中國民航航空電信網(wǎng)（ATN）地面網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究

曹思明

【摘 要】國際航空運(yùn)輸市場迅猛發(fā)展，高密度交通流量帶來的通信業(yè)務(wù)量的增長，以及不斷改進(jìn)的空管運(yùn)行方式對通信系統(tǒng)的新需求，都對現(xiàn)有的航空通信系統(tǒng)提出更高的要求。國際民航組織（ICAO）于1983年開始成立了專門的委員會對未來航行系統(tǒng)（FANS）進(jìn)行研究，提出新的航空電信網(wǎng)ATN（Aeronautical Telecommunication Network）。根據(jù)國際民航組織的規(guī)劃，中國是亞太地區(qū)ATN網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。民航氣象中心、情報(bào)中心等部門對新業(yè)務(wù)格式的需求將推動中國民航電信網(wǎng)的建設(shè)。本文中對民航電信網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀做簡單介紹，討論民航電信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層次規(guī)劃和應(yīng)用層結(jié)構(gòu)以及路由規(guī)劃。

【關(guān)鍵詞】ATN；民航電信網(wǎng)；ICAO；AMHS

一、引言

近年來空中交通流量的飛速增長給現(xiàn)有通信導(dǎo)航系統(tǒng)帶來了巨大壓力。為了解決這一問題，國際民航組織（ICAO）提出了通信、導(dǎo)航、監(jiān)視/空中交通管理（CNS/ATM）新航行系統(tǒng)概念。其中新一代航空電信網(wǎng)（ATN）是新航行系統(tǒng)的重要組成部分，是國際民航組織對全球民航通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，是實(shí)施CNS/ATM新航行系統(tǒng)的前提。在國際民航組織的推動下，ATN已經(jīng)全面進(jìn)入部署實(shí)施階段。

ATN是國際民航組織提出的適應(yīng)CNS/ATM新航行系統(tǒng)的航空工業(yè)和航空管制的專用網(wǎng)絡(luò)，類似于廣泛應(yīng)用的互聯(lián)網(wǎng)（INTERNET）。航空電信網(wǎng)具有整合多種通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的能力，其核心技術(shù)是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)。

二、航空電信網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

2012年中旬，國際民航組織公布了第四版《全球空中航行計(jì)劃》草案，第四版草案最顯著的特點(diǎn)，就是納入醞釀已久的“航空系統(tǒng)組塊升級”方案（ASBU）。隨后在2013年5月國際民航組織發(fā)布了包含ASBU的最新版本的《全球空中航行計(jì)劃》（第四版）。2016年國際民航組織又對《全球空中航行計(jì)劃》做了修訂，進(jìn)一步明確了2016年至2030年間的航空系統(tǒng)組塊升級方案。

（一）亞太地區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀

亞太地區(qū)是實(shí)施地面 ATN 網(wǎng)絡(luò)較早的地區(qū)之一。根據(jù)ICAO 亞太區(qū)域的規(guī)劃，區(qū)域的ATN 網(wǎng)絡(luò)分為兩級：骨干網(wǎng)絡(luò)和非骨干網(wǎng)絡(luò)。到目前為止，所有的骨干網(wǎng)國家的ATN 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和AMHS 系統(tǒng)已經(jīng)建設(shè)完成，一些非骨干網(wǎng)國家也已經(jīng)完成相關(guān)的建設(shè)工作。部分國家（地區(qū)）間的ATN/AMHS 服務(wù)開通已經(jīng)完成，包括美國-日本、香港-澳門、中國-韓國、中國-印度、中國-中國香港、中國-泰國、新加坡-印度等。亞太地區(qū)“通用區(qū)域虛擬專網(wǎng)”（Common Regional VPN， 簡稱CRV）投入運(yùn)行后，逐步將國際出口AMHS 業(yè)務(wù)由原來的“點(diǎn)對點(diǎn)”鏈路過渡到CRV 網(wǎng)絡(luò)上。

（二）中國地區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)國際民航組織的規(guī)劃，中國是亞太地區(qū)ATN網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，北京是亞太地區(qū)ATN骨干節(jié)點(diǎn)之一，匯集了日本、印度、中國香港、泰國、韓國、俄羅斯、科威特、中國澳門、蒙古、緬甸、尼泊爾、巴基斯坦、朝鮮13條國際線路。中國ATN網(wǎng)絡(luò)，特別是北京國際出口部分的設(shè)計(jì)與實(shí)施，關(guān)系到亞太地區(qū)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率。目前北京與印度、韓國、中國香港、泰國已經(jīng)建立了ATN連接。

三、中國航空電信網(wǎng)地面網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案

國內(nèi)ATN網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，影響面大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率，規(guī)劃必須考慮到網(wǎng)絡(luò)流量的增長和各種應(yīng)用的增加，保證在可預(yù)見的未來，網(wǎng)絡(luò)能夠保持穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。

（一）設(shè)計(jì)原則

目前國內(nèi)AFTN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為：地區(qū)空管局-空管分局/站-終端系統(tǒng)三級結(jié)構(gòu)。建設(shè)地區(qū)空管局級區(qū)域通信中心，可以進(jìn)一步提高空管信息交換效率。減少網(wǎng)絡(luò)層級同時(shí)具備以下優(yōu)點(diǎn)：

⑴消除網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容瓶頸。終端部署不再受制于空管分局/站的交換能力限制，可以在地區(qū)內(nèi)部統(tǒng)一考慮網(wǎng)絡(luò)負(fù)載能力規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

⑵提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。取消空管分局/站一級交換系統(tǒng)后，各終端直接與地區(qū)空管局ATN/AMHS交換系統(tǒng)連接，數(shù)據(jù)通過IP網(wǎng)絡(luò)直接發(fā)送至地區(qū)交換中心，消除了空管分局/站交換系統(tǒng)所帶來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)處理延遲，提升了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。

⑶降低維護(hù)難度和維護(hù)成本。扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，除各地區(qū)空管局ATN/AMHS通信中心存在業(yè)務(wù)交換系統(tǒng)，其他各節(jié)點(diǎn)僅存在網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備和信息處理終端，消除了原有空管分局/站節(jié)點(diǎn)故障帶來的影響，同時(shí)日常維護(hù)工作更為簡單，降低了維護(hù)難度及維護(hù)成本。

（二）國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)層次規(guī)劃

ATN地地通信系統(tǒng)是一套管理分層、功能分域、信息互通的信息化系統(tǒng)，其總體結(jié)構(gòu)如圖所示：

在功能方面，系統(tǒng)由數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、計(jì)算平臺、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3個(gè)功能域構(gòu)成。在系統(tǒng)物理部署時(shí)，各功能域分布于不同的管理層，形成不同的子系統(tǒng)。

在管理方面，國內(nèi)ATN地地通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分為三層，國際ATN網(wǎng)絡(luò)出口、區(qū)域ATN通信中心和接入點(diǎn)，各層配置規(guī)劃如下：

1.國際ATN網(wǎng)絡(luò)出口

中國民航ATN/AMHS網(wǎng)絡(luò)共有北京、廣州兩個(gè)國際出口。國際ATN網(wǎng)絡(luò)出口的具體配置規(guī)劃為：

提供AMHS通信功能，實(shí)現(xiàn)AFTN、AMHS報(bào)文信息的雙向轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)全局報(bào)文信息的收集、匯總、解析、分類，并將加工后的數(shù)據(jù)作為服務(wù)提供給個(gè)空管應(yīng)用系統(tǒng)，提供AMHS報(bào)文收、發(fā)、存儲、查詢等功能，提供地址、路由配置，通信參數(shù)設(shè)置，用戶、日志管理等功能，提供數(shù)據(jù)同步、心跳監(jiān)測、主備切換等功能，保證系統(tǒng)的高可用性。

2.區(qū)域ATN接入中心

中國民航ATN/AMHS網(wǎng)絡(luò)設(shè)置北京、上海、廣州、成都、西安、沈陽、烏魯木齊共7個(gè)區(qū)域ATN通信中心。區(qū)域通信中心的具體配置規(guī)劃為：

提供AMHS通信功能，實(shí)現(xiàn)AFTN、AMHS報(bào)文信息的雙向轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)全局報(bào)文信息的收集、匯總、解析、分類，并將加工后的數(shù)據(jù)作為服務(wù)提供給個(gè)空管應(yīng)用系統(tǒng)，提供AMHS報(bào)文收、發(fā)、存儲、查詢等功能，提供地址、路由配置，通信參數(shù)設(shè)置，用戶、日志管理等功能，提供數(shù)據(jù)同步、心跳監(jiān)測、主備切換等功能，保證系統(tǒng)的高可用性。

3.接入點(diǎn)

在各地區(qū)空管局轄區(qū)內(nèi)的空管分局/站、地方運(yùn)輸機(jī)場、通航機(jī)場設(shè)置ATN/AMHS網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，通過ATN/IPS技術(shù)接入所屬地區(qū)空管局所在地的區(qū)域ATN通信中心。接入點(diǎn)的具體配置規(guī)劃為：

提供AMHS報(bào)文收、發(fā)、存儲、查詢等功能。

（三）網(wǎng)絡(luò)路由結(jié)構(gòu)和地址規(guī)劃

1.網(wǎng)絡(luò)層路由結(jié)構(gòu)

國內(nèi)ATN/AMHS網(wǎng)絡(luò)北京（北京網(wǎng)控）、廣州、上海、沈陽、西安、成都、烏魯木齊、北京（首都機(jī)場）8個(gè)骨干節(jié)點(diǎn)之間建立網(wǎng)狀型的連接，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)層面的IP地址都互相連通。

各地區(qū)內(nèi)的終端和業(yè)務(wù)單位只與所屬地區(qū)的地區(qū)空管局節(jié)點(diǎn)連接，并且跨區(qū)間的節(jié)點(diǎn)或終端網(wǎng)絡(luò)層是不連通的。北京（北京網(wǎng)控）節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)民航局和民航局空管局各部門的業(yè)務(wù)接入。

2.應(yīng)用層結(jié)構(gòu)和地址規(guī)劃

目前我國在國際民航組織注冊的地址全部使用CAAS地址方案。如下表所示：

我國地址分區(qū)情況任然沿用目前AFTN地址的分區(qū)情況分為：民航局空管局、華北、東北、西北、西南、新疆、華東、中南八個(gè)地區(qū)。其中C、ADMD、PRMD注冊為固定值；每個(gè)地區(qū)空管局的O字段是不同的；OU字段為AFTN地址的前四位；CN字段為8位AFTN地址。如下表所示：

路由結(jié)構(gòu)：

1.國外路由：根據(jù)CAAS地址規(guī)則，PRMD字段用來區(qū)分不同國家和地區(qū)。北京網(wǎng)控作為國際互聯(lián)接口，根據(jù)與國際的互聯(lián)情況將PRMD為不同國家和地區(qū)的路由指向所連接的其它國家ATN/AMHS系統(tǒng)的MTA。地區(qū)空管局將PRMD不為CHINA的路由指向北京網(wǎng)控ATN/AMHS系統(tǒng)。

2.國內(nèi)路由：根據(jù)CAAS地址規(guī)則，國內(nèi)地址PRMD字段都為CHINA，通過O字段區(qū)分不同地區(qū)。地區(qū)空管局只需將不同的O字段路由指向?qū)?yīng)的地區(qū)空管局MTA。地區(qū)空管局ATN/AMHS系統(tǒng)通過OU和CN字段指向?qū)?yīng)的終端。

四、結(jié)論

統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。ATN地地通信系統(tǒng)既是中國民航系統(tǒng)重要的通信基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)也是國際航空電信網(wǎng)（ATN）的組成部分。中國民航ATN地地通信系統(tǒng)的實(shí)施工作必須要按照中國民航與國際民航組織相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范進(jìn)行，必須統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)格執(zhí)行，以保證信息交換中數(shù)據(jù)的完整性、一致性以及提高信息獲取的便捷性。

合理布局。試點(diǎn)先行、分步實(shí)施、分級接入、分類管理、逐步完善。在ATN地地通信系統(tǒng)實(shí)施過程中，不斷的進(jìn)行評估，逐步完善規(guī)劃，合理部署基礎(chǔ)設(shè)施，合理使用通信網(wǎng)絡(luò)，避免重復(fù)建設(shè)，節(jié)約資源。

科學(xué)發(fā)展、適度超前。ATN地地通信系統(tǒng)的實(shí)施工作要充分考慮空管系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求，充分評估信息管理技術(shù)實(shí)施的可行性，充分借鑒國際ATN地地通信系統(tǒng)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，融合國際民航組織定義的航空系統(tǒng)組塊升級（ASBU）框架，科學(xué)合理制定國內(nèi)ATN地地通信系統(tǒng)發(fā)展路線圖，按照適度超前原則，努力加快中國民航ATN地地通信系統(tǒng)的發(fā)展。