空管自動化系統(tǒng)主備數(shù)據(jù)同步研究

摘? 要：隨著科技的迅猛發(fā)展，空管事業(yè)也在與時俱進。顧名思義，空管自動化系統(tǒng)在空中交通管制時有著非常重要的作用，所以行業(yè)對該系統(tǒng)的功能也提出了更高要求。文章主要研究空管主備自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的報文格式，通過對服務(wù)器及路由器的配置達到指定數(shù)據(jù)的傳輸，進而同步有用數(shù)據(jù)，并進行反向同步報文的測試及分析，來得出對空管自動化系統(tǒng)報文同步的研究成果。

關(guān)鍵詞：空管自動化系統(tǒng);反向同步;報文同步

中圖分類號：V355.1? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）16-0113-04

Research on Data Synchronization of ATC Automation System

ZHANG Yanrong

（CAAC East China Air Traffic Administration，Shanghai? 200335，China）

Abstract：With the rapid development of science and technology，air traffic control industry is also keeping pace with the times. As the name implies，air traffic control automation system plays a very important role in the air traffic control command of aircraft，and puts forward higher requirements for the function of air traffic control automation system. This paper mainly studies the data exchange message format of the main and standby automation system，through the configuration of the server and router to achieve the specified data transmission，and then synchronize the useful data，and carry out the test and analysis of the reverse synchronization message to complete the research of the ATC automation system message synchronization.

Keywords：ATC automation system;reverse synchronization;message synchronization

0? 引? 言

目前北京、上海和廣州三大區(qū)域管制中心及其他部分地區(qū)管制中心都使用了兩套空管自動化系統(tǒng)。比如筆者工作的上海區(qū)域管制中心使用的兩套空管自動化系統(tǒng)，主用系統(tǒng)為澳大利亞生產(chǎn)的THALES自動化系統(tǒng)，備份系統(tǒng)為南京28所萊斯空管自動化系統(tǒng)。根據(jù)民航局的最新要求，要加大28所備份系統(tǒng)的使用時間，增加繁忙時段對28所系統(tǒng)的使用，推進備份自動化系統(tǒng)常態(tài)化使用，讓管制人員對備份自動化系統(tǒng)的操作更加熟練。如果28所備份系統(tǒng)做主用，THALES系統(tǒng)做備用時無法完成與主系統(tǒng)報文的同步更新，例如指令高度、二次代碼、航路等信息;當(dāng)管制切換到THALES系統(tǒng)時，很多信息都需要比對修改，增加了很多工作量，所以兩套空管自動化系統(tǒng)之間報文信息的同步尤為重要。本文的研究重點是28所備份自動化系統(tǒng)做主用時，THALES系統(tǒng)如何完成反向同步功能。

1? 空管自動化系統(tǒng)報文

1.1? 空管自動化系統(tǒng)的報文

在空管自動化系統(tǒng)中報文起到非常重要的作用。其含有豐富的內(nèi)容，為不同的管制區(qū)之間傳遞重要的信息，F(xiàn)PL（領(lǐng)航計劃報）、CHG（飛行計劃變更報）、EST（協(xié)調(diào)報）等，包含航路、航路點、過點時間、高度、速度、二次代碼等有用的信息。為了實現(xiàn)報文的統(tǒng)一管理，民用航空行業(yè)標(biāo)準MH/T 4007—2012中定義了報文的種類、數(shù)據(jù)格式等[1]，依據(jù)該標(biāo)準，可以實現(xiàn)對不同管制區(qū)、不同系統(tǒng)之間報文的統(tǒng)一管理。

1.2? 主備系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換報文研究

全國很多管制中心都配備了兩套空管自動化系統(tǒng)，一套主用自動化系統(tǒng)，一套備用自動化系統(tǒng)。建設(shè)之初兩套系統(tǒng)的報文之間沒有關(guān)聯(lián)，由于管制需求，主用系統(tǒng)修改的數(shù)據(jù)例如指令高度等需能夠同步到備份系統(tǒng)，比如在上海使用一套簡單的DOD系統(tǒng)來完成28所備份系統(tǒng)單向同步主用THALES自動化系統(tǒng)的指令高度、航班號等的信息。但該功能過于簡單，無法實現(xiàn)備份系統(tǒng)做主用時的反向報文同步功能。

2? 反向主備系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步的研究

2.1? 反向同步報文介紹

在北京、上海、廣州三大區(qū)域管制中心，主用系統(tǒng)為THALES自動化系統(tǒng)，備份系統(tǒng)為28所自動化系統(tǒng)。當(dāng)28所自動化系統(tǒng)做主用時，如何讓THALES系統(tǒng)報文反向同步到28所系統(tǒng)，是本文的研究重點。民用航空行業(yè)標(biāo)準MH/T 4029.3—2015中定義用于主備自動化系統(tǒng)飛行數(shù)據(jù)交換的報文一共分三種，I類、B類和C類報文[2]。

I類報文，基礎(chǔ)飛行數(shù)據(jù)交換報文，用于空管自動化系統(tǒng)以及系統(tǒng)之間基礎(chǔ)飛行數(shù)據(jù)交換的報文，報文類型以字母“I”開始，例如IFPL（飛行計劃協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)）、IDEL（飛行計劃刪除信息）、ICNL（飛行計劃取消信息）。

B類報文，主備空管自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換報文，用于備份空管自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的報文，報文類型以字母“B”開始，例如BSEC（席位扇區(qū)分配信息）、BSSR（二次代碼分配、回收信息）、BRWY（機場跑道狀態(tài)信息）、BCWP（席位設(shè)置信息）、BRTA（限制區(qū)空域狀態(tài)信息）等。

C類報文，管制單位間飛行數(shù)據(jù)交換報文，用于不同管制單位間飛行數(shù)據(jù)交換的報文，報文類型以字母“C”開始，例如CFPL（飛行計劃協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)）、CHRP（飛行計劃移交響應(yīng)數(shù)據(jù)）、CHRQ（飛行計劃移交請求數(shù)據(jù)）、CLAM（飛機計劃移交邏輯確認數(shù)據(jù)）。

2.2? 反向主備系統(tǒng)同步的研究

2.2.1? 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

為了實現(xiàn)報文的反向同步，即28所備份系統(tǒng)做主用時另一套THALES系統(tǒng)能完成部分數(shù)據(jù)的同步，需要對THALES和28所兩套系統(tǒng)的服務(wù)器進行相應(yīng)的配置，并搭建一個平臺來測試驗證，網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖1所示。

DCP是28所自動化系統(tǒng)的一臺數(shù)據(jù)通信服務(wù)器，兩套系統(tǒng)之間通過一臺路由器來過濾相關(guān)的數(shù)據(jù)。THALES系統(tǒng)和28所系統(tǒng)席位設(shè)置了不同的端口號，分別為UDP8300和UDP8301，發(fā)報端和收報端設(shè)置不同IP，通過過濾原地址來達到傳輸指定報文的目的。

2.2.2? 服務(wù)器的配置

本次測試只測試I類報文，因為I類報文和管制指揮息息相關(guān)，比如指令高度的變化、計劃狀態(tài)的變化等信息的同步，C類報文是兩個管制區(qū)之間的報文同步，B類報文是針對主任席扇區(qū)分配變化、跑道分配等的同步。

2.2.2.1? 28所自動化系統(tǒng)服務(wù)器的配置

在28所自動化系統(tǒng)中需要對DCP雙機進行配置，當(dāng)28所備份系統(tǒng)做主用時測試發(fā)送IFPL、ICNL兩種I類報文;當(dāng)28所備份系統(tǒng)做備用時只接收處理IFPL、ICNL兩種報文。

配置文件如下所示：

2.2.2.2? THALES系統(tǒng)路由器的配置

需對THALES路由器的ACL進行配置，ACL是應(yīng)用在路由器接口的指令列表，通過這些指令來告訴路由器哪些數(shù)據(jù)包可以接收，哪些數(shù)據(jù)包需要拒絕。其基本原理：ACL使用包過濾技術(shù)，在路由器上讀取OSI七層模型的第三層和第四層包頭中的信息，如源地址、目的地址、源端口、目的端口等，根據(jù)定義的規(guī)則，對包進行過濾，達到訪問控制的目的[3]。

下面是路由器新增輸入的ACL具體配置：

ip access-list extended Backup_SYNC_in

permit upd any host 226.1.1.1 eq 8301

permit icmp any any

deny ip any any

主備同步的報文都是組播發(fā)送的，I類報文和B類報文可以使用同一端口號，如圖1所示THALES系統(tǒng)使用的UDP端口號為8300，28所系統(tǒng)使用UDP端口號為8301，通過過濾原地址的方式來控制報文的傳輸。在THALES路由器A/B上設(shè)置名為Backup_SYNC_in的擴展訪問控制列表，只允許原地址為198.28.31.4和198.28.31.5，目的地地址為226.1.1.1且端口號8301（28所自動化系統(tǒng)）的數(shù)據(jù)包通過。設(shè)置名為Backup_SYNC_out的擴展訪問控制列表，只允許原地址為192.168.31.9和192.168.31.10，目的地址為226.1.1.1且端口號為8300（THALES系統(tǒng)）的數(shù)據(jù)包通過。

2.3? 反向同步測試

兩套自動化系統(tǒng)的服務(wù)器配置完成，下面進行具體報文的測試工作，測試主要分為不同狀態(tài)的報文在同步報文、同步報文內(nèi)容項、主備服務(wù)器切換對同步功能的影響等方面的測試。飛行計劃的報文狀態(tài)有INAC（未激活狀態(tài)）、PRE（預(yù)激活狀態(tài)）、COOR（協(xié)調(diào)狀態(tài)）、ACTIVE（激活狀態(tài)）、INHIBITION（抑制狀態(tài)）、FINISHED（結(jié)束狀態(tài)）。28所自動化系統(tǒng)做主用時，飛行計劃狀態(tài)的變化是否能正常同步到另一套THALES自動化系統(tǒng)界面上，表1列出部分主要測試項目。

根據(jù)同步報文的特點，制定了具體的測試項目如表2所示，并給出測試結(jié)果。

2.4? 測試主要問題分析

根據(jù)測試案例，大部分同步功能測試正常通過，部分測試項目與實際運行有差異，現(xiàn)將主要問題進行分析如下。

2.4.1? 測試項目編號23：修改航路測試

由于THALES系統(tǒng)經(jīng)緯度格式為度+分，28所系統(tǒng)經(jīng)緯度格式為度+分+秒，當(dāng)管制在28所系統(tǒng)中通過RER修改航路后，IFPL新航路中會有度分秒的航路點，THALES無法同步RER后的新航路。解決方法：以后盡可能同步經(jīng)緯度的度量單位，便于日后的統(tǒng)一維護。

2.4.2? 測試項目編號24：某些航路點為一個字符測試

當(dāng)某個計劃航路包含一個字符的航路點時，主備同步IFPL ROUTE項中航路點也為一個字符，由于THALES不能識別一個字符的航路點，系統(tǒng)報錯，導(dǎo)致該計劃無法完成主備同步。解決方法：盡可能規(guī)范航路點、航路字符數(shù)的定義。

2.4.3? 測試項目編號25：修改OPDATA項

28所系統(tǒng)修改OPDATA后，THALES的OPDATA未同步。民用航空行業(yè)標(biāo)準MH/T 4029.3—2015中定義TXT為自由文本信息。由于兩套系統(tǒng)對OPDATA的理解不同，導(dǎo)致對OPDATA的同步處理存在差異。解決方法：修改對OPDATA自由文本的定義，使兩套系統(tǒng)達到統(tǒng)一。

3? 結(jié)? 論

通過對空管自動化系統(tǒng)同步報文的分析，根據(jù)自動化系統(tǒng)現(xiàn)有服務(wù)器的特點，對服務(wù)器及路由器進行必要的配置，實現(xiàn)了兩套空管自動化系統(tǒng)之間基礎(chǔ)報文數(shù)據(jù)的同步功能。28所備份自動化系統(tǒng)做主用時THALES系統(tǒng)能完成I類報文的同步，減少管制人員切換系統(tǒng)的比對時間，為管制人員指揮飛機提供了更大的便利。

兩套空管自動化系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)同步問題還有許多需要研究，對B類及C類報文的同步也是后面的研究重點，比如B類報文主任席對扇區(qū)做了重新劃分后同步到另一套系統(tǒng);再比如C類報文問題主要是兩個不同空管單位之間的報文同步，不同空管單位間使用的空管自動化系統(tǒng)可能差異性也會比較大，這些都是以后研究重點和方向。對主備自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步功能的實現(xiàn)，使兩套系統(tǒng)完成更大化的同步，系統(tǒng)間差異也越來越小，兩套空管自動化系統(tǒng)間的切換可以實現(xiàn)無縫銜接，國產(chǎn)28所自動化系統(tǒng)也可以發(fā)揮更大的價值。

參考文獻：

[1] 中國民航科學(xué)技術(shù)研究院.民用航空飛行動態(tài)固定電報格式：MH/T 4007—2012 [S/OL].（2012-10-10）.http：//www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/BZGF/HYBZ/201708/t20170804_45973.html.

[2] 中國民航科學(xué)技術(shù)研究院.民用航空空中交通管制自動化系統(tǒng) 第3部分：飛行數(shù)據(jù)交換：MH/T 4029.3—2015 [S/OL].（2015-04-08）.http：//www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/BZGF/HYBZ/201708/t20170804_45902.html.

[3] warrent.路由器ACL（訪問控制列表）的類型及配置 [EB/OL].（2019-03-26）.https：//blog.51cto.com/14154700/2369595？source=dra.

作者簡介：張彥榮（1982.07—），女，漢族，上海人，工程師，研究生，研究方向：民航空管自動化。