民航空管ATM数据通信网络的发展论文

2021-02-13 论文

　　摘要:民航空管数据通信网络是以ATM信元交换技术为核心的数据通信网络，从架构上主要分为核心层、汇接层和接入层三个部分组成，主要承载的业务有民航自动转报、气象信息、雷达引接、行政办公、视频会议、IP电话等。按照国际民航组织提出的新一代航空电信网ATN理念，建设技术先进、性能可靠的民航空管数据通信网络，将有益于我国民航整体运行保障能力的提高。

　　关键词:ATM技术;民航空管;数据通信

　　近年来，随着中国民航业的飞速发展，民航航班流量和空管保障航班架次也不断攀升。作为民航运输的重要基础设施，民航空管数据通信网络时刻处理着海量数据，既满足了空管系统内各单位空中交通指挥运行需要，也及时与民航驻场单位共享各种空管业务信息，成为确保民航业安全顺畅运行的关键性保障要素。民航空管数据通信网络的发展经历了模拟专线到分组网，各种复用设备，帧中继网等各个发展阶段，目前已经建成以ATM信元交换技术为核心的数据通信网络，是一个统一、先进、能够服务于整个民航空管系统并辐射民航全行业的网络，而且能兼容传统的数据、IP、语言等多种业务。

　　1民航空管数据通信网络采用ATM技术的原因

　　ATM的全称是异步传输模式，是一种基于信元的交换及复用技术，信元长度固定为53个字节。民航空管数据通信网络采用ATM技术的主要基于以下考虑。一是较高的传输速率和较高的电路利用率。ATM的传输速率可高达100Mbit/s以上，由于使用时分复用方式，对信道带宽按需求动态分配，可以有效合理的使用信道资源，与传统通信业务相比具有电路利用率高、成本低的特点。二是可以同时支持各种业务。ATM具有强烈的语义透明性和时间透明性，可以根据不同应用的特性要求同时支持各种业务，包括语音、分组数据、图像等，满足空管系统乃至民航业内各业务单位的多种数据、图像的需求。三是对于现有的各种通信网络具有较好的兼容性。民航空管数据通信网络涉及多行业如空管系统各层级单位、机场公司、航空公司和油料公司多个职能企业和单位之间的信息数据传输，很多单位不在同一地点，甚至同一单位的不同部门所处地点也不同，通信环境十分复杂。ATM网络的`局域网仿真技术标准，能够对于多形态的传统局域网如以太网、快速以太网等实现良好兼容，也便于充分利用民航业原有的窄带数据传输网。

　　2民航空管ATM数据通信网络的主要架构

　　民航空管ATM数据通信网络从架构上主要分为核心层、汇接层和接入层三个部分组成。核心层主要由2个核心节点和8个一级节点组成。这样设置的主要目的是能快速的转发各个地区空管局至民航局空管局，以及各个地区空管局之间的数据包，并以此作为ATM的骨干网，双核心结构实现了数据的双备份，同时也提高可靠性。汇接层主要由7个地区空管局下辖的35个二级节点组成。主要的作用是用于连接接入层和核心层，并为本地节点的中高速业务提供接入服务，它主要承担转发部分二级节点和各三级节点到核心层的数据。网络结构采用以一级节点为核心的星型结构，既保证了同级间的信息快速共享，又方便了本级和上级间的信息高速传递。接入层网络结构采用以二级节点为核心的星型结构，由35个二级节点下的近百个三级节点构成，主要为节点本地的中低速业务提供接入服务，各个三级节点利用SDH数据电路、DDN电路或卫星电路连接到二级节点。这样的结构一是便于同级间的数据有效传输，二是在本级与上级间提供了不同种的传输线路可以选择。

　　3民航空管ATM数据通信网络的主要业务

　　民航空管ATM数据通信网络主要承载的业务有民航自动转报、气象信息、雷达引接、行政办公、视频会议、IP电话等。在众多的空管业务中对于计算机通信网络的需求呈现出不同的要求，具体呈现在宽带时速、流量、保密性以及可靠性等方面。结合对民航空管具体业务的分析，空管ATM数据通信网络的业务主要包括:一是自动转报业务，由于机场每天接受的信息数据比较大，根据不完全统计，机场每天的发报数量在十万份以上，虽然每天收发报的数据量比较大，但是发报的内容比较短，属于很短的ASCII码文件，因此相对而言，其对于网络通信设备的要求性能比较低，尤其是对宽带的速度要求不高，因此可以选择低速链路传输;二是雷达信息传输业务。雷达传输业务在飞机管控业务中占据重要的作用，如果雷达信息传输速度不高，就会影响空管业务质量，例如雷达传输速度不高就会造成飞机的实时信息传入到管控部门的信息存在滞后，进而会发生严重的安全事故。另外雷达信息传输网络系统对于网络信息的丢包率要求也比较高，例如在出现较多的信息传入时，如果出现网络拥塞就会出现没有及时处理的雷达信息可能会被系统丢弃，这样就会影响到雷达信息的可靠性。例如当系统出现丢包现象之后，因为雷达数据融合所产生的点迹分裂，从而在数据中心显示出不准确的飞行信息，干扰管控工作人员的判断;三是行政办公。行政办公需要依赖于网络通信系统，例如在信息化办公环境下，通过网络可以提高办公效率。例如航空企业实行的电子邮箱就是利用网络的显著特征;四是视频会议。在强调网络办公的环境下，实现视频会议对于提高民航空管业务能力具有重要的意义，由于视频会议对实时性要求比较强，为保障高效的信息传输，视频会议所需要的数据通信网络宽带需要达到2M，这样才能保障视频会议的正常运行。

　　4民航空管数据通信网络的发展方向

　　随着通信技术的高速发展，ATM技术显现了对带宽资源分配不灵，新业务拓展能力差，专线上的用户数据可被运营商的技术人员捕获和篡改，开放性网络信息化系统易被害客利用网络系统漏洞进行远程入侵，采用大量基于IP技术的业务应用系统且易受攻击等缺陷，已逐步开始退出主流通信技术市场。根据国际民航组织提出的新一代航空电信网ATN理念，未来民航空管数据通信网络技术应符合ISO/OSI网络参考模型。地面数据通信网络将采用IP加光纤，物理层采用光纤作为传输介质，在接入网采用EPON技术等，在骨干网采用DWDM技术等。总而言之，建设技术先进、性能可靠的空管数据通信网络，整合当前按地域和专业分割的信息子系统，对减少空中交通拥堵带来的航班延误、飞行安全隐患、能源浪费等具有重要的意义，因此我国要大力发展空管数据通信网络系统，以此提高我国民航整体运行保障能力。

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