民航地空通信技术的发展

民航地空通信技术的发展

作者：耿琦

来源：《中国新技术新产品》2015年第19期

摘要：随着我国工业水平的不断提高，民航业也得到了迅猛发展，通信方式也在逐渐向数字化方向上靠拢，从原来的语音通信逐步向数据通信转变。而民航通信技术也由从前的飞机通信寻址与报告系统技术，升级成现阶段的ATN/VDL技术。本文对目前阶段民航地空通信系统进行分析，并对通信技术未来的发展趋势进行简单介绍，希望能对未来民航通信系统的发展做出贡献。

关键词：民航；ACARS；地空通信；ATN/VDL技术

中图分类号：V243 文献标识码：A

近些年，我国民航业得到了快速发展，这就使得民航通信业务量显著提升。现阶段用于民航管制通信的技术有两种，即：高频通话技术和甚高频通话技术两种，但是随着通信量的增加及人为因素存在，致使通信频道出现拥挤现象，导致飞机在飞行安全以及航班准点率上都受到了一定影响，因此就要找寻一种能够有效处理此类问题的方式，这也成为了民航发展首先要解决的问题之一。而地空数据通信技术的应用，则有效解决了这一实际问题。

一、地空数据的传输种类

（一）甚高频数据链

甚高频数据链（VHF）是使用民航118.975～136兆的专用频段来对数据进行传输，其具有极高的稳定性、信息传输迅速、发生延迟几率小等优点，对卫星以及S模式数据来讲，甚高频数据链具有投资成本不高，并且使用便捷不复杂，以及容易对其进行拓展等特点。因此这种甚高频数据链技术已经成为现阶段民航地空数据链通信中的重要方式之一。然而，甚高频数据链还是存在一定的不足，即：视距传输所能覆盖的范围相对较小，如果想要全面实现航线的覆盖，就必须建立多个发布点来解决覆盖问题。

（二）高频数据链

高频数据链与甚高频数据链对比分析可知，高频数据链具有大于视距的传输距离，且能够覆盖的面积也相对较大，但是由于高频数据链不具有良好的稳定性和可靠性，致使信息数据传输速度得不到提升，并且速率较慢，同时延迟率高也是高频数据链的一大特点。

（三）卫星通信数据链

在不同的区域范围内，数据链通信所提供的服务都是基本上一样的，只是在网络覆盖率达不到其通信要求时，才会有服务不一样的现象出现。

二、地空数据链类型

（一）飞机通信寻址与报告系统技术特性

现阶段，飞机通信寻址与报告系统（ACARS）所使用的通信频段，是现在国际民航专用的甚高频作为其频段支撑。这种系统所使用的空间通信方式是半双工形式，也就是和地空无线通信所使用的工作模式一样。在进行地空之间数据通信时，通信协议使用的CSMA，其实际传输速度能够达到2400比特/秒。飞机通信寻址与报告系统是一种字符式的通信协议，其信息组的最大可支持字符可以达到220个字节。在对较长的信息进行处理时，由飞机通信寻址与报告系统通信把长数据划分成若干段，在将每个数据段编制成相应的电文，然后按照顺序将其通过无线数据链进行发送。因此，只有在一份电文发送完成且经过接收验证以后，才能进行下一份电文的传输。

在同一设备上，这种系统可以和语音系统进行很好的兼容，有效的降低了安装以及运营上所支出的经济费用。与此同时，ACARS与AIR NC规程一起应用，就能够符合数据集成的需求标准，并且还能够面向比特的同步协议进行连接。然而，这种系统现阶段还不能满足民航飞行安全优先等级的实际要求，但是它已经具有了部分等级的功能。还要值得注意的是，ACSRS与航空电信网之间是不能兼容的。

（二）ATN/VDL的特性

ATN方案建立在开放式系统能够进行互相连接以及面向比特的协议基础上。而ATN中最为重要的设备就是路由器，这是因为路由器能够把地面网络和飞机网络之间进行很好的连接，同时，还能采用ATN的编制方法进行用户之间的信息传输。ATN路由器协议规程主要由下面几方面所构成。其一，面向连接所使用的四级传输协议。其二，网络连接协议。其三，由终端系统传输至中介系统中的路由协议；其四，区域之间的路由协议。

三、数据链系统在民航中的实际应用

（一）飞机起飞之前确认放行任务

数据链系统技术应用在民航机场塔台管制中，再经由地空数据通信方式对准备起飞的飞机进行放行。因此，飞机一定要具备相关的机载设备进行有效支持，这种数据链系统与传统的语音放行模式对比，有着极高的优越性能。例如，对飞机放行的数据传输非常准确，传输速度也相对较快，降低了飞机组以及地面管制人员的工作量。

（二）管制员和驾驶员数据链通信和自动监视

管制员和驾驶员数据链通信（CPDLC）能够提供可以在ATS中使用的地空数据通信，其中包含了现阶段所应用的话音模式以及相应放行和请求较为完善的标准。进一步实现管制员和驾驶员之间的交流和沟通，提高管制移交与传输放行等功能质量。而这种双向的通信模式经由地空数据链，对地面的的管制命令进行答复，使数据通信以及管制命令能够进行很多次的阅读。CPDLC系统框图具体如图1所示。

（三）自动监视系统的使用

在ADS模式背景下，飞机能够使用数据链自主的向自动控制系统传递自身位置以及相应的信息数据，有效的将飞机实际位置在系统终端的屏幕界面上进行显示。这种方法主要使用在雷达不能进行覆盖的海洋区域或者是空中区域。自动监视可以划分为相关以及非相关监视两种。非相关监视中是把地面作为基础，对飞机飞行的实际位置进行预算。而在相关监视中，飞机能够主动的将自身位置进行确定，然后向自动控制系统报告，但是语音报告位置时包含在飞机相关监视系统中，因此，飞机的位置就要通过机载的设备中，然后，使用无线电通话技术向自动监控系统报告。

四、未来地空通信技术的发展趋势

随着科技水平的发展以及民航地空通信技术的不断完善，未来的通信技术也会朝着传输速度更快，传送信息数据更加准确，自动化水平更好，稳定性更好等方向上发展。在地空技术的发展过程中，使用国际民航组织标准，能够有效提升数据传送速度的等级，可以在原来的基础29100bps，同时使用可靠的传输协议，能够将错误几率控制在1.0E-10的范围内，报文延迟几率能够降低将近50%左右，从以往的5S降低到3.5S。

其中ATN属于民航专用的网络，它具有的系统安全机制较为完善，主要支持地空进行无缝通信，可靠性非常的高，不会因为局部故障而导致失效，与此同时，端与端间还存在着可靠的通信，把所有通信因子都连接在一起，构成一个整体，可以对已有的投资进行发展，能够保持平稳过渡。

结论

总而言之，我国国内的民航业正处于发展阶段，地空通信技术以及通信企业正在不断地发展和完善，因此我们相信，在地面网络覆盖逐渐增大以及通信链不断拓宽的今天，地空通信技术未来的发展前景是无法估量的。

参考文献