對(duì)基于因特網(wǎng)協(xié)議的空地一體化通信網(wǎng)絡(luò)探討

張楊陽(yáng)

（中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司西安航空計(jì)算技術(shù)研究所，陜西 西安 710065）

0 引言

航空事業(yè)的發(fā)展與技術(shù)條件的成長(zhǎng)密不可分，國(guó)際民航組織提出航空電信網(wǎng)（ATN）系統(tǒng)后，各類(lèi)航空企業(yè)都在發(fā)展與實(shí)踐中取得了較為優(yōu)異的成績(jī)。在不斷完善傳輸協(xié)議與IP技術(shù)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了空地一體化網(wǎng)絡(luò)通信的全面發(fā)展。通過(guò)設(shè)置開(kāi)放性的發(fā)展模型，將系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）作為技術(shù)成長(zhǎng)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了IP技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用。必須在清晰其體征表現(xiàn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與升級(jí)，為順應(yīng)高速發(fā)展的技術(shù)條件奠定基礎(chǔ)[1]。

1 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議技術(shù)特征

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議技術(shù)的發(fā)展，在經(jīng)歷了IPv4的時(shí)代后，逐漸成長(zhǎng)為了IPv6的技術(shù)協(xié)議。在應(yīng)用過(guò)程中，是原有航空通信技術(shù)得到升級(jí)改良后，帶有了典型的航空電信網(wǎng)絡(luò)的基本性能，并主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)特征中。

其一，帶有大規(guī)模的地址空間。當(dāng)?shù)刂烽L(zhǎng)度達(dá)到128位后，地址空間可以滿(mǎn)足多種IP地址的建立，不僅拓展了當(dāng)前的技術(shù)應(yīng)用，也為未來(lái)的發(fā)展與應(yīng)用創(chuàng)建了良好的技術(shù)條件，不必再為IP地址問(wèn)題而疑慮。其二，自動(dòng)配置功能。在大規(guī)模IP地址空間的基礎(chǔ)上，IPv6在保證每個(gè)IP地址獨(dú)立的條件下，增加了互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用性條件，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的操作[2]。其三，高效報(bào)頭。在IPv6技術(shù)中，報(bào)頭的字段相對(duì)較少，并將長(zhǎng)度確定在固定的閾值中，便于執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)的操作，增加了技術(shù)處理中的實(shí)用性[1]。其四，移動(dòng)路由技術(shù)。IPv6技術(shù)條件下，其協(xié)議內(nèi)容上，內(nèi)置了基本的移動(dòng)性，可以在任何IPv6節(jié)點(diǎn)中完成移動(dòng)IP的使用。其五，安全性能的優(yōu)化。應(yīng)用IPSec協(xié)議，可使其保密性能被大大增強(qiáng)[3]。

通過(guò)以上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在航空通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的過(guò)程中，已經(jīng)將Gatelink、Inmarsat Swift64、寬頻衛(wèi)星作為了基本的傳輸媒介，在結(jié)合VDLM2/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，為乘客提供了更加便捷的網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)，并在客艙中，幫助航空乘務(wù)人員完成報(bào)告服務(wù)。同時(shí)，從空地一體化的角度，幫助實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的監(jiān)視，并在提供飛機(jī)操作指南的同時(shí)，實(shí)時(shí)的對(duì)飛行數(shù)據(jù)與駕駛艙信息進(jìn)行更新，滿(mǎn)足了技術(shù)成長(zhǎng)的客觀(guān)需要[4]。

2 空地一體化通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

2.1 Gatelink技術(shù)

當(dāng)飛機(jī)處于艙門(mén)關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，在過(guò)去的通信技術(shù)條件下，不能滿(mǎn)足飛機(jī)與航空公司之間的IT網(wǎng)絡(luò)連接需要。限制了飛機(jī)與航空公司之間的信息交換，為機(jī)組與乘務(wù)人員的工作帶來(lái)嚴(yán)重的不便。但是在Gatelink技術(shù)的支撐下，可以有效的解決這一問(wèn)題，在飛機(jī)與航空公司之間建立起有效的通信渠道。

Gatelink技術(shù)中，最主要的體征就是其較高的吞吐量水平，在30min的時(shí)間內(nèi)，就可完成150-450兆字節(jié)的信息內(nèi)容傳送。而在技術(shù)開(kāi)放性上，可以滿(mǎn)足多種新型通信內(nèi)容的信息傳送，甚至在通信鏈路、語(yǔ)音通信等內(nèi)容的傳遞中也可以起到支撐作用。同時(shí)，該技術(shù)條件下，采用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，在發(fā)射裝置的覆蓋范圍內(nèi)，可以自由的使用，并為飛機(jī)與所有的相關(guān)裝置提供共享式的接入點(diǎn)。而在IP技術(shù)的支撐下，可以完成TCP/IP與現(xiàn)行貨架產(chǎn)品的應(yīng)用。另外，在IEEE技術(shù)的基礎(chǔ)上802.11b與AEEC 763代表著機(jī)載與地面設(shè)備空間的擴(kuò)展，在降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)性的同時(shí)，使各種機(jī)場(chǎng)都可以配備無(wú)縫的全球化統(tǒng)一無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)[5]。

在Gatelink技術(shù)中，使航空系統(tǒng)與飛機(jī)中的個(gè)人終端組成了完整的網(wǎng)絡(luò)空間，并在電子化的傳輸方式中帶來(lái)了典型的技術(shù)變化[2]。首先，在信號(hào)接入上，可以實(shí)現(xiàn)與地面信息系統(tǒng)的高速對(duì)接，在為航空服務(wù)的特定群體提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的同時(shí)，增設(shè)信用卡確認(rèn)與機(jī)上交易功能。其次，在飛機(jī)管理中，縮減了飛機(jī)等待的時(shí)間，并在優(yōu)化地面操作能力的同時(shí)，為飛機(jī)配置了起飛前文件傳輸、乘客指導(dǎo)等功能。第三，完成了常用數(shù)據(jù)與信息傳輸?shù)淖詣?dòng)化建設(shè)，并在快速記錄器功能的作用下，形成了獨(dú)立的機(jī)上數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。第四，在進(jìn)行駕駛艙服務(wù)的過(guò)程中，增加了相應(yīng)的安全性功能，并在執(zhí)行氣象管理的技術(shù)上，增設(shè)了傳輸新氣象圖的功能。第五，在創(chuàng)建無(wú)紙化機(jī)艙的過(guò)程中，通過(guò)電子文檔與電子飛行包的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)條件的發(fā)展與建設(shè)[6]。

應(yīng)用Gatelink技術(shù)，飛機(jī)必須在配置上，安裝無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)單元，并作為Gatelink單元行使局域網(wǎng)通信信號(hào)收發(fā)的功能。在調(diào)制器的設(shè)定過(guò)程中，采用2.4吉赫跳頻拓頻或直接序列的擴(kuò)頻。

2.2 Flightlink技術(shù)

國(guó)際航空電信公司（SITA）在探尋乘客空中寬帶服務(wù)以及飛機(jī)通訊方法的過(guò)程中，提出了以Flightlink技術(shù)為核心的應(yīng)用方案。在執(zhí)行中，這種技術(shù)條件將Inmarsat的開(kāi)設(shè)作為基礎(chǔ)條件，在應(yīng)用新型Swift64業(yè)務(wù)的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了通信技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。這一技術(shù)內(nèi)容表現(xiàn)出了明顯的經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)，尤其是其增值性特點(diǎn)，在市場(chǎng)化的發(fā)展環(huán)境中，可以更好的維持技術(shù)發(fā)展的成長(zhǎng)空間。

支持Swift64所有業(yè)務(wù)模式，是這一技術(shù)條件的最大優(yōu)勢(shì)，在移動(dòng)分組數(shù)據(jù)與經(jīng)濟(jì)低速語(yǔ)音業(yè)務(wù)的支撐下，為Flightlink技術(shù)的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了可能。在與Aero-H的衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行合作的過(guò)程中，表現(xiàn)出了明顯的低成本特性，為降低成本創(chuàng)造了可能。在數(shù)據(jù)傳輸方面，這種技術(shù)條件可以高速的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，其速率條件甚至達(dá)到了傳統(tǒng)SATELLITE AIRCOM技術(shù)的26倍之多。由于寬帶傳送水平的優(yōu)化，使配備Flightlink技術(shù)的飛機(jī)可以支撐更多的應(yīng)用技術(shù)，諸如乘客通信、飛機(jī)導(dǎo)航等內(nèi)容，都可在這一技術(shù)條件的支撐下完成[7]。

運(yùn)行模式上Flightlink技術(shù)可以分為MISDN、MPDS、低速語(yǔ)音這三種類(lèi)型。首先，MISDN的全稱(chēng)為移動(dòng)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)。在功能上，提供專(zhuān)項(xiàng)模式的業(yè)務(wù)內(nèi)容，可以在擴(kuò)大數(shù)據(jù)信息吞吐量的同時(shí)，按照連接的時(shí)長(zhǎng)控制價(jià)格。在應(yīng)用條件上，大多經(jīng)濟(jì)性空中網(wǎng)絡(luò)連接，都可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾士刂圃?0兆字節(jié)以上，并且無(wú)論是地面還是空中，都可實(shí)現(xiàn)大容量文件數(shù)據(jù)的高效傳導(dǎo)。

其次，MPDS是移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，在屬性上應(yīng)歸屬于分組模式的服務(wù)業(yè)務(wù)，可以進(jìn)行永久性的數(shù)據(jù)連接[3]。在資費(fèi)方式上，可針對(duì)每個(gè)獨(dú)立用戶(hù)所使用的流量費(fèi)用進(jìn)行管理。功能上，這種運(yùn)行模式可以實(shí)現(xiàn)小型文件的互動(dòng)式傳輸，如在電子商務(wù)活動(dòng)中，可以通過(guò)空地的實(shí)時(shí)互動(dòng)，在飛機(jī)與地面間建立起信息往來(lái)的信道通路。這種運(yùn)行模式下，最大的優(yōu)勢(shì)，就是通信的高效率水平。

第三，在低速語(yǔ)音服務(wù)模式下，可以通過(guò)電路語(yǔ)音的形式完成通信活動(dòng)。這種模式的成本消耗最低，可以通過(guò)通話(huà)的連接時(shí)間，進(jìn)行資費(fèi)服務(wù)。在技術(shù)條件上，可配合Swift64技術(shù)模式完成數(shù)據(jù)服務(wù)。

從數(shù)據(jù)吞吐量的角度對(duì)Flightlink技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，這種方法可以被定義為經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)最為優(yōu)異的空地IP連接方法，在低成本消耗的條件下，可以融入多種新型的技術(shù)條件，并獲得極高的收益水平。在當(dāng)前的技術(shù)條件下，這種空地傳播方式，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全球波束覆蓋的信息傳遞，將速率水平控制在12兆字節(jié)/秒以上，尤其在電波束覆蓋的范圍內(nèi)，這種技術(shù)下的傳播效率甚至高達(dá)432兆字節(jié)/秒。

在安全性上，F(xiàn)lightlink技術(shù)包含了鑒別、授權(quán)、監(jiān)視、控制這四個(gè)層面的數(shù)據(jù)保護(hù)措施，通過(guò)層層加密的數(shù)據(jù)管理，將安全套接協(xié)議、傳輸層安全協(xié)議等內(nèi)容，作為保證商用信道安全的具體方法，可以有效的降低發(fā)生信息安全事故的概率。從技術(shù)角度，如果飛機(jī)接入了Flightlink技術(shù)，就必須在內(nèi)部系統(tǒng)中增設(shè)Swift64附加單元，并將其中帶有高增益條件的AEEC 741天線(xiàn)子系統(tǒng)接入，保證通訊空間的完整性與技術(shù)條件的全面性[8]。

2.3 機(jī)載IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

將Gatelink技術(shù)與Flightlink技術(shù)相結(jié)合，可以更加高效率的處理航空移動(dòng)IP的通信問(wèn)題，在實(shí)現(xiàn)兩種技術(shù)條件融合化的基礎(chǔ)上，為航空客戶(hù)提供更加全面、高速的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并將TCP/IP技術(shù)作為基礎(chǔ)，創(chuàng)建廣域網(wǎng)絡(luò)空間。如果在此項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容中，增加并引入IP over VDLM2（IPo2）作為執(zhí)行機(jī)制，便可以組成一個(gè)完整的地空一體化IP網(wǎng)絡(luò)空間。

在這一網(wǎng)絡(luò)空間中，可以在統(tǒng)一的子網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行自由切換，而媒介的并行使用也是這一技術(shù)條件下的重要特征。將移動(dòng)IP作為技術(shù)基礎(chǔ)，可以在業(yè)務(wù)量不斷增加的情況下，自由的在機(jī)載服務(wù)中，選擇最為合理的載體與分析方式，通過(guò)設(shè)定最優(yōu)化的管理策略，提高通信效果，實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)。

3 結(jié)論

空地一體化的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境中，通過(guò)Gatelink技術(shù)、Flightlink技術(shù)、機(jī)載IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成了技術(shù)條件的發(fā)展。但在當(dāng)前的科技環(huán)境中，這種技術(shù)手段必須在原有條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行創(chuàng)新性研究。從航空事業(yè)的角度，應(yīng)在不斷完善現(xiàn)有技術(shù)空間的同時(shí)，嘗試性的進(jìn)行探索與革新，并在科技條件的配合下，順應(yīng)時(shí)代背景的發(fā)展需要，加快行業(yè)建設(shè)的發(fā)展升級(jí)，為航空事業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展增添動(dòng)力。