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“航空5G”为民航运行增速赋能
来源:中国民航网2022-07-03 13:57:00

《中国民航报》、中国民航网 记者见习记者潘瑾瑜、张人尹 报道今年初,民航局印发了航空5G通信技术在民航领域应用的首个具体指南——《航空5G机场场面宽带移动通信系统建设应用实施方案》(以下简称《方案》),航空5G全面应用的序幕正式拉开。航空5G机场场面宽带移动通信系统(以下简称“5G AeroMACS”)是什么?在以智慧民航建设为主线的“十四五”时期,它又将为机场运行带来哪些改变?

更广更快更稳更强

近年来,移动通信技术不断迭代升级,1G打电话,2G发短信,3G看图片、听音乐,4G在线直播……而5G(第五代移动通信技术)依靠低延时、高可靠、大带宽的特性,不仅可解决人与人之间的通信问题,为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清视频等更加身临其境的体验,而且能满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用需求,实现人与物、物与物的万物互联。如今,中国5G已经进入规模化应用关键期,正在工业、医疗、教育、交通等多个领域发挥赋能效应,成为拉动新一轮经济增长的重要引擎。《“十四五”民用航空发展规划》明确提出,要加快扩大5G、大数据、区块链、人工智能、北斗系统等技术的民航应用。5G与民航业这一技术密集型行业的深度融合,不仅将加快民航业新技术的推广应用,深入推进智慧民航建设,也将为5G打造更加强大的产业基础与应用生态。

“大力推进新一代航空宽带通信的应用,建设公用、专用相结合的民航5G网络,积极构建国际一流的现代化民航通信基础设施体系,助力智慧民航运输系统的建设与运行”。这是民航局2021年4月发布的《中国民航新一代航空宽带通信技术路线图》(以下简称《路线图》)提出的发展目标。《路线图》还对新一代航空宽带通信技术在民航的4个典型应用场景进行了明确,分别是机场空侧、机场陆侧、航路飞行阶段的航空器驾驶舱以及客舱。其中,机场空侧场景面向机场飞行区内航空器、车辆的移动通信,需要应用AeroMACS这一航空专用通信网络。而5G AeroMACS便是将第五代移动通信技术应用于AeroMACS这一民航专用网络,在民用机场范围内使用航空专用频率的新一代航空宽带通信技术。

民航数据通信有限责任公司副总经理朱衍波介绍,5G AeroMACS融合了AeroMACS的频谱(5091兆赫~5150兆赫)和我国优势5G技术,对5G技术进行航空定制,是智慧民航的通信基础设施。与其他民航无线通信技术相比,5G AeroMACS具有更大的通信带宽、更短的通信延时,支持更大规模的用户接入并具有更强大的防护能力,能够显著提升场面航班运行保障业务的自动化、可视化、数字化和智能化水平。我们可以通过一组数据感受从AeroMACS 1.0到5G AeroMACS的全面升级:从传输速率来看,AeroMACS 1.0为20Mb?ps,5G AeroMACS为350Mbps,是前者的10余倍;从典型时延来看,Aero?MACS 1.0为50毫秒,5G AeroMACS为15毫秒,较前者缩短了不止一半;从网络稳定前提下的最大移动速度来看,AeroMACS 1.0为120公里/小时,5G AeroMACS为400公里/小时;从单站覆盖范围内可承载的设备容量来看,Aero?MACS 1.0为400台,5G AeroMACS则为4000台。

朱衍波表示,通过优化的网络切片技术,5G AeroMACS将支持机场内的各类业务、各种设备,特别是能够支持安全性和传输延时要求较高的管制运行指挥、场面安全运行管控和航班运行保障行为监测等无线数据通信场景。
航空5G如何炼成?

从4G到5G并非简单的网络提速,而是全方位的技术升级,需要消除在特定频谱范围内增加有效通信距离、提升传输带宽、降低传输延时、提高通信安全性等难点。朱衍波介绍,5G AeroMACS技术融合了AeroMACS无线传输标准,并通过对5G 3GPP协议的航空定制,提升天线部分的无线传输特性,从而能在有效利用5G技术低延时、大带宽和广连接特性的基础上,实现在机场内站址选择有限条件下的场内全部运行区域通信覆盖。

在新一代航空宽带通信技术的不同应用场景中,机场空侧场景是覆盖各类元素最全、支持扩展应用最丰富、最具有民航特色的,同时也是与航空安全运行关系最密切的。作为机场空侧场景采用的核心技术,5G AeroMACS可以通过数字化采集、传输、存储的方式,实现业务运行数据在飞机驾驶舱、塔台、场面车辆及航空公司、机场运行控制部门等不同终端用户间安全、准确、快速、有效传输,传输内容包括机场高精度数字地图,跑道、滑行道、廊桥、停机位占用情况,飞机、车辆实时位置,塔台发布的滑行路径等。5G AeroMACS应用后,飞行员能够准确、快速地获取滑行路线,增强情景意识,减少话音信道占用;管制员能够随时关注跑滑区域占用时间、影响范围以及停机位等情况,对飞机、车辆进行实时数字化管控;车辆驾驶员能够及时获取机场场面运行态势和计划,防止跑道侵入,保障飞机安全运行;机场和航空公司运控部门可以直观掌握机场场面飞机、车辆、场道和设施资源使用情况,及时调配资源,进一步提升机场运行效率,扩大机场容量。“一线工作人员提高了对所处生产环节的状态感知和掌控能力,而航班保障能力的增强也将提升旅客的出行体验。”朱衍波表示。

5G AeroMACS让空管、机场、航空公司和其他驻场单位能够实现信息实时传输与有效共享,为多主体协同运行提供坚实支撑,有力提升以“安全、效率、效益、绿色、容量”为核心的机场运行水平和能力,并促进场面资源管理精细化,进一步扩大机场容量。朱衍波向记者介绍,以车辆避让飞机和防止车辆侵入跑道应用为例,5G AeroMACS能够实现基于秒级位置报告的场面车辆运行实时动态监视,这是现有机场无线通信系统无法做到的。正是基于这一点,车辆驾驶员与管制员能够通过数字化指令通信,实时共享运行态势,从而有效提高管制员的车辆管控能力和场面运行安全性。

在提升效率的同时,如何保证5G AeroMACS的安全性、稳定性?作为民航通信专网,5G AeroMACS具有基于民航专用网络、使用航空专用频率、符合航空安全通信等级要求等重要特征,与公共网络严格隔离,不存在共用关系,在基站、终端等设备和承载业务上也相对独立。朱衍波介绍,5G AeroMACS使用双向加密访问技术对网络用户实现网络使用的安全管控,能够切实保障民航业务运行中的各类无线数据通信需求。同时,为了确保提供稳定、不间断的通信服务,5G AeroMACS提供场内运行区域多站冗余覆盖,通信设备采用双路热备,网管系统实时监控网络全部关键运行节点的运行参数,能够及时发现和处置出现的异常情况,保证网络不间断运行。

行业应用前景广阔

《路线图》对5G AeroMACS的推广应用编制了明确的时间表,即到2025年底,完成基于5G AeroMACS技术的“机—车—场道—设施”协同运行应用示范并在行业内推广,深化新一代航空宽带通信系统在民航各领域典型应用示范。此前,民航局批复了国内110个机场的AeroMACS使用频率,并在北京、成都、天津等23个机场启动了AeroMACS 1.0网络建设。2021年底,民航局进一步批复将AeroMACS频率使用许可扩展到国内所有民用运输机场,并于今年开始首批试点的5G AeroMACS和应用系统建设。

民航局空管行业管理办公室相关负责人介绍,民航局高度重视5G AeroMACS在国内机场的实施应用和推广工作,首批试点项目将聚焦机场、空管、航空公司等运行单位协作,以提高安全水平、提升运行效率为核心,兼顾试点内容在全行业的可复制性、可推广性和可扩展性,为后续机场5G AeroMACS网络和业务系统建设提供清晰、明确、具体的参考,为智慧民航建设提供有力支撑。

目前,国外仍以基于WiMAX技术(基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入城域网技术)的AeroMACS网络建设和应用为主,尚未开展关于5G AeroMACS技术的应用研究,我国5G AeroMACS技术和应用发展处于国际领先地位。据了解,民航局已经启动5G AeroMACS相关行业标准和规范的编制工作,同时积极在国际民航组织通信专家组会议上提出开展Aero?MACS国际标准修订以支持5G Aero?MACS技术,支持和鼓励民航各运行单位将5G AeroMACS技术和装备应用于各类业务运行场景,推动中国民航的数字化、智能化、智慧化建设。

民航局空管行业管理办公室相关负责人表示,下一步,为更好推进5G Aero?MACS建设应用,全行业将在首批试点示范基础上,加强相关法规标准体系建设,逐步完善与“机—车—场道—设施”协同运行配套的相关标准规范;强化系统设备研发制造,指导工业界研发适用于场面空侧应用场景的多类型航空5G AeroMACS基站和终端设备,为民航各业务用户提供匹配的设备和产品;推动网络建设和核准,强化航空5G AeroMACS网络与其他网络的多网融合,提升空管、机场、航空公司的协同运行能力和水平;推进“机—车—场道—设施”应用示范,促进5G AeroMACS机场场面运行全阶段、全流程、全场景的深入推广应用。

光点

“5G+民航”,升级不止在硬件

提到5G,人们首先会想到提升传输带宽、降低传输延时、提高通信安全性等特点,而5G也成了“低延时、高可靠、大带宽”的代名词。事实上,5G的出现不仅是精准性、预见性、协同性的技术以及基础设施建设的升级,更是万物互联理念的体现。

航空安全直接关系到“国之大者”,必须确保航空运行绝对安全,确保人民生命绝对安全。以5G AeroMACS技术为例,航空公司、机场、空管等可以通过航空5G专网准确、及时、快速地共享信息,如制作高精度的机场数字地图,实时获取飞机、车辆位置,发布航空器滑行路径等。在通过专网构建“连接万物”的系统后,依托海量数据与不断完善的模型,5G能够让风险隐患在暴露之前就得到有效干预,从而将航空安全水平提升到新的量级。这不仅显著增强了对安全运行态势的预判能力,更实现了航空器全生命周期监测、控制与管理。

安全底线之上是5G带来的机场运行效率提升。数据显示,4G技术可以在每平方公里内管理大约1万台设备,而5G技术在每平方公里内预计将可管理多达100万台设备。想象一下,在5G技术的支撑下,物联网能够自如连接、追踪和获取行李、包裹、托盘、集装箱等机场库存信息。这意味着互联信息与共享指令将把机场运行效率提升到前所未有的高度。

随着5G技术与场景的不断融合,民航业建立了数字化旅客和数字化员工系统,并完善数字化流程,从而不断提高数据治理能力。此举不仅拓展了行业发展空间,更构建了行业发展竞争的新优势。

5G带来的万物互联也将为旅客提供极大便利。2019年,东航推出了基于5G的智慧出行服务。该服务场景涵盖值机、安检、登机、摆渡车、机舱口等乘机节点,从旅客、行李、信息三个应用维度畅通旅客出行之路。除此之外,“易安检”“无纸化出行”“一脸通关”等便捷旅客出行举措的落地,同样需要依托基于5G技术建成的“透彻感知、泛在互联、智能协同、开放共享”的智慧民航体系。

随着智慧民航建设逐步深入,以5G为代表的新一代航空宽带通信技术在民航行业的覆盖将更加广泛,不断推动构建“数字化处理、智能化响应、智慧化支撑”的智慧民航系统。而5G与民航产业的深度融合以及民航5G应用生态系统的逐步构建,既是民航行业升级的表现,也是发挥5G引擎动力作用、壮大5G应用产业生态的表现,将进一步发挥5G在促进我国产业转型升级、助力经济社会发展方面的作用。 (张人尹)

责任编辑:wangyaling 000
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