基于3G/4G技术的民航空管台站无线通信系统

拜俊鹏

【摘要】    随着移动通信技术的迅猛发展，移动通信网络的发展为更为广泛的应用创造了条件，将移动3G/4G技术应用到空管通信系统，作为现有地面通信网的备份使用，是解决空管通信传输问题的一个现实可行方案。

【关键词】    3G/4G技术    民航空管台站    无线通信系统

目前，空管台站业务信号的传输，主要采用自建、租用运营商电路和卫星的方式，此类方式却有大量问题存在，如由于卫星通信带宽受限、覆盖范围、时延大、受天气影响大等原因，在实际使用中难以满足空管应急通信的技术需要。本文就基于3G/4G技术的民航空管台站无线通信系统展开研究。

一、空管台站传输网络的设计

为保障远端台站通信业务的传输可靠性，在已有的E1或光纤链路条件基础上增加1路4G VPDN无线链路。远端台站各项重要业务在主用链路通道上通信，当主用线路出现故障时，信号切换到4G VPDN无线链路上[1]。

中心端与远端分别安装1台支持4G VPDN的迈普路由器与1套ZMUX-4102新一代多业务接入传输平台，中心端4G路由器接入联通VPDN专线，远端4G接入路由器通过SIM卡4G网络接入基站，建立运营商4G VPDN专线连接，中心路由器建立IPSECVPN OVER L2TP隧道以及私有密钥认证许可，接入端4G路由器配置相对应的IPSECVPN以及自设密钥许可，经中心路由器认证后，中心端和接入端建立安全隔离的端对端安全网络连接通道。

二、雷达数据传输性能测试

2.1测试内容

（1）移动VPDN专线是否能够满足承载传输雷达信号：雷达信号传输数据无误码;

（2）移动VPDN专线承载传输雷达信号的稳定性：接入TVS系统后是否影响管制坐席的工作;

（3）承载雷达信号所需的4G流量开消的统计：雷达传输时，4G流量开消≤12k/s。

2.2测试步骤

1）局端与远端分别安装1台支持移动VPDN的4G路由器与1套多业务接入传输平台;2）局端4G中心路由器接入联通VPDN专线，远端4G接入路由器通过SIM卡4G网络接入基站，建立运营商移动VPDN专线连接。中心路由器建立IPSECVPN OVER L2TP隧道以及私有密钥认证许可，接入端4G路由器配置相对应的IPSECVPN以及自设密钥许可，经中心路由器认证后，中心端和接入端建立安全隔离的端对端安全网络连接通道;3）局端与远端ZMUX-4102接入4G路由器，根据现场4G链路环境配置ZMUX-4102平台参数，达到传输最佳效果;4）在航管楼雷达机房从雷达复用器共享1路雷达信号，接入ZMUX-4102平台，通过运营商移动VPDN专线，将雷达信号传输到户县区管;5）雷达信号接入到TVS端口前，通过HCT-7000测试仪与1套GEA-8130A测试仪，测试分析通过移动VPDN专线传输的雷达数据、并验证同步时钟格式、数据包统计、错误包统计等信号质量及4G流量开消进行测试[2]。测试结果：测试通过。HCT-7000测试雷达数据无误码，GEA-8130A测试4G流量平均10k/s。6）经观测确认正常后，再接入XIYRAY主用C1接口。在RADAR LINES CONFIGURATION界面观察XIYRAY Asterix C1接口状态;7）在RADAR LINES STATISTICS界面查看XIYRAY C1下C.MSG窗口中数据包的统计。当正确的数据包传送到C1接口后，窗口下数值开始滚动增长;8）退回到雷达屏幕，监视系统界面XIYRAY通道状态提示和DATA呈现绿色。任意点选飞机目标，放大后观察是否有方位偏移，确认接入的雷神二次雷达信号正常;9）测试期间，在接入端路由器上通过笔记电脑对中心端银讯ZMUX-4102 PCM进行网络ping包测试，ping包延迟均≥50ms，未发现明显抖动。

2.3测试结果

经过8月6日14：30至8月7日14：30，24小时的期间，管制坐席对XIYRAY C1通道即雷神二次雷达未发现异常报告，HCT-7000测试雷达数据无误码，GEA-8130A测试1路9.6k雷达信号的4G流量开消为15kbits/sec。无线4G传输时延、抖动缓存吸收、带宽和抗丢包等满足空管业务传输的要求，测试通过。

三、甚高频数据传输性能测试

3.1测试内容

测试平台连接完后，由区管管制席位通过内话系统，选择经过商县导航台附近的航班，在测试频率上进行地空甚高频测试，并就双方语音质量进行评估。

3.2测试步骤

1）系统连线及4G网络通信评估，登录4G路由器观察到所在位置4G信号强度为-82dBm 57sau，判断为良。4G接入路由器与中心路由互ping通信正常;

2）判断语音通道是否建立正常通信。测试点和中心端FA36 voice通道UP，接口指示灯正常;

3）不连接电台天线时，电台通信测试。区管中心内话系统连接遥控盒，测试远端电台天线接口安裝假负载，遥控盒PPT发话，远端电台话音外放收听，经过发话测试，收听正常;

4）联系管制坐席，选择空闲间隙，选择航路附近航班进行甚高频测试。电台连接发射天线，设定测试频率127.575Mhz，由管制坐席从内话系统直接与附近航班进行通话;

5）经现场收听到地空对话及管制坐席反馈，双方语音能够达到第4级别[3]。

3.3测试结果

经过约3个小时的测试，管制坐席利用空余时间对5个飞经商县导航台空域的航班进行甚高频地空对话，电台各项遥控技术指标、通话质量基本能够满足甚高频通信要求（甚高频话音通信传输要求时延不超过20ms，误码率应小于1×10-6）。测试通过。

四、结语

在目前的通信传输系统基础上，作为备用传输路由，与现有地面线路形成双路由保护传输系统，确保地面线路因不可抗力中断情况下，还可通过空中线路传输，保障雷达、甚高频等重要业务安全可靠性传输。

从整体上提高民航安全水平、运行效率和服务能力，增大空域容量。

参  考  文  献

[1]陈晓娜.浅谈民航空管无线通信系统的抗干扰问题[J].中国新通信，2017，19（17）.

[2]张军航.民航地空甚高频通信系统中的常见故障分析[J].电子世界，2019，559（1）：207-207.

[3]童英桀.民用航空甚高频通信系统互调干扰分析与建模研究[J].军民两用技术与产品，2017（14）：21-21.