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部分組成，主要承載的業(yè)務(wù)有民航自動轉(zhuǎn)報、氣象信息、雷達引接、行政辦公、視頻會議、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、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。作為民航運輸?shù)闹匾A(chǔ)設(shè)施，民航空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)時刻處理著海量數(shù)據(jù)，既滿足了空管系統(tǒng)內(nèi)各單位空中交通指揮運行需要，也及時與民航駐場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)，各種復用設(shè)備，幀中繼網(wǎng)等各個發(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)，是一個統(tǒng)一、先進、能夠服務(wù)于整個民航空管系統(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用技術(shù)，信元長度固定為53個字節(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100Mbit/s以上，由于使用時分復用方式，對信道帶寬按需求動態(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。二是可以同時支持各種業(yè)務(wù)。ATM具有強烈的語義透明性和時間透明性，可以根據(jù)不同應用的特性要求同時支持各種業(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)各層級單位、機場公司、航空公司和油料公司多個職能企業(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，甚至同一單位的不同部門所處地點也不同，通信環(huán)境十分復雜。ATM網(wǎng)絡(luò)的局域網(wǎng)仿真技術(shù)標準，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部分組成。核心層主要由2個核心節(jié)點和8個一級節(jié)點組成。這樣設(shè)置的主要目的是能快速的轉(zhuǎn)發(fā)各個地區(qū)空管局至民航局空管局，以及各個地區(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)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙備份，同時也提高可靠性。匯接層主要由7個地區(qū)空管局下轄的35個二級節(jié)點組成。主要的作用是用于連接接入層和核心層，并為本地節(jié)點的中高速業(yè)務(wù)提供接入服務(wù)，它主要承擔轉(zhuǎn)發(fā)部分二級節(jié)點和各三級節(jié)點到核心層的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用以一級節(jié)點為核心的星型結(jié)構(gòu)，既保證了同級間的信息快速共享，又方便了本級和上級間的信息高速傳遞。接入層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用以二級節(jié)點為核心的星型結(jié)構(gòu)，由35個二級節(jié)點下的近百個三級節(jié)點構(gòu)成，主要為節(jié)點本地的中低速業(yè)務(wù)提供接入服務(wù)，各個三級節(jié)點利用SDH數(shù)據(jù)電路、DDN電路或衛(wèi)星電路連接到二級節(jié)點。這樣的結(jié)構(gòu)一是便于同級間的數(shù)據(jù)有效傳輸，二是在本級與上級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)有民航自動轉(zhuǎn)報、氣象信息、雷達引接、行政辦公、視頻會議、IP電話等。在眾多的空管業(yè)務(wù)中對于計算機通信網(wǎng)絡(luò)的需求呈現(xiàn)出不同的要求，具體呈現(xiàn)在寬帶時速、流量、保密性以及可靠性等方面。結(jié)合對民航空管具體業(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:一是自動轉(zhuǎn)報業(yè)務(wù)，由于機場每天接受的信息數(shù)據(jù)比較大，根據(jù)不完全統(tǒng)計，機場每天的發(fā)報數(shù)量在十萬份以上，雖然每天收發(fā)報的數(shù)據(jù)量比較大，但是發(fā)報的內(nèi)容比較短，屬于很短的ASCII碼文件，因此相對而言，其對于網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的要求性能比較低，尤其是對寬帶的速度要求不高，因此可以選擇低速鏈路傳輸;二是雷達信息傳輸業(yè)務(wù)。雷達傳輸業(yè)務(wù)在飛機管控業(yè)務(wù)中占據(jù)重要的作用，如果雷達信息傳輸速度不高，就會影響空管業(yè)務(wù)質(zhì)量，例如雷達傳輸速度不高就會造成飛機的實時信息傳入到管控部門的信息存在滯后，進而會發(fā)生嚴重的安全事故。另外雷達信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對于網(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，如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞就會出現(xiàn)沒有及時處理的雷達信息可能會被系統(tǒng)丟棄，這樣就會影響到雷達信息的可靠性。例如當系統(tǒng)出現(xiàn)丟包現(xiàn)象之后，因為雷達數(shù)據(jù)融合所產(chǎn)生的點跡分裂，從而在數(shù)據(jù)中心顯示出不準確的飛行信息，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)實行的電子郵箱就是利用網(wǎng)絡(luò)的顯著特征;四是視頻會議。在強調(diào)網(wǎng)絡(luò)辦公的環(huán)境下，實現(xiàn)視頻會議對于提高民航空管業(yè)務(wù)能力具有重要的意義，由于視頻會議對實時性要求比較強，為保障高效的信息傳輸，視頻會議所需要的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)寬帶需要達到2M，這樣才能保障視頻會議的正常運行。
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)漏洞進行遠程入侵，采用大量基于IP技術(shù)的業(yè)務(wù)應用系統(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。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。總而言之，建設(shè)技術(shù)先進、性能可靠的空管數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，整合當前按地域和專業(yè)分割的信息子系統(tǒng)，對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行保障能力。
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