民用航空通信技术现状与发展

民用航空通信技术现状与发展

冯辰

上海飞机设计研究院 上海市浦东新区 201314

摘要：随着社会的快速发展，航空事业获得了较为广阔的发展空间，尤其是民用航空近些年的发展非常快速，发展前景一片大好。因此，为了能够更好的促进民用航空事业积极发展，当前从分析民用航空通信技术现状的角度入手，了解通信技术未来发展趋势。通过从根本上为民用航空通信工作提供技术支持，保证民用航空运输的稳定进行，保证通信及时性和准确性，为更好的促进民用航空事业实现积极发展提供支持。

关键词：民用航空；通信技术；现状与对策

民用航空获得稳定、及时的通信支持，对于航班的稳定运营、飞行安全，均能够产生较大的影响，能够从根本上为民用航空事业的积极发展提供支持。但是根据当前航空通信技术水平，以及技术支持下的通信质量、及时性，在很多方面还存在明显的不足，在一定程度上对民用航空的有效通信不利。因此，当前需要准确分析民用航空通信技术现状，明确存在的不足，分析造成问题出现的根本原因，并且分析未来发展方向和趋势。以此保证能够通过不断的提升民用航空通信技术水平和质量，为飞机安全、稳定飞行提供支持，确保飞机能够及时接收消息，做好各项工作，进一步完善民用航空发展体系。

一、民用航空通信系统概述

按照飞机的实际运行要求，民用航空通信系统一半包括起飞、飞行和降落三个部分，根据不同的区域，涉及到的地点包括机电场面、陆地空域区域和偏远地区或者跨洋地区空域等^[1]。同时，按照通信系统的服务类型，可以将其分成航空旅客通信服务，即为旅客提供通信服务的部分；航空公司运营、管理服务，即应用在航空工作管理与运营过程中提供的服务；空中交通服务，即飞机在飞行过程中，空中管制部门对飞机进行控制的服务。

对于民用航空来说，通信技术是非常重要的一部分内容，系统能否正常运行，直接关系到飞机正常运行，与民航企业的运营和发展相关。只有进行高效、及时的沟通，才能够真正为各个部门之间的有效沟通提供支持，促进民用航空运输安全，提升民用航空管理工作效率和质量。同时，民用航空运行中，飞机故障是非常严重的安全事故，出现这类大型安全事故与通信系统是否处于正常工作状态，有着非常直接的关系。而通过对技术现状进行分析，了解技术未来发展趋势，能够保证民航企业落实对高新技术的引进和应用，高度重视民用航空通信技术水平，进而为飞机安全、稳定的运行提供支持。

二、民用航空通信技术现状

（一）航空旅客通信

从建设地基网的机场宽带接入方法进行分析，开始使用的使在EV-DO技术支持下的Gogo频带技术，后来又通过升级变成了ATG4系统，下行峰值直接从以往的3.1Mb/s变成了9.8Mb/s。实际上，Gogo技术在速率、稳定性方面并不比地面DSL网络，但是由于在卫星网络的应用方面存在一定不足，以及减少地基站对于业务体验产生的不良影响能力不佳，在胰岛功能程度上造成技术应用存在局限性。在我国民用航空地空宽带系统发明和应用后，我国航空互联网时代已经到来，航线中空基站的数量不断增加。同时，从卫星中继机舱宽带接入技术的角度分析，主要包括Ku与Ka等技术，能够基本上实现网络容量、全覆盖。尤其是在机舱中计入的移动电话，在卫星中继的支持下，能够实现舱内基站、地面网络之间的有效连接，这都得益于微微蜂窝基站的设置，促使机舱中网络接入、语音通信能够成为现实。可见，民用航空移动通信技术在经过VHF模拟、VDL语音通信的不断发展，未来有望实现L频段。当前主要是通过卫星通信技术、地空宽带通信联合技术，为乘客的通信要求提供保证^[2]。

（二）移动航路服务

移动航路服务的承载数据链，主要是以VHF模拟语音系统、短波系统为主，将引擎信息、天气信息等各类航空移动航路服务作为辅助，其均在VDL2和寻址报告系统的支持下实现。如果通信中出现了VHF频谱拥堵的问题，一般通过对频谱分配进行优化，再结合新型的AEROMACS等各类通信导航系统进行替换，能够达到对应的使用要求。近些年在一定比较偏远的地区，如新疆地区，备用系统一般为航空短波通信技术为主，原本的移动航路服务通信寻址报告系统，正逐渐被VDL2替代。

（三）偏远地区、跨洋通信

针对航空移动卫星通信的实际频段来说，其主要包括Ka频段、L频段等，具体来说：一，L频段，期主要包括提供ATM业务的Aero-H/H+/1；Swift-64，即Volp/Aero-H+业务；语音和AOC、ATC业务的Iridium等技术。这些技术在速率、频段和终端重量等方面，存在着比较大的差异性^[3]。二，Ku频段，主要能够提供的业务为广播个宽带接入业务，如Yonder技术，提供的就是移动宽带接入业务。三，Ka频段，该频段主要是卫星通信，涉及到除了南极和北极其他所有范围，频段一般是18.3-20.2/28.1-30GHz。主要支持的特务为网络访问和VOLP业务，在卫星导航通信系统、全球定位系统的支持下，跨洋空中交管系统的容量、飞机和航路间距、空中定位准确性等各个方面的指标均实现了优化。

（四）机场地面通信

针对机场地面通信来说，主要涉及的技术包括以下几种：一，TETRA技术，频段处于380-470MHz、870-876MHz、915-921MHz之间，峰值速率一般是是36kb/s，用户最多为4，主要提供的服务为集群调度^[4]。二，ADL技术，技术应用距离要求小于55km，宽带8.192MHz，峰值速率处于128kb/s-2.048mb/s范围内，最大用户容量为128，提供的主要服务为集群调度、起降与滑行支持。三，AEROMACS技术，其主要是提供飞行情报、紧急情报服务。

三、民用航空通信技术面临的挑战和发展趋势

（一）面临的挑战

未来航空通信技术的研究方向，主要选择至少在十年以后依然能够满足航空通信需求，并且可以被广泛应用的系统^[5]。以NEWSKY计划来说，其中主要讨论了未来航空网络系统架构，表明通过形成多种物理层链路的方式，结合旅游、无缝切换技术，实现对航空导航的有效监视和数据通信，这是对未来多网络、多链路、宽带化航空网络的一种探索。但是以上提到的各类系统，在全球化部署过程中依然需要面对一定的困难，是需要重点关注的内容。具体来说：一，标准化，L段、AEROMACS与航空移动卫星系统，作为航空通信数据链的未来，想要真正形成国际化佳通和互通还需要克服很多的难关^[6]。二，兼容性，全新的通信技术和现有技术能否实现有效融合，决定了这些新技术能否被有效应用在实际中，以及新旧技术替换过程中能否实现顺利过渡。同时，ATS等影响飞行安全的服务，在和AAC等非操作相关服务在共享通信容量过程中实现的资源调度、分配，业务之间能否兼容和共存。三，一致性，当前通信系统和地面网络已经应用了IPv6协议，但是AOC等依然采用IPv4协议，通信协议不一致。四，合理性，当前各个国家在频谱管理、分配过程中，想要真正寻求全球统一的通信频段，存在比较多的困难。同时，一体化地基、空基和天基网络，实现了多种通信链路异质化发展，在这种架构下，卫星信道等如何实现有效的调度与管理，存在一定的困难。此外，随着不断增长的交通需求，空中交通的密度不断增加，精确度要求更高，并且旅客在通信的要求也在不断增加，这些都是需要重点考虑的问题。

（二）发展趋势

2004年开始，联邦航空管理局、欧洲航空安全组织，实现了多种与未来航空通信系统的深入研究和发展，如NEWSKY计划提出的关于IPv6微辣一体化网络架构。在十一五、十二五期间，我国也积极的对航空移动通信技术展开了研究，对应的法律法规也实现了完善，这些研究均指明了未来我国航空通信技术的发展趋势。具体来说：一，快速、大容量的数据信息传输，全新的应用和服务更多的采用数据通信方式，尤其是航空旅客通信的实际开放，将在一定程度上促进移动通信需求实现跨越式发展。未来航空移动通信系统要具备大容量数据传输基本能力。二，将网络作为中心的一种管理模式，未来航空实体之间的信息交互需求会不断增加，所有协同决策、全系统信息管理，都要将网络作为基础，各个服务系统之间互相兼容，以此保证能够对网络管理与操作给予支持^[7]。三，多练率共存形势，航空器可以同时兼容多个链路，通过多链路管理、调度可以为航空通信提供不同的QoS服务。四，管理工作实现明显提升，能够为航空信息管理、通信的稳定进行提供支持，在一定程度上为航空通信技术的发展提供支持。

结语：

民用航空通信技术的积极发展，能够为航空运输工作的稳定运行提供支持，进一步保障航空通信的顺利进行，为旅客、航空公司、交通管制等各个部门工作的有序开展提供支持。因此，在了解技术现状的基础上，需要从多个角度明确技术发展趋势，促进技术和系统的标准化、系统化发展。只有这样才能保证我国民用航空通信技术的发展满足国际化发展要求，针对性的结合我国实际情况进行完善，进而真正创建出完善通信系统，为民用航空事业的积极发展提供支持。

参考文献：

[1] 彭洋,陈爽,樊星材. 民用航空通信技术现状与发展[J]. 军民两用技术与产品,2018(8):62.

[2] 金磊. 民用航空通信技术现状与发展措施研究[J]. 数字化用户,2019(11):31.

[3] 周宇杰. 民用航空通信技术现状与发展[J]. 消费导刊,2019(11):26.

[4] 陈菲菲,拓卓,杜宏燊,等. 民用航空通信技术现状与发展[J]. 计算机产品与流通,2018(1).

[5] 唐琳竣. 民用航空通信技术现状与发展[J]. 中国航班,2019(7):0067.

[6] 姚亮亮,冯冲,肖金祥. 民用航空通信技术的现状、应用和发展分析探究[J]. 科学与信息化,2019(3):20,26.

[7] 孙毅驰. 浅析中国民用航空通信、导航系统发展现状[J]. 中国新通信,2020,22(13):19-20.