民航空管FA16網絡運行模式優化方案研究

民航西南空管局 蘇力行

引言

華為Honet FA16設備是民航空管系統平面通信網絡的重要設備，由于該設備對VHF話音、雷達/ADS-B、導航遙控/監控、管制直通熱線等空管核心業務具備良好的接入功能，使其在全國各地區空管局得到廣泛應用，由該設備組網構建成為空管核心業務的綜合接入網絡，在空管安全生產運行過程中發揮著至關重要的作用。

本文針對FA16設備特性，結合空管綜合業務接入網的實際運行維護經驗，依托實驗開展驗證分析，對FA16網絡運行模式的優化方案進行研究。

一、網絡現狀

（一）拓撲結構

民航空管FA16綜合業務接入網多采用點對點結構進行組網，在空管核心機房和臺站分別配置FA16機框及相關業務板卡各一套。中繼鏈路采用自建SDH或租用運營商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）運行目標

在雷達管制成為現階段最主要管制手段的背景下，VHF話音、雷達/ADS-B、導航遙控/監控、管制直通熱線等核心業務對管制部門的重要性不言而喻。作為承載上述業務的FA16網絡，其網絡性能的穩定與否將直接影響到空管安全運行的態勢。根據《民航空管系統不安全事件標準（試行）》等相關文件的規定，在傳輸及接入網絡保障范疇內，對設備一般差錯和嚴重差錯定義如下：

1）設備一般差錯

①通信導航設施設備故障，導致管制單位實施15分鐘（含）以上且45分鐘以內流量控制。

②通信導航設施設備故障，導致區域范圍內雙向陸空通信聯系中斷3分鐘（含）以上，進近或塔臺范圍內雙向陸空通信聯系中斷1分鐘（含）以上。

2）設備嚴重差錯

①通信導航設施設備故障，導致管制單位改變管制服務方式，或者實施45分鐘以上流量控制。

②通信導航設施設備故障，導致區域范圍內雙向陸空通信聯系中斷6分鐘（含）以上，進近或塔臺范圍內雙向陸空通信聯系中斷2分鐘（含）以上。

由上述定義可以看出，空管核心業務對于其承載的傳輸及接入網絡有著極其嚴苛的保障要求。隨著空管安全保障體系的不斷優化，雷達多重覆蓋、VHF同頻異址的運行模式已經較為成熟，一定程度上分擔了傳輸和接入網絡的保障壓力，但作為空管業務的底層基礎網絡，如果發生故障仍將對生產運行產生直接或間接影響。同時應該注意，管制部門及技保部門的應急處置預案多建立在空管核心業務網絡正常運行的前提之上，如果傳輸網絡癱瘓導致業務無法正常保障，通常也就意味著業務保障體系最底層基礎的坍塌，應急處置將變得極為復雜和困難。

綜上所述，空管核心業務通信網絡的保障部門應該將網絡健壯性提升到更高的水平，盡量縮小故障影響范圍、減少故障持續時長，以爭取為管制部門和其他技保部門贏得更多的應急處置時機，控制保障體系中的風險和壓力。

二、設備特性

（一）中繼接口及線路

FA16設備中繼接口采用V5協議，中繼鏈路為PCM線路，民航空管FA16網絡設備采用PV8-10主控框，配套控制板卡型號為PV8。該板卡主要提供V5協議處理、系統通信控制、數字交叉連接、系統定時及E1接口等功能。PV8板卡提供8路E1鏈路（PCM線路）。

FA16設備通常配置兩塊PV8控制板卡，互為主備。正常狀態下，一塊控制板卡為主用狀態，另一塊控制板卡為熱備狀態，當主用控制板卡發生故障時，備用控制板卡將自動接管PV8-10主控框。PV8板只能插在PV8-10機框的9、10槽位，當PV8板插在9槽位時，其對應的8條E1鏈路PCM編號為32-39，PV8板插在10槽位時，其對應的8條E1鏈路PCM編號為40-47。基于控制板卡及對應線路冗余備份考慮，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）業務接入與承載

FA16設備業務承載為半永久連接方式，業務占用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務的時隙。

（三）設備運行狀態

根據FA16設備特性，其運行狀態呈現出以下特點：

①控制板卡主備用狀態并不等同于業務或協議在PCM線路上的承載狀態。

例如：槽位9 PV8板主用，業務承載于槽位10對應的PCM40。

②半永久連接業務與V5協議可以承載于不同PCM線路。

例如：半永久業務承載于PCM 32，V5協議承載于PCM 40。

綜上所屬，FA16設備控制板卡與中繼線路對應情況呈以下特點：物理連接上有接口對接關系，邏輯聯系又上無嚴格的對應關系，使得FA16設備運行狀態較為復雜。

（四）典型故障場景

鑒于FA16設備主控板卡與中繼鏈路的運行狀態特性，本文將在后續章節中重點分析中繼鏈路故障場景下對半永久連接業務造成的影響。導致FA16中繼鏈路中斷的原因有以下兩種：

①控制板卡故障：與該PV8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線路無法承載業務或協議。

三、實驗網絡

（一）運行場景

本文根據典型拓撲結構搭建實驗平臺，建立FA16點對點網絡，配置2臺FA16設備，每臺設備配置2張PV8板卡、1張ATIA板卡和1張SRX板卡，并分別建立VHF話音業務與雷達數據業務半永久連接，每個半永久連接分配1個TS。2臺FA16設備通過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FA16設備主控板卡與業務、協議承載鏈路的不同對應情況，設置以下8種運行場景進行維護驗證工作。

①運行場景A：本端主用左板、遠端主用左板、業務在PCM32、協議在PCM32

②運行場景B：本端主用左板、遠端主用左板、業務在PCM32、協議在PCM40

③運行場景C：本端主用左板、遠端主用左板、業務在PCM40、協議在PCM40

④運行場景D：本端主用左板、遠端主用左板、業務在PCM40、協議在PCM32

⑤運行場景E：本端主用左板、遠端主用右板、業務在PCM32、協議在PCM32

⑥運行場景F：本端主用左板、遠端主用右板、業務在PCM32、協議在PCM40

⑦運行場景G：本端主用左板、遠端主用右板、業務在PCM40、協議在PCM40

⑧運行場景H：本端主用左板、遠端主用右板、業務在PCM40、協議在PCM32

（二）測試操作

模擬FA16設備典型故障場景，設置以下4種測試操作

①測試操作1：本端設備拔出左板，模擬該板卡硬件故障

②測試操作2：本端設備拔出右板，模擬該板卡硬件故障

③測試操作3：本端設備拔出PCM32，模擬該鏈路中斷故障

④測試操作4：本端設備拔出PCM40，模擬該鏈路中斷故障

四、驗證實驗

本文依次針對8種不同的運行場景，分別進行4類測試操作，共計設置32個實驗科目，驗證每個科目中半永久連接業務從中斷到恢復的持續時長。

統計32個實驗科目半永久連接業務中斷時長區間，如表1所示。

表1 半永久連接最短中斷時長統計表

五、優化方案

基于本文設置的8類運行場景、4種故障類型、32項實驗科目，根據實驗驗證分析，確定FA16網絡運行模式優化方案如下：

①本端和遠端FA16設備使用相同槽位的PV8板卡作為主用控制板卡。

②FA16設備之間使用備用PV8板卡對應槽位的PCM線路承載業務和協議。

在上述FA16網絡運行模式優化方案中，預期故障影響如下：

①主用PV8主控板卡故障，半永久連接不受影響，業務不會發生中斷。

②備用PV8主控板卡故障，半永久連接業務中斷的時長小于10″。

③主用PCM線路中斷，半永久連接業務中斷時長小于50″。

④備用PCM線路終端，半永久連接不受影響，業務不會發生中斷。

六、結語

FA16網絡作為空管核心業務的承載網絡，在各地區空管單位廣泛使用，其網絡的健壯性、可靠性對安全保障工作具有至關重要的意義。本文針對FA16設備特性，結合實際運維護經驗，依托實驗開展驗證分析，對FA16網絡運行模式的優化方案進行研究。本文的研究分析方法和實驗驗證過程，考慮到運行場景和故障狀態的不同組合，對FA16網絡日常維護及優化調整具有借鑒意義。運行維護單位可以針對FA16網絡的實際運行環境，考慮現實運維條件，結合故障統計數據（如運營商鏈路故障頻率），有針對性地對FA16網絡的運行模式進行優化。