民航空管ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展論文
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電話等。按照國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，隨著中國民航業(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)歷了模擬專線到分組網(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)，包括語音、分組數(shù)據(jù)、圖像等，滿足空管系統(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電話等。在眾多的空管業(yè)務(wù)中對(duì)于計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的需求呈現(xiàn)出不同的要求，具體呈現(xiàn)在寬帶時(shí)速、流量、保密性以及可靠性等方面。結(jié)合對(duì)民航空管具體業(yè)務(wù)的分析，空管ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)主要包括:一是自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)業(yè)務(wù)，由于機(jī)場(chǎng)每天接受的信息數(shù)據(jù)比較大，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，機(jī)場(chǎng)每天的發(fā)報(bào)數(shù)量在十萬份以上，雖然每天收發(fā)報(bào)的數(shù)據(jù)量比較大，但是發(fā)報(bào)的內(nèi)容比較短，屬于很短的ASCII碼文件，因此相對(duì)而言，其對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的要求性能比較低，尤其是對(duì)寬帶的速度要求不高，因此可以選擇低速鏈路傳輸;二是雷達(dá)信息傳輸業(yè)務(wù)。雷達(dá)傳輸業(yè)務(wù)在飛機(jī)管控業(yè)務(wù)中占據(jù)重要的作用，如果雷達(dá)信息傳輸速度不高，就會(huì)影響空管業(yè)務(wù)質(zhì)量，例如雷達(dá)傳輸速度不高就會(huì)造成飛機(jī)的實(shí)時(shí)信息傳入到管控部門的信息存在滯后，進(jìn)而會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。另外雷達(dá)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)信息的丟包率要求也比較高，例如在出現(xiàn)較多的信息傳入時(shí)，如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞就會(huì)出現(xiàn)沒有及時(shí)處理的雷達(dá)信息可能會(huì)被系統(tǒng)丟棄，這樣就會(huì)影響到雷達(dá)信息的可靠性。例如當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)丟包現(xiàn)象之后，因?yàn)槔走_(dá)數(shù)據(jù)融合所產(chǎn)生的點(diǎn)跡分裂，從而在數(shù)據(jù)中心顯示出不準(zhǔn)確的飛行信息，干擾管控工作人員的判斷;三是行政辦公。行政辦公需要依賴于網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，例如在信息化辦公環(huán)境下，通過網(wǎng)絡(luò)可以提高辦公效率。例如航空企業(yè)實(shí)行的電子郵箱就是利用網(wǎng)絡(luò)的顯著特征;四是視頻會(huì)議。在強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)辦公的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議對(duì)于提高民航空管業(yè)務(wù)能力具有重要的意義，由于視頻會(huì)議對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較強(qiáng)，為保障高效的信息傳輸，視頻會(huì)議所需要的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)寬帶需要達(dá)到2M，這樣才能保障視頻會(huì)議的正常運(yùn)行。
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，專線上的用戶數(shù)據(jù)可被運(yùn)營商的技術(shù)人員捕獲和篡改，開放性網(wǎng)絡(luò)信息化系統(tǒng)易被害客利用網(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，已逐步開始退出主流通信技術(shù)市場(chǎng)。根據(jù)國際民航組織提出的新一代航空電信網(wǎng)ATN理念，未來民航空管數(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，物理層采用光纖作為傳輸介質(zhì)，在接入網(wǎng)采用EPON技術(shù)等，在骨干網(wǎng)采用DWDM技術(shù)等�？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)前按地域和專業(yè)分割的信息子系統(tǒng)，對(duì)減少空中交通擁堵帶來的航班延誤、飛行安全隱患、能源浪費(fèi)等具有重要的意義，因此我國要大力發(fā)展空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以此提高我國民航整體運(yùn)行保障能力。
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