民航机场规划设计研究总院有限公司 北京 100029
摘要：在民用航空发展第十二个五年规划（2011年至2015年）期间，2015年保障安全起降857万架次，相比于2010年保障安全起降605万架次，年均增长达7.2%。机场旅客、货邮吞吐量和飞机起降架次的逐年增加对机场运行保障能力和服务水平提出了更高的要求，机场地面服务信息化也面临着全新的挑战。为了保障机场内无线通信的畅通，使机场工作人员能享受到高实时性、安全性、可靠性和保密性的无线数据通信及应用服务，完善的室内无线信号覆盖系统已经成为信息化机场建设必不可少的配套设施。
关键词：机场；无线通信；覆盖
1.案例工程项目背景
贵阳龙洞堡机场目前所有信息系统的互联互通主要依靠有线网络，航班地面服务仍依赖于400M/800M对讲系统的支持，无法控制生产作业流程中的检查点，缺乏全面的航班地面服务保障状态监控手段。业务单一、覆盖不连续、难以支持高速信号、信号易受干扰的使用情况难以满足机场生产运行的需求和发展，阻碍了机场的信息化建设。为了解决这一难题，将在T3航站楼工程中新建一套1.8G无线通信系统，为机场提供地勤调度、宽带集群和宽带数据接入的服务，满足机场工作人员地面分散、资源不断移动、时效性高、数据要求准确的无线数据通信需求。
机场的无线通信网络大体分为两种：专网和公网。专网是机场自己投资建设供内部调度使用的网络。公网是各大运营商投资建设、运营供民用移动通信使用的网络。考虑到专网对安全性、可靠性和保密性的高要求，以及专网与公网系统间的兼容性，本次贵阳龙洞堡机场T3航站楼室内无线覆盖系统的建设中，仅考虑专网信号的无线覆盖。
室内无线覆盖系统的设计是通过POI（多网接入平台）将350M公安集群信号、400M集群信号、800M数字集群信号以及1.8G机场调度信号进行合路通过一套天线馈线系统实现T3航站楼内专网信号的无线覆盖。多网合一的室内无线覆盖系统具有以下优点：
（1）一次性建设到位，解决了各施工单位不同步建设的难题，建设周期短，施工难度小；
（2）减少了室内无线覆盖系统占用的弱电桥架资源；
（3）外露天线点位少，更加美观；
（4）总投资额小，维护费用低；
（5）有利于新业务、新网络的接入。
2.系统构成
贵阳龙洞堡机场T3航站楼室内无线覆盖系统的设计包含从配线间内的POI至天线，不考虑信源设备以及POI之前的配套传输设备。系统主要由POI、耦合器、功分器、馈线、天线等组成。
POI为多网接入平台，英文全称Point Of Interface，缩写POI，用于实现系统的“多网接入”和“透明传输”的功能。POI作为连接无线通信施主信号与分布覆盖信号的桥梁，将多种制式的上行及下行射频信号分别进行合路及分路，滤除各频带间的干扰成分后引入天馈分布系统，达到充分利用资源、节省投资的目的。
POI上行部分的主要功能是将不同制式的终端发出的信号经过天线的收集及馈线的传输至上行POI，经POI检出不同频段的信号后送往不同频段的基站。POI下行部分的主要功能是将各专用无线通信系统、不同频段的载波信号合成后送往覆盖区域的天馈分布系统。
选择POI时，主要考虑需要合路的各频段不同系统之间的隔离度要求。
3.天线设置
基于航站楼的造型特点，可根据航站楼内不同区域的功能需求和空间特点，选择不同的天线形式，确定天线的安装位置，尽量不影响楼内装潢的美观。
1）层高较低区域（楼层高度≤4米）用全向吸顶天线
全向天线安装后无法调整俯仰角，因此适合安装在层高较低区域。例如：办公区、VIP室、较矮的候机厅等。密集区域选用全向吸顶天线，以“多天线，小功率”的布点原则进行设置，实现信号覆盖。
2）空旷大厅、狭长走廊用定向壁挂天线
定向壁挂天线的增益高（一般能达到6-10dB）、方向性好，有利于调整天线功率和发射方向，灵活地控制覆盖区域内的信号强度，使室内无线覆盖信号不会外泄。因此在楼层空旷区域或者狭长区域选用定向壁挂天线，以“少天线，大功率”的布点原则进行设置，实现信号覆盖。
4.线缆及敷设
馈线用于室内无线覆盖系统信号的传输。主干部分和末端部分采用的馈线线径不同。主干部分（即POI到耦合器或功分器）用7/8阻燃馈线，频率和距离相同时，7/8阻燃馈线信号衰减更小。末端部分（即耦合器或功分器到天线）用1/2阻燃馈线，便于工程安装。主干部分和末端部分线缆一般沿桥架敷设，主干部分线缆在弱电桥架内敷设，末端部分线缆采用镀锌钢管（DN25）作为馈线保护管敷设。线缆敷设遵循走线最短的原则，以节约投资，同时使安装更加方便，降低施工难度和施工成本。
5.耦合器和功分器的选择
（1）耦合器
耦合器的主要功能是接收一个输入信号，并输出两个幅度不等的信号。主线输出端为较大的信号，耦合线输出端为较小的信号。耦合线上较小的信号对主线信号幅度之比称为耦合度。使用耦合器时，若某一输出口不接基站输出信号，则必须接匹配负载，不应空载。
关于耦合器的计算中，耦合器的主要技术参数遵循下表
表1 耦合器主要技术参数表
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耦合器端口功率计算公式如下：
耦合端口功率=输入功率-耦合度；
直通端口功率=输入功率-插入损耗；
（2）功分器
功分器的主要功能是将信号平均分配到多条支路，常用的功分器有二功分器、三功分器和四功分器。使用功分器时，若某一输出口不接基站输出信号，则必须接匹配负载，不应空载。
关于功分器的计算中，功分器的插入损耗遵循下表
表2 功分器插入损耗参数表
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功分器端口功率计算公式如下：
输出端口功率=输入功率-插入损耗；
6.天线入口功率
室内天线口功率的计算需要考虑不同频段室内信号覆盖边缘场强以及电磁防护标准。天线口功率是指信号源发射的信号经过功率分配后到达天线的入口电平，不包含天线增益。
根据《电磁辐射防护规定》，EIRP=4π2*SAF*N=5W（SAF≤0.4W/㎡）。假设在航站楼内采用全向吸顶天线，天线入口功率最大不超过15dBm。人在天线下方1米至1.5米左右的位置。经计算，辐射到人体表面的电磁功率密度远小于国家相关规定，所以不会对公众健康造成任何影响。
室内无线覆盖系统链路上的损耗主要包括有线链路损耗和无线链路损耗两个部分。有线链路损耗是指信号分布系统的损耗，包括耦合器和功分器的插入损耗、馈线损耗等。无线链路损耗是指建筑物的穿透损耗。计算无线链路损耗时，可采用衰减因子室内无线电波传播模型。当有建筑内墙、玻璃、天花板等遮挡时，会产生穿透损耗。对于800M频段，室内天线入口电平可控制在10~15dBm。对于1.8G频段，室内天线入口电平可控制在-10~-15dBm。
结束语：总体来说，多网合一建设的航站楼室内无线覆盖系统，可以减少重复性投资，实现天馈系统资源的有效整合，系统可扩展性强，发展前景十分广阔。在设计系统时，要充分考虑航站楼的造型特点、建筑环境的特殊性以及系统投资规模，划分覆盖范围，选择传输介质，确定天线类型。基于各种因素综合考虑以后，确定系统的最佳设计方案。
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