民航通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)思考

劉遠(yuǎn)豐

民航中南機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)研究院（廣州）有限公司，中國(guó)·廣東 廣州 510405

1 引言

民航通信網(wǎng)由民航局空管局實(shí)施建設(shè)，覆蓋整個(gè)民航系統(tǒng)的可靠、安全、高效的綜合性傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，能夠滿足民航系統(tǒng)快速發(fā)展的要求，為實(shí)現(xiàn)民航強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 民航通信網(wǎng)建設(shè)背景

在民航通信網(wǎng)立項(xiàng)之前，民航行業(yè)中全國(guó)性的通信網(wǎng)絡(luò)主要是民航數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，先后經(jīng)歷了X.25分組交換網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)和ATM網(wǎng)三個(gè)發(fā)展階段[1]，其中X.25分組交換網(wǎng)已于20世紀(jì)末退出服務(wù)，幀中繼網(wǎng)因設(shè)備老化嚴(yán)重也基本被淘汰，只有ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)仍在提供服務(wù)，但已很難滿足民航業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。

2.1 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍不能滿足民航安全生產(chǎn)的需要

民航ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)覆蓋以民航空管系統(tǒng)單位以及涉及保障空中交通指揮系統(tǒng)的各臺(tái)站，并沒有完全覆蓋如機(jī)場(chǎng)和航司等民航系統(tǒng)的其他用戶，因此無法為整個(gè)民航系統(tǒng)提供完善的、高效的、統(tǒng)一的通信傳輸平臺(tái)，不能滿足民航持續(xù)發(fā)展和安全生產(chǎn)的需要。

2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理容量和端口容量趨于飽和

民航ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)在設(shè)計(jì)之初主要是以滿足空管安全業(yè)務(wù)這樣的窄帶業(yè)務(wù)的保障要求為主要目標(biāo)，因此在設(shè)備選型時(shí)基本上是采用中小容量的設(shè)備為主。隨著民航業(yè)的快速發(fā)展，諸如氣象業(yè)務(wù)、視頻會(huì)議業(yè)務(wù)等寬帶業(yè)務(wù)的大規(guī)模應(yīng)用，對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的能力提出了更高的要求，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了民航ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的處理能力和端口容量的水平，導(dǎo)致已經(jīng)無法再開通需要高傳輸帶寬的寬帶業(yè)務(wù)通道。

2.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已不能滿足今后持續(xù)發(fā)展的需要

民航ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)于2003年開始建設(shè)并于2004年底建成投產(chǎn)以來，至今設(shè)備已經(jīng)使用十六年之久。在2011年民航ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)的設(shè)備廠家全面停產(chǎn)了相關(guān)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，2016年設(shè)備廠家宣布停止再為相關(guān)設(shè)備提供售后維修以及用戶技術(shù)支持。目前，已經(jīng)無法對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行兼容性的升級(jí)，也無法進(jìn)行全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，民航ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)只能依靠?jī)H剩的備件庫(kù)存，勉強(qiáng)維持著正常運(yùn)行。

3 民航通信網(wǎng)目標(biāo)規(guī)劃

為滿足民航系統(tǒng)快速發(fā)展的要求，為各種民航新業(yè)務(wù)提供一個(gè)高效的傳輸平臺(tái)，需要建立一個(gè)覆蓋整個(gè)民航系統(tǒng)的現(xiàn)代化的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)。

3.1 總體目標(biāo)

以業(yè)務(wù)需求為主導(dǎo)，采用成熟而先進(jìn)的技術(shù)構(gòu)建一個(gè)覆蓋民航系統(tǒng)的、支持綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用的、可靠、安全、可運(yùn)營(yíng)、可管理的高效寬帶通信網(wǎng)絡(luò)，為民航的安全生產(chǎn)、信息化發(fā)展和現(xiàn)代化管理提供可靠、安全、高效的傳輸應(yīng)用平臺(tái)。

3.2 總體規(guī)劃

民航通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)總體定位為向民航系統(tǒng)提供7×24h不中斷可用服務(wù)，因此民航通信網(wǎng)將按照電信級(jí)要求進(jìn)行規(guī)劃。

3.2.1 高可用性要求

提供長(zhǎng)時(shí)間不中斷的、可用的服務(wù)，傳輸路由至少兩條冗余互備，設(shè)備關(guān)鍵部件雙冗余設(shè)計(jì)，可用度須達(dá)到99.999%。

3.2.2 高智能性要求

提供承載綜合業(yè)務(wù)等多種信息載體的應(yīng)用，能夠提供智能化的QoS服務(wù)。

3.2.3 高可管理性要求

能夠基于集中式和分級(jí)分權(quán)的兩種管理模式，進(jìn)行遠(yuǎn)程的故障治理、性能治理、配置治理、安全治理。

3.2.4 高可擴(kuò)展性要求

支持單點(diǎn)容量和多點(diǎn)地域的擴(kuò)展性，適應(yīng)用戶發(fā)展的新要求。

3.2.5 高安全性要求

具有較高的安全特性，必須按照國(guó)家三級(jí)網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)部署安全防御設(shè)施。

3.2.6 全覆蓋要求

民航通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍包括：民航局、地區(qū)管理局、監(jiān)管局；空管局、地區(qū)空管局、空管分局（站）、區(qū)域管制中心、各空管臺(tái)站；各航空公司總部及分支機(jī)構(gòu)；所有民航機(jī)場(chǎng)；民航局直屬單位（如研究所、醫(yī)院、院校等）；民航相關(guān)行業(yè)單位（如航材公司、航油公司等）。

4 民航通信網(wǎng)建設(shè)情況

民航通信網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)分為傳輸平臺(tái)和承載層兩個(gè)層次。傳輸平臺(tái)為承載層提供物理傳輸通道，實(shí)現(xiàn)底層中繼資源的高效利用和科學(xué)調(diào)度。承載層按照接入業(yè)務(wù)的特性分為TDM承載網(wǎng)和IP承載網(wǎng)，TDM承載網(wǎng)負(fù)責(zé)空管核心業(yè)務(wù)的接入，IP承載網(wǎng)負(fù)責(zé)綜合類業(yè)務(wù)的接入。

民航業(yè)務(wù)的應(yīng)用特點(diǎn)是自下級(jí)到上級(jí)，而同級(jí)之間的業(yè)務(wù)流量較少，屬于典型的集中匯聚型業(yè)務(wù)。從業(yè)務(wù)流邏輯和網(wǎng)絡(luò)整體運(yùn)維管理的需求出發(fā)，民航通信網(wǎng)在總體邏輯結(jié)構(gòu)上采用層次化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，全網(wǎng)劃分核心層、匯聚層和接入層三層[2]，其中核心層節(jié)點(diǎn)2個(gè)，匯聚層節(jié)點(diǎn)10個(gè)，接入層節(jié)點(diǎn)三百多個(gè)。核心層的2個(gè)節(jié)點(diǎn)作為全網(wǎng)的重要通信樞紐節(jié)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)核心層至匯聚層之間的業(yè)務(wù)調(diào)度，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)核心的異地冗余保障。匯聚層節(jié)點(diǎn)主要承擔(dān)本區(qū)域民航各系統(tǒng)單位的業(yè)務(wù)接入，完成本區(qū)域數(shù)據(jù)流的分層收斂，實(shí)現(xiàn)接入層到核心層的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)。接入層節(jié)點(diǎn)主要承擔(dān)所在城市民航單位及其省內(nèi)民航單位的業(yè)務(wù)接入，完成各種民航業(yè)務(wù)的整合、匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)。

5 民航通信網(wǎng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 總體的設(shè)計(jì)應(yīng)用場(chǎng)景

民航通信網(wǎng)主要有以下的設(shè)計(jì)應(yīng)用場(chǎng)景：空管內(nèi)部的信息傳輸；管理局引接空管業(yè)務(wù)；機(jī)場(chǎng)用戶引接空業(yè)務(wù)；航空公司用戶引接空管業(yè)務(wù)；機(jī)場(chǎng)和航空公司之間的業(yè)務(wù)引接。

但上述的設(shè)計(jì)應(yīng)用場(chǎng)景中，應(yīng)該關(guān)注航空公司用戶和機(jī)場(chǎng)用戶進(jìn)行業(yè)務(wù)引接的三個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。因?yàn)椴⒎撬泻娇展居脩舳疾渴鹆嗣窈酵ㄐ啪W(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，目前航空公司用戶只部署了民航通信網(wǎng)的IP承載網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，而且中南地區(qū)只有以下七個(gè)航空公司用戶部署了民航通信網(wǎng)的IP承載網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，分別是南航（部署在中國(guó)廣州）、海航（部署在中國(guó)海口）、深航（部署在中國(guó)深圳）、順豐航空（部署在中國(guó)深圳）、河南航空（部署在中國(guó)鄭州）、九元航空（部署在中國(guó)廣州）、東海航空（部署在中國(guó)深圳）。在沒有部署民航通信網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的航空公司，在傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)上就不能考慮使用民航通信網(wǎng)了。

此外，由于大部分的機(jī)場(chǎng)用戶，其安裝民航通信網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的機(jī)房，并不一定與業(yè)務(wù)使用部門在一棟建筑內(nèi)，因此在進(jìn)行傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮民航通信網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備安裝機(jī)房到業(yè)務(wù)使用部門之間的業(yè)務(wù)傳輸和接入的問題，評(píng)估使用民航通信網(wǎng)現(xiàn)狀節(jié)點(diǎn)和新建傳輸系統(tǒng)兩種設(shè)計(jì)思路之間的效率，擇優(yōu)而用。

5.2 業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)

民航通信網(wǎng)所承載的業(yè)務(wù)，TDM承載網(wǎng)主要承載甚高頻、轉(zhuǎn)報(bào)、雷達(dá)、AIDC電話等空管安全生產(chǎn)類業(yè)務(wù)[3]。IP承載網(wǎng)主要承載航空氣象、航行情報(bào)、系統(tǒng)監(jiān)控、視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、OA辦公信息等業(yè)務(wù)。在設(shè)計(jì)過程中，除了以業(yè)務(wù)所需帶寬為考慮的依據(jù)外，還需要評(píng)估相關(guān)業(yè)務(wù)是否涉及空管安全生產(chǎn)，如果涉及空管安全生產(chǎn)的業(yè)務(wù)，其原則是通過TDM承載網(wǎng)進(jìn)行承載，而不以業(yè)務(wù)所需帶寬作為考慮的依據(jù)。

5.3 關(guān)注設(shè)備預(yù)算

民航通信網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，主要是華為公司的智能光傳輸設(shè)備和高端、中端的路由器設(shè)備，小部分是H3C公司的中端、低端路由器設(shè)備。由于受到中美貿(mào)易戰(zhàn)的影響，華為公司于2019年底停產(chǎn)了使用其他國(guó)家企業(yè)芯片的設(shè)備，并推出了新一代的使用國(guó)產(chǎn)芯片的設(shè)備。因此，設(shè)備單價(jià)產(chǎn)生了較大的變化，在擬定投資估算時(shí)，必須及時(shí)更新設(shè)備最新的價(jià)格，確保預(yù)算規(guī)模能夠完成項(xiàng)目建設(shè)的要求。

6 結(jié)語

通過關(guān)注民航通信網(wǎng)的總體設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)應(yīng)用和設(shè)備預(yù)算，能夠進(jìn)一步提升民航通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，為民航通信網(wǎng)的擴(kuò)容建設(shè)等工程的順利實(shí)施奠定基礎(chǔ)。