民航空管ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)概況及發(fā)展

摘 要：民航空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是以ATM信元交換技術(shù)為核心的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，從架構(gòu)上主要分為核心層、匯接層和接入層三個(gè)部分組成，主要承載的業(yè)務(wù)有民航自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)、氣象信息、雷達(dá)引接、行政辦公、視頻會(huì)議、IP電話(huà)等。按照國(guó)際民航組織提出的新一代航空電信網(wǎng)ATN理念，建設(shè)技術(shù)先進(jìn)、性能可靠的民航空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，將有益于我國(guó)民航整體運(yùn)行保障能力的提高。

關(guān)鍵詞：ATM技術(shù)；民航空管；數(shù)據(jù)通信

近年來(lái)，隨著中國(guó)民航業(yè)的飛速發(fā)展，民航航班流量和空管保障航班架次也不斷攀升。作為民航運(yùn)輸?shù)闹匾A(chǔ)設(shè)施，民航空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)刻處理著海量數(shù)據(jù)，既滿(mǎn)足了空管系統(tǒng)內(nèi)各單位空中交通指揮運(yùn)行需要，也及時(shí)與民航駐場(chǎng)單位共享各種空管業(yè)務(wù)信息，成為確保民航業(yè)安全順暢運(yùn)行的關(guān)鍵性保障要素。

民航空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)歷了模擬專(zhuān)線(xiàn)到分組網(wǎng)，各種復(fù)用設(shè)備，幀中繼網(wǎng)等各個(gè)發(fā)展階段，目前已經(jīng)建成以ATM信元交換技術(shù)為核心的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)統(tǒng)一、先進(jìn)、能夠服務(wù)于整個(gè)民航空管系統(tǒng)并輻射民航全行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)，而且能兼容傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)、IP、語(yǔ)言等多種業(yè)務(wù)。

1 民航空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)采用ATM技術(shù)的原因

ATM的全稱(chēng)是異步傳輸模式，是一種基于信元的交換及復(fù)用技術(shù)，信元長(zhǎng)度固定為53個(gè)字節(jié)。民航空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)采用ATM技術(shù)的主要基于以下考慮。一是較高的傳輸速率和較高的電路利用率。ATM的傳輸速率可高達(dá)100Mbit/s以上，由于使用時(shí)分復(fù)用方式，對(duì)信道帶寬按需求動(dòng)態(tài)分配，可以有效合理的使用信道資源，與傳統(tǒng)通信業(yè)務(wù)相比具有電路利用率高、成本低的特點(diǎn)。二是可以同時(shí)支持各種業(yè)務(wù)。ATM具有強(qiáng)烈的語(yǔ)義透明性和時(shí)間透明性，可以根據(jù)不同應(yīng)用的特性要求同時(shí)支持各種業(yè)務(wù)，包括語(yǔ)音、分組數(shù)據(jù)、圖像等，滿(mǎn)足空管系統(tǒng)乃至民航業(yè)內(nèi)各業(yè)務(wù)單位的多種數(shù)據(jù)、圖像的需求。三是對(duì)于現(xiàn)有的各種通信網(wǎng)絡(luò)具有較好的兼容性。民航空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)涉及多行業(yè)如空管系統(tǒng)各層級(jí)單位、機(jī)場(chǎng)公司、航空公司和油料公司多個(gè)職能企業(yè)和單位之間的信息數(shù)據(jù)傳輸，很多單位不在同一地點(diǎn)，甚至同一單位的不同部門(mén)所處地點(diǎn)也不同，通信環(huán)境十分復(fù)雜。ATM網(wǎng)絡(luò)的局域網(wǎng)仿真技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)τ诙嘈螒B(tài)的傳統(tǒng)局域網(wǎng)如以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)良好兼容，也便于充分利用民航業(yè)原有的窄帶數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)。

2 民航空管ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的主要架構(gòu)

民航空管ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)從架構(gòu)上主要分為核心層、匯接層和接入層三個(gè)部分組成。核心層主要由2個(gè)核心節(jié)點(diǎn)和8個(gè)一級(jí)節(jié)點(diǎn)組成。這樣設(shè)置的主要目的是能快速的轉(zhuǎn)發(fā)各個(gè)地區(qū)空管局至民航局空管局，以及各個(gè)地區(qū)空管局之間的數(shù)據(jù)包，并以此作為ATM的骨干網(wǎng)，雙核心結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙備份，同時(shí)也提高可靠性。匯接層主要由7個(gè)地區(qū)空管局下轄的35個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)組成。主要的作用是用于連接接入層和核心層，并為本地節(jié)點(diǎn)的中高速業(yè)務(wù)提供接入服務(wù)，它主要承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)部分二級(jí)節(jié)點(diǎn)和各三級(jí)節(jié)點(diǎn)到核心層的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用以一級(jí)節(jié)點(diǎn)為核心的星型結(jié)構(gòu)，既保證了同級(jí)間的信息快速共享，又方便了本級(jí)和上級(jí)間的信息高速傳遞。接入層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用以二級(jí)節(jié)點(diǎn)為核心的星型結(jié)構(gòu)，由35個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)下的近百個(gè)三級(jí)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，主要為節(jié)點(diǎn)本地的中低速業(yè)務(wù)提供接入服務(wù)，各個(gè)三級(jí)節(jié)點(diǎn)利用SDH數(shù)據(jù)電路、DDN電路或衛(wèi)星電路連接到二級(jí)節(jié)點(diǎn)。這樣的結(jié)構(gòu)一是便于同級(jí)間的數(shù)據(jù)有效傳輸，二是在本級(jí)與上級(jí)間提供了不同種的傳輸線(xiàn)路可以選擇。

3 民航空管ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的主要業(yè)務(wù)

民航空管ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)主要承載的業(yè)務(wù)有民航自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)、氣象信息、雷達(dá)引接、行政辦公、視頻會(huì)議、IP電話(huà)等。不同的空管業(yè)務(wù)，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的性能和安全需求有很大差異，例如對(duì)帶寬、延時(shí)、可靠性、突發(fā)流量、保密性的要求不同。最主要的業(yè)務(wù)包括，一是自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)業(yè)務(wù)，由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)交換民航業(yè)務(wù)電報(bào)AFTN/SITA的傳輸，一般采用多條冗余通信鏈路來(lái)提高其可用性和可靠性。國(guó)內(nèi)各機(jī)場(chǎng)每日收、發(fā)電報(bào)的數(shù)量從數(shù)萬(wàn)到數(shù)十萬(wàn)份不等，由于AFTN/SITA報(bào)文多是很短的ASCII碼文件，自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)系統(tǒng)對(duì)傳輸帶寬要求不高，一般選用E1級(jí)的DDN/FR等低速鏈路傳輸。二是雷達(dá)信息傳輸業(yè)務(wù)，用于不同地區(qū)之間雷達(dá)數(shù)據(jù)的共享和冗余。雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸對(duì)帶寬要求較高，例如每路信號(hào)64Kbps，且實(shí)時(shí)性強(qiáng)，延時(shí)敏感，丟包率不能高。如果網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)睦走_(dá)數(shù)據(jù)延遲幾秒，管制員在計(jì)算機(jī)屏幕上看到的飛機(jī)位置就會(huì)與實(shí)際位置有較大差距。另外，如果傳輸網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)砣瑢?lái)不及處理的雷達(dá)數(shù)據(jù)包丟棄過(guò)多，雷達(dá)信息的可靠性將大大降低，由此可能導(dǎo)致在多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合時(shí)，產(chǎn)生點(diǎn)跡分裂，將不同雷達(dá)看到的同一架飛機(jī)目標(biāo)，錯(cuò)誤地顯示成兩架飛機(jī)。三是視頻會(huì)議傳輸業(yè)務(wù)，用于高效的信息交流，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，延時(shí)敏感，開(kāi)會(huì)時(shí)至少獨(dú)占2M帶寬，否則圖像和聲音就不連貫，不開(kāi)會(huì)時(shí)，整個(gè)專(zhuān)線(xiàn)資源全部閑置。四是設(shè)備遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控業(yè)務(wù)，是技術(shù)人員從遠(yuǎn)程管理和維護(hù)位于異地的設(shè)備和系統(tǒng)，關(guān)系到空管業(yè)務(wù)運(yùn)行的穩(wěn)定和安全，保密性強(qiáng)。

4 民航空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向

隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，ATM技術(shù)顯現(xiàn)了對(duì)帶寬資源分配不靈，新業(yè)務(wù)拓展能力差，專(zhuān)線(xiàn)上的用戶(hù)數(shù)據(jù)可被運(yùn)營(yíng)商的技術(shù)人員捕獲和篡改，開(kāi)放性網(wǎng)絡(luò)信息化系統(tǒng)易被黑客利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)漏洞進(jìn)行遠(yuǎn)程入侵，采用大量基于IP技術(shù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)且易受攻擊等缺陷，已逐步開(kāi)始退出主流通信技術(shù)市場(chǎng)。根據(jù)國(guó)際民航組織提出的新一代航空電信網(wǎng)ATN（Aeronautical Telecommunication Network）理念，未來(lái)民航空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)符合ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型。地面數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)將采用IP加光纖，這類(lèi)符合主流工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通用組網(wǎng)技術(shù)。物理層采用光纖作為傳輸介質(zhì)，在接入網(wǎng)采用EPON（Ethernet Passive Optical Network）技術(shù)等，在骨干網(wǎng)采用DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）技術(shù)等。在鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，關(guān)注融合面向連接和面向非連接兩種技術(shù)優(yōu)勢(shì)的多協(xié)議標(biāo)簽交換（Multi-Protocol Label Switching，MPLS）技術(shù)?？偠灾?，建設(shè)技術(shù)先進(jìn)、性能可靠的空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，整合當(dāng)前按地域和專(zhuān)業(yè)分割的信息子系統(tǒng)，最大程度地及時(shí)共享各種空管業(yè)務(wù)信息，增強(qiáng)空管部門(mén)協(xié)同決策的及時(shí)性、有效性和預(yù)見(jiàn)性，以提高空域和機(jī)場(chǎng)的利用率，減少空中交通擁堵帶來(lái)的航班延誤、飛行安全隱患、能源浪費(fèi)等，將有益于我國(guó)民航整體運(yùn)行保障能力的提高。

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作者簡(jiǎn)介：江榮珍（1972-），女，本科，工程師。