中国民航航空电信网地面网络规划研究

　　【摘要】国际航空运输市场迅猛发展，高密度交通流量带来的通信业务量的增长，以及不断改进的空管运行方式对通信系统的新需求，都对现有的航空通信系统提出更高的要求。国际民航组织（ICAO）于1983年开始成立了专门的委员会对未来航行系统（FANS）进行研究，提出新的航空电信网ATN（AeronauticalTelecommunicationNetwork）。根据国际民航组织的规划，中国是亚太地区ATN网络的重要组成部分。民航气象中心、情报中心等部门对新业务格式的需求将推动中国民航电信网的建设。本文中对民航电信网的发展现状做简单介绍，讨论民航电信网的网络层次规划和应用层结构以及路由规划。
　　【关键词】ATN；民航电信网；ICAO；AMHS
　　一、引言
　　近年来空中交通流量的飞速增长给现有通信导航系统带来了巨大压力。为了解决这一问题，国际民航组织（ICAO）提出了通信、导航、监视空中交通管理（CNSATM）新航行系统概念。其中新一代航空电信网（ATN）是新航行系统的重要组成部分，是国际民航组织对全球民航通信网络的规划和设计，是实施CNSATM新航行系统的前提。在国际民航组织的推动下，ATN已经全面进入部署实施阶段。
　　ATN是国际民航组织提出的适应CNSATM新航行系统的航空工业和航空管制的专用网络，类似于广泛应用的互联网（INTERNET）。航空电信网具有整合多种通信技术和网络系统的能力，其核心技术是异构网络互联技术。
　　二、航空电信网发展现状
　　2012年中旬，国际民航组织公布了第四版《全球空中航行计划》草案，第四版草案最显著的特点，就是纳入酝酿已久的航空系统组块升级方案（ASBU）。随后在2013年5月国际民航组织发布了包含ASBU的最新版本的《全球空中航行计划》（第四版）。2016年国际民航组织又对《全球空中航行计划》做了修订，进一步明确了2016年至2030年间的航空系統组块升级方案。
　　（一）亚太地区发展现状
　　亚太地区是实施地面ATN网络较早的地区之一。根据ICAO亚太区域的规划，区域的ATN网络分为两级：骨干网络和非骨干网络。到目前为止，所有的骨干网国家的ATN网络设备和AMHS系统已经建设完成，一些非骨干网国家也已经完成相关的建设工作。部分国家（地区）间的ATNAMHS服务开通已经完成，包括美国日本、香港澳门、中国韩国、中国印度、中国中国香港、中国泰国、新加坡印度等。亚太地区通用区域虚拟专网（CommonRegionalVPN，简称CRV）投入运行后，逐步将国际出口AMHS业务由原来的点对点链路过渡到CRV网络上。
　　（二）中国地区发展现状
　　根据国际民航组织的规划，中国是亚太地区ATN网络的重要组成部分，北京是亚太地区ATN骨干节点之一，汇集了日本、印度、中国香港、泰国、韩国、俄罗斯、科威特、中国澳门、蒙古、缅甸、尼泊尔、巴基斯坦、朝鲜13条国际线路。中国ATN网络，特别是北京国际出口部分的设计与实施，关系到亚太地区网络运行效率。目前北京与印度、韩国、中国香港、泰国已经建立了ATN连接。
　　三、中国航空电信网地面网络规划方案
　　国内ATN网络覆盖范围广，影响面大，网络结构设计直接影响到网络运行的稳定性和效率，规划必须考虑到网络流量的增长和各种应用的增加，保证在可预见的未来，网络能够保持稳定、高效的运行。
　　（一）设计原则
　　目前国内AFTN网络架构为：地区空管局空管分局站终端系统三级结构。建设地区空管局级区域通信中心，可以进一步提高空管信息交换效率。减少网络层级同时具备以下优点：
　　消除网络扩容瓶颈。终端部署不再受制于空管分局站的交换能力限制，可以在地区内部统一考虑网络负载能力规划与设计。
　　提升网络传输效率。取消空管分局站一级交换系统后，各终端直接与地区空管局ATNAMHS交换系统连接，数据通过IP网络直接发送至地区交换中心，消除了空管分局站交换系统所带来的数据转发处理延迟，提升了网络传输效率。
　　降低维护难度和维护成本。扁平化网络结构中，除各地区空管局ATNAMHS通信中心存在业务交换系统，其他各节点仅存在网络接入设备和信息处理终端，消除了原有空管分局站节点故障带来的影响，同时日常维护工作更为简单，降低了维护难度及维护成本。
　　（二）国内网络层次规划
　　ATN地地通信系统是一套管理分层、功能分域、信息互通的信息化系统，其总体结构如图所示：
　　在功能方面，系统由数据传输网、计算平台、数据处理系统3个功能域构成。在系统物理部署时，各功能域分布于不同的管理层，形成不同的子系统。
　　在管理方面，国内ATN地地通信系统总体结构分为三层，国际ATN网络出口、区域ATN通信中心和接入点，各层配置规划如下：
　　1。国际ATN网络出口
　　中国民航ATNAMHS网络共有北京、广州两个国际出口。国际ATN网络出口的具体配置规划为：
　　提供AMHS通信功能，实现AFTN、AMHS报文信息的双向转换，实现全局报文信息的收集、汇总、解析、分类，并将加工后的数据作为服务提供给个空管应用系统，提供AMHS报文收、发、存储、查询等功能，提供地址、路由配置，通信参数设置，用户、日志管理等功能，提供数据同步、心跳监测、主备切换等功能，保证系统的高可用性。
　　2。区域ATN接入中心
　　中国民航ATNAMHS网络设置北京、上海、广州、成都、西安、沈阳、乌鲁木齐共7个区域ATN通信中心。区域通信中心的具体配置规划为：
　　提供AMHS通信功能，实现AFTN、AMHS报文信息的双向转换，实现全局报文信息的收集、汇总、解析、分类，并将加工后的数据作为服务提供给个空管应用系统，提供AMHS报文收、发、存储、查询等功能，提供地址、路由配置，通信参数设置，用户、日志管理等功能，提供数据同步、心跳监测、主备切换等功能，保证系统的高可用性。
　　3。接入点
　　在各地区空管局辖区内的空管分局站、地方运输机场、通航机场设置ATNAMHS网络接入点，通过ATNIPS技术接入所属地区空管局所在地的区域ATN通信中心。接入点的具体配置规划为：
　　提供AMHS报文收、发、存储、查询等功能。
　　（三）网络路由结构和地址规划
　　1。网络层路由结构
　　国内ATNAMHS网络北京（北京网控）、广州、上海、沈阳、西安、成都、乌鲁木齐、北京（首都机场）8个骨干节点之间建立网状型的连接，任意两个节点间的网络层面的IP地址都互相连通。
　　各地区内的终端和业务单位只与所属地区的地区空管局节点连接，并且跨区间的节点或终端网络层是不连通的。北京（北京网控）节点负责民航局和民航局空管局各部门的业务接入。
　　2。应用层结构和地址规划
　　目前我国在国际民航组织注册的地址全部使用CAAS地址方案。如下表所示：
　　我国地址分区情况任然沿用目前AFTN地址的分区情况分为：民航局空管局、华北、东北、西北、西南、新疆、华东、中南八个地区。其中C、ADMD、PRMD注册为固定值；每个地区空管局的O字段是不同的；OU字段为AFTN地址的前四位；CN字段为8位AFTN地址。如下表所示：
　　路由结构：
　　1。国外路由：根据CAAS地址规则，PRMD字段用来区分不同国家和地区。北京网控作为国际互联接口，根据与国际的互联情况将PRMD为不同国家和地区的路由指向所连接的其它国家ATNAMHS系统的MTA。地区空管局将PRMD不为CHINA的路由指向北京网控ATNAMHS系统。
　　2。国内路由：根据CAAS地址规则，国内地址PRMD字段都为CHINA，通过O字段区分不同地区。地区空管局只需将不同的O字段路由指向对应的地区空管局MTA。地区空管局ATNAMHS系统通过OU和CN字段指向对应的终端。
　　四、结论
　　统一標准。ATN地地通信系统既是中国民航系统重要的通信基础设施，同时也是国际航空电信网（ATN）的组成部分。中国民航ATN地地通信系统的实施工作必须要按照中国民航与国际民航组织相关的标准与规范进行，必须统一标准、严格执行，以保证信息交换中数据的完整性、一致性以及提高信息获取的便捷性。
　　合理布局。试点先行、分步实施、分级接入、分类管理、逐步完善。在ATN地地通信系统实施过程中，不断的进行评估，逐步完善规划，合理部署基础设施，合理使用通信网络，避免重复建设，节约资源。
　　科学发展、适度超前。ATN地地通信系统的实施工作要充分考虑空管系统业务需求，充分评估信息管理技术实施的可行性，充分借鉴国际ATN地地通信系统实施经验，融合国际民航组织定义的航空系统组块升级（ASBU）框架，科学合理制定国内ATN地地通信系统发展路线图，按照适度超前原则，努力加快中国民航ATN地地通信系统的发展。