淺析空管自動化系統(tǒng)主備數(shù)據(jù)同步技術(shù)

編者按：空管自動化是實施對空指揮的核心系統(tǒng)，目前全國各地已基本實現(xiàn)一主一備的自動化系統(tǒng)模式。2019年底廣州區(qū)管四項功能升級改造，實現(xiàn)了主備系統(tǒng)間無縫切換。但前期兩套自動化系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)、原理不同，存在部分無法同步或同步異常情況。本文涉及主備自動化同步互聯(lián)方案、數(shù)據(jù)項同步差異和未來同步需推進(jìn)的重點及一些建議。

為了降低空管運行風(fēng)險，各空管部門基本建設(shè)了主、備兩套自動化系統(tǒng)，當(dāng)主用自動化系統(tǒng)故障時，可以切換到備用自動化系統(tǒng)繼續(xù)實施不間斷空中管制服務(wù)。如果兩套系統(tǒng)數(shù)據(jù)未同步，會出現(xiàn)席位權(quán)限、飛行勢態(tài)等要素與主用系統(tǒng)不一致情況，系統(tǒng)間切換的縫隙會影響管制運行安全。因此，研究主備數(shù)據(jù)同步技術(shù)是一個重要課題。

主備同步互聯(lián)

空管自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換報文格式分為三大類：I類報文用于基礎(chǔ)飛行數(shù)據(jù)交換，B類報文用于主備空管自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換，C類報文用于管制單位間飛行數(shù)據(jù)交換。其中I類和B類報文應(yīng)用于主備自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步。目前廣州區(qū)管以歐洲貓V9作為主用系統(tǒng)，萊斯NUMEN3000為備份系統(tǒng)。歐洲貓和萊斯兩套自動化系統(tǒng)可設(shè)置為主用MAIN模式或備用STANDBY模式，實現(xiàn)IFPL飛行計劃信息，ICNL飛行計劃取消信息，BCWP席位設(shè)置信息，BSEC扇區(qū)分配信息和BRWY機(jī)場跑道狀態(tài)信息的主備雙向同步。

歐洲貓系統(tǒng)IFPL報、ICNL報、BSEC報 和BRWY報主要由FDP飛行數(shù)據(jù)服務(wù)器處理，BCWP報由各席位MMI模塊處理。萊斯系統(tǒng)DCP數(shù)據(jù)通信服務(wù)器負(fù)責(zé)接收和發(fā)送同步報文，BCWP報文交由各席位處理，其他報文由FDP飛行數(shù)據(jù)服務(wù)器處理。

因此，主備同步互聯(lián)方式分兩條鏈路，如圖1所示。

第一條鏈路為同步報文從歐洲貓F(tuán)DP服務(wù)器經(jīng)FDP PLINE后，到FDP子網(wǎng)交換機(jī)連接至主備同步路由器，再經(jīng)防火墻引接至萊斯DCP服務(wù)器和FDP服務(wù)器。

第二條鏈路為歐洲貓席位經(jīng)歐洲貓A網(wǎng)交換機(jī)，由主備同步路由器和防火墻后引接至萊斯DCP服務(wù)器和萊斯席位。

BCWP報文采用第二條鏈路，其他報文采用第一條鏈路。萊斯離線DBMS的TCPIP鏈路配置中需增加兩條DCP鏈路消息標(biāo)志ZGMMI和ZGFDP消息標(biāo)志，組播地址與歐洲貓系統(tǒng)一致，收發(fā)端口相互配對。

數(shù)據(jù)項同步差異

當(dāng)主用模式系統(tǒng)修改飛行計劃、扇區(qū)等信息時，以FDEXM格式經(jīng)同步鏈路發(fā)送同步信息給備用模式系統(tǒng)。自動化主備同步信息的具體觸發(fā)條件如下：

（1）IFPL報文：創(chuàng)建飛行計劃，修改飛行計劃（包括修改二次代碼、飛行規(guī)則、飛行類型、航路、預(yù)計起飛時間、落地機(jī)場、CFL指令高度、尾流、管制扇區(qū)、飛行計劃狀態(tài)、所屬扇區(qū)以及移交扇區(qū)等）。

（2）ICNL報文：手動或自動將計劃變?yōu)镕IN結(jié)束狀態(tài)時。

（3）BSEC報文：席位扇區(qū)重新分配設(shè)置時。

（4）BRWY報文：更改起飛或降落跑道狀態(tài)時。

（5）BCWP報文：席位進(jìn)行縮放、偏心、高度過濾和SSR過濾操作時。

圖1 主備同步互聯(lián)鏈路

當(dāng)接收到主用模式系統(tǒng)的同步信息時，歐洲貓和萊斯自動化系統(tǒng)的飛行計劃匹配方式和同步校驗方式不同。歐洲貓系統(tǒng)使用關(guān)鍵域（航班號、起飛落地機(jī)場、預(yù)計撤輪檔日期和時間）作為飛行計劃匹配條件，而萊斯系統(tǒng)使用飛行計劃唯一編碼作為飛行計劃匹配條件，其匹配方式更為精確。

歐洲貓系統(tǒng)將同步報文分為兩部分校驗，一部分不通過不影響另一部分的同步，最大限度地接收報文。而萊斯系統(tǒng)只要校驗不通過，整個報文將被拒絕接收，但是可以在離線設(shè)置嚴(yán)格檢查或不嚴(yán)格檢查，不嚴(yán)格檢查時將接受校驗不通過的數(shù)據(jù)。

同步數(shù)據(jù)項可分為直接同步項，需語義校驗項和需符合系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)項三種。直接同步項包括起飛時間、實際落地時間、飛行規(guī)則、飛行類型、24位地址碼、請求高度、移交高度、速度、所屬管制扇區(qū)和移交接收扇區(qū)等。需語義校驗項包括飛行計劃編組18項導(dǎo)航設(shè)備、航空器注冊碼和編組10A項導(dǎo)航通信設(shè)備等，檢查飛行計劃編組10項和編組18項語義是否一致性。需符合系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)項包括標(biāo)準(zhǔn)離場程序、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)場程序、航空器機(jī)型、尾流、航路和落地機(jī)場名以及檢查這些數(shù)據(jù)項是否符合系統(tǒng)分配邏輯。

對于SSR二次代碼信息同步，萊斯系統(tǒng)判定二次代碼是否被占用，若占用則將同步代碼放置在PSSR，重新分配新二次代碼給ASSR。而歐洲貓系統(tǒng)將收到報文的二次代碼直接同步為ASSR，不檢查是否占用。對于航路信息同步，萊斯系統(tǒng)需判定系統(tǒng)配置，將不認(rèn)識的航路點丟棄，繼續(xù)處理報文，而歐洲貓系統(tǒng)若有不認(rèn)識的航路點則不能處理報文。對于飛行計劃狀態(tài)信息同步，系統(tǒng)都可同步協(xié)調(diào)、激活、移交、管制和抑制狀態(tài)計劃。若自動化系統(tǒng)未收到協(xié)調(diào)報，萊斯系統(tǒng)可配置是否激活計劃，而歐洲貓系統(tǒng)收到兩個激活狀態(tài)同步計劃即可激活。

運行問題和建議

在實際運行中存在部分同步異常情況，如萊斯系統(tǒng)報文攜帶速度MACH項，而歐洲貓系統(tǒng)報錯丟棄報文后導(dǎo)致CFL高度無法同步或AIDC移交狀態(tài)同步異常等情況。一些重要管制意圖數(shù)據(jù)PCFL高度，自由文本OPDATA項，字符CFL高度如NONE、ILS進(jìn)近方式等無法實現(xiàn)同步（因4029.3標(biāo)準(zhǔn)沒有明確規(guī)定）。有些數(shù)據(jù)項只實現(xiàn)部分功能，如萊斯系統(tǒng)只發(fā)送最初字段，修改后的關(guān)鍵項內(nèi)容不同步，如原落地機(jī)場和原預(yù)計撤輪檔日期。這些同步問題會影響實際運行效率，建議自動化系統(tǒng)廠家共同商討方案完善同步功能，減少同步異常情況。另外，需推動進(jìn)一步修訂標(biāo)準(zhǔn)工作，將現(xiàn)場實際運行需求引入新4029.3標(biāo)準(zhǔn)，以便不同自動化系統(tǒng)更好統(tǒng)一實現(xiàn)同步功能。

目前由于兩套自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異，BCWP席位設(shè)置信息只能在區(qū)調(diào)分區(qū)實現(xiàn)，而進(jìn)近和塔臺分區(qū)無法同步。歐洲貓系統(tǒng)采用區(qū)調(diào)、進(jìn)近、塔臺分區(qū)結(jié)構(gòu)，分區(qū)間數(shù)據(jù)通過CDP通信服務(wù)器完成，而萊斯系統(tǒng)沒有分區(qū)概念，全部管制區(qū)的各類數(shù)據(jù)直接在網(wǎng)絡(luò)傳輸通信。歐洲貓系統(tǒng)無法實現(xiàn)全分區(qū)BCWP報文集中傳送，萊斯系統(tǒng)無法針對分區(qū)同步數(shù)據(jù)傳送，導(dǎo)致了進(jìn)近和塔臺席位信息無法同步。針對該情況，立項研發(fā)自動化系統(tǒng)主備同步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)控制器，用于解決分區(qū)和非分區(qū)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)同步問題，實現(xiàn)按分區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)和多分區(qū)集中轉(zhuǎn)發(fā)功能，可應(yīng)用于國內(nèi)其他現(xiàn)場。

總結(jié)

不同自動化系統(tǒng)按402 9.3標(biāo)準(zhǔn)來統(tǒng)一實現(xiàn)主備數(shù)據(jù)同步功能，可以有效地解決各類主備自動化系統(tǒng)切換時存在的安全隱患，尤其是在高密度空域下，要確保安全必須做到主備系統(tǒng)實時同步。本文介紹了廣州區(qū)管自動化系統(tǒng)間主備同步互聯(lián)方式，詳細(xì)分析了飛行計劃匹配方式，同步校驗方式和各數(shù)據(jù)項的同步差異性，針對現(xiàn)存運行問題提出一些建議。同時基于現(xiàn)狀需求分析研發(fā)主備同步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，用于解決分區(qū)和非分區(qū)自動化系統(tǒng)間席位信息無法同步問題，具有推廣和實際應(yīng)用意義。