民航空管ATM数据通信网络概况及发展

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。不同的空管业务，对通信网络的性能和安全需求有很大差异，例如对带宽、延时、可靠性、突发流量、保密性的要求不同。最主要的业务包括，一是自动转报业务，由计算机网络自动交换民航业务电报AFTN/SITA的传输，一般采用多条冗余通信链路来提高其可用性和可靠性。国内各机场每日收、发电报的数量从数万到数十万份不等，由于AFTN/SITA报文多是很短的ASCII码文件，自动转报系统对传输带宽要求不高，一般选用E1级的DDN/FR等低速链路传输。二是雷达信息传输业务，用于不同地区之间雷达数据的共享和冗余。雷达数据传输对带宽要求较高，例如每路信号64Kbps，且实时性强，延时敏感，丢包率不能高。如果网络传输的雷达数据延迟几秒，管制员在计算机屏幕上看到的飞机位置就会与实际位置有较大差距。另外，如果传输网络出现严重拥塞，将来不及处理的雷达数据包丢弃过多，雷达信息的可靠性将大大降低，由此可能导致在多雷达数据融合时，产生点迹分裂，将不同雷达看到的同一架飞机目标，错误地显示成两架飞机。三是视頻会议传输业务，用于高效的信息交流，实时性强，延时敏感，开会时至少独占2M带宽，否则图像和声音就不连贯，不开会时，整个专线资源全部闲置。四是设备远程管理和监控业务，是技术人员从远程管理和维护位于异地的设备和系统，关系到空管业务运行的稳定和安全，保密性强。

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黑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（Aeronautical Telecommunication Network）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，这类符合主流工业标准的通用组网技术。物理层采用光纤作为传输介质，在接入网采用EPON（Ethernet Passive Optical Network）技术等，在骨干网采用DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）技术等。在链路层和网络层，关注融合面向连接和面向非连接两种技术优势的多协议标签交换（Multi-Protocol Label Switching，MPLS）技术。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，最大程度地及时共享各种空管业务信息，增强空管部门协同决策的及时性、有效性和预见性，以提高空域和机场的利用率，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，将有益于我国民航整体运行保障能力的提高。

参考文献：

[1]尚晓航，等.Internet 技术与应用.中国铁道出版社，2007.

[2]刘念.空中交通管制中人因失误的预测与控制[J].现代交际，2011（01）.

[3]郝放.民航空管通信网络建设及核心业务论述[J].科技资讯，2011（07）.

作者简介：江荣珍（1972-），女，本科，工程师。