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【关键词】我国民航;空域资源;优化配置;应对策略
我国对于空域领域的管理制定了严格的法律制度和民航管理条例,旨在合理的分配我国的航空空域资源。但随着是我国经济社会的不断发展,我国的民航空域资源已经接近饱和的状态,有些时候由于航空飞行的数量较多甚至影响到了军事飞行活动,因此现存的空域资源和管理制度难以满足现实的要求。空域资源的配置是一个涉及到政策、体制、管理、运行和技术等许多方面的一个系统工程,因此需要系统规划,统筹发展,采取有效可靠的措施解决我国民航空域资源的优化配置问题。
一、我国民航空域资源的配置现状
由于我国对外开放的不断深入,社会经济的不断发展,我国的民航事业呈现直线上升的发展状态,民航的发展为我们的出行带来了便利,也给我国的空域资源的配置带来了压力。自2005年起,虽然我国的航空技术还正处于发展阶段,但是我国的民航运输量已经跃居世界第二位,仅次于美国。目前我国民航运输业年运输量已经超过450亿吨,每年运送旅客的数量超过了3亿人次,货运量和客运量都处于世界前列。在我国,机场的建设密度相当的大,航空飞行的数量也很大,这也就造成了空域资源的紧张。我国的民航飞机量呈现快速上升的发展趋势,民航的工作已经不仅仅是进行货物运输和旅客运输,还涉及到了建筑、医学、气象、科学研究、探测、遥感等社会各个领域,飞机的飞行数量不断上升。随着我国放宽对低空空域资源的开放力度,社会各界对于我国低空空域资源的应用和需求也不断增大。民航的发展对于军航的活动产生了影响,军航的建设主要是为新时期保卫国家安全做准备,因此,军航需要经常进行飞行演习、操作技能训练等飞行活动,但是由于民航的航空飞行增多,造成了空域资源的紧张甚至某些地方空域的饱和,所以有经常会造成一些矛盾和冲突。
从目前的情况来看,我国在民航空域资源管理和改革上确实取得了一定的成绩。首先,我国积极地推行了有关民航空域资源配置的总体战略。其次,我国按照国家制度的相关规定和科学的分配方式提高了空域的空间容量和使用效率。再次,我国增加了对民航空域资源管理建设的投入,极为重视空间资源配置的情况,应用最先进的科学技术、积极调整空域航路的路线安排,形成了即使在航线紧张的情况下也能顺利通行的良好状态。
二、我国空域资源管理存在的主要问题
民航事业的迅速发展也迫使我国关于航空业制定的相关制度和政策进行改革,对空域资源的配置进行调整。从目前来看,我国对于民航空域资源的管理和配置仍然存在着许多亟待解决的问题。
1、民航空域资源分配不合理
目前民航航线的线路单一,主要线路的容量满足不了实际飞机飞行数量的要求,而且由于空域资源紧张,缺少辅助航线和备用航线,没有紧急遇险措施,很难做到对空域资源的动态调整和灵活分配。现实生活中我们经常会遇到飞机延误或飞机无降落航道需在空中盘旋等待的状况,这些情况不仅导致了机场管理的混乱,而且容易造成事故,影响旅客的时间安排、燃料的空耗还会造成环境的污染。
2、相关的法律制度和战略规划不健全
我国的民航业发展迅速,但是与之相关的法律制度和管理体制却相对落后。我国现存的对于民航空域资源管理的法规主要有《中华人民共和国飞行基本规则》和《中华人民共和国民用航空法》,这些法律制度虽然对民航空域有一定的规定,但是往往都只存在于表面原则性问题,并没有对于实施过程提出明确的规定和要求,对于解决实际问题没有太大的作用。
3、航空枢纽区域机场分布密集
由于早期防空作战要求,我国各大城市一般都建有军用飞机场,飞机场的建设一般都是选择在城市的,较为空旷安静的地区建设。目前我国航空业发展迅速,军用、民用机场建设都较为密集,所以许多空域的航线交通都非常紧张,矛盾较为突出。
4、飞行管制人员培训条件和能力不足
由于各航空公司的业务量增加,飞行活动量也随之增加,现有的飞行管制人员数量有限,业务量的增加会导致他们超负荷工作,容易形成疲劳存在安全隐患。但是普通民航往往对于新飞行管制人员没有统一的培训标准,培训设施不完善,培训能力有限,条件不能满足培训出合格飞行管制人员的要求,这也是民航管理的一个突出问题。
三、我国民航对于空域资源优化配置的应对策略
我国民航运输的业务量不断增加,飞行活动数量、客运量、货运量、机场数量、机场规模等都呈现逐年上升的趋势,军航的飞行活动、军事演习也有所增加,因此对于空域资源有了很大的需求。从目前来看,首先需要解决的是部分空域地区资源紧张甚至到达饱和的状态。合理的开发和规划空域资源,采取高校的策略和方案,提高资源的利用率,解决民航空域资源紧张的现状,保障民航和军航即使在飞行活动激增的情况下也能正常运转。
1、完善相关政策,推进体制改革
加快对于有关民航空域资源配置的法律和政策的制定,强化国家航空管制委对于民航空域资源使用的标准化管理,制定出符合我国现实要求的民航空域管理制度和相关政策,合理规划、统筹发展、实行标准化管理,推行有利于民航发展的改革体制。
2、优化航线结构,建立辅助航线
飞行活动的增多使得航线的飞行量增多,出现部分航线飞行紧张的状况,这就需要国际民航组织根据现实情况重新划分空域资源,制定新的划分标准。逐步扩大对于空域资源的开放程度,修改一些航路的飞行航线,尽量避开空域繁忙的主干航线。建立辅助航线,提高应急处理措施,提高飞机在飞行活动中的安全性。
3、加快技术发展、实现空域使用灵活性
完善先关的设备和运行体制,利用先进的技术,实现对空域领域的动态管理,科学规划,提高空域在使用过程中的灵活性,提高运行效率,提高空域资源的利用率。实现空域资源的合理化分配,真正做到空域资源共享。
4、调整机场布局,开放空域资源
由于一些地区的空域资源紧张,结合我国各地的城市规划情况,已经有一部分的军航、民航进行了搬迁,为解决空域资源紧张的状况做出贡献。为了缓解矛盾,在必要时还可以采取改变机场功能的方法,积极协调、统筹发展、趋利避害、从而实现更好的发展。
结语
合理的开发和利用空域资源,优化民航空域资源的配置是我国航空业发展的一个重要问题。国家应该加快制定相关的法律政策和完善管理体制,实现科学化的规划,统筹发展,运用先进的科学技术,提高空域资源使用的灵活性,提高资源的利用率,还应该适量的开放低空资源,缓解繁忙地区空域资源紧张的状况。实现我国民航的快速发展。
参考文献
[1]刘军,米传民.空域资源的经济学分析[J].商业时代.2008(5).
[关键词]SHEL模型 人为因素 应用分析
中图分类号:R89 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)19-0386-01
近年来,我国民航事业的快速发展,航空公司有大量飞机的引进,航班的日益增多、飞行密度的增大,这样对于空中交通管制的要求越来越高,如何保证空中交通管制的效能,减少人为因素的影响,是空管领域研究的主要方向。
1.空管中的人为因素概述
空管中的人为因素是航空人为因素的重要分支,包括人与机器设备、规章程序、工作环境和管制团队之间的关系。它通过了解人的能力和局限,使人与系统的设计及要求相匹配,指导人与系统在要求相互矛盾时正确处理相互之间的关系,从而改善系统的安全性,防范可能出现的事故。通过对大量的空管数据进分析,空中交通事故大部分是人为因素引起的。基于此笔者结合自身工作经验,运用SHEL模型对人与软件、人与硬件、人与环境、人与人四个界面人为因素进行了相关的研究。
2.SHEL模型
SHEL模型主要包括Software、Hardware、Environment、Livewire四个模块组成,也就是软件、硬件、环境和人。一般的SHEL模型包括L-S、L-H、L-E、L-L四种模块界面,分别表示人和软件、人与硬件、人与环境、人与人之间的关系。尤其可见在任何的事务中,人的影响程度不容忽视,虽然人的适应能力较强,但是在不同的工作环境中还是有不同的制约模式,人与环境之间的各种要素之间的制约并不是一个完美无缺的状态,存在一定的偏差,只有处理好人与SHEL其他模块之间的关系,才能避免人的行为能力对其他模块之间的影响。
3.空中交通管制工作中的SHEL模型分析
自动化程度与先进水平有多高,人始终是系统中最重要的主导因素。由于人类生理、心理、从业技术水平等条件的局限,人也是最变化和不可靠的因素。空管人员在日常工作中,经常要同时面对多个界面,应付多个空中交通冲突,其中过程不仅时间短促,而且交织在一起、相互影响干扰。在这样的复杂局面下,出现人为差错的可能性将更大。
L-S(人-软件界面):人与软件之间的关系是空中交通管制工作中发生事故最多的模块。在这里主要指空管部门的各种操作手册,安全教育培训以及安全文化等。管制员必须正确理解并严格遵守民航空管行业规则、管制部门的规章制度、运行规范等相关行业标准及规范,才有可能消除事故隐患。
L-H(人-硬件界面):人的主观能动性决定了人具有适应与硬件之间不匹配的特性。随着科技的飞速发展,空管系统的硬件设施不断的完善,设备的自动化程度也越来越高。高度智能化的设备所带来的后果便是,人对设备的过分依赖,更容易忽略硬件设备的缺陷,从而为空管工作埋下安全隐患。由于各种原因设备类系统可能会出现虚假警告甚至死机现象,管制员应主动认识到系统的这些缺陷,并通过加强训练和学习,提高管制员在设备可靠性降低甚至失去的情况下的应急处置能力。
L-E(人-环境界面):管制场所的温度、湿度、灯光、噪音等环境因素对管制员的表现和工作满足感有正面或负面的影响。另外,由于空中交通管制工作性质比较单一,管制员工作压力大、精神长时间处于紧张的状态。长期处于该环境下的空中交通管制员,在遇到特殊情况的时候有可能出现反应不够敏捷和判断力下降的情况,口误也会在无意识中产生。
L-L(人-人界面):协调沟通能力是人与人界面的核心。作为空管安全运行不可或缺的协调席,与相邻扇区、相邻管制室、高低空、军航管制部门等涉及空管运行部门之间的沟通协调能力显得极其重要。同时,班组内部配合也对管制工作顺利完成极其重要,班组成员之间的顺畅交流,是良好配合与协作的先决条件。
4.空中交通管制中人为因素控制对策
4.1 加强培训,构建学习机制
空管是一项不断发展的技术工种,要求从业人员必须具备良好的业务技能。随着民航事业的高速发展,航班量快速增长,加上我国目前空域结构配置的不尽合理,空管人员面临着新的挑战,通过健全管制员业务培训体系将这种各种操作手册,行业规则、管制部门的规章制度、运行规范等相关行业标准及规范充分融于到培训中,避免重复培训学习,提高培训效果。
4.2 完善设施,注重人机和谐
根据实际运行中发现的问题及时对现有管制设备进行改造、换代或升级,优化空域结构,这些设备的使用在一定程度上提升了管制员的工作效率,并减少了工作负荷,同时也导致了另一重要问题的出现――人对设备的依赖,对设备过度依赖会造成思维定势,其后果便是设备一旦出现故障,则很可能构成事故链中重要的一环。因而,人的因素是在对设备进行初始配置时就必须充分考虑的重要因子,特别需要注意的是应该着力使设备尽可能符合人的使用习惯和要求,从而弥补人的不足,而不是让人去弥补设备的不足。另外,使用者只有熟练掌握设备的特性,才能较好地使用设备,从而达到人机的和谐与统一。
4.3 改善环境,营造适宜氛围
对于管制员来说,管制场所的环境、航空器的数量、航空器的类别、航线的复杂程度、天气情况、温度、气压、湿度、光线、颜色及噪音等都是影响其工作效率的因素。如果处于不太理想的环境,管制员工作时可能会感到注意力难以集中,从而埋下“错忘漏”的隐患。因此,要为管制员创造理想的工作环境,适中的工作负荷,室内空气流通良好,湿度适宜,光线柔和,低噪音水平等等,这些都是避免管制员人为差错的必要条件。
4.4 加强配合,优化资源管理
一架飞机从顺利起飞到安全着陆,需要多家空管部门的共同协作与努力,因而空管工作是一项团队工作,需要发挥每一个成员的作用。合理的组织结构与完善的协调配合机制在空管保障工作中举足轻重,要想真正做好安全保障,必须加强各环节、各部门之间的密切配合与协调,发挥组织的整体效能。
5 结语
作为空管保障工作核心主体的空中交通管制员,对航空安全起到非常重要作用,对于个人来说,应立足实际,不断改进工作,努力提高自身素质,才能胜任要求逐渐提高的空管工作;对于组织来说,应根据实际有针对性地制定相应的规章制度和运行规范,促进管制员间的学习与交流,打造出安全、高效与舒适的管制工作环境,从而充分地发挥人的主观能动性、克服个体不足,有效地预防空管中的人为差错,确保飞行安全。
参考文献
DOI:10.3969/j.issn.1674-7739.2014.02.015
一、上海国际航空港的现状与矛盾
(一)现实状况
近几年,围绕上海航空枢纽建设目标,浦东、虹桥两场的基础设施和地面综合交通体系初步建成,上海枢纽航线网络和基地航空公司战略转型构架基本搭建,航空配套服务保障尤其是货运物流业务增长迅速,有效满足了上海及长三角地区经济发展对航空运输的需求,实现了上海机场核心竞争能力的快速提升。
1.航空运输总量持续增长
2013年12月20日,上海机场年旅客吞吐量首次突破8000万人次,拥有浦东和虹桥两大国际机场的上海成为全球第7个年旅客吞吐量突破8000万人次的城市。回顾自2004年至2013年的10年间,上海两场航空运输量呈现出强劲的增长势头,年飞机起降从32.95万架次增长到61.48万架次,年旅客吞吐量从3591万人次增长到8274万人次,年货邮吞吐量从193.6万吨增长到334.9万吨。航站楼由两座变为四座,面积由36万平方米增加到近120万平方米。跑道由一条变为5条,浦东机场的第4、5跑道也将在近几年完工并投入使用,实现两场7跑道运营。10年间,通航上海的航空公司也从49家增加到93家,通航城市从162个增加到239个,基本涵盖除南美洲以外的主要国际航点和60%左右的国内城市,网络覆盖度基本达到国际大型枢纽机场水平。
2.世界级机场体系基本建成
作为中国经济、文化、贸易中心和世界级的国家门户,上海是我国目前唯一一个拥有两大民用机场的城市。浦东、虹桥两个机场又正好位于上海现代服务业发展轴的东西两极,有力助推上海城市的转型发展。
“十一五”期间,包括浦东机场2号航站楼、第三跑道、西货运区,以及虹桥机场的2号航站楼、第二跑道、公务机FBO基地等一系列重大工程项目相继完工。虹桥综合交通枢纽和“一纵三横”配套快速路网也建成通车。上海两场间以地铁2号线直接衔接,并通过1条磁悬浮、2条轨交、7条高架道路,20余条市内公交线路、8条省际线路,基本形成便捷进出市区及长三角的地面交通网络。加上虹桥综合交通枢纽对长三角的联通和辐射效应,世界级机场硬件设施保障能力和便捷贯通的交通集散能力得到了全面提升。
截止去年,上海机场已基本建成枢纽型、网络型的多式联运硬件设施体系,形成了一市两场5条跑道、4座航站楼、3个货邮转运中心及1个综合保税区的总体规模,预计年旅客8000万人次以上、货邮470万吨,具备了世界级枢纽机场的基础设施条件。
3.国际货运航空枢纽已具雏形
今年,上海两场共完成货邮吞吐量335万吨,约占全国机场货邮吞吐量的三分之一。虽然已连续3年小幅下滑,但浦东机场仍然超越了韩国仁川、日本成田、美国安克雷奇等机场,连续6年排名全球第3位。目前,有37家纯货运航空公司通航浦东机场,纯货机通航点达到57个,每周全货机超1000班,全货机的货邮比例达到70%,国际(地区)货邮比重达88%,全国58%的国际(地区)航空货邮从浦东机场进出,进出口货源主要包括高科技电子、汽车、纺织、医药等,总价值超过3000多亿美元。
UPS(联合包裹)、DHL(敦豪速递)、FedEx(联邦快递)全球三大货运巨头相继在浦东机场西货运区建立地区级转运中心,浦东机场成为全球第1个同时吸引三大国际货运物流集成商入驻并建立转运中心的机场。中货航、国货航、南航等主要国内航空公司也把80%以上的运力集中在浦东机场,从而进一步确立了浦东机场的货运枢纽地位。
2009年7月,国务院正式批复同意设立浦东机场综合保税区,次年4月浦东机场西货运区纳入浦东机场综合保税区。2013年9月浦东机场综合保税区纳入上海自贸(试验)区,同年11月浦东机场成为我国第1个实施航空货物中转集拼业务的机场,为浦东机场和航空公司的货运发展带来了新机遇。除此之外,浦东机场口岸监管环境不断完善,航空货运枢纽服务功能日益增强,为航空物流承运商、集成商在浦东机场运营创造了有利条件的同时,也进一步提升了航空货运服务能级,助推国际货运枢纽建设。
4.空港服务品质显著提升
在ACI(国际机场协会)公布的2012年全球机场旅客满意度测评结果中,浦东机场年度测评得分为4.77,在全球199家机场中排名第7位,在4000万以上人次机场组中排名第4位,较2011年相比排名上升了二位。这是浦东机场自2010年以来,连续3年ACI测评全球排名进入前10位。
虹桥机场则依托虹桥综合交通枢纽,围绕打造“点对点”国内最具人性化机场目标,在国内机场行业率先推出了免费无线网络、免费电子设备充电、手推车围圈式摆放、出租车喷雾降温装置、空铁联运互设售票柜台等一系列人性化服务举措。作为全球第10家Skytrax四星机场,去年获得“全球最佳国内机场”第2名,并连续第2年获得“中国最佳地区机场”第1名。
(二)突出矛盾
在快速发展的同时,许多问题和矛盾日益突出,上海机场与世界一流航空港仍存在差距,表现为以下几个方面:
1.空域资源紧张矛盾日益突出
2010年上海世博会期间,在军方大力支持下临时解决了两场航班对空域资源的需求问题。但是,上海地区的空域资源紧张问题仍然是航空运输健康发展的瓶颈,导致高峰时刻容量不能满足航空枢纽建设,因流量控制而引发的航班延误问题凸显。
2.地面配套保障能力有待提升
目前,浦东机场约60%的货物来自江浙,大部分货物仍需要通过地面交通运输方式先运到机场。虽然近几年两场地面交通体系建设得到了快速发展,但仍存在两场间交通以及与长三角的衔接不便。尤其是浦东机场旅客往来虹桥综合交通枢纽地面时间过长,旅客乘坐地铁2号线前往浦东机场需要在广兰路站换乘,且车次较少、全程时间较长,非常不便,这也对地面配套交通体系的集散能力提出了很高的挑战。
3.综合服务管理水平仍存差距
近几年,随着飞机起降和客、货运吞吐量三大指标的不断增长,上海机场的配套硬件设施已经达到国际先进水平。但机场、航空公司和相关运行保障单位在服务水平、管理能力、综合人力资源等方面与世界先进枢纽机场相比,还存在一定差距,迫切需要加强和提高。航空专业技术人员以及企业经营管理人才、信息技术人才的不足,制约了上海航空枢纽的建设和发展。因此,除了追求规模、数量和排名以外,上海迫切需要在政策环境、机制体制、资源管理、人才培养、信息服务等方面实现质的改变和软实力的提升。
二、上海航空运输发展的趋势和要求
(一)发展趋势和环境
据空中客车公司预测,未来航空市场增长最快的地区来自亚太地区,主要是中国和印度,该地区将占全球民用飞机总需求量的31%。波音公司则预测未来20年内,中国将需要3770架新飞机,占整个亚太市场需求的42%,占全球市场需求的13%;到2028年,中国机队将增长至原来的3倍,达到4610架飞机,与目前欧洲机队的规模相当。
一方面,随着航空市场的快速增长,机场的核心功能日益重要,需求量也逐步提升;另一方面,航空业作为城市发展和区域经济的助推器,被越来越多的国家和地区所重视,发展航空产业并建设枢纽机场已经上升为国家战略。而在这个领域里,以往我们关注较多的是航空公司之间的竞争。实际上,全球一体化和更加开放的航空运输市场使不同机场之间的竞争同样异常激烈。
作为航空运输的重要载体,机场之间通过各种手段争夺客源、货源,争夺枢纽机场地位。以亚洲为例,周边的韩国仁川机场、日本成田机场、香港赤腊角机场、马来西亚吉隆坡机场、泰国新曼谷机场、新加坡樟宜机场以及北京首都机场、上海浦东机场、广州新白云机场等,都雄心勃勃地想成为亚洲枢纽。吉隆坡机场直接与曼谷和新加坡机场竞争欧洲和澳大利亚/新西兰之间繁忙走廊的交通。而上海浦东机场与韩国仁川和香港赤腊角机场则在争夺亚太地区货运枢纽地位上趋于白热化。
(二)面临机遇和挑战
2009年,国务院关于上海建设国际航运中心的意见正式出台,在上海国际航运中心建设总体目标中明确:2020年基本形成“国际航空枢纽港,实现多种运输方式一体化发展”,为上海航空枢纽建设置入“加速助力器”。2010年,民航局下发了《建设民航强国的战略构想》,重点对提升航空公司和枢纽机场国际竞争力提出了发展目标:“不断完善北京、上海、广州等机场的服务功能,提升其在亚太地区的中枢地位和竞争力、影响力,成为一流的国际枢纽。”2012年7月,《国务院关于促进民航业发展的若干意见》下发,进一步明确了民航发展的总体要求和措施,同时也为上海航空枢纽的建设和上海航空港的发展带来新机遇。
另外,以创新转型为主线,努力转变经济发展方式,大力发展现代服务业和高端制造业,也为上海航空港的发展带来了新的机遇:一是以迪士尼项目为核心的上海国际旅游度假区,距离浦东机场仅12公里,集聚主题游乐、旅游会展、文化创意等产业,2015年底将开门迎客,届时会有大批量的游客通过空运方式来到上海。二是大飞机项目位于浦东机场南侧,占地2.67平方公里,到2016 年将形成C9型客机年产20架及ARJ21系列飞机年产50架的能力,能有效提升浦东机场的现代航空服务业和装备制造业能级。三是浦东机场综合保税区通过几年的运作,已经与外高桥、洋山保税港区一起构成了浦东功能齐全的“三港三区”综合保税区,通过港区联动创造了货物便捷通关的环境。四是上海试点建立自由贸易试验区,将撬动上海新一轮改革开放。自由贸易试验区将以更加开放的姿态引入新的投资、新的产业、新的模式,提升上海的国际竞争力。我们正在积极研究浦东机场纳入自贸试验区范围后的相关配套政策,力争达到与韩国仁川机场、中国香港机场同等的政策条件,助推上海航空枢纽建设。
“这是最好的时代,这是最坏的时代;这是智慧的时代,这是愚蠢的时代;这是信仰的时期,这是怀疑的时期;这是光明的季节,这是黑暗的季节;这是希望之春,这是失望之冬。”这段话是小说《双城记》中最经典的开场白。如果狄更斯是在如今说出这番话,那他就不仅是一位伟大的作家,也许还是一位了不起的经济学家和管理大师!目前,上海航空港的发展恰恰完全切合上面这段文字描绘的情景。在感到自身已经做得不错甚至遥遥领先的时候,可能离“最坏的时代”已经不远;在机遇和馅饼纷纷落向我们的时候,我们也许应该清醒的意识到可能正处在一个竞争最激烈的发展时期。不一味追求规模、不单一满足数量,从做大做强到做专做精,其实我们离世界一流航空枢纽的差距还很大。
三、上海国际航空枢纽的未来跨越
研判一个产业的发展思路、目标以及战略路径,需要对这个行业所处的内外部环境、自身特质及其发展轨迹有一个透彻的洞察和理性的思考。在经历了近10年的高速发展,上海航空港已经逐步实现了从单一运营服务保障功能,向复合型、网络型的多功能枢纽机场转变,迈入了新的发展阶段。尤其是今年9月正式启动的上海自贸(试验)区建设,将对人流、物流、资金流、信息流的集聚效应显著,对交通的时效性和便捷性要求更高,需要一个成熟航空港的保障和服务支撑,对上海机场的硬件设施和软件环境提出了更高的要求。预计到2020年,上海两场的年旅客吞吐量将达到1.2亿人次、货邮吞吐量将达到570万吨。未来,上海两场将从机场设施改扩建和软件服务能级提升着手实施与自贸区的对接,加快推进上海航空枢纽建设,助推上海航运中心建设,不断完善上海空港城市服务能级。
(一)定位明确、目标清晰
“十二五”期间,是加快推进上海航空枢纽建设最关键的转型期,也是最有利的发展期和变革期。坚持上海“一市两场”功能定位:以浦东机场为主,建设国际复合型门户枢纽,重点提升浦东机场枢纽核心竞争力,加快构建枢纽航线网络和航班波;虹桥机场在枢纽结构中发挥辅助作用,以国内点对点运营为主,通航少量的国际包机和地区航班,同时,承担城市和地区通用航空(如公务机等)运营机场的功能。在此基础上,逐步由注重基础设施建设转入提升基础设施能力与发展服务软环境并举,提升上海航空运输整体服务能力和产业能级,努力把上海机场建设成最具吸引力的亚太核心航空枢纽,更好地服务于长三角,服务于全国。
围绕上述定位,上海航空港近期目标包括:浦东、虹桥两场旅客吞吐量在亚太地区排名前列,2015年力争达9000万~1亿人次(浦东机场国际旅客运量进入世界机场前三十名),旅客中转比例提高到10%~15%;货邮吞吐量保持世界前列,力争达500万~550万吨,国际货邮吞吐量力争全球排名第一;航班起降量2015年达86万架次/年。当然,这些量化指标的背后是持续提升航空枢纽软实力,提高旅客满意度,缩短中转衔接时间,有效缓解空域资源紧张,增加高峰小时容量,降低航班延误率等。
(二)创新驱动、转型发展
当前,在经历了两场大规模的基础设施建设和基地航空公司重组联盟之后,上海航空运输的发展又将面临重大转折。一方面,快速发展下的激烈竞争和紧张的空域条件使得上海航空港自身的深层次结构性矛盾更加突出,过多依赖三大指标的自然增长、半垄断的行业发展模式已经难以为继,必须以市场和需求为导向,转变经济发展方式,实现业务的全面转型;另一方面,后世博时代上海经济、金融格局调整以及迪斯尼和自贸试验区所带来的机遇,又为上海航空运输全面提升产业能级、转变发展方式、实现新的跨越提供了可能。
1.浦东机场
随着自贸区建设的深化,上海国际旅游度假区、迪斯尼的建成投运,预测未来五年内浦东机场将成为一个年旅客吞吐量达到8000万人次的世界级航空枢纽。当下,浦东机场两座航站楼70个近停机位、4000万人次的客流保障能力已经无法满足今后庞大客流的需求。近年来,浦东机场已开始着手对设施能力的改造和扩容。
目前,浦东机场第四跑道工程已经完工,在经过验收之后将在2014年正式投入运行,而第5跑道工程也在紧锣密鼓地进行,未来将成为国产大飞机C919的试飞跑道。自去年12月起,根据基地航空公司需求“量身定做”实施浦东机场T1航站楼的改造。改造后的T1航站楼年旅客处理能力将由原来的2000万人次提升到3680万人次,中转流程和各项服务设施也将得到进一步的完善和优化。
与此同时,浦东机场拟新建S1、S2两个南卫星厅,以此提高客流保障能力、靠桥率,并增加空侧运作空间。南卫星厅建成后,浦东机场新增客流保障能力达3000万人次、约105个近停机位。由于T1航站楼对应S1卫星厅、T2航站楼对应S2卫星厅,为了方便旅客在两者之间的通行,目前正组织相关部门开展采用捷运系统进行短驳运输的可操作论证研究。
预计到2020年,浦东机场年货邮吞吐量将突破470万吨,中转比例将从目前的5%提升到15%。正在规划中的在浦东机场第4、第5跑道间设计货运处理功能区,将用于货站、空空中转集拼中心、空地分拨集散中心等货运功能区的建设,为自贸区的航空货运发展预留空间。并且,配合海关、检验检疫共同在自贸区建设的平台上推动监管模式和监管制度创新,支持机坪直转、集拼中转、转运中心监管办法制订,建设浦东机场货运信息平台等,实现国际航空运输通关便利化,更好地服务于上海“国际航运中心”和“自贸区”建设。
2.虹桥机场
虹桥机场作为一个有着90多年历史的老机场,见证了上海乃至中国民航业发展的历程。但随着虹桥商务区的开发建设和虹桥综合交通枢纽的投入运营,虹桥机场的部分功能已经不能适应区域发展的格局和要求,尤其是T1航站楼所在的机场东片区,功能形象落后、基础设施老化、资源价值低估等,综合改造迫在眉睫。
未来,以将T1航站楼改造成为满足“两国三地”旅客服务功能为前提,对虹桥机场东片区进行“脱胎换骨”式的综合改造,实现航空服务品质和航运商务功能的全面提升。目标是将虹桥东片区逐步建成现代航空服务业集聚区和示范区,推动虹桥机场成为领航国际交流、集聚航空资源配置功能的最佳商务型城市机场。主要包括三个方面内容:一是对T1航站楼的系统性改造,完善建筑功能、优化服务流程,以满足航空运输业务的发展需求;二是以T1航站区为核心,分阶段实施周边区域的综合改造,逐步将东片区改造建设成为集聚航空总部、航空要素交易、航空资源配置和航空产业延伸的场所和平台;三是对区域市政基础设施进行系统改造,完善道路交通体系,升级改造雨、污水管网系统和水、电、气供给系统,推进“三网融合”,打造智慧空港,提升区域能级。
当然,上海通用航空的发展也是上海航空枢纽建设的重要组成部分,特别是公务机市场快速发展。2013年,上海两场起降的公务机已超过4200架次,占全国的1/3,未来预计将以每年15%的增幅稳步增长。除了现有的公务机FBO基地外,我们正着力拓展和延伸公务机产业链,培育公务机从销售、托管、运营、维护、金融、保险等配套服务功能体系,并规划了未来发展的预留用地,以满足快速发展的公务航空市场需求。另外,上海机场集团与美国国家公务航空协会(NBAA)在前期合作基础上,签署了长期的战略合作协议,每年四月都会在虹桥机场举办亚洲公务机展(ABACE),推动上海乃至全国并辐射全亚洲的公务航空发展。
四、结语
学术研究
(1)基于sift和相位相关的图像拼接 赵萌萌
(3)基于opengl和opencv的三维模型重建与数据处理 张晨 刘锦高
(5)基于离子液体介质上电润湿效应的光学棱镜阵列的设计 孙玮苑 秦梅 夏娜
(9)一种金属爆炸特性研究的测试电路 赵莹
(10)浅谈训练样本对adaboost算法的影响 李泽宇
(11)射频盲信号ica分析与重建 胡国伟 吴向禹
(13)支持企业流程再造的工作流仿真平台研究 蔡建宇
(15)基于pspice的移相全桥zvzcs pwm dc/dc变换器仿真研究 崔岩 赵健 陈谋 赖星
(17)多跳网络技术在内河通信系统中的应用研究 耿雄飞 殷悦 任勤雷 张澍宁
(19)基于新型机器学习方法的蛋白质功能预测与分析 吴建盛
(20)cec技术体制研究 乔明锋 程卫兵 何昭然
(23)基于认知无线电的动态频谱分配算法研究 李英豪 魏胜平 杜子乾
(24)基于混合云计算模式的数字内容分发平台时延性能研究 李峰 忻展红
(26)开关磁阻电机的直接转矩控制系统的仿真研究 邵凌凌 江博 席庆福
(28)关于手机摄像机融入视频监控系统的探讨 邱桂苹 王子亨 常青 赵倩
(29)一种基于ecc的高效双向身份认证 白登选 魏菲 杨东东
(31)基带信号无码间串扰的研究与仿真 章小宝
(32)基于视频监控的流媒体分发方法的研究 王文超 邱桂苹 穆森 赵倩
(34)基于视觉感知特性的无线视频应急通信技术研究 彭勇军 张娟
(35)基于子空间的mimo-ofdm盲信道估计 陈巩 谭雪霏 赵春波
(37)刍议dsp和gps定位航空管制空域辅助监测系统 朱梓宁
(39)水声通信中能量效率的初步研究 林楠
(41)超分辨率重构最大后验概率算法介绍 席佳俊 金瑞楠 熊绪胜
(42)多核dsp下的sift算法优化 许飞 刘威
(44)立体匹配技术发展研究 胡楠
(45)基于matlab builder ja的qpsk调制解调在线仿真 程赛
(47)基于gmm的无线自组织网络资源分配的研究 刘景景 宛明高
技术创新
(49)基于仿真的信号完整性设计与分析 邬利芳 侯永刚
(51)wdm-pon技术研究和实现方案 陈海灵 闫彩化 房艳华 赵春和
(53)基于zigbee煤矿监测系统的智能传感器设计 饶美丽 李雪岩 徐增勇
(55)多通道高频行波电流信号采集电路原理及应用 林建华 张国清
(57)浅谈云计算技术在电信支撑系统的应用 何美斌
(58)带有温度与三角修正的倒车雷达设计 马林飞 阮越
(60)基于zigbee技术粮仓环境监测
统的设计 王良 马克军
(61)4g lte小区搜索过程及算法研究 孙国梁
(63)传输一级干线无阻断通信解决方案 朱春勇
(64)高清数字摄像机的硬件设计 王法秀 邱桂苹 穆森 常青
(65)基于反射式光纤传感器的成品油识别系统 王美娇
(67)基于pon接入技术的研究与应用 张玺
(68)循迹智能汽车的设计与实现 夏帅 国芳
(70)honeywell epks与plc rs232接口通信的实现及应用 黄庆鸿 郭正华
(73)论述vrml的虚拟现实技术的构建与运用 余丽华
(75)基于智能计量终端的电能质量监测系统研究 杨国强
(76)三网融合技术的发展及应用现状 孔德敏 郭醒 孙悦
(77)一种基于峰值法及稳定图原理的钢结构塔模态参数识别方法 王睿 刘晓平 张鹏
(79)单片机结合fpga在自动测试平台开关系统设计研究 何爱军
(81)风光互补系统设计 罗帆 曾发龙
(83)一种采用微带馈电的陷波超宽带天线的设计 徐保林
(85)论变频器在煤矿机电设备上的应用 暴瑞洁
(86)浅析移动ip节点技术 李萍
(87)浅谈wifi技术及其发展前景 任勇金
(88)物联网技术发展趋势研究 赵耀
(90)基于zigbee无线通信技术交流传感器设计 于昆才 戈永侃
(91)网络化机房动力及环境监控系统工程实践 申永辉 赵志辰
无
(93)网络断层扫描在链路层延时分布估计中的应用 杭熙昆 姜浩为
(95)基于神经网络的网络入侵检测算法研究 黄山
(96)vhdl在数字逻辑电路设计中的应用方法 张苹珍 王俊峰 仲涛
(97)电子签章技术在电子政务中的应用 谢淑翠 武瑞瑞
(99)带执行器节点的无线传感器网络系统研究 李亚伟
(100)基于卫星的远程监控系统设计与实现 姚婷
(102)基于asp的网络在线考试系统的设计与实现 郝瑞君
(103)局域网监控系统的设计与实现 马晓花
(104)云计算与电信it支撑系统浅析 陶琨
(106)构建基于云平台的机顶盒视频点播系统 张文 董洛兵 沈沛意 崔治远 姜新华
(108)实验室中的计算机在线监控实践技术 王坤 楼树美
(110)探讨电子信息工程的现代化技术 张宝娟
(111)计算机硬盘mbr区安全漏洞分析与仿真 莫小鹏 梁光明 刘东华 吴晓斌
(113)语音合成系统的研究与应用 艾散·帕合提 蔡亚永 买尔丹·祖农
(114)基于云计算的wlan和gprs融合方案研究 董天亮
(116)基于数据挖掘的企业crm系统分析与设计 章慧 唐朝霞
&n
nbsp; (118)浅议网络隔离技术 张建平
(119)浅析敏捷企业架构框架 张颖
(120)基于nutch和hadoop的分布式搜索引擎探究 李伟
(122)基于web的信息设备管理系统开发与实现 王秋
(123)计算机硬件产生故障的原因与维修方法分析 杨丹
(124)区域医疗信息系统建设的总体架构和关键技术分析 高洁
(125)mpls vpn网络的安全性分析 黄琦斌
(126)移动监控系统研究 何岳
(128)信息化管理条件下加强医院财务内部控制的思考 陈榆
(129)基于asp.net的网络在线音乐播放系统的设计 胡强
(131)计算机信息管理在第三方物流中的应用 李涛
(132)基于imei的网络性能分析与优化 许强
(134)网络诱骗的基本原理、要求及应用分析 赵凯
(135)网络环境中信息组织面临的挑战及对策 缪玉堂
(136)一种嵌入式网络管理平台设计 无
(137)网络电视与广播电视的发展趋势与分析 张德军
(138)高职院校多媒体教学存在的问题及对策 王霞 蒋嵘
(140)试析计算机通信网络的安全与防范对策 王振婷
(141)基于asp.net的网上报名系统的设计与实现 钱璐尧
(143)信息技术与图书馆管理结合之我见 姜军
(144)基于计算机数据库的入侵检测探究 欧志亮
(145)企业生产营运指挥平台建设研究 武铁峰
(146)城域网网络安全规划设计研究 吴长虹
(148)浅述计算机机房安全问题 徐燕婷
(149)sap erp系统与mes系统集成方案研究 侯跃
(150)计算机网络安全现状及防范 韩翠霞 刘庆胜
(151)本地备份和异地容灾系统建设研究 陈康
(152)国有大中型企业eerp解决方案 何斌
(154)技工学校计算机基础教学存在的困境与应对策略 沈剑光
(155)wbm网络管理技术及应用 杨志祥
(156)关于信息通信风险分析以及管理的探讨 胡忠渝
(158)基于web的网络教学支持系统的设计与开发 李小白 李百怡 陈攸跻 梁晓明
(159)网络教学系统框架设计研究 肖守柏
通信工程
(160)省干光传送网规划建设方案浅谈 江继峰
(162)铁路铜九线通信机房防雷改造研究 樊华
(163)iptv接入网络故障处理解析 黄晓波
(165)分析无线电通信中天线的作用 刘斌
(166)egprs优化数据管理系统的设计 张文超
(167)ofdm-rof系统中抗非线性方法浅析 吴
强东东 萧鑫
(169)有关通信系统程控交换设备的维护技术分析 钟文锦
(170)固网智能化改造方案 王强
(172)雷暴高发区通信站防雷接地综合治理方法研究 曾辉
(174)浅析通信机楼与信息管网设施的衔接 颜军
(175)移动通信3g无线网络优化探讨 李东升 王晓蒙
(177)悬浮基站在c网应急通信中的应用探讨 刘坤
(178)铁路区间光通信应用 刘安伦
(180)频谱仪在卫星通信系统中的应用探讨 宋志强
(182)探析卫星通信在地震等突发事故中的应用 何荣帅 奚冲霄
(183)微槽竖嵌管道在城域网中的引入建议 金潘成 刘畅
(185)通信技术在破坏性地震中的需求及应用 奚冲霄 何荣帅
(186)西门子d900移动交换机维修经验介绍 帅勤立
(187)县公司光缆线路运行维护模式探讨 袁越 张晓红 梁婧 李红发
(189)扩频通信的工作原理及方式 刘江勇
(191)ptn技术体制下的qos技术服务探究 金永嘉
(192)gsm网语音质量提升方案浅析 陈青松 石宙飞
(194)通信工程管理特点及策略 魏华
(195)lte室内分布系统设计流程 李维 朱恩
(197)gsm网络中mos语音质量提升方法研究 刘玉哲
(199)cdma无线网高铁覆盖切换设计 刘泉 江敏
(201)空管分局级通信网络ip化方案探讨 潘诚 贾海朋
(203)校园wifi组网与覆盖方案 皮和平 罗肖
(205)刍议网络技术在铁道通信中的应用 王勇
(206)激光通信技术的现状及未来发展趋势 焦燕
(207)td-scdma无线网络优化探讨 张科英
(209)基于软件无线电的绿色集约移动通信基站技术 廖志强 刘诗虎
(211)pcc架构下的无线资源调控优化在移动通信网络中的应用 严文发
(213)浅析wlan干扰问题及解决办法 张海鹏
(215)解析长途光纤传输网的网络优化设计 巩亚伟 刘银生
(217)分散式工程项目通信系统探讨 李婵
(219)专网通信管道规划及建设刍议 周全
(220)通信供电系统发展趋势分析 张永强
通信运营
(221)itv用户自组网规范讨论 修旭
(223)服务器虚拟化部署 实现运营能效最大化 何力
(225)电信运营商“智能管道”发展之路 卢晓明
(226)基于gpon技术实现ftth的设计方案分析 李玮
(227)iptv业务平台出口中继优化方案 郑秀杰
(229)it外包促进电信企业的转型 曹燕山
&nb
bsp; (230)论ims网络技术应用现状和发展 谢超
(232)1x语音呼叫建立时延优化探讨 肖开宏 杨勇
(234)ims与电信网络的融合 曹伟军
(236)ftth系统建设相关问题探讨 孟庆来 许冰
(237)论光纤通信技术的特点和发展趋势 田文英 杨莹
(238)lte覆盖性能分析 张良德
(240)刍议光纤通信技术的应用与发展 文乃豪
(241)通信行业发展对经济增长的贡献 钱量 邓晓宇
(243)电信行业ftth所走过的历程和最新进展 蔡贵滨
(244)ftth主要接入方式及技术探析 张岚
(245)amr功能对mos评分的影响分析 高文
(246)创新销售运营模式 提升价值经营能力——关于移动互联网流量经营的思考 彭继民
(248)湖北电信服务营销策略研究 陈玫瑰
(250)电信服务等级的协定和管理研究 沈艳
(251)本地传输网络优化分析 杨艳红
(253)cdma1x系统小区前向功率优化 向磊
(255)优化提升3g网络pdp激活成功率指标 贾文炯
(256)四网协同建设思路研究 王鹏 吴丽雯
(258)有线无线宽带一体化接入网络研究 王尧
(259)集团客户综合资源管理系统研究 张堃
(261)“集团客户前端支撑系统”的研究及应用 方天戟
(263)携号转网影响及应对策略研究 姚学东 王鹏
(265)运营级nat设备的选型探讨 刘勇 班艳萍
专业论坛
(267)电路分析动态电路“做中学“的创新型教学 杨蕊
(269)浅谈视频通信在军事领域中的应用 陈晓 党月芳
(271)视频监控在工程项目施工期间的应用 李新宇 邬俊杰 王永刚
(272)试析高速公路通信技术的运用 陈智远
(274)浅析城市道路工程测量质量的有效控制 孙静
(275)雷测数据动态滞后误差原因分析及应对对策 蒋立民
(277)我国智能交通发展和相关标准化进程 雷鸣宇 薛婧
(278)浅谈光传输设备的故障类型与防护对策 郑大旺
(280)配用电接入网组网技术研究 张程
(282)um71联锁关系检查校核作业探究 甄建平
(284)关于短波通信信息技术未来发展的思考 潘志勇
(285)三网融合背景下广电发展策略 蒋坤乐
(286)探究项目管理在电力通信项目工程中的应用 肖永明
(287)浅析高压输变电线路的设计与维护 李涛 何荣
(289)浅析无线电通信系统中高精度高效电源的应用 程默章
(290)用
认知无线电系统组成
认知无线电系统是指采用认知无线电技术的无线通信系统,它借助于更加灵活的收发信机平台和增强的计算智能使得通信系统更加灵活。认知无线电系统主要包括信息获取、学习以及决策与调整3个功能模块,如图1所示[3]。
认知无线电系统的首要特征是获取无线电外部环境、内部状态和相关政策等知识,以及监控用户需求的能力。认知无线电系统具备获取无线电外部环境并进行分析处理的能力,例如,通过对当前频谱使用情况的分析,可以表示出无线通信系统的载波频率和通信带宽,甚至可以得到其覆盖范围和干扰水平等信息;认知无线电系统具备获取无线电内部状态信息能力,这些信息可以通过其配置信息、流量负载分布信息和发射功率等来得到;认知无线电系统具备获取相关政策信息的能力,无线电政策信息规定了特定环境下认知无线电系统可以使用的频带,最大发射功率以及相邻节点的频率和带宽等;认知无线电系统具备监控用户需求并根据用户需求进行决策调整的能力。如表1所示,用户的业务需求一般可以分为话音、实时数据(比如图像)和非实时数据(比如大的文件包)3类,不同类型的业务对通信QoS的要求也不同。
认知无线电系统的第2个主要特征是学习的能力。学习过程的目标是使用认知无线电系统以前储存下来的决策和结果的信息来提高性能。根据学习内容的不同,学习方法可以分为3类。第一类是监督学习,用于对外部环境的学习,主要是利用实测的信息对估计器进行训练;第2类是无监督学习,用于对外部环境的学习,主要是提取外部环境相关参数的变化规律;第3类是强化学习,用于对内部规则或行为的学习,主要是通过奖励和惩罚机制突出适应当前环境的规则或行为,抛弃不适合当前环境的规则或行为。机器学习技术根据学习机制可以分为:机械式学习、基于解释的学习、指导式学习、类比学习和归纳学习等。
认知无线电系统的第3个主要特性是根据获取的知识,动态、自主地调整它的工作参数和协议的能力,目的是实现一些预先确定的目标,如避免对其他无线电系统的不利干扰。认知无线电系统的可调整性不需要用户干涉。它可以实时地调整工作参数,以达到合适的通信质量;或是为了改变某连接中的无线接入技术;或是调整系统中的无线电资源;或是为了减小干扰而调整发射功率。认知无线电系统分析获取的知识,动态、自主地做出决策并进行重构。做出重构决策后,为响应控制命令,认知无线电系统可以根据这些决策来改变它的工作参数和/或协议。认知无线电系统的决策过程可能包括理解多用户需求和无线工作环境,建立政策,该政策的目的是为支持这些用户的共同需求选择合适的配置。
认知无线电与其他无线电的关系
在认知无线电提出之前,已经有一些“某某无线电”的概念,如软件定义无线电、自适应无线电等,它们与认知无线电间的关系如图2所示。软件定义无线电被认为是认知无线电系统的一种使能技术。软件定义无线电不需要CRS的特性来进行工作。SDR和CRS处于不同的发展阶段,即采用SDR应用的无线电通信系统已经得到利用,而CRS正处于研究阶段,其应用也正处于研究和试验当中。SDR和CRS并非是无线电通信业务,而是可以在任何无线电通信业务中综合使用的技术。自适应无线电可以通过调整参数与协议,以适应预先设定的信道与环境。与认知无线电相比,自适应无线电由于不具有学习能力,不能从获取的知识与做出的决策中进行学习,也不能通过学习改善知识获取的途径、调整相应的决策,因此,它不能适应未预先设定的信道与环境。可重构无线电是一种硬件功能可以通过软件控制来改变的无线电,它能够更新部分或全部的物理层波形,以及协议栈的更高层。基于策略的无线电可以在未改变内部软件的前提下通过更新来适应当地监管政策。对于较新的无线电网络,因特网路由器一直都是基于策略的。这样,网络运营商就可以使用策略来控制访问权限、分配资源以及修改网络拓扑结构和行为。对于认知无线电来说,基于策略技术应该能够使产品可以在全世界通用,可以自动地适应当地监管要求,而且当监管规则随时间和经验变化时可以自动更新。智能无线电是一种根据以前和当前情况对未来进行预测,并提前进行调整的无线电。与智能无线电比较,自适应无线电只根据当前情况确定策略并进行调整,认知无线电可以根据以前的结果进行学习,确定策略并进行调整。
认知无线电关键技术
认知无线电系统的关键技术包括无线频谱感知技术、智能资源管理技术、自适应传输技术与跨层设计技术等,它们是认知无线电区别传统无线电的特征技术[4,5]。
频谱检测按照检测策略可以分为物理层检测、MAC层检测和多用户协作检测,如图3所示。3.1.1物理层检测物理层的检测方法主要是通过在时域、频域和空域中检测授权频段是否存在授权用户信号来判定该频段是否被占用,物理层的检测可以分为以下3种方式:发射机检测的主要方法包括能量检测、匹配滤波检测和循环平稳特性检测等,以及基于这些方法中某一种的多天线检测。当授权用户接收机接收信号时,需要使用本地振荡器将信号从高频转换到中频,在这个转换过程中,一些本地振荡器信号的能量不可避免地会通过天线泄露出去,因而可以通过将低功耗的检测传感器安置在授权用户接收机的附近来检测本振信号的能量泄露,从而判断授权用户接收机是否正在工作。干扰温度模型使得人们把评价干扰的方式从大量发射机的操作转向了发射机和接收机之间以自适应方式进行的实时互活动,其基础是干扰温度机制,即通过授权用户接收机端的干扰温度来量化和管理无线通信环境中的干扰源。MAC层检测主要关注多信道条件下如何提高吞吐量或频谱利用率的问题,另外还通过对信道检测次序和检测周期的优化,使检测到的可用空闲信道数目最多,或使信道平均搜索时间最短。MAC层检测主要可以分为以下2种方式:主动式检测是一种周期性检测,即在认知用户没有通信需求时,也会周期性地检测相关信道,利用周期性检测获得的信息可以估计信道使用的统计特性。被动式检测也称为按需检测,认知用户只有在有通信需求时才依次检测所有授权信道,直至发现可用的空闲信道。由于多径衰落和遮挡阴影等不利因素,单个认知用户难以对是否存在授权用户信号做出正确的判决,因此需要多个认知用户间相互协作,以提高频谱检测的灵敏度和准确度,并缩短检测的时间。协作检测结合了物理层和MAC层功能的检测技术,不仅要求各认知用户自身具有高性能的物理层检测技术,更需要MAC层具有高效的调度和协调机制。
智能资源管理的目标是在满足用户QoS要求的条件下,在有限的带宽上最大限度地提高频谱效率和系统容量,同时有效避免网络拥塞的发生。在认知无线电系统中,网络的总容量具有一定的时变性,因此需要采取一定的接入控制算法,以保障新接入的连接不会对网络中已有连接的QoS需求造成影响。动态频谱接入概念模型一般可分为图4所示的3类。动态专用模型保留了现行静态频谱管理政策的基础结构,即频谱授权给特定的通信业务专用。此模型的主要思想是引入机会性来改善频谱利用率,并包含2种实现途径:频谱产权和动态频谱分配。开放共享模型,又称为频谱公用模型,这个模型向所有用户开放频谱使其共享,例如ISM频段的开放共享方式。分层接入模型的核心思想是开放授权频谱给非授权用户,但在一定程度上限制非授权用户的操作,以免对授权用户造成干扰,有频谱下垫与频谱填充2种。认知无线电中的频谱分配主要基于2种接入策略:①正交频谱接入。在正交频谱接入中,每条信道或载波某一时刻只允许一个认知用户接入,分配结束后,认知用户之间的通信信道是相互正交的,即用户之间不存在干扰(或干扰可以忽略不计)。②共享频谱接入。在共享频谱接入中,认知用户同时接入授权用户的多条信道或载波,用户除需考虑授权用户的干扰容限外,还需要考虑来自其他用户的干扰。根据授权用户的干扰容限约束,在上述2种接入策略下又可以分为以下2种频谱接入模式:填充式频谱接入和下垫式频谱接入。对于填充式频谱接入,认知用户伺机接入“频谱空穴”,它们只需要在授权用户出现时及时地出让频谱而不存在与授权用户共享信道时的附加干扰问题,此种方法易于实现,且不需要现有通信设备提供干扰容限参数。在下垫式频谱接入模式下,认知用户与授权用户共享频谱,需要考虑共用信道时所附加的干扰限制。
在不影响通信质量的前提下,进行功率控制尽量减少发射信号的功率,可以提高信道容量和增加用户终端的待机时间。认知无线电网络中的功率控制算法设计面临的是一个多目标的联合优化问题,由于不同目标的要求不同,存在着多种折中的方案。根据应用场景的不同,现有的认知无线电网络中的功率控制算法可以分成2大类:一是适用于分布式场景下的功率控制策略,一是适用于集中式场景下的功率控制策略。分布式场景下的功率控制策略大多以博弈论为基础,也有参考传统Adhoc网络中功率控制的方法,从集中式策略入手,再将集中式策略转换成分布式策略;而集中式场景下的功率控制策略大多利用基站能集中处理信息的便利,采取联合策略,即将功率控制与频谱分配结合或是将功率控制与接入控制联合考虑等。
自适应传输可以分为基于业务的自适应传输和基于信道质量的自适应传输。基于业务的自适应传输是为了满足多业务传输不同的QoS需求,其主要在上层实现,不用考虑物理层实际的传输性能,目前有线网络中就考虑了这种自适应传输技术。认知无线电可以根据感知的环境参数和信道估计结果,利用相关的技术优化无线电参数,调整相关的传输策略。这里的优化是指无线通信系统在满足用户性能水平的同时,最小化其消耗的资源,如最小化占用带宽和功率消耗等。物理层和媒体控制层可能调整的参数包括中心频率、调制方式、符号速率、发射功率、信道编码方法和接入控制方法等。显然,这是一种非线性多参数多目标优化过程。
现有的分层协议栈在设计时只考虑了通信条件最恶劣的情况,导致了无法对有限的频谱资源及功率资源进行有效的利用。跨层设计通过在现有分层协议栈各层之间引入并传递特定的信息来协调各层之间的运行,以与复杂多变的无线通信网络环境相适应,从而满足用户对各种新的业务应用的不同需求。跨层设计的核心就是使分层协议栈各层能够根据网络环境以及用户需求的变化,自适应地对网络的各种资源进行优化配置。在认知无线电系统中,主要有以下几种跨层设计技术:为了选择合适的频谱空穴,动态频谱管理策略需要考虑高层的QoS需求、路由、规划和感知的信息,通信协议各层之间的相互影响和物理层的紧密结合使得动态频谱管理方案必须是跨层设计的。频谱移动需要同频谱感知等其他频谱管理功能结合起来,共同决定一个可用的频段。为了估计频谱切换持续时间对网络性能造成的影响,需要知道链路层的信息和感知延迟。网络层和应用层也应该知道这个持续时间,以减少突然的性能下降;另外,路由信息对于使用频谱切换的路由发现过程也很重要。频谱共享的性能直接取决于认知无线电网络中频谱感知的能力,频谱感知主要是物理层的功能。然而,在合作式频谱感知情况下,认知无线电用户之间需要交换探测信息,因此频谱感知和频谱共享之间的跨层设计很有必要。在认知无线电系统中,由于多跳通信中的每一跳可用频谱都可能不同,网络的拓扑配置就需要知道频谱感知的信息,而且,认知无线电系统路由设计的一个主要思路就是路由与频谱决策相结合。
认知无线电应用场景
认知无线电系统不仅能有效地使用频谱,而且具有很多潜在的能力,如提高系统灵活性、增强容错能力和提高能量效率等。基于上述优势,认知无线电在民用领域和军用领域具有广阔的应用前景。
频谱效率的提高既可以通过提高单个无线接入设备的频谱效率,也可以通过提高各个无线接入技术的共存性能。这种新的频谱利用方式有望增加系统的性能和频谱的经济价值。因此,认知无线电系统的这些共存/共享性能的提高推动了频谱利用的一种新方式的发展,并且以一种共存/共享的方式使获得新的频谱成为可能。认知无线电系统的能力还有助于提高系统灵活性,主要包括提高频谱管理的灵活性,改善设备在生命周期内操作的灵活性以及提高系统鲁棒性等。容错性是通信系统的一项主要性能,而认知无线电可以有效改善通信系统的容错能力。通常容错性主要是基于机内测试、故障隔离和纠错措施。认知无线电对容错性的另一个优势是认知无线电系统具有学习故障、响应和错误信息的能力。认知无线电系统可以通过调整工作参数,比如带宽或者基于业务需求的信号处理算法来改善功率效率。
认知无线电所要解决的是资源的利用率问题,在农村地区应用的优势可以总结为如下。农村无线电频谱的使用,主要占用的频段为广播、电视频段和移动通信频段。其特点是广播频段占用与城市基本相同,电视频段利用较城市少,移动通信频段占用较城市更少。因此,从频率域考虑,可利用的频率资源较城市丰富。农村经济发达程度一般不如城市,除电视频段的占用相对固定外,移动通信的使用率不及城市,因此,被分配使用的频率利用率相对较低。由于农村地广人稀,移动蜂窝受辐射半径的限制,使得大量地域无移动通信频率覆盖,尤其是边远地区,频率空间的可用资源相当丰富。
在异构无线环境中,一个或多个运营商在分配给他们的不同频段上运行多种无线接入网络,采用认知无线电技术,就允许终端具有选择不同运营商和/或不同无线接入网络的能力,其中有些还可能具有在不同无线接入网络上支持多个同步连接的能力。由于终端可以同时使用多种无线网络,因此应用的通信带宽增大。随着终端的移动和/或无线环境的改变,可以快速切换合适的无线网络以保证稳定性。
在军事通信领域,认知无线电可能的应用场景包括以下3个方面。认知抗干扰通信。由于认知无线电赋予电台对周围环境的感知能力,因此能够提取出干扰信号的特征,进而可以根据电磁环境感知信息、干扰信号特征以及通信业务的需求选取合适的抗干扰通信策略,大大提升电台的抗干扰水平。战场电磁环境感知。认知无线电的特点之一就是将电感环境感知与通信融合为一体。由于每一部电台既是通信电台,也是电磁环境感知电台,因此可以利用电台组成电磁环境感知网络,有效地满足电磁环境感知的全时段、全频段和全地域要求。战场电磁频谱管理。现代战场的电磁频谱已经不再是传统的无线电通信频谱,静态的和集重视的频谱管理策略已不能满足灵活多变的现代战争的要求。基于认知无线电技术的战场电磁频谱管理将多种作战要素赋予频谱感知能力,使频谱监测与频谱管理同时进行,大大提高了频谱监测网络的覆盖范围,拓宽了频谱管理的涵盖频段。