民航空管FA16網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式優(yōu)化方案研究

民航西南空管局 蘇力行

引言

華為Honet FA16設(shè)備是民航空管系統(tǒng)平面通信網(wǎng)絡(luò)的重要設(shè)備，由于該設(shè)備對VHF話音、雷達(dá)/ADS-B、導(dǎo)航遙控/監(jiān)控、管制直通熱線等空管核心業(yè)務(wù)具備良好的接入功能，使其在全國各地區(qū)空管局得到廣泛應(yīng)用，由該設(shè)備組網(wǎng)構(gòu)建成為空管核心業(yè)務(wù)的綜合接入網(wǎng)絡(luò)，在空管安全生產(chǎn)運(yùn)行過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

本文針對FA16設(shè)備特性，結(jié)合空管綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，依托實(shí)驗(yàn)開展驗(yàn)證分析，對FA16網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式的優(yōu)化方案進(jìn)行研究。

一、網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

（一）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

民航空管FA16綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)多采用點(diǎn)對點(diǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組網(wǎng)，在空管核心機(jī)房和臺站分別配置FA16機(jī)框及相關(guān)業(yè)務(wù)板卡各一套。中繼鏈路采用自建SDH或租用運(yùn)營商2M鏈路，在條件允許的情況下，通常使用2條2M鏈路互為冗余備份。

（二）運(yùn)行目標(biāo)

在雷達(dá)管制成為現(xiàn)階段最主要管制手段的背景下，VHF話音、雷達(dá)/ADS-B、導(dǎo)航遙控/監(jiān)控、管制直通熱線等核心業(yè)務(wù)對管制部門的重要性不言而喻。作為承載上述業(yè)務(wù)的FA16網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)性能的穩(wěn)定與否將直接影響到空管安全運(yùn)行的態(tài)勢。根據(jù)《民航空管系統(tǒng)不安全事件標(biāo)準(zhǔn)（試行）》等相關(guān)文件的規(guī)定，在傳輸及接入網(wǎng)絡(luò)保障范疇內(nèi)，對設(shè)備一般差錯和嚴(yán)重差錯定義如下：

1）設(shè)備一般差錯

①通信導(dǎo)航設(shè)施設(shè)備故障，導(dǎo)致管制單位實(shí)施15分鐘（含）以上且45分鐘以內(nèi)流量控制。

②通信導(dǎo)航設(shè)施設(shè)備故障，導(dǎo)致區(qū)域范圍內(nèi)雙向陸空通信聯(lián)系中斷3分鐘（含）以上，進(jìn)近或塔臺范圍內(nèi)雙向陸空通信聯(lián)系中斷1分鐘（含）以上。

2）設(shè)備嚴(yán)重差錯

①通信導(dǎo)航設(shè)施設(shè)備故障，導(dǎo)致管制單位改變管制服務(wù)方式，或者實(shí)施45分鐘以上流量控制。

②通信導(dǎo)航設(shè)施設(shè)備故障，導(dǎo)致區(qū)域范圍內(nèi)雙向陸空通信聯(lián)系中斷6分鐘（含）以上，進(jìn)近或塔臺范圍內(nèi)雙向陸空通信聯(lián)系中斷2分鐘（含）以上。

由上述定義可以看出，空管核心業(yè)務(wù)對于其承載的傳輸及接入網(wǎng)絡(luò)有著極其嚴(yán)苛的保障要求。隨著空管安全保障體系的不斷優(yōu)化，雷達(dá)多重覆蓋、VHF同頻異址的運(yùn)行模式已經(jīng)較為成熟，一定程度上分擔(dān)了傳輸和接入網(wǎng)絡(luò)的保障壓力，但作為空管業(yè)務(wù)的底層基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，如果發(fā)生故障仍將對生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)生直接或間接影響。同時應(yīng)該注意，管制部門及技保部門的應(yīng)急處置預(yù)案多建立在空管核心業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的前提之上，如果傳輸網(wǎng)絡(luò)癱瘓導(dǎo)致業(yè)務(wù)無法正常保障，通常也就意味著業(yè)務(wù)保障體系最底層基礎(chǔ)的坍塌，應(yīng)急處置將變得極為復(fù)雜和困難。

綜上所述，空管核心業(yè)務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)的保障部門應(yīng)該將網(wǎng)絡(luò)健壯性提升到更高的水平，盡量縮小故障影響范圍、減少故障持續(xù)時長，以爭取為管制部門和其他技保部門贏得更多的應(yīng)急處置時機(jī)，控制保障體系中的風(fēng)險和壓力。

二、設(shè)備特性

（一）中繼接口及線路

FA16設(shè)備中繼接口采用V5協(xié)議，中繼鏈路為PCM線路，民航空管FA16網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用PV8-10主控框，配套控制板卡型號為PV8。該板卡主要提供V5協(xié)議處理、系統(tǒng)通信控制、數(shù)字交叉連接、系統(tǒng)定時及E1接口等功能。PV8板卡提供8路E1鏈路（PCM線路）。

FA16設(shè)備通常配置兩塊PV8控制板卡，互為主備。正常狀態(tài)下，一塊控制板卡為主用狀態(tài)，另一塊控制板卡為熱備狀態(tài)，當(dāng)主用控制板卡發(fā)生故障時，備用控制板卡將自動接管PV8-10主控框。PV8板只能插在PV8-10機(jī)框的9、10槽位，當(dāng)PV8板插在9槽位時，其對應(yīng)的8條E1鏈路PCM編號為32-39，PV8板插在10槽位時，其對應(yīng)的8條E1鏈路PCM編號為40-47?；诳刂瓢蹇皩?yīng)線路冗余備份考慮，通常情況下將主備2M物理線路連接于不同槽位的PV8板，通常使用PV8板的第一對2M即左板PCM32、右板PCM40。

（二）業(yè)務(wù)接入與承載

FA16設(shè)備業(yè)務(wù)承載為半永久連接方式，業(yè)務(wù)占用PCM線路的時隙資源后建立連接。一條PCM線路分為32個時隙，每個時隙（Time Slot,TS）為一條64Kbps透明傳輸通道，V5協(xié)議固定承載于TS16，幀同步信息固定承載于TS0，其余TS作為承載半永久連接業(yè)務(wù)的時隙。

（三）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

根據(jù)FA16設(shè)備特性，其運(yùn)行狀態(tài)呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：

①控制板卡主備用狀態(tài)并不等同于業(yè)務(wù)或協(xié)議在PCM線路上的承載狀態(tài)。

例如：槽位9 PV8板主用，業(yè)務(wù)承載于槽位10對應(yīng)的PCM40。

②半永久連接業(yè)務(wù)與V5協(xié)議可以承載于不同PCM線路。

例如：半永久業(yè)務(wù)承載于PCM 32，V5協(xié)議承載于PCM 40。

綜上所屬，F(xiàn)A16設(shè)備控制板卡與中繼線路對應(yīng)情況呈以下特點(diǎn)：物理連接上有接口對接關(guān)系，邏輯聯(lián)系又上無嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，使得FA16設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)較為復(fù)雜。

（四）典型故障場景

鑒于FA16設(shè)備主控板卡與中繼鏈路的運(yùn)行狀態(tài)特性，本文將在后續(xù)章節(jié)中重點(diǎn)分析中繼鏈路故障場景下對半永久連接業(yè)務(wù)造成的影響。導(dǎo)致FA16中繼鏈路中斷的原因有以下兩種：

①控制板卡故障：與該P(yáng)V8板有物理連接的8條PCM線路將全部中斷。

②中繼鏈路中斷：與該鏈路物理連接的PCM線路無法承載業(yè)務(wù)或協(xié)議。

三、實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)

（一）運(yùn)行場景

本文根據(jù)典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)搭建實(shí)驗(yàn)平臺，建立FA16點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，配置2臺FA16設(shè)備，每臺設(shè)備配置2張PV8板卡、1張ATIA板卡和1張SRX板卡，并分別建立VHF話音業(yè)務(wù)與雷達(dá)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)半永久連接，每個半永久連接分配1個TS。2臺FA16設(shè)備通過2條互為冗余備份的PCM線路連接，分別為左板PCM32和右板PCM40。

根據(jù)FA16設(shè)備主控板卡與業(yè)務(wù)、協(xié)議承載鏈路的不同對應(yīng)情況，設(shè)置以下8種運(yùn)行場景進(jìn)行維護(hù)驗(yàn)證工作。

①運(yùn)行場景A：本端主用左板、遠(yuǎn)端主用左板、業(yè)務(wù)在PCM32、協(xié)議在PCM32

②運(yùn)行場景B：本端主用左板、遠(yuǎn)端主用左板、業(yè)務(wù)在PCM32、協(xié)議在PCM40

③運(yùn)行場景C：本端主用左板、遠(yuǎn)端主用左板、業(yè)務(wù)在PCM40、協(xié)議在PCM40

④運(yùn)行場景D：本端主用左板、遠(yuǎn)端主用左板、業(yè)務(wù)在PCM40、協(xié)議在PCM32

⑤運(yùn)行場景E：本端主用左板、遠(yuǎn)端主用右板、業(yè)務(wù)在PCM32、協(xié)議在PCM32

⑥運(yùn)行場景F：本端主用左板、遠(yuǎn)端主用右板、業(yè)務(wù)在PCM32、協(xié)議在PCM40

⑦運(yùn)行場景G：本端主用左板、遠(yuǎn)端主用右板、業(yè)務(wù)在PCM40、協(xié)議在PCM40

⑧運(yùn)行場景H：本端主用左板、遠(yuǎn)端主用右板、業(yè)務(wù)在PCM40、協(xié)議在PCM32

（二）測試操作

模擬FA16設(shè)備典型故障場景，設(shè)置以下4種測試操作

①測試操作1：本端設(shè)備拔出左板，模擬該板卡硬件故障

②測試操作2：本端設(shè)備拔出右板，模擬該板卡硬件故障

③測試操作3：本端設(shè)備拔出PCM32，模擬該鏈路中斷故障

④測試操作4：本端設(shè)備拔出PCM40，模擬該鏈路中斷故障

四、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

本文依次針對8種不同的運(yùn)行場景，分別進(jìn)行4類測試操作，共計設(shè)置32個實(shí)驗(yàn)科目，驗(yàn)證每個科目中半永久連接業(yè)務(wù)從中斷到恢復(fù)的持續(xù)時長。

統(tǒng)計32個實(shí)驗(yàn)科目半永久連接業(yè)務(wù)中斷時長區(qū)間，如表1所示。

表1 半永久連接最短中斷時長統(tǒng)計表

五、優(yōu)化方案

基于本文設(shè)置的8類運(yùn)行場景、4種故障類型、32項(xiàng)實(shí)驗(yàn)科目，根據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析，確定FA16網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式優(yōu)化方案如下：

①本端和遠(yuǎn)端FA16設(shè)備使用相同槽位的PV8板卡作為主用控制板卡。

②FA16設(shè)備之間使用備用PV8板卡對應(yīng)槽位的PCM線路承載業(yè)務(wù)和協(xié)議。

在上述FA16網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式優(yōu)化方案中，預(yù)期故障影響如下：

①主用PV8主控板卡故障，半永久連接不受影響，業(yè)務(wù)不會發(fā)生中斷。

②備用PV8主控板卡故障，半永久連接業(yè)務(wù)中斷的時長小于10″。

③主用PCM線路中斷，半永久連接業(yè)務(wù)中斷時長小于50″。

④備用PCM線路終端，半永久連接不受影響，業(yè)務(wù)不會發(fā)生中斷。

六、結(jié)語

FA16網(wǎng)絡(luò)作為空管核心業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)絡(luò)，在各地區(qū)空管單位廣泛使用，其網(wǎng)絡(luò)的健壯性、可靠性對安全保障工作具有至關(guān)重要的意義。本文針對FA16設(shè)備特性，結(jié)合實(shí)際運(yùn)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，依托實(shí)驗(yàn)開展驗(yàn)證分析，對FA16網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式的優(yōu)化方案進(jìn)行研究。本文的研究分析方法和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程，考慮到運(yùn)行場景和故障狀態(tài)的不同組合，對FA16網(wǎng)絡(luò)日常維護(hù)及優(yōu)化調(diào)整具有借鑒意義。運(yùn)行維護(hù)單位可以針對FA16網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，考慮現(xiàn)實(shí)運(yùn)維條件，結(jié)合故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)（如運(yùn)營商鏈路故障頻率），有針對性地對FA16網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行模式進(jìn)行優(yōu)化。