民用航空通信技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

民用航空通信技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展摘要：隨著社會(huì)的快速發(fā)展，航空事業(yè)獲得了較為廣闊的發(fā)展空間，尤其是民用航空近些年的發(fā)展非?？焖伲l(fā)展前景一片大好。因此，為了能夠更好的促進(jìn)民用航空事業(yè)積極發(fā)展，當(dāng)前從分析民用航空通信技術(shù)現(xiàn)狀的角度入手，了解通信技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)從根本上為民用航空通信工作提供技術(shù)支持，保證民用航空運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定進(jìn)行，保證通信及時(shí)性和準(zhǔn)確性，為更好的促進(jìn)民用航空事業(yè)實(shí)現(xiàn)積極發(fā)展提供支持。關(guān)鍵詞：民用航空；通信技術(shù)；現(xiàn)狀與對(duì)策民用航空獲得穩(wěn)定、及時(shí)的通信支持，對(duì)于航班的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)、飛行安全，均能夠產(chǎn)生較大的影響，能夠從根本上為民用航空事業(yè)的積極發(fā)展提供支持。但是根據(jù)當(dāng)前航空通信技術(shù)水平，以及技術(shù)支持下的通信質(zhì)量、及時(shí)性，在很多方面還存在明顯的不足，在一定程度上對(duì)民用航空的有效通信不利。因此，當(dāng)前需要準(zhǔn)確分析民用航空通信技術(shù)現(xiàn)狀，明確存在的不足，分析造成問(wèn)題出現(xiàn)的根本原因，并且分析未來(lái)發(fā)展方向和趨勢(shì)。以此保證能夠通過(guò)不斷的提升民用航空通信技術(shù)水平和質(zhì)量，為飛機(jī)安全、穩(wěn)定飛行提供支持，確保飛機(jī)能夠及時(shí)接收消息，做好各項(xiàng)工作，進(jìn)一步完善民用航空發(fā)展體系。一、民用航空通信系統(tǒng)概述按照飛機(jī)的實(shí)際運(yùn)行要求，民用航空通信系統(tǒng)一半包括起飛、飛行和降落三個(gè)部分，根據(jù)不同的區(qū)域，涉及到的地點(diǎn)包括機(jī)電場(chǎng)面、陸地空域區(qū)域和偏遠(yuǎn)地區(qū)或者跨洋地區(qū)空域等［1。同時(shí)，按照通信系統(tǒng)的服務(wù)類型，可以將其分成航空旅客通信服務(wù)，即為旅客提供通信服務(wù)的部分；航空公司運(yùn)營(yíng)、管理服務(wù)，即應(yīng)用在航空工作管理與運(yùn)營(yíng)過(guò)程中提供的服務(wù)；空中交通服務(wù)，即飛機(jī)在飛行過(guò)程中，空中管制部門對(duì)飛機(jī)進(jìn)行控制的服務(wù)。對(duì)于民用航空來(lái)說(shuō)，通信技術(shù)是非常重要的一部分內(nèi)容，系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，直接關(guān)系到飛機(jī)正常運(yùn)行，與民航企業(yè)的運(yùn)營(yíng)和發(fā)展相關(guān)。只有進(jìn)行高效、及時(shí)的溝通，才能夠真正為各個(gè)部門之間的有效溝通提供支持，促進(jìn)民用航空運(yùn)輸安全，提升民用航空管理工作效率和質(zhì)量。同時(shí)，民用航空運(yùn)行中，飛機(jī)故障是非常嚴(yán)重的安全事故，出現(xiàn)這類大型安全事故與通信系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)，有著非常直接的關(guān)系。而通過(guò)對(duì)技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，了解技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，能夠保證民航企業(yè)落實(shí)對(duì)高新技術(shù)的引進(jìn)和應(yīng)用，高度重視民用航空通信技術(shù)水平，進(jìn)而為飛機(jī)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行提供支持。二、民用航空通信技術(shù)現(xiàn)狀（一） 航空旅客通信從建設(shè)地基網(wǎng)的機(jī)場(chǎng)寬帶接入方法進(jìn)行分析，開始使用的使在EV-DO技術(shù)支持下的Gogo頻帶技術(shù)，后來(lái)又通過(guò)升級(jí)變成了ATG4系統(tǒng)，下行峰值直接從以往的3.1Mb/s變成了9.8Mb/s。實(shí)際上，Gogo技術(shù)在速率、穩(wěn)定性方面并不比地面DSL網(wǎng)絡(luò)，但是由于在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方面存在一定不足，以及減少地基站對(duì)于業(yè)務(wù)體驗(yàn)產(chǎn)生的不良影響能力不佳，在胰島功能程度上造成技術(shù)應(yīng)用存在局限性。在我國(guó)民用航空地空寬帶系統(tǒng)發(fā)明和應(yīng)用后，我國(guó)航空互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，航線中空基站的數(shù)量不斷增加。同時(shí)，從衛(wèi)星中繼機(jī)艙寬帶接入技術(shù)的角度分析，主要包括Ku與Ka等技術(shù)，能夠基本上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量、全覆蓋。尤其是在機(jī)艙中計(jì)入的移動(dòng)電話，在衛(wèi)星中繼的支持下，能夠?qū)崿F(xiàn)艙內(nèi)基站、地面網(wǎng)絡(luò)之間的有效連接，這都得益于微微蜂窩基站的設(shè)置，促使機(jī)艙中網(wǎng)絡(luò)接入、語(yǔ)音通信能夠成為現(xiàn)實(shí)?？梢姡裼煤娇找苿?dòng)通信技術(shù)在經(jīng)過(guò)VHF模擬、VDL語(yǔ)音通信的不斷發(fā)展，未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)L頻段。當(dāng)前主要是通過(guò)衛(wèi)星通信技術(shù)、地空寬帶通信聯(lián)合技術(shù)，為乘客的通信要求提供保證［2。（二） 移動(dòng)航路服務(wù)移動(dòng)航路服務(wù)的承載數(shù)據(jù)鏈，主要是以VHF模擬語(yǔ)音系統(tǒng)、短波系統(tǒng)為主，將引擎信息、天氣信息等各類航空移動(dòng)航路服務(wù)作為輔助，其均在VDL2和尋址報(bào)告系統(tǒng)的支持下實(shí)現(xiàn)。如果通信中出現(xiàn)了VHF頻譜擁堵的問(wèn)題，一般通過(guò)對(duì)頻譜分配進(jìn)行優(yōu)化，再結(jié)合新型的AEROMACS等各類通信導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行替換，能夠達(dá)到對(duì)應(yīng)的使用要求。近些年在一定比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，如新疆地區(qū)，備用系統(tǒng)一般為航空短波通信技術(shù)為主，原本的移動(dòng)航路服務(wù)通信尋址報(bào)告系統(tǒng)，正逐漸被VDL2替代。（三） 偏遠(yuǎn)地區(qū)、跨洋通信針對(duì)航空移動(dòng)衛(wèi)星通信的實(shí)際頻段來(lái)說(shuō)，其主要包括Ka頻段、L頻段等，具體來(lái)說(shuō)：一，L頻段，期主要包括提供ATM業(yè)務(wù)的Aero-H/H+/1；Swift-64，即Volp/Aero-H+業(yè)務(wù)；語(yǔ)音和AOC、ATC業(yè)務(wù)的Iridium等技術(shù)。這些技術(shù)在速率、頻段和終端重量等方面，存在著比較大的差異性［3］。二，Ku頻段，主要能夠提供的業(yè)務(wù)為廣播個(gè)寬帶接入業(yè)務(wù)，如Yonder技術(shù)，提供的就是移動(dòng)寬帶接入業(yè)務(wù)。三，Ka頻段，該頻段主要是衛(wèi)星通信，涉及到除了南極和北極其他所有范圍，頻段一般是18.3-20.2/28.1-30GHZ。主要支持的特務(wù)為網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)和VOLP業(yè)務(wù)，在衛(wèi)星導(dǎo)航通信系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)的支持下，跨洋空中交管系統(tǒng)的容量、飛機(jī)和航路間距、空中定位準(zhǔn)確性等各個(gè)方面的指標(biāo)均實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化。（四） 機(jī)場(chǎng)地面通信針對(duì)機(jī)場(chǎng)地面通信來(lái)說(shuō)，主要涉及的技術(shù)包括以下幾種：一，TETRA技術(shù)，頻段處于380-470MHz、870-876MHz、915-921MHz之間，峰值速率一般是是36kb/s，用戶最多為4，主要提供的服務(wù)為集群調(diào)度［4］。二，ADL技術(shù)，技術(shù)應(yīng)用距離要求小于55km，寬帶8.192MHz，峰值速率處于128kb/s-2.048mb/s范圍內(nèi)，最大用戶容量為128，提供的主要服務(wù)為集群調(diào)度、起降與滑行支持。三，AEROMACS技術(shù)，其主要是提供飛行情報(bào)、緊急情報(bào)服務(wù)。三、民用航空通信技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢(shì)（一） 面臨的挑戰(zhàn)未來(lái)航空通信技術(shù)的研究方向，主要選擇至少在十年以后依然能夠滿足航空通信需求，并且可以被廣泛應(yīng)用的系統(tǒng)［5］。以NEWSKY計(jì)劃來(lái)說(shuō)，其中主要討論了未來(lái)航空網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)，表明通過(guò)形成多種物理層鏈路的方式，結(jié)合旅游、無(wú)縫切換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)航空導(dǎo)航的有效監(jiān)視和數(shù)據(jù)通信，這是對(duì)未來(lái)多網(wǎng)絡(luò)、多鏈路、寬帶化航空網(wǎng)絡(luò)的一種探索。但是以上提到的各類系統(tǒng)，在全球化部署過(guò)程中依然需要面對(duì)一定的困難，是需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。具體來(lái)說(shuō)：一，標(biāo)準(zhǔn)化，L段、AEROMACS與航空移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)，作為航空通信數(shù)據(jù)鏈的未來(lái)，想要真正形成國(guó)際化佳通和互通還需要克服很多的難關(guān)；6］。二，兼容性，全新的通信技術(shù)和現(xiàn)有技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)有效融合，決定了這些新技術(shù)能否被有效應(yīng)用在實(shí)際中，以及新舊技術(shù)替換過(guò)程中能否實(shí)現(xiàn)順利過(guò)渡。同時(shí)，ATS等影響飛行安全的服務(wù)，在和AAC等非操作相關(guān)服務(wù)在共享通信容量過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的資源調(diào)度、分配，業(yè)務(wù)之間能否兼容和共存。三，一致性，當(dāng)前通信系統(tǒng)和地面網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)應(yīng)用了IPv6協(xié)議，但是AOC等依然采用IPv4協(xié)議，通信協(xié)議不一致。四，合理性，當(dāng)前各個(gè)國(guó)家在頻譜管理、分配過(guò)程中，想要真正尋求全球統(tǒng)一的通信頻段，存在比較多的困難。同時(shí)，一體化地基、空基和天基網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了多種通信鏈路異質(zhì)化發(fā)展，在這種架構(gòu)下，衛(wèi)星信道等如何實(shí)現(xiàn)有效的調(diào)度與管理，存在一定的困難。此外，隨著不斷增長(zhǎng)的交通需求，空中交通的密度不斷增加，精確度要求更高，并且旅客在通信的要求也在不斷增加，這些都是需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。（二） 發(fā)展趨勢(shì)2004年開始，聯(lián)邦航空管理局、歐洲航空安全組織，實(shí)現(xiàn)了多種與未來(lái)航空通信系統(tǒng)的深入研究和發(fā)展，如NEWSKY計(jì)劃提出的關(guān)于IPv6微辣一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在十一五、十二五期間，我國(guó)也積極的對(duì)航空移動(dòng)通信技術(shù)展開了研究，對(duì)應(yīng)的法律法規(guī)也實(shí)現(xiàn)了完善，這些研究均指明了未來(lái)我國(guó)航空通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。具體來(lái)說(shuō)：一，快速、大容量的數(shù)據(jù)信息傳輸，全新的應(yīng)用和服務(wù)更多的采用數(shù)據(jù)通信方式，尤其是航空旅客通信的實(shí)際開放，將在一定程度上促進(jìn)移動(dòng)通信需求實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。未來(lái)航空移動(dòng)通信系統(tǒng)要具備大容量數(shù)據(jù)傳輸基本能力。二，將網(wǎng)絡(luò)作為中心的一種管理模式，未來(lái)航空實(shí)體之間的信息交互需求會(huì)不斷增加，所有協(xié)同決策、全系統(tǒng)信息管理，都要將網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，各個(gè)服務(wù)系統(tǒng)之間互相兼容，以此保證能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)管理與操作給予支持［7］三，多練率共存形勢(shì)，航空器可以同時(shí)兼容多個(gè)鏈路，通過(guò)多鏈路管理、調(diào)度可以為航空通信提供不同的QoS服務(wù)。四，管理工作實(shí)現(xiàn)明顯提升，能夠?yàn)楹娇招畔⒐芾?、通信的穩(wěn)定進(jìn)行提供支持，在一定程度上為航空通信技術(shù)的發(fā)展提供支持。結(jié)語(yǔ)：民用航空通信技術(shù)的積極發(fā)展，能夠?yàn)楹娇者\(yùn)輸工作的穩(wěn)定運(yùn)