梁有程 广州民航职业技术学院实验师

1 引言

民航业是国家信息安全保障工作的重点行业，民航信息网络的安全与稳定已成为国家信息网络安全工作的重要组成部分。随着信息技术的不断发展，我国的民航信息化也在加快，并先后建立了一系列的民航信息系统。民航信息系统的多业务经营发展趋势，使得各民航经营单位的运营环境发生变化，在这种新的形势下民航数据通信网络对传输承载网络的要求也越来越高。

民航数据通信网络又称民航平面通信网，是民航两大通信系统（平面通信和地空通信）之一，其主要功能是为民航单位提供生产、运行管理及行政办公信息的处理、传输及交换等通信服务。民航通信业务在不断发展，民航各单位的通信信息量也不断增大，这使得民航业为适应通信业务的发展必须不断对现有的网络设备进行升级改造。在深入分析目前民航数据通信网络中存在的网络问题的基础上，我们发现通过将新型现代通信设备引入民航数据通信网络，对现有的数据传输网进行重新优化及设备改造，将对网络性能有很大的改进。传输网络优化主要的目的是传输网络的结构优化，通过理顺网络结构并优化网络层次有利于充分发挥通信设备的功用并提高通信网络的使用效率，这也利于后期网络改造及新业务的接入。

基于民航信息网络的重要性，引入新型的通信设备来促进和完善民航信息网络，以适应通信技术的不断发展是目前民航信息网络升级与改造的重点建设内容之一；但如何引入新型的通信设备，引入哪类新型设备就值得深入探讨。PTN（PacketTransportNetwork，分组传送网）是近年新出现的一种传输技术，是基于分组传送的新一代多业务统一传送网络，能够实现对分组业务的高效传送，同时能够兼容对传统TDM、ATM等业务的承载。PTN继承了SDH传送网的传统优势，具有接入业务多样化、可靠性高、安全性好、网络管理能力强等诸多优点，不仅可以接入多种业务，也可以解决民航数据通信网络全网IP化的业务发展趋势，尝试在民航数据通信网络的传输网中引入PTN设备也成为本文探讨的主要内容。

2 民航数据通信网络现状

通信网络主要由接入、传输、交换和网络管理4大部分组成，民航数据通信网络也具有通信网络以上基本组成因素。我国民航信息网络在改革开放后就逐步建立起来，到20世纪90年代有了较快发展。随着民航信息网络业务容量的不断扩大，传输网络也越来越显现出它在民航信号网络中的重要性。传输网络是民航数据网络的重要组成部分，随着光通信技术的发展，ATM技术在20世纪90年代逐步应用于我国的民用通信业务中；民航在21世纪初逐步采用ATM设备替换以前的PDH设备，并对现有的数据通信网进行改造，逐步采用ATM设备建立起覆盖民航所有机场的数据通信基础网络平台。该平台以数字电路和卫星网络为传输路由，能提供ATM、IP、固网电话等多种通信业务。

随着通信技术及民航业务的不断发展，早期建设的民航通信传输网慢慢出现了一定的问题，主要有以下几点：

（1）网络可靠性：早期建设的网络经过多次改造建设，造成个别网络的安全及可靠性降低，网络的合理性也受到相应的影响；大部分通信设备的长时间运行，使得这些设备中的部分板件存在安全隐患。

（2）网络高效性：经过长期的业务配置与调整，造成业务通道的大量闲置，使得网络通道利用率偏低；通道使用缺乏整体规划也造成电路的运行混乱，使得电路运行的清晰度逐步降低；光缆线路纤芯的规划分配不合理，使得部分光缆路由的纤芯使用混乱，降低了设备组网的高效性。

（3）网络扩展性：网络结构的早期规划不能满足网络发展的需求，造成网络建设的连贯性能差；新业务的开通也变得繁琐；部分通信设备的升级难度加大，使得网络对新业务接入的适应能力的下降。

民航数据通信网与公共数据通信网之间也有一定的区别，民航数据通信网承载的是民航信息系统的实时控制业务，对通信业务实时性和可靠性要求很高。在民航数据通信网络中，传输网络是网络的承载基础，承载各类控制和数据业务，这些数据业务既包括传统的TDM也包括现行的分组传送业务。传输承载网络要保证民航通信业务的实时及安全必须具备良好的网络保护及网络安全性能。随着通信网络全网IP化的快速发展，民航数据通信网络还应该适应民航通信网络办公系统、监控系统及运营保障系统对数据通信网络发展的趋势，并能够承载多种数据通信业务。

3 PTN设备在民航数据通信网络中的应用初探

PTN技术是IP/MPLS、以太网技术和传送技术3种技术相结合的产物，顺应了通信网络IP化、智能化、宽带化的发展趋势。针对民航信息网络中传输网的现存问题及业务需求，在民航数据通信网络中引入PTN设备来对现存的承载网络进行改造优化，不仅可以解决网络的可靠性及可控性等问题，而且可以轻易地实现多种新增业务的接入工作并满足传输网络未来全IP化、智能化的发展方向。

民航数据通信网的规划与建设应紧密围绕通信业务的需求，并充分考虑数据通信网络的未来发展结构。基于上述民航信息网络现状的分析，可以清楚地认识到民航信息网络的特征及其对传输网络的需求，并依据现有的基于ATM交换的民航信息网络基础，提出基于PTN技术的民航数据通信网络建设方案，该方案中民航数据网在总体结构上继续采用传输网络现行的层次化网络结构，全网可分为接入层、汇接层及核心层（见图1）。

图1 基于分组交换技术的民航数据通信网络层次示意图

在网络结构方面，充分考虑到民航数据通信网络业务的重要性，网络结构可采用分层的概念进行规划及设计，从上往下将通信网络划分为多个独立的承载网络；区域网络也可按照这种分层概念来划分，这种分层次的网络划分方式也便于后续的网络规划与网络管理。

采用分组交换设备构建的民航数据通信网络的核心层结构类似于传统的基于ATM技术的网络架构，主要采用PTN设备来替代原来的ATM设备，该网络的核心层由2个核心节点和8个一级节点组成，为便于网络业务的保护，网络架构可采用mesh组网。根据民航数据通信网络的业务需要，核心层的业务等级初定为10GE，业务等级可以根据后续的业务需要进行调整。核心层构成的PTN承载网主要负责各地区空管局至民航总局空管局之间的数据包通信。承载网络的核心层通常采用双星型网络架构，在这种网络结构中的核心节点互为备份；在核心层中，总局空管局和民航总局及北京机场的数据通信可采用高速传输链路通信，因此核心层的节点数量应设置为4个。

数据通信网的汇聚层主要为国内各大型机场与民航数据通信中心间的数据通信，该通信方式为上下层间的数据传输，因此在汇聚层可采用链型组网，业务等级可设为10GE。数据通信网络的第二层可划分为汇聚层，该层节点可定义为二级节点，一级节点与二级节点之间的拓扑方式为星形组网方式。汇聚层的网络保护也可采用链型组网，通过在汇聚层建立二级节点间的互联实现直接连接。它们之间到核心层的数据转发可采用直联的节点来实现。汇聚层采用PTN设备组建分组光传送网，充分利用PTN设备的GMPLS技术，提供多重网络保护技术，提升网络安全性；接入层主要在现有的SDH网络上做进一步优化，采用现有的SDH设备和PTN设备构建PTN接入网，充分利用现有网络资源，使现存网络平滑升级到PTN网络。

接入层主要用于各小型机场内部通信业务的传输承载及通信业务接入上层空管中心网络，接入层网络结构可采用GE链型组网的方式。二级节点下辖的三级节点都可以定义为接入层节点，数据通信网络接入层设备主要为本地节点提供低速的数据接入。接入层网络可定义为星型结构，该星型网络以二级节点为核心。各个接入层节点利用PTN数据链路或卫星链路接入上层的各二级节点。

核心层的mesh组网在网络保护方面可采用PTN设备的Tunnel或Wrapping保护来保证网络的安全运行。Tunnel 1：1保护采用扩展APS协议通过保护通道传送，它们之间的业务收发方式是单发单收，通信的两端设备根据通信协议状态和倒换状态来进行业务的倒换；在Tunnel 1：1保护中，将工作通道与保护通道分离来避免通信业务的单点失效。Wrapping保护与Tunnel 1：1保护在网络倒换中都需要采用APS协议；对于Wrapping保护，当网络上的节点设备检测到网络失效，倒换请求由故障侧的相邻节点使用APS协议传送。故障发生时，故障节点会检测到失效或接收到倒换请求，并将该请求转发至失效节点，通信业务将被倒换至通信路由的反方向；当网络失效或APS协议请求消失，通信业务恢复，通信业务的路由将返回原路由方向。在汇聚层网络可部署MPLS TE FRR和VPN FRR，该保护机制和IP RAN业务保护独立；接入层到汇聚层的端到端路径上任意一点链路或者节点故障，可通过主备隧道保护来保障网络的安全性。

在光缆线路方面，充分考虑原传输网络现存的光缆资源，只对部分的传输设备进行更换与升级，不会涉及到光缆线路的升级改造，完全可以充分利用现存光缆线路，而不必新建光缆资源，既可以保证传输业务的顺利切换，又节省了建设费用。

在业务配置方面，充分考虑PTN设备的网络性能，根据PTN设备同时支持以太网及TDM业务传输的特性，可实现多种数据业务及TDM业务的汇聚及传输；此外，PTN设备集合了IP交换及SDH技术的优点，对传输网络的业务维护人员来说，PTN设备使用的是类似于SDH设备的网管系统的维护与操作习惯，他们可以在原有SDH设备维护经验的基础上轻易掌握这种新设备的配置维护工作，从而大大节省人力资源的投入。

4 结束语

随着民航通信业务量的不断增大，民航数据通信网络承载的通信业务种类和规模也在不断发展，为确保民航数据通信网络的运行稳定，必然要求深入了解现有数据通信网络的运行状况及业务需求，并运用科学的方法来对现有的通信网络进行优化及改造。PTN由于其自身的技术优点，在公众数据通信网络中已得到广泛的应用，如何将PTN设备引入民航数据通信网络，以适应通信业务全IP化的发展方向是本文深入探讨的焦点。本文结合PTN网络的网络特性及民航数据通信网络现有的设备基础，重点分析了民航数据通信基于ATM承载的数据传输网的现状，并着重从通信网络的发展方向出发，提出在民航数据通信网络中引入PTN这一新型传输设备。通过探讨采用PTN设备替换传统的ATM数据承载网络的业务架构及组网可行性，分析了PTN设备在民航数据通信网络中的应用前景，为民航信息系统传输网络的建设及网络演进方向提供了参考依据及建设思路。

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7 李剑宇.民航数据网路由技术及应用策略.中国民航大学学报.2007,7