民航通信基本原理
民航通信网广州TDM网组网协议及业务配置解析
民航通信网广州 TDM 网组网协议及业务配置解析
发布时间：2021-04-20T10:08:10.420Z 来源：《科学与技术》2021年1月第2期 作者： 吴世雄
[导读] 本文介绍了民航通信网广州TDM网络的基本概念
吴世雄
中南空管局空管设备应用技术开放实验室，广东广州，510000
摘要： 本文介绍了民航通信网广州TDM网络的基本概念，探讨了该网络组网的有关协议和技术（IS-IS、MPLS等）的基本原理及实际应用，并通过实验用例详细解析了广州TDM网络所承载的多种空管业务（雷达、甚高频、转报、以太网透传等）的具体配置方法。
关键词： TDM网，IS-IS协议，业务配置
1 引言
民航通信网中南地区TDM网的网络拓扑采用双星拓扑设计，网络架构分核心、汇聚、接入三层。核心、汇聚层构建骨干网，接入层构建接入网。核心层分别以广州新白云机场航管楼、广州区域管制中心为中南地区2个区域核心节点，实现汇聚层业务的汇聚和集中；汇聚层
主要设置在各空管分局（站），通过部署汇聚交换设备，实现各空管分局（站）的接入层业务的汇聚和集中，并利用传输网中继分别上联
到广州新白云机场航管楼、广州区域管制中心的核心交换设备；接入层在广州新白云机场航管楼、广州区域管制中心、各空管分局
（站）、三亚区管、珠海进近和广州老白云通信楼分别部署TDM业务接入设备，并在空管雷达、甚高频台站部署台站接入设备，同时在地
方机场部署综合接入设备，其中，TDM业务接入设备接入本地所属汇聚交换设备上，台站接入设备及地方机场接入设备接入到所属汇聚交
换设备上，并上联到各地相应的汇聚设备，实现各点TDM业务的接入。
为便于对业务进行统一管理和减少运行维护时的沟通环节及故障处理时的协调量，中南空管局准备对目前的中南TDM网进行调整，即新建广州TDM网，该网络将作为中南TDM网的一部分，通过在广州区管和航管楼新增汇聚设备和接入设备，实现广州区管所辖高空区域甚
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为保证公司运行控制部门与在所有航路上各点的飞机建立陆空双向无线电通信联系，公司目前租用了二个服务商的通信系统。其工作原理是：通过使用大功率高频（HF）地面电台设备和飞机进行通信，然后通过国际直拨电话（IDD）网络将通话转接到公司签派或其他职能部门进行远距离、大范围的地空通信。
(a)飞机主动联系签派：
(1)选调频率
机组首先根据服务商的推荐选定该地点的高频频率；
(2)联系服务商的地面电台
在选定的频率上与服务商的地面电台建立呼叫联系，并按要求提供欲建立Phone Patch 联系的地面签派部门名称、电话；
(3)与签派通信
服务商的地面电台帮助飞机建立与地面签派部门的Phone Patch 联系后，飞机直接与地面签派部门进行半双工语音通话。
(b)签派主动联系飞机：
(1)用电话联系服务商的地面电台 旗开得胜
读万卷书 行万里路 2 首先用拨通服务商的电话（电话号码见本章），要求建立Phone Patch 联系，并提供航班号、飞机注册号、通话时刻飞机的预计位置、飞机选呼码、该席位的电话号码；
(2)等待服务商的电话
服务商的工作人员使用选呼配合高频的方法尝试联系该指定飞机，当与飞机建立通话后， 使用IDD 直拨电话将通话转接到公司席位上；
(3)与机组通信
公司签派员直接与机组进行半双工语音通话。
(c)注意事项
(1)Phone Patch 程序是半双工通信方式，通信双方不能同时讲话；
(2)由于通常情况下，Phone Patch 程序处于机组发而地面接收的状态，当地面需要发送信息时，应通过服务商的工作人员改变其设备的发送/接收开关而使程序处于地面发而机组接收的状态。故双方通话时必须使用“OVER”或“GO AHEAD”作为结束语，并在对方讲话结束后预留一段时间间隙给服务商电台的工作人员改变其设备的发送/接收开关。
(d)公司租用的电台
VoIP在空管通信系统的应用和发展
VoIP在空管通信系统的应用和发展
摘要:空中交通管理系统的语音通信（无论是空对地还是地对地）主要通过基于TDM的空管网络进行。基于IP的语音通信(简称VoIP)技术是空管十三五规划的重要内容，也是国际民航通信技术的重要发展方向之一。
关键词：VoIP 语音交换系统 甚高频
0引言
随着我国民航事业的飞速发展，航空运输量也随之增加，对空管的要求也越来越高。甚高频地空通信系统与语音交换系统作为民航空管通信的重要组成部分，它们直接影响着空管的正常运行和发展。传统的甚高频地空通信系统以及语音交换系统在通信上、传输方式上以及资源共享上都有一定的落后，而VoIP技术的出现,对民航空管的发展有很大的促进作用。将甚高频地空通信系统与语音交换系统协同 VoIP技术协同发展，将是未来民航空中交通管理系统中不可或缺的一部分。
1 VoIP基本概念和原理
VoIP（ Voice over Internet Protocol ）即网络电话，将模拟的声音数字化，经过压缩与封包之后，以数据包形式在IP网络实时传输，通俗来说也就是互联网电话或IP电话。
VoIP是基于网络之间互联协议的语音通信，基本原理是通过语音压缩设备将模拟声音信号(Voice)进行压缩编码处理,然后再将经过压缩编码处理过的语音数据根据相关的协议进行打包(数据封包),通过分组网络将数据包传送到接收端,经过数据拆包,解压解码等操作后,获得原始的语音信号,从而在IP数据网络上做实时传递。其基本原理可以分以下五个步骤来诠释。
(1)模数转换及语音编码 模拟信号需要经过采样、量化及编码三个步骤转化为数字信号。编码器的种类为:波形编码、参数编码、混合编码，一般在保证话音质量的条件下，尽可能降低信源编码的比特率。
(2)原数据到IP数据
运用网络协议打包数据, 将数据封装为IP数据包格式。
(3)IP数据传输
采用分组交换技术,将数据从源地址传输到目的P地址。将报文分成若干短的、规格化的“分组”或称包,采用路由“储存-转发”的方式,进行交换和传输。首先,在发送端把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段,在每个数据段前添加上含有控制信息的首部构成分组。其次,分组交换网的结点交换机根据收到分组的首部中的地址信息,把“分组"作为数据传输单元依次发送到接收端。最后,在接收把收到的分组剥去首部还原恢复为原来的报文。
飞机无线电发射原理及故障分析
飞机无线电发射原理及故障分析
摘要：当前无线电系统在飞机上的应用发挥重要作用。飞机飞行过程中，无线电系统出现故障会影响飞机安全，甚至导致飞机失事。因此做好无线电在飞机上运行安全的管控受到了关注。本文围绕飞机无线电系统故障以及飞机无线电系统工作原理进行分析，提出对故障进行排除的相关建议，希望能够对飞机安全稳定运行具有参考价值。
关键词：飞机无线电；无线电故障；发射原理
飞机无线电系统是重要的飞机仪表，为保证飞机安全飞行方面发挥作用。但是由于受到相关因素，如天气因素、人为因素等影响，飞机起飞后由于无心点故障会导致飞行期间出现异常，威胁飞机运行安全，做好飞机无线电系统的工作原理，及时分析原因和进行故障排除，对于维护飞机安全运行非常关键。
1.
飞机无线电系统工作原理
飞机无线电系统结构包括航空通信平台等，运用双办公半双工模式实现双向传送，一般是在一个时间内向一个方向传送，采用交替进行的方式，通过按键进行收发控制，例如按下发射控制按钮时，发射就会处于工作状态，松开发生按钮，发射就处于停止状态，而接收也随之在工作状态和不工作状态之间切换。如果发生了发射按钮黏连或连续发射时间超过限定时速，这可能导致发射机出现抑制发射的情况。在左右发射按键交替按下时，驾驶员往往会碰到一边的按钮出现粘连，使得发射机自动抑制发射出现异常情况，此时发射机就不会受到驾驶员的控制，导致了故障发生[1]。
1.
飞机无线电故障分析 飞机无线电系统作为一种机载无线电设备，功能包括进行飞行范围的测定，经过地面反射协调波向地面发射，接受天线从发射机耦合来的发射波进行混拼，用频率计算机得出差额之后，通过相关换算得到飞机与地面的高度以及飞机运行状况的飞机无线电系统，包括收发机发射及接收天线以及显示装置等系统故障，经过分析，采用对飞机无线电系统工作原理的简单判断的方式，当出现故障时，飞行员可以根据飞机无线电系统的运行管理，找到故障发生原因，例如如果出现两侧无线高度表述之出现差异的时候，则表明通道自动驾驶方式不能正确使用，一侧的按键发生粘连，显示屏将会显示出错误的数值。还有一种故障是当前常见于民航设备中的，这种故障发生在方向信标机上概率较大，设备是一种工作于中长波的民航无线电导航设备,广泛用于飞机航路导航和进场导航，为飞机提供示位和导航信息。其工作原理是以每7.5秒为周期进行识别码不间断连续发射，辐射一次识别码形成载波信号,信标台需不间断地为飞机提供息,这就要求维护人员提出了的更要的要求，一旦发生设备故障，要具备较强的快速自主修复维修能力。
民航通信网中南地区TDM网优化浅析
民航通信网中南地区 TDM网优化浅析
摘要：中南地区空管局TDM网作为民航通信网重要组成部分，主要用来承载中南地区空管雷达、甚高频、报文等实时性要求较高的窄带业务。全网使用ISIS路由协议，针对实际接入业务测试时存在干线中断恢复时间慢、设备CPU占用过高、单台设备路由信息量过大等问题。根据以上问题，针对民航通信网中南地区TDM网的特点进行了分析，并提出了改进方法，在实际使用中取得了良好的效果。
1 中南TDM网概述
随着近年来民航的飞速发展，现有通信网络覆盖范围及接入能力已经不能满足民航安全生产和现代化管理的需要，在此基础上民航局根据业务需求规划和新建了覆盖全国的民航通信网。其中TDM网根据民航局设计规划，用于承载航空安全保障业务，包括甚高频、报文和雷达等窄带业务。中南TDM承载网分别以广州新机场、广州区管为核心汇聚节点，在各空管分局（站）分别部署汇聚交换设备，采用口字型拓扑结构，利用传输网把本地的核心或汇聚设备、落地设备和综合接入设备连接起来。中南TDM网采用IP技术内核，全网采用ISIS路由协议。由于整个网络覆盖范围大，连接设备多，涉及业务广，前期的规划在实际运行测试时出现了一些问题，比如IP地址设置和命名不够规范，尤其是路由相关技术不够优化，占用了许多设备资源，导致路由数量冗余较多，CPU占用较高，系统响应也不够迅速，由此，中南地区对TDM网进行了一系列优化。
2 TDM网中isis路由协议技术
中间系统到中间系统IS-IS（Intermediate System to Intermediate
System）属于内部网关协议IGP，也是一种链路状态协议，使用最短路径优先算法进行路由计算。
2.1 IS-IS路由器分类 一般根据IS-IS路由协议的部署，可以将路由器分为三类：Level-1-2路由器、Level-1路由器和Level-2路由器三种类型。IS-IS采用骨干区域与非骨干区域两级的分层结构，一般来说，将Level-1路由器部署在非骨干区域，Level-2路由器和Level-1-2路由器部署在骨干区域，每一个非骨干区域都通过Level-1-2路由器与骨干区域相连。
民航自动转报系统双机原理及切换方法探析
民航自动转报系统双机原理及切换方法探析
一、自动转报系统基本配置
民航自动转报系统由处理系统、通信系统、传输系统和管理系统组成。
一类转报节点配置有：主备两套完全独立的自动转报系统，主备转报系统应具备相同配置的处理系统和通信系统，主备转报系统路由表满足自动同步和快速切换要求。具备GPS时钟信号接收能力。处理能力要求转报路由表容量不小于5000条记录；满足AFTN、SITA和AIDC电报格式要求。通信系统要求内部交换网络满足与处理系统、同异步接口设备冗余连接，至少提供2个同步接口。异步接口至少96路。以太网接口要求提供标准以太网端口，满足32路IP用户的接入。管理系统要求至少配置三台管理终端。
二、自动转报系统主机与备机的双机工作原理：
1、硬件连接：主备机之间通过串口和网口心跳线连接，参考点位于交换机上，串口传递状态及切换信息，网口传送报文。
2、软件配置：1）配置串口、通信速率；2）配置本机、对等机IP；3）配置参考点，若前台管理终为参考点，需要安装简单TCP＼IP服务，一般将双网的交换机IP设为参考点IP；4）配置双机资料、同步的FTP用户名及密码等配置信息。
启动时：在系统支持双机情况下，首先启动的是dmhs_afs双机管理进程，读取配置文件dmhs_set.conf后确定身份后自动去启动其它进程。如果双机进程未能正常启动，其它进程也不可能启动。
3、双机身份确认：
1）afs启动时，双机为中间态。2）向串口发送心跳询问包，确认串口状态；向对等机发UDP包，确认对等机状态；向参考点（ECHO）发送UDP包，确认网络状态。3）询问时间最多是8秒。4）如果对等机无回应串口和UDP心跳，认为自己是主机；如果对等机回应串口和UDP心跳，认为自己是备机。 5）确认身份后，根据主备机身份启动相关应用进程。
三、自动转报系统主备机之间同步机制
1、双机同步是系统双机之间数据的一致性的重要保证。按同步类型划分：有时间同步和数据同步，数据同步包括基本信息同步、报文同步。按同步时间划分：有启动时同步和运行时同步。
PCM设备在民航VHF通信设备中应用
PCM设备在民航VHF通信设备中应用
VHF（甚高频）是Very high frequency的简称，是指频带由30 MHz 到 300 MHz的无线电电波。目前，VHF设备已广泛应用到民航通信系统的语音地空通信中。而VHF设备经常需要通过传输设备透传异地，实现远程通信，因此解决PCM设备在民航VHF通信中应用成为一个关键问题。
VHF设备在发射过程中，管制席位上的管制员语音信号通过内话系统，通过用户线传输到PCM设备上，透传到VHF站点上，再通过用户线传输到发射机，在发射机内进行AM调制、放大、滤波后通过天线发射到飞机端。
发射过程原理图 VHF设备在接收过程中，通过天线接收射频信号后，在VHF站点的接收机内进行滤波、放大、混频、检波等一系列处理后，得到音频信号，再通过PCM设备透传到内话系统的管制席位上。
接收过程原理图
在现代数字传输系统中，PCM设备作为一款传输、接入设备已得到了广泛的应用了。而民航VHF设备可通过PCM设备中的四线E&M接口进行传输。它分为4路音频部分，其中2路是收线，2路是发线，还分为2路E&M信令和1路信号地。
市场上PCM设备竞争激烈，正由于民航属于重要行业，因为笔者建议用户使用电信级别PCM设备，保证通信稳定，减少不必要的损失和保证航空安全。
民航飞机的原理
民航飞机的原理
民航飞机的原理是基于科学和工程的原则，包括空气动力学、力学、热力学等多个学科的知识。下面我将详细介绍民航飞机的原理。
1. 空气动力学原理：
民航飞机的动力来源于对空气的作用力。飞机的机翼利用空气动力学原理产生升力。机翼的上表面比下表面更为凸起，空气从上表面流过时速度加快，气压减小，而从下表面流过时速度减慢，气压增加。这样就形成了机翼上下两侧的气压差，产生一个向上的升力。升力的方向垂直于机翼的平面，使得飞机能够克服重力，实现飞行。
2. 力学原理：
民航飞机利用牛顿第三定律，通过喷射高速气流产生反作用力。飞机的发动机燃烧燃料产生高温高压气体，推动涡轮转动，进而带动风扇旋转。风扇加速大气的流动速度，通过喷射气流，产生反作用力推动飞机向前飞行。
3. 热力学原理：
民航飞机的燃料燃烧产生的热能，经过热能转换系统转化为机械能，推动飞机发动机旋转，并进一步转化为推进力。同时，热能还可用于提供舒适的客舱环境并供应飞机系统的需要。
4. 控制原理： 民航飞机的飞行控制涉及到姿态控制、航向控制和高度控制。姿态控制主要通过改变机翼表面的副翼、升降舵和方向舵等来调整飞机的姿态。航向控制则利用方向舵和偏航阻尼器来调整飞机的行进方向。高度控制则通过改变发动机推力和机翼的攻角来调整飞机的飞行高度。
5. 电子技术原理：
民航飞机使用复杂的电子系统来监控和控制各个部件。飞机的航电系统包括飞行仪表、导航系统、通信系统、自动驾驶系统等。这些系统利用电子传感器、计算机等先进的电子技术，实时监测飞机的状态、位置和各种参数，并提供准确的数据和信息。
6. 结构设计原理：
民航飞机的结构设计基于材料力学原理，力求既要保证飞机结构的强度和刚度，又要尽量减轻飞机的重量，提高飞机的性能。常见的材料包括铝合金、钛合金、复合材料等。飞机的结构设计还需要考虑飞机的气动布局、振动特性、抗疲劳和碰撞安全等方面的问题。
综上所述，民航飞机的原理涉及空气动力学、力学、热力学等多个学科，通过空气动力学原理产生升力和推力，利用力学原理和热力学原理实现发动机工作和飞机推进，通过控制原理实现飞行各项动作，利用电子技术实现飞行监测和控制，通过结构设计原理保证飞机的结构强度和性能。这些原理的相互作用和协调，使得民航飞机能够安全、高效地在空中航行。
航空无线电通信的原理及实际应用分析
Ｊａｎ． ２５，２０２０，Ｖｏｌ． ３７ Ｎｏ． ２ Telecom Power Technology
· ２０１ · 2020年1月25日第37卷第2期
通信技术ｄｏｉ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２０．０２．０８９
航空无线电通信的原理及实际应用分析
张帅超（武警第一机动总队直升机支队乌鲁木齐场站，新疆 乌鲁木齐 830017）
摘要：近年来，我国的航空业得到了快速的发展，极大地方便了人们的出行，丰富了我国的交通体系。在直升机航空系统中，主要的通信方式为无线电通信，对于通信的可靠性要求也相对较高。因此，首先分析了直升机航空无线电通信的原理，然后介绍了直升机航空无线电通信在实际应用中的情况。关键词：航空；无线电；通信原理
Analysis on the Principle and Practical Application of Aeronautical Radio Communication
ZHANG Shuai-chao（Helicopter Detachment of the First Mobile Armed Police Corps，Urumqi Station，Urumqi 830017，China）
Abstract：In recent years，China’s aviation industry has developed rapidly，which greatly facilitates people’s travel and enriches China’s transportation system. In the helicopter aviation system，the main communication mode is radio communication，which requires relatively high reliability. It first analyzes the principle of helicopter aviation radio communication and then introduces the actual application of helicopter aviation radio communication.Key words：aviation；radio；principle of communication
民航飞机新型通信寻址与报告系统介绍
民航飞机新型通信寻址与报告系统介绍
民航飞机新型通信寻址与报告系统（ACARS）是一种现代化的通信系统，为飞机与地面控制台之间提供高效的通信服务。ACARS系统通过数据链路传输飞行中的数据和报告，包括飞机的位置、速度、高度、燃油状况以及各种系统的状态等信息。本文将对ACARS系统的组成和工作原理进行介绍。
ACARS系统由两部分组成，一部分是飞机上的通信设备，另一部分是地面控制台。飞机上的通信设备主要包括：CMU（通信管理单元）、VHF接收机和发射机、SATCOM设备和数据链路调制解调器等。地面控制台则包括：地面操作台、交换服务器和通信网关。
ACARS系统的工作原理如下：首先，飞机上的通信设备通过无线电接收机接收地面控制台发送的ACARS消息，然后通过通信管理单元（CMU）进行解码和处理。CMU将收到的消息与机载计算机系统中的相关数据进行比对，并将需要的数据进行编码和传输。数据链路调制解调器将编码后的数据通过无线电发射机发送出去。地面控制台的地面操作台通过通信网关接收ACARS消息，并进行解码和处理。解码后的消息可以直接显示在地面操作台上，或者通过交换服务器转发给相关部门进行处理。
ACARS系统的优势在于它提供了高效、可靠的通信服务。首先，ACARS系统采用数字化的数据链路传输方式，相比传统的语音通信，可以提供更多的信息量，减少误解和沟通错误的可能性。其次，ACARS系统的消息传输速度快，可以实时地传输数据和报告，帮助地面控制台监控和控制飞机的飞行状态。此外，ACARS系统还具备数据存储和记录功能，可以记录飞行过程中的重要数据，供后续分析和回放使用。 ACARS系统的应用范围广泛。首先，它在飞行调度和飞行计划方面的应用非常重要。地面控制台可以通过ACARS系统向飞机发送飞行计划和航线修改等信息，飞机上的通信设备能够快速接收到并进行相应的处理。其次，ACARS系统在机组通信和报告方面也起到了重要作用。飞机上的机组人员可以通过ACARS系统向地面操作台发送紧急状态、机械故障等报告，地面控制台能够及时响应并采取相应的措施。此外，ACARS系统还可以与航空公司的维修系统进行无缝连接，减少维修和故障排查的时间和成本。