系統進行日常管理和記錄。

以上業務需求決定了未來機場建設與發展的重點是服務旅客出行，做到全程無縫連接、主動感知、高效出行、智能聯動，打造全流程極致出行體驗。未來機場應具備物聯化、個性化、可視化、智能化、精細化和虛擬化能力，均需要5G的引入來實現。而國家相關部門尚未對5G的行業專網頻段進行官方指定或者分配。近年來，民航總局積極開展了相關前沿技術的研究和測試，但民航業5G專網標準仍未出臺。

4 機場無線專網部署思路

4.1 主 用

自2013年4G專網頻段指定之后，2016年起機場開始建設4G集群專網，目前4G專網能滿足現階段大部分的業務需求。但是，隨著信息通信的發展，整個社會各行各業正經歷著一場數字化變革，數字創新正在與各個垂直領域深度融合，智慧機場的打造體現了多元化新興業務正在飛快發展。新興業務對網絡的要求非常高，隨著時間的推移，4G網絡將無法有效滿足新業務的發展需求，5G專網將成為新的主用專網。2025年左右，目前使用4G專網的機場將會部署5G專網。對于2025年左右通航的新建設機場，可以考慮直接一步到位，部署5G專網[1]。

4.2 備用與應急

根據《民用運輸機場突發事件應急救援管理規則》中的相關規定：第二十九條要求機場管理機構應設立用于應急救援的無線電專用頻道；第三十三條要求機場管理機構應配備現場指揮的車輛，用于機場應急救援。該車應配有無線通信、傳真、攝像、視頻傳輸、電腦和照明等設備。

目前，我國機場對紅線外8 km救援區的網絡覆蓋以800 MHz為主，備用手段有運營商網絡、公安350 M專網或者海事局專網，如果窄帶集群只能解決語音業務，而有些機場有視頻和數據業務的需求，還會選擇租用衛星通信信道或者配備應急通信指揮車?？傮w通信系統建設以應急救援管理要求為導向，注重業務覆蓋，兼顧建設成本，體現“平安”理念。

針對應急需求，在新建5G專網尚有許多問題未能落地的情況下，機場應有備用的無線專網，而這張備用專網必須能滿足應急救援的需求。備用網絡可以有兩個選擇，窄帶集群800 MHz或者寬帶集群1.8 GHz/1.4 GHz[2]。

步入2020年——5G商用年之后，新建機場的無線專網將會以5G專網為主，而大部分現有機場以800 MHz集群為網絡基礎。雖然近年來各種寬帶集群方式不斷出現，但是原有的800 MHz網絡均未停止服務，其原因一部分是習慣，另一部分是保護原有投資。部分機場出具的測試報告表明，1.8 GHz LTE專網能替代800 MHz的原有功能，導致出現了部分新建機場是否有必要建設800 MHz作為備用專網的問題。雖然寬帶替代窄帶是技術發展的趨勢，但是兼顧建設成本和運營能力，也可以“一場一策”。新建機場和擴建機場根據原有網絡基礎選擇建設方案，新建機場根據自己的建設時間節點也可選用不同的制式。根據當地營商環境，對于專網也可以有自建和租用多種形式。還可以根據實際情況采取不同的聯合建設策略，如與其他單位商榷合資合建，共用某頻段，降低投資。如果未來3年5G專網落地使用的實際情況超過預期，可能不再需要備用網絡就能解決包括應急救援在內的所有機場需求。

不管機場的無線專網采用何種制式，遵循哪條演進路線，總體上應將專網和公網統籌規劃，協同基礎網絡的相關建設，通過科學籌劃、協同部署，才能最大程度地降低網絡投資，發揮網絡效益。