機場光纖通信運用研究

陳適

（成都雙流國際機場股份有限公司 四川成都 610202）

在新時代航空機場建設工作中，為保障機場通信高效穩定并跳出時空局限，實現實時性信息數據傳輸應用，應對機場通信網絡進行更新，運用光纖通信代替金屬電纜，以此更好地滿足機場日益增長的通信需求。隨著光纖通信網絡的進一步發展，光纖通信的低損耗、大容量、抗干擾、保密性強的優勢愈發顯著，故光纖通信在機場運行體系中的應用場景愈發廣泛，現已成為機場必不可少的通信方式。

1 光纖通信在機場運行體系中的應用優勢

航空機場設施在運行期間易受到電磁等干擾現象而無法實現良好通信，且通信電纜外部絕緣層存在腐蝕隱患，故給機場通信傳輸造成極大阻礙，為規避上述問題，可運用光纖通信方式代替傳統化電纜通信。對光纖通信在機場運行體系中的應用優勢進行總結，具體表現在以下幾個方面。

第一，光纖介質純度遠高于電纜，故相較于電纜通信，光纖通信所造成的損耗更低，能夠實現長距離的信息傳輸，且可減少中繼站數量，以此不僅可提高信息傳輸效果，還可有效降低通信成本。現有研究指出，一根光纖即可在無中繼站的條件下完成100km內的有效傳播。由此可見，在機場長途通信環境下，光纖通信尤為適宜。

第二，相較于其他通信方式，光纖通信實現了信息容量上的突破，在較高的光波頻率下，能夠同時完成較大容量的通信。

第三，光纖通信材料不會存在腐蝕問題，且具有較強抗干擾性。從材料角度來看，光纖為非金屬材料，表面附著玻璃絲，抗腐蝕效果較好，信號在傳輸期間并非采用電流形式進行傳播，因此具備良好的抗電磁干擾能力。

第四，光纖通信主要依靠光信號來完成，區別于無線信號，光信號能夠在封閉性玻璃纖維內完成信息傳輸，其所受到的干擾較少，且不易被攔截，故光纖通信具有較高保密性，降低了信息泄露的可能性。

2 光纖接入的拓撲結構

光纖接入網絡是實現信號穩定傳輸的基礎，故機場運用光纖通信前，應合理選擇光纖接入網絡的拓撲結構，明確當前主要應用的光纖拓撲結構。

2.1 光纖單星網

光纖單星網采用單套有源光纖傳送裝置完成用戶端到交換局的信號傳輸，該網絡拓撲結構下的交換區電纜距離相對較長，且同纜線數量較多，在管道擁擠區域使用光纖單星網，將會實現點對點之間的通信，以此實現用戶端與交換局的光纖連接。光纖單星網又被稱為有源光纖單星網，該拓撲結構能夠保障用戶端間的相互獨立性，以此形成較高保密性，且在升級擴容與業務適應性方面存在優勢。但光纖單星網的實現需依靠數量較多的光纜及其電器件，故該網絡拓撲結構的成本非常高，在使用時應注意把控成本［1］。

2.2 有源光纖雙星網

有源光纖雙星網能夠通過單一星形網完成交換局與用戶端的光纖敷設連接，待光纖完成規定距離的敷設后，則需做好光纖遠程終端的設置，在此基礎上，借助單一星形網，將信號逐漸延伸至用戶端。有源光纖雙星網的信號傳輸采用多路復用運作模式，復接光纖遠程終端，以此實現復用信號在交換局與光纖遠程終端之間的點對點信號傳輸。

2.3 無源光纖雙星網

相較于有源光纖雙星網，無源光纖雙星網自身對有源電子器件不存在依賴性，僅通過無源光分離器完成用戶端管理，在此結構下，完成光纖網絡單元與交換局之間的“多對一”式的電信號傳輸。由此可見，無源光纖雙星網從某種程度上減少了光纖數量，同時，還可依托于用戶共享網絡實現透明化業務服務，且在升級擴容、數字網絡連接等方面存在優勢，能夠實現光纖寬帶的最大限度利用。此外，無源光纖雙星網網管體系完善成熟，可有效控制運營費用及維護費用，此為無源光纖雙星網拓撲結構的優勢。

2.4 環形光纖網絡

光纖憑借其自身物理線路，能夠在光節點接入的同時，完成諸多光節點的串聯，并呈現出首尾銜接的結構，最終形成環形光纖網絡拓撲結構。光纖設施與有源光纖接入裝置采用環形結構進行連接，能夠大幅提升管線接入網絡的效果，并提高光纖網絡管理力度，同時，可實現便捷化組網及靈活化支路管控。但光纖環形網絡存在低容量缺陷，且諸多業務均于單個節點處完成匯聚。在光纖環形網絡拓撲結構中，多借助二線單向通道倒換的形式保護網絡，當其他有源光纖呈環形網絡接入時，將會產生“1+1”式的光纖線路保護。

3 機場光纖接入網絡的選擇

光纖通信應用到機場運行體系中時，應根據機場業務需求及應用場景選擇光纖接入網絡的拓撲結構形式。

第一，對于機場內的用戶端相對密集的樓群結構而言，其應優先選擇有源光纖雙星網，采用光纖接入通信網絡代替傳統化的金屬電纜，以此提高機場高密集用戶建筑中的信號傳遞效果。在有源光纖雙星網結構下，能夠實現全數字化信息傳輸，大幅提升信號傳輸速率的同時，保障信號傳輸安全性。

第二，若機場部門對于信號通信具有較高安全性要求，且通信業務需求較高，如機場服務專線、雷達部門、轉報室、票務專線、調度熱線部門等，對于該類機場部門，其應優先選擇構建環形光纖網絡。

第三，若機場在長期通信建設中形成了完整穩定的用戶端，此時可構建無源光纖雙星網。此外，對于部分數量較小的新建用戶群體，同樣需優先選擇無源光纖雙星網。對于通信網絡而言，光纖的接入方式的選擇屬于關鍵性工作，可對機場光纖通信效果產生直接性影響，故在搭建光纖接入網絡時，必須根據通信場景及需求，合理確定光纖接入形式。

4 光纖通信在機場運行體系中的應用情況

隨著光纖通信的進一步完善，其現階段不僅被應用到機場生產運行過程中的信息數據傳輸上，還在機場導航設備監控、機場站坪照明系統、電力自動化監控系統、氣象自動觀測系統等實際應用中發揮了顯著效果，極大地提高了機場運行體系的穩定性。

4.1 用于機場生產運行過程中的信息數據傳輸

機場在日常的生產運行過程中，會產生并傳輸大量的信息數據，信息數據的高效、快速、穩定、安全傳輸決定了機場的整體運行綜合效率。在機場內部的信息數據傳輸過程中，為滿足較高的穩定性與安全性的傳輸需求，應采用合理的網絡拓撲結構和通信組網方式，如環形光纖通信網絡。在此基礎上，通過提升光纖通信網絡管理力度，實現便捷化組網及靈活化支路管控，串聯起機場運行的各個環節，從而建立起高效穩定的信息數據傳輸渠道，提升光纖通信的故障防護能力與保障等級，確保光纖通信網絡的穩定運行，進一步提升日常生產效率。

與此同時，在與機場外界進行通信時，往往采用接入通信運營商光纖通信網絡的方式，在此基礎上，完成行業內部的重要生產數據傳輸。在與通信運營商對接時，應重點考慮從機場內部至通信運營商的路由走向，結合機場內部及周邊的通信管線的實際情況，確保在滿足多路由且路由之間相互物理隔離的基礎上，構建起多運營商、多路由的光纖通信傳輸體系。

4.2 用于機場導航設備監控

各機場內部均配置了諸多導航設備，用于安全化指導飛機，而部分臺站的設置相對較遠，無法對機場導航設備完成全面化監控。現階段，機場邊遠臺站處普遍增設了守臺員，用于維護監控導航設備，對導航設備運行狀態數據進行記錄整理與存檔。若在此期間發現故障，則需維修人員第一時間維修導航設備，但邊遠臺站僅可通過傳統通信的方式傳遞導航設備的故障信息數據，以此進行調度指揮，導致邊遠臺站的導航設備管理維護工作存在較大難度，并給飛機飛行作業埋下風險隱患。在新時代背景下，機場針對邊遠臺站導航設備的監控管理問題不斷進行優化，引進了自動化程度各有不同的導航設備，不僅對臺站監管人員提出更高要求，還增加了儀表數量。故為更好地了解自動化導航設備的運行情況，需構建具有高效通信功能的導航設備監控系統，在實現穩定監控的同時，能夠完成實時化信息反饋傳輸，以此為導航設備的良好運行奠定基礎。

在機場導航監控系統中，可融入光纖通信，全程采用光纖數字通信的方式完成導航設備監控，依靠語音電話網，實現監控設備與電話調制解調器的對應，同時，主控計算機同樣配置調制解調器，完成上述操作后，即可借助撥號方式連接主控計算機與各臺站［2］。機場導航監控系統能夠依靠帶接口單元將臺站運行信息轉化為信號，該信號在通過光纖設備完成傳輸，經過轉換單元及數據采集單元后，信號再次發生轉換，并進入主控計算機完成信息處理分析，其結果可直接顯示于主控計算機主屏幕上。在光纖通信機場導航監控系統作用下，能夠直接通過監控中心了解各臺站導航設備的具體運行情況，并及時完成故障捕捉與定位，為設備維修處理創造良好條件。在該監控系統中，光纖通信實現對視頻信號、設備參數、語音信息的高效傳輸，確保各臺站信息均可實時傳輸至主控計算機，該監控管理模式不僅提高了信息傳輸效率，還可實現機場導航設備的無人化監控管理，效果顯著。

4.3 用于機場站坪照明系統

站坪照明系統是保障機場穩定運行的重要系統之一。在光纖通信作用下，可進一步搭建智能化站坪照明系統，以B/S軟件為基礎搭建管理平臺，借助光纖通信完成工業化管控，并將照度感知、能耗趨勢、航班信息等數據進行傳輸整合，搭建“區域環網+星形主干網”通信架構，以單模光纖為鏈路介質，以此保障了機場站坪照明系統與其他智能終端間的信息交互，依靠光纖通信，提高機場站坪照明系統的抗干擾性及傳輸速度［3］。機場站坪照明系統軟件拓撲結構角依托于B/S服務器進行管理控制，并借助核心交換機星形網絡結構連接機場多個站坪區域系統，以此構成子光纖環網，采用分布式方式管理站坪，同時，在各控子光纖環網內配置工業級環網交換機，用于保障光纖通信效果。在機場站坪照明系統遠程控制中心內設置兩臺服務器，當受到不可控因素干擾時，兩臺服務器能夠互為備用，繼而完成相關信息數據的自動災備。除此之外，還可依靠OPC 數據接口，使機場站坪系統對接機場BA 管理系統，實現航班信息等機場信息的統籌集合，繼而提前完成站坪的橋位牌、機位牌的準備工作，使機場服務更為智能。

光纖通信在機場站坪照明自動化管理系統中表現優異性能，以光纖通信為支撐的機場站坪照明系統現已在各機場中陸續投入使用，且各機場可結合自身功能需求搭建出符合自身實際情況的系統平臺。圖1所示為上海虹橋國際機場所構建的機場站坪照明系統，其將局域網作為紐帶，實現了站坪照明系統與光站中心監控平臺、機場航班信息平臺的互聯互通，以此進一步擴展了站坪照明系統的功能效果，為光纖通信功能的良好發揮奠定了良好條件。

圖1 站坪照明系統體系

4.4 用于電力自動化監控系統

電力系統屬于機場管理運行中必不可少的系統，在航站樓的變電站電力系統中，可將光纖網絡通信融入電力系統中，采用分層分布式結構設置電氣間隔層、通信層、主控層3 個部分，并設置3 個千兆光纖環網和9個百兆光纖環網，輔以現場總線結構，以此實現工業級網絡傳輸，極大地提升了機場電力系統的通信采集傳輸能力。在機場電力系統自動化建設過程中，應以地理位置、開閉站數量、子站數量為依據，并結合實地勘察結果，對光纖接入網絡結構進行優化審議。為進一步提高光纖通信應用效果，可咨詢電力系統專家，盡可能使光纖通信更好地融入機場電力自動化監控系統中，依靠光纖環網的通信優勢。保障信號傳輸效果，繼而提高電力系統監控能力。

在機場電力自動化監控系統中，可借助光纖環網通信系統提高故障應對能力，當有故障發生時，可將原有的拓撲結構自動更換為總線型，以此提高電力自動化系統的穩定性與可靠性。若環形網絡內出現故障，可自動化進行網絡結構重構，進一步提高電力系統的可靠性。此外，光纖通信具有良好的抗射頻干擾與抗電磁干擾能力，可降低射頻噪聲與電磁對于電力信號的干擾效果。光纖通信主要依靠光信號進行傳輸，電源兩端相互隔離，使光纖地線與電源無法對其他設備產生干擾。光纖通信屬于信號內部傳輸，以此不會被竊聽，極大地提升了信號傳輸安全性。

4.5 用于氣象自動觀測系統

隨著航空產業的發展，機場空管水平逐漸上升，而在機場空管工作中，為實現良好的雷達管制，需盡可能提高氣象自動觀測系統的可靠性。氣象自動觀測系統主要對溫濕度、風向風速、云高、能見度等氣象要素數據進行采集，并將所采集的氣象要素數據傳輸至空管網絡中，而在數據采集與傳輸期間，可融入光纖通信網絡。傳統化點對點傳輸方式現已無法滿足機場高效實時的信息數據傳輸要求，限制了機場空管氣象觀測管理工作的開展。在此形勢下，可接入光纖通信網絡，做好光纜布線，搭建光纖環網系統，依靠光纜的高靈活度、大容量等優勢，切實保障機場氣象自動觀測系統能夠高效運行，將實測信息數據信號良好地傳輸至空管網絡中［4］。

5 光纖通信系統的運維

結合以上內容，光纖通信在信號傳輸方面存在顯著優勢，為確保光纖通信的安全穩定運行，應從以下幾個方面做好光纖通信系統的運維工作。

（1）做好光纖通信機房的日常巡視巡檢，檢查機房的衛生環境、溫濕度，以及防火、防盜、防汛情況。

（2）做好重要光纖通信設備、鏈路、管線的運行情況的檢查。

（3）建立完善的光纖通信管理機制，建立動態的光纖通信資源與設施的資料檔案與巡檢檔案。

（4）做好光纖通信的應急處置工作，定期檢查應急材料、設備、物資等情況，并組織應急演練。

光纖通信系統一旦出現故障，將會對機場的正常運行造成嚴重影響，故在光纖通信系統日常巡檢期間發現異常現象后，應在第一時間進行排故分析并有效解決。在面對光纖通信系統的突發故障問題時，可采用告警信息分析法、替換法、環回法方式進行分析處置，盡快定位故障節點并處理故障［5-6］。

6 結語

綜上所述，光纖通信接入網絡主要包括光纖單星網、有源光纖雙星網、無源光纖雙星網、環形網絡4種，將其接入機場運行體系中時，應結合實際應用場景選擇光纖接入網絡形式，最大限度地保障光纖通信效果。隨著光纖通信的逐步完善與改進，現已被應用到機場生產運行過程中的各項信息數據傳輸等系統中，為機場高效穩定運行奠定了通信基礎。