对基于因特网协议的空地一体化通信网络探讨

张杨阳

（中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，陕西 西安 710065）

0 引言

航空事业的发展与技术条件的成长密不可分，国际民航组织提出航空电信网（ATN）系统后，各类航空企业都在发展与实践中取得了较为优异的成绩。在不断完善传输协议与IP技术的过程中实现了空地一体化网络通信的全面发展。通过设置开放性的发展模型，将系统互联（OSI）作为技术成长的基础，实现了IP技术的实践应用。必须在清晰其体征表现的同时，实现技术创新与升级，为顺应高速发展的技术条件奠定基础[1]。

1 互联网协议技术特征

互联网协议技术的发展，在经历了IPv4的时代后，逐渐成长为了IPv6的技术协议。在应用过程中，是原有航空通信技术得到升级改良后，带有了典型的航空电信网络的基本性能，并主要表现在以下几点优势特征中。

其一，带有大规模的地址空间。当地址长度达到128位后，地址空间可以满足多种IP地址的建立，不仅拓展了当前的技术应用，也为未来的发展与应用创建了良好的技术条件，不必再为IP地址问题而疑虑。其二，自动配置功能。在大规模IP地址空间的基础上，IPv6在保证每个IP地址独立的条件下，增加了互联网络的实用性条件，可以实现实时性的操作[2]。其三，高效报头。在IPv6技术中，报头的字段相对较少，并将长度确定在固定的阈值中，便于执行网络的操作，增加了技术处理中的实用性[1]。其四，移动路由技术。IPv6技术条件下，其协议内容上，内置了基本的移动性，可以在任何IPv6节点中完成移动IP的使用。其五，安全性能的优化。应用IPSec协议，可使其保密性能被大大增强[3]。

通过以上的技术优势，在航空通信网络开发与应用的过程中，已经将Gatelink、Inmarsat Swift64、宽频卫星作为了基本的传输媒介，在结合VDLM2/IP协议的基础上，为乘客提供了更加便捷的网络访问服务，并在客舱中，帮助航空乘务人员完成报告服务。同时，从空地一体化的角度，帮助实现了飞机发动机的监视，并在提供飞机操作指南的同时，实时的对飞行数据与驾驶舱信息进行更新，满足了技术成长的客观需要[4]。

2 空地一体化通信网络技术

2.1 Gatelink技术

当飞机处于舱门关闭状态时，在过去的通信技术条件下，不能满足飞机与航空公司之间的IT网络连接需要。限制了飞机与航空公司之间的信息交换，为机组与乘务人员的工作带来严重的不便。但是在Gatelink技术的支撑下，可以有效的解决这一问题，在飞机与航空公司之间建立起有效的通信渠道。

Gatelink技术中，最主要的体征就是其较高的吞吐量水平，在30min的时间内，就可完成150-450兆字节的信息内容传送。而在技术开放性上，可以满足多种新型通信内容的信息传送，甚至在通信链路、语音通信等内容的传递中也可以起到支撑作用。同时，该技术条件下，采用无线通信技术，在发射装置的覆盖范围内，可以自由的使用，并为飞机与所有的相关装置提供共享式的接入点。而在IP技术的支撑下，可以完成TCP/IP与现行货架产品的应用。另外，在IEEE技术的基础上802.11b与AEEC 763代表着机载与地面设备空间的扩展，在降低项目风险性的同时，使各种机场都可以配备无缝的全球化统一无线系统[5]。

在Gatelink技术中，使航空系统与飞机中的个人终端组成了完整的网络空间，并在电子化的传输方式中带来了典型的技术变化[2]。首先，在信号接入上，可以实现与地面信息系统的高速对接，在为航空服务的特定群体提供网络服务的同时，增设信用卡确认与机上交易功能。其次，在飞机管理中，缩减了飞机等待的时间，并在优化地面操作能力的同时，为飞机配置了起飞前文件传输、乘客指导等功能。第三，完成了常用数据与信息传输的自动化建设，并在快速记录器功能的作用下，形成了独立的机上数据库系统。第四，在进行驾驶舱服务的过程中，增加了相应的安全性功能，并在执行气象管理的技术上，增设了传输新气象图的功能。第五，在创建无纸化机舱的过程中，通过电子文档与电子飞行包的设计，实现了技术条件的发展与建设[6]。

应用Gatelink技术，飞机必须在配置上，安装无线局域网单元，并作为Gatelink单元行使局域网通信信号收发的功能。在调制器的设定过程中，采用2.4吉赫跳频拓频或直接序列的扩频。

2.2 Flightlink技术

国际航空电信公司（SITA）在探寻乘客空中宽带服务以及飞机通讯方法的过程中，提出了以Flightlink技术为核心的应用方案。在执行中，这种技术条件将Inmarsat的开设作为基础条件，在应用新型Swift64业务的过程中，实现了通信技术的转型升级。这一技术内容表现出了明显的经济性优势，尤其是其增值性特点，在市场化的发展环境中，可以更好的维持技术发展的成长空间。

支持Swift64所有业务模式，是这一技术条件的最大优势，在移动分组数据与经济低速语音业务的支撑下，为Flightlink技术的推广应用创造了可能。在与Aero-H的卫星通信系统进行合作的过程中，表现出了明显的低成本特性，为降低成本创造了可能。在数据传输方面，这种技术条件可以高速的进行数据传送，其速率条件甚至达到了传统SATELLITE AIRCOM技术的26倍之多。由于宽带传送水平的优化，使配备Flightlink技术的飞机可以支撑更多的应用技术，诸如乘客通信、飞机导航等内容，都可在这一技术条件的支撑下完成[7]。

运行模式上Flightlink技术可以分为MISDN、MPDS、低速语音这三种类型。首先，MISDN的全称为移动综合业务数字网。在功能上，提供专项模式的业务内容，可以在扩大数据信息吞吐量的同时，按照连接的时长控制价格。在应用条件上，大多经济性空中网络连接，都可将数据传输的速率控制在50兆字节以上，并且无论是地面还是空中，都可实现大容量文件数据的高效传导。

其次，MPDS是移动分组数据业务的简称，在属性上应归属于分组模式的服务业务，可以进行永久性的数据连接[3]。在资费方式上，可针对每个独立用户所使用的流量费用进行管理。功能上，这种运行模式可以实现小型文件的互动式传输，如在电子商务活动中，可以通过空地的实时互动，在飞机与地面间建立起信息往来的信道通路。这种运行模式下，最大的优势，就是通信的高效率水平。

第三，在低速语音服务模式下，可以通过电路语音的形式完成通信活动。这种模式的成本消耗最低，可以通过通话的连接时间，进行资费服务。在技术条件上，可配合Swift64技术模式完成数据服务。

从数据吞吐量的角度对Flightlink技术进行评价，这种方法可以被定义为经济性状表现最为优异的空地IP连接方法，在低成本消耗的条件下，可以融入多种新型的技术条件，并获得极高的收益水平。在当前的技术条件下，这种空地传播方式，已经实现了全球波束覆盖的信息传递，将速率水平控制在12兆字节/秒以上，尤其在电波束覆盖的范围内，这种技术下的传播效率甚至高达432兆字节/秒。

在安全性上，Flightlink技术包含了鉴别、授权、监视、控制这四个层面的数据保护措施，通过层层加密的数据管理，将安全套接协议、传输层安全协议等内容，作为保证商用信道安全的具体方法，可以有效的降低发生信息安全事故的概率。从技术角度，如果飞机接入了Flightlink技术，就必须在内部系统中增设Swift64附加单元，并将其中带有高增益条件的AEEC 741天线子系统接入，保证通讯空间的完整性与技术条件的全面性[8]。

2.3 机载IP网络技术

将Gatelink技术与Flightlink技术相结合，可以更加高效率的处理航空移动IP的通信问题，在实现两种技术条件融合化的基础上，为航空客户提供更加全面、高速的网络服务，并将TCP/IP技术作为基础，创建广域网络空间。如果在此项技术内容中，增加并引入IP over VDLM2（IPo2）作为执行机制，便可以组成一个完整的地空一体化IP网络空间。

在这一网络空间中，可以在统一的子网系统中进行自由切换，而媒介的并行使用也是这一技术条件下的重要特征。将移动IP作为技术基础，可以在业务量不断增加的情况下，自由的在机载服务中，选择最为合理的载体与分析方式，通过设定最优化的管理策略，提高通信效果，实现技术升级。

3 结论

空地一体化的网络通信环境中，通过Gatelink技术、Flightlink技术、机载IP网络技术完成了技术条件的发展。但在当前的科技环境中，这种技术手段必须在原有条件的基础上，进行创新性研究。从航空事业的角度，应在不断完善现有技术空间的同时，尝试性的进行探索与革新，并在科技条件的配合下，顺应时代背景的发展需要，加快行业建设的发展升级，为航空事业的持续稳定发展增添动力。