大數據時代下TDM設備網絡在空管中的應用

鐘向穗

(民航中南空管設備工程(廣州)有限公司，廣東 廣州 510000)

0 引言

目前時分復用模式(Testing Data Management，TDM)設備已經開始逐漸在空管中應用普及，交換網絡主要依靠多協議標簽交換(Multi-Protocol Label Switching，MPLS)和IP網絡兩種交換網絡實現。其中包交換網絡對TDM設備十分重要，能夠實現監控、空管語音和甚高頻的透傳功能。在網絡發展和TDM設備發展中，包交換網絡的優越性逐漸凸顯，目前成為重要的主流應用，在發展中該技術也成為解決TDM業務的首選技術。目前TDM設備和包交換技術已經開始在民航中進行試點應用，并且由同步數字體系(Synchronous Digital Hierarchy，SDH)信令的傳輸等多個標準協議輔助支持，現民航已經在使用的TDM華為FA16-T設備，該TDM設備中采用的包交換網絡模式是MPLS模式，PW報文在MPLS標簽中進行封裝，同時外層隧道中采用的是LSP。其最內層標簽采用的是PW標簽。LDP協議也能夠應用于該設備進行動態管理與分配，和傳統的手動綁定方式相比更加快捷方便。往往PLS標簽是多層的，這樣保證其能夠在PW外層隧道中實現嵌套，保證其在大規模網絡范圍中具有良好應用性。因此采用這種方式實現的PWE3 TDM承載網擴展性更好，業務支持更加靈活。

1 海口接管湛江網絡拓撲結構

海南高空接管湛江空域的綜合服用系統，以三亞區管為核心，中間路由采用運營商的2 M鏈路，將湛江湖光雷達站甚高頻信號、湛江本場雷達站甚高頻信號等空管業務傳輸至三亞ACC，FA16-T設備作為主用傳輸，光端機作為備用傳輸。湛江湖光雷達站站和湛江本場雷達站的雷達信號和甚高頻信號傳回三亞ACC是采用一對華為FA16-T設備，并建立一套多業務、可擴展、可視化、可管理的網管系統。

該建設網絡的設備形成點對點的網絡，其具體的中間路由鏈路如下。

FA16-T多業務接入設備是華為專門面向民航VHF遙控通信、雷達廣播、雷達必選、轉報傳輸、監控傳輸、熱線電話、工作電話而退出的新一代網絡產品。FA16-T先進的軟件結構與硬件平臺，能夠在最小的投資范圍內為民航邊緣化網絡提供一體化解決方案，更能充分滿足未來業務擴展的多元化應用需求，符合民航IT建設的現狀與趨勢。

民航信息架構正在由客戶機和服務器結構(Client/Server Structs，C/S)模式向瀏覽器/服務器模式(Browser/Server，B/S)模式轉變，FA16-T具備高數據轉發性能與高加密能力，很好地解決了轉變過程中凸顯的網絡帶寬壓力與安全隱患，保障民航關鍵業務流可以高速、機密的通過廣域網傳輸。

FA16-T集數據通信、數據安全、語音通信、視頻交互、業務定制等功能于一體，能夠在民航網絡應用不斷豐富的形勢下將多元業務方便的部署于同一節點，不僅能夠最大程度地避免網絡中多設備繁雜異構問題，而且極大降低了民航網絡建設的初期投資與長期運維成本。

針對民航用戶日益個性化的應用需求，FA16-T領先集成了可以定制開發的高性能開放業務平臺，任何人都可以基于該平臺開發自身需要的高級網絡業務，民航用戶只需安裝軟件便能在網絡中方便的部署相應業務。

FA16-T多業務接入設備包含FA16-T-40及FA16-T-60設備，該產品內置的硬件加密功能可以為中小型分支機構提供與總部安全的數據連接，FA16-T可以作為中小民航核心設備，承擔民航VHF遙控通信、雷達廣播、轉報傳輸、監控傳輸、熱線電話、工作電話、視頻交互等綜合應用。通過在單一平臺集成多種網絡功能，不僅能夠減少業務擴展給民航帶來的無盡投資，更能實現中心對眾多分支的統一管理和控制，免去了大量的運維成本，讓民航在信息化進程中更具競爭力[1]。

2 TDM設備在空管網絡中的應用

2.1 TDM設備傳輸語音、甚高頻

甚高頻通信系統在航空業務中的應用是確保它能夠在飛機飛行過程中保證飛機與地面之間以及飛機與飛機之間的互聯通信。 甚高頻通信系統的工作頻段相對較高，因此稱為甚高頻通信系統，與甚高頻通信系統相比，高于它的頻段被稱為特高頻，低于它的頻段叫高頻。由于甚高頻通信系統的頻率高，在工作過程中經常會受到不同程度的電磁干擾。甚高頻通信系統的主要形式是語音和數據，通過無線電信號或者光信號工作將指令，信息等向接收機發送信號。

民航空管甚高頻、語音業務在TDM承載的IP網絡上的透傳，傳輸時延比脈沖編碼調制(Pulse Code Modulation，PCM)傳輸的會更低。VHF電臺接收到飛機上發送的甚高頻語音信號，傳輸出PTT靜噪設備對聲音進行降噪處理后，根據特定的針腳傳輸至其中一臺FA16-T，FA16-T設備將數據封裝成特定格式報文后從TCP/IP網絡中透傳至中心臺對應FA16-T設備，再通過特定針腳發送至內化處理機系統處理成語音信息到達管制席位供管制員收聽。

目前飛行員和地面管制員之間對話主要通過甚高頻實現，FA16-T傳輸設備可以通過多條鏈路備份及在有限帶寬情況下智能選擇保障重要業務的功能，更好地保障空管業務的生產運行，進而更有效地集中統一調度管理該區域所有飛機。

2.2 TDM設備傳輸雷達

通過雷達，管制員可以用相關設備發射一些詢問信號并通過接收目標信號來獲取到目標信息的雷達，比如飛機的航跡信息、飛行時間等。在空管系統中，雷達數據處理模塊是核心，雷達數據的實時性、可靠性、完備性對空管雷達業務來說非常重要。在多雷達，多目標的環境中保證系統的準確，實時地接收雷達數據是空管雷達業務傳輸的必要前提[2]。

雷達數據業務透明傳輸的工作機制主要是雷達站的FA16-T通過特定TCP端口發送雷達數據，中心臺FA16-T監聽設定端口的TCP數據進行接收和轉發。

在TDM承載網中，雷達數據有兩種傳輸方式：點對點，點對多點。

2.2.1 點對點同步雷達傳輸

該方法主要用于監測雷達數據，雷達不時地監測來自空中的數據，收集的數據發送到雷達數據處理器，然后雷達數據接收器通過同步串口將同步數據發送給通信雷達同步傳輸設備FA16-T，FA16-T設備再通過外網發送到另一個城市的FA16-T設備。然后，設備將數據恢復到雷達同步數據，并以同步方式發送給雷達數據處理器和客戶端，從而實現對客戶端雷達數據的監控(見圖1)。

這種方法可以及時準確地傳輸雷達數據，并在同步口異常或tcp異常過程中，對數據的完整傳輸進行最大程度的保護，可以使雷達系統運行地非常好。同時，在WAN鏈路中實現消息壓縮功能，最大限度地利用有限的傳輸帶寬保證數據傳輸快速有效。

圖1 雷達數據點對點傳輸示意

2.2.2 同步雷達廣播傳輸

這種方法主要用于將雷達數據從雷達站傳輸到多個機場或控制中心，同時進行雷達監測。當接收到監控數據時，每個區域的雷達將數據發送給雷達數據接收機，然后雷達數據接收機以一定速率發送給通信雷達同步傳輸設備FA16-T，FA16-T傳輸設備再將數據傳輸到到廣域網與之有對應關系的FA16-T傳輸設備上，等于將數據廣播到各個FA16-T傳輸設備上，然后雷達數據再通過同步端口到雷達系統或雷達監控系統[3]。

為了方便配置和合理地應用，在網絡中設置了服務器和客戶端的概念，而且存在主備切換。在網絡中由于有多臺設備，網絡偶爾會出現問題，當主服務器關閉時，備份服務器將定期啟動完成網絡傳輸，當主服務器啟動時，備份服務器和客戶端可以快速切換回到主服務器。

這樣可以很好地完成雷達鏈路的備份，雷達站的雷達數據可以傳輸到多個空中交通管制樓或控制中心，可以很好地在主服務器和備份服務器之間進行合理切換。

3 結語

TDM設備具備更好的網絡互通性，又具有靈活的業務擴展功能，提供大帶寬，優化IP網絡，嚴密的加密功能能夠更好地適應當下大數據時代IP網絡的趨勢，PCM網絡在這種趨勢下將會逐漸消失， 民航空管現網的趨勢也已經在從PCM往TDM網絡中穩步過渡，現在已經在民航中TDM設備網絡已經逐漸成形。