韩泽宇

(重庆江北国际机场有限公司 航务管理部，重庆 401120)

0 引言

远程塔台技术是一种主要为小型偏远机场提供远程空中交通管制服务的新兴空管技术。远程塔台是以远程监视信息替代现场目视观察，为机场提供空中交通服务的设施设备集合。远程塔台能够集中优势资源，有效应对中小机场面临的人员短缺、资质能力较低、设施设备分散、建设维护成本较高、空管运行规模小、管理能力较弱等结构性矛盾，提升空管各类资源要素的配置和使用效率。

欧洲在远程空中交通管制运行研究及应用方面走在世界前列，欧洲单一天空空中交通管理研究(SESAR)就已提出远程塔台运行概念及技术要求，目前投用的几个大规模远程管制中心，如瑞典松兹瓦尔远程管制中心、莱比锡远程管制中心、挪威博德远程管制中心等都在欧洲。在世界多国推动下，国际民航组织已在航空系统组块升级(ASBU)中明确将远程空中交通服务列为发展方向之一。近年来，民航局积极推动远程塔台技术应用，在多地启动了不同模式的试点，广州白云机场机坪塔台、新疆富蕴机场和那拉提机场、内蒙古锡林浩特机场和二连浩特机场、云南宁蒗泸沽湖机场等是最早一批试点单位。

根据民航局《远程塔台技术需求(征求意见稿)》，远程塔台分为三类运行模式，分别是：Ⅰ类远程塔台，通过远程塔台为机场提供机场管制服务(部分含进近管制服务)；Ⅱ类远程塔台，在某一远程塔台单元为一个民用机场提供机坪管制服务；Ⅲ类远程塔台，用作实体塔台应急的远程塔台。为确保新技术实施过程安全可控，民航局同时发布《远程塔台运行评估规范(征求意见稿)》，对传统塔台向远程塔台过渡提出分阶段推进的要求。具体包括：准备阶段、模拟验证阶段、试运行阶段、过渡阶段、切换保护阶段，全过程通常持续1到2年。在此期间传统塔台和远程塔台都必须具备机场(或机坪)管制指挥和权限移交能力。区别于传统塔台的设备支持是远程塔台发挥作用的硬件基础。

1 方案设计

1.1 关键技术

远程塔台首批试点单位主要是航班量较少的小机场，以及目视遮挡停机位较多的大型机场机坪塔台，二者分别对应Ⅰ类远程塔台和Ⅱ类远程塔台。Ⅲ类远程塔台和传统塔台同在所指挥的机场，设备需求情况类似Ⅱ类远程塔台，不单独论述。

根据文献[4-5]，远程塔台功能模块包括远程监视模块、语音通信模块、网络传输模块、管制人机交互管理模块、综合信息模块、远程控制模块、辅助功能模块、技术监控模块。将上述8种功能模块根据硬件类别分为5类系统：传输系统(网络传输模块，以基于光纤的高速大容量传输设备为主)、光学系统(远程监视模块，以摄像头类视频采集设备为主)、语音系统(语音通信模块，以甚高频电台和语音通信交换系统为主)、交互系统(管制人机交互管理模块，以键盘-鼠标-显示切换器为主)、数据系统(数据信息处理模块，以计算机类设备为主)。

以远程塔台单元远离所指挥机场的Ⅰ类远程塔台为例，远程塔台过渡技术方案如图1所示。

图1 远程塔台过渡技术方案

1.2 传输系统组成及设计

远程塔台一般远离被指挥的机场，管制服务使用的大量信号必须依赖传输系统完成远距离传输。光纤网络具有延时小、业务全、性价比高等优势，是信号传输的首选方案。为确保安全、提高效率，租用2路不同电信运营商的独立路由光缆干线，配合2套密集波分复用设备(DWDM)完成信号冗余传输。

如果当地5G网络覆盖良好，可以利用5G超大带宽、超低时延、超高可靠的特性，接入关键设备信号，作为有线网络传输的应急备份路由，日常冷备份。除应用5G网络切片技术保证信息安全外，甚至可将一部分视频处理业务也部署在5G边缘计算云，充分利用5G网络基础设施具有的超强算力。

以华为、中兴等为代表的国内电信设备制造商，近年已有大量产品运用在包括民航通信网在内的各行各业，产品线十分丰富且更新换代迅速。民航业中DWDM、5G系统的应用和电信业中的应用没有本质区别，此类设备也不在通信导航监视设备使用许可管理范围内，建议按照不同的远程塔台规模及业务量需求合理选择。Ⅱ类、Ⅲ类远程塔台，位于传统塔台所在机场，传输光纤资源一般较丰富。只需将图1方案的DWDM和运营商光缆干线取消，替换为场内多路光纤直连即可。无线应急备份继续使用电信运营商5G网络，或者有条件的机场使用自建的5G体制民用航空机场场面移动通信系统(AeroMACS)。考虑视频信号的大数据量，不建议使用4G体制AeroMACS系统(或1.8 GHz机场无线通信系统)。

1.3 光学系统组成及设计

光学系统是远程塔台“可视”的基础，也是最重要的“远程替代”设备，既要满足跑道、起落航线等塔台管制需求，也要兼顾滑行道、停机坪、甚至机场控制区围界的瞭望观察。需要根据机场建筑物和跑道情况提前规划，合理布置云台、枪机、球机等视频采集摄像头的安装位置。光学系统在远程塔台概念兴起后已被纳入民航局通信导航监视设备使用许可目录的监视类别中，包括光学传感器、云台、时间同步单元等硬件及视频融合模式等软件部分。国内海康威视、大华等在安防监控领域市场份额较大的厂家都积极参与行业研究机构的远程塔台试点项目，但截至2021年10月发布的许可证目录仍未有光学系统设备获得临时使用许可证。

摄像头采集的原始视频数量极大，经过专门的服务器融合拼接与视频增强处理后，再提供给塔台管制员使用。处理原始视频的服务器归入数据系统。原始视频数据量大，全部传输到远程塔台则传输带宽消耗极大，故只存储在传统塔台。经过本地服务器融合处理后的视频剔除了无效或冗余信息，数据量大为减小，应保存一份副本在远程塔台。

1.4 语音系统组成及设计

语音系统中的甚高频系统用于机场管制范围内的双向地空通信，这一点远程塔台和传统塔台指挥需求一致，限于甚高频地空通信覆盖范围，电台必须安装在传统塔台区域。为实现传统塔台和远程塔台皆可操控甚高频电台，图1方案要求电台能同时支持模拟音频和VoIP音频两种工作模式。为此电台音频信号传输既需要PCM复用设备，也需要网络传输设备。传统塔台距离近，通过PCM复用设备使用电台E&M音频接口。远程塔台距离远，通过TCP/IP网络传输设备使用电台VoIP音频接口。对应传统塔台的语音通信交换系统具备E&M无线通信接口，远程塔台的语音通信交换系统具备VoIP无线通信接口。民航空管部门很早就开始关注地空通信由模拟音频向VoIP音频过渡的趋势，新修订的行业标准《甚高频地空通信地面系统第1部分：话音通信系统技术规范》(MH/T 4001.1-2016)和《民用航空空中交通管制语音通信交换系统技术要求》(MH/T 4027-2019)都对VoIP通信提出明确要求，进入使用许可证目录的产品也都具备该功能。目前安装使用的语音系统仍以国外产品为主，如德国Rohde&Schwarz电台、奥地利FREQUENTIS 语音通信交换系统。语音系统的国产化替代发展很快，近年也持续推出有一定竞争力的产品，如海格电台、沈阳空管技术开发公司的语音通信交换系统等。

其它话音类设备如席位应急电话，远程塔台和传统塔台可以各自使用所在地的电信运营商公共电话服务，并在对外协议中明确号码。各种地空通信和地地通信的语音录音，就近接入所在地记录重放设备，可不必提供远端查询。

1.5 交互系统组成及设计

图1方案的交互系统主要是键盘-鼠标-显示切换器KVM。KVM可同时操作多台计算机，既可以实际控制终端也可以仅观看终端当前操作，实现快速的跨屏切换和实时信号推送抓取，支持人机分离、改善工作环境。交互系统虽然不属于传统意义上的通信导航监视设备，但其是否易用可靠，直接影响远程塔台管制员操作设备的感受。适用于长距离应用的有IP-网络KVM和光纤KVM两种。相较以以太网交换机为传输核心的IP-网络KVM，光纤KVM运行在全光架构，有利于数据实时并发处理。主流光纤KVM产品的处理延时在20 ms以内，操作者几乎无不适感，能更好地满足远程塔台空管指挥低延时要求。光纤KVM也是一类在广电转播、公安调度等各领域广泛使用的设备，国产厂家多但核心处理芯片通常依靠进口，如美凯、魅视。

安装在传统塔台和远程塔台的数据系统通过光纤KVM输入端纳入同一个资源池统一调度。传统塔台和远程塔台两端的管制员或设备维护人员，利用光纤KVM输出端，根据事先设置的控制权限在不同系统之间灵活切换操作的终端。在充分沟通基础上，可以确保远程塔台和传统塔台间管制许可移交和设备运维管理两类关键业务的实时协作。

1.6 数据系统组成及设计

数据系统硬件就是通用的计算机服务器或工作站货架产品，对各自功能起决定性作用的是特定的程序软件。根据数据系统功能和所处理数据来源，分三种情况选址建设：

(1)主要数据来源于所指挥机场的系统，如气象自动观测系统，全部就近安装在传统塔台端，远程塔台通过光纤KVM操作。

(2)主要数据来源于第三地的系统，如协同放行系统，终端工作站各自安装在传统塔台和远程塔台所在地，分别借助专用数据网络访问第三地服务器。

(3)主要数据来自于空中目标的系统，如空管自动化系统或ADS-B小显系统，处理服务器安装在远程塔台，终端工作站各自安装在传统塔台和远程塔台所在地。即使将来传统塔台不再保留，设备也容易搬迁到远程塔台作为备件利旧使用。

数据系统接入光纤KVM主机冗余配置，传统塔台和远程塔台席位安装KVM输出端，最多可以同时引接本地和远端共4套光纤KVM主机，实现对全部设备的操作与监控。

2 指挥过渡

从传统塔台向远程塔台过渡的准备阶段和模拟验证阶段主要完成硬件准备、人员培训和仿真测试，以检查流程、程序和设施是否完备有效。从试运行阶段开始实际指挥。

结合图1设备方案，试运行阶段前期安排远程塔台管制员在席位上监听传统塔台的地空通信指挥语音。使用光纤KVM的“控制模式”操作光学系统和气象自动观测系统等不直接涉及航空器指挥调度的数据系统。使用光纤KVM的“视频模式”观看传统塔台管制员的实时指挥操作。此阶段“只监控不指挥”，帮助远程塔台尽快熟悉工作流程并建立情景意识。

待远程塔台管制员完成必要培训后，进入试运行阶段后期。在双方协商的合适时间段，传统塔台将管制指挥许可移交给远程塔台，远程塔台实施地空通信指挥并直接操作指挥调度设备。传统塔台改为监听通话，利用光纤KVM查看远程塔台设备操作。可在必要时立即接管指挥，确保安全。远程塔台指挥结束后再次协商移交管制许可，此阶段远程塔台“逐步尝试指挥”。

传统塔台向远程塔台过渡全流程如表1所示。试运行阶段传统塔台光纤KVM操作权限高于远程塔台。从试运行阶段开始，传统塔台和远程塔台的设备维护人员就应做好沟通，密切监控设备状态。一般从“就近便利”的角度，以“属地原则”划定双方的设备运维责任。试运行阶段之后的过渡阶段、切换保护阶段同样遵循上述模式，但由传统塔台指挥为主渐进式过渡切换为远程塔台指挥为主，做到“分时段轮流指挥”，此时远程塔台光纤KVM操作权限高于传统塔台。整个过程随时可以依据运行现场的人员、设备、天气等综合情况控制移交进度,实现平滑过渡，直到传统塔台仅作为远程塔台的应急回退备份，并最终经安全评估后获批完全取消传统塔台。

表1 传统塔台向远程塔台过渡全流程

3 结论

本文结合民航局远程塔台试点工作要求，提出一种传统塔台向远程塔台平滑过渡的技术方案。通过硬件共享减少资源浪费，避免在传统塔台和远程塔台两端重复建设保障设备。通过合理设置操作权限，可以在短时间内灵活高效地完成管制许可移交和应急接管，致力于解决传统塔台向远程塔台过渡的安全保障难点。利用远程塔台提升中小机场空管运行效能、提高大型机场机坪管制水平，是智慧民航在空管领域的落地应用，是行业治理体系和治理能力提升的重要体现。