空管自动化系统主备数据同步研究

摘  要：随着科技的迅猛发展，空管事业也在与时俱进。顾名思义，空管自动化系统在空中交通管制时有着非常重要的作用，所以行业对该系统的功能也提出了更高要求。文章主要研究空管主备自动化系统数据交换的报文格式，通过对服务器及路由器的配置达到指定数据的传输，进而同步有用数据，并进行反向同步报文的测试及分析，来得出对空管自动化系统报文同步的研究成果。

关键词：空管自动化系统;反向同步;报文同步

中图分类号：V355.1      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）16-0113-04

Research on Data Synchronization of ATC Automation System

ZHANG Yanrong

（CAAC East China Air Traffic Administration，Shanghai  200335，China）

Abstract：With the rapid development of science and technology，air traffic control industry is also keeping pace with the times. As the name implies，air traffic control automation system plays a very important role in the air traffic control command of aircraft，and puts forward higher requirements for the function of air traffic control automation system. This paper mainly studies the data exchange message format of the main and standby automation system，through the configuration of the server and router to achieve the specified data transmission，and then synchronize the useful data，and carry out the test and analysis of the reverse synchronization message to complete the research of the ATC automation system message synchronization.

Keywords：ATC automation system;reverse synchronization;message synchronization

0  引  言

目前北京、上海和广州三大区域管制中心及其他部分地区管制中心都使用了两套空管自动化系统。比如笔者工作的上海区域管制中心使用的两套空管自动化系统，主用系统为澳大利亚生产的THALES自动化系统，备份系统为南京28所莱斯空管自动化系统。根据民航局的最新要求，要加大28所备份系统的使用时间，增加繁忙时段对28所系统的使用，推进备份自动化系统常态化使用，让管制人员对备份自动化系统的操作更加熟练。如果28所备份系统做主用，THALES系统做备用时无法完成与主系统报文的同步更新，例如指令高度、二次代码、航路等信息;当管制切换到THALES系统时，很多信息都需要比对修改，增加了很多工作量，所以两套空管自动化系统之间报文信息的同步尤为重要。本文的研究重点是28所备份自动化系统做主用时，THALES系统如何完成反向同步功能。

1  空管自动化系统报文

1.1  空管自动化系统的报文

在空管自动化系统中报文起到非常重要的作用。其含有丰富的内容，为不同的管制区之间传递重要的信息，FPL（领航计划报）、CHG（飞行计划变更报）、EST（协调报）等，包含航路、航路点、过点时间、高度、速度、二次代码等有用的信息。为了实现报文的统一管理，民用航空行业标准MH/T 4007—2012中定义了报文的种类、数据格式等[1]，依据该标准，可以实现对不同管制区、不同系统之间报文的统一管理。

1.2  主备系统数据交换报文研究

全国很多管制中心都配备了两套空管自动化系统，一套主用自动化系统，一套备用自动化系统。建设之初两套系统的报文之间没有关联，由于管制需求，主用系统修改的数据例如指令高度等需能够同步到备份系统，比如在上海使用一套简单的DOD系统来完成28所备份系统单向同步主用THALES自动化系统的指令高度、航班号等的信息。但该功能过于简单，无法实现备份系统做主用时的反向报文同步功能。

2  反向主备系统数据同步的研究

2.1  反向同步报文介绍

在北京、上海、广州三大区域管制中心，主用系统为THALES自动化系统，备份系统为28所自动化系统。当28所自动化系统做主用时，如何让THALES系统报文反向同步到28所系统，是本文的研究重点。民用航空行业标准MH/T 4029.3—2015中定义用于主备自动化系统飞行数据交换的报文一共分三种，I类、B类和C类报文[2]。

I类报文，基础飞行数据交换报文，用于空管自動化系统以及系统之间基础飞行数据交换的报文，报文类型以字母“I”开始，例如IFPL（飞行计划协调数据）、IDEL（飞行计划删除信息）、ICNL（飞行计划取消信息）。

B类报文，主备空管自动化系统数据交换报文，用于备份空管自动化系统数据交换的报文，报文类型以字母“B”开始，例如BSEC（席位扇区分配信息）、BSSR（二次代码分配、回收信息）、BRWY（机场跑道状态信息）、BCWP（席位设置信息）、BRTA（限制区空域状态信息）等。

C类报文，管制单位间飞行数据交换报文，用于不同管制单位间飞行数据交换的报文，报文类型以字母“C”开始，例如CFPL（飞行计划协调数据）、CHRP（飞行计划移交响应数据）、CHRQ（飞行计划移交请求数据）、CLAM（飞机计划移交逻辑确认数据）。

2.2  反向主备系统同步的研究

2.2.1  网络结构

为了实现报文的反向同步，即28所备份系统做主用时另一套THALES系统能完成部分数据的同步，需要对THALES和28所两套系统的服务器进行相应的配置，并搭建一个平台来测试验证，网络拓扑图如图1所示。

DCP是28所自动化系统的一台数据通信服务器，两套系统之间通过一台路由器来过滤相关的数据。THALES系统和28所系统席位设置了不同的端口号，分别为UDP8300和UDP8301，发报端和收报端设置不同IP，通过过滤原地址来达到传输指定报文的目的。

2.2.2  服务器的配置

本次测试只测试I类报文，因为I类报文和管制指挥息息相关，比如指令高度的变化、计划状态的变化等信息的同步，C类报文是两个管制区之间的报文同步，B类报文是针对主任席扇区分配变化、跑道分配等的同步。

2.2.2.1  28所自动化系统服务器的配置

在28所自动化系统中需要对DCP双机进行配置，当28所备份系统做主用时测试发送IFPL、ICNL两种I类报文;当28所备份系统做备用时只接收处理IFPL、ICNL两种报文。

配置文件如下所示：

2.2.2.2  THALES系统路由器的配置

需对THALES路由器的ACL进行配置，ACL是应用在路由器接口的指令列表，通过这些指令来告诉路由器哪些数据包可以接收，哪些数据包需要拒绝。其基本原理：ACL使用包过滤技术，在路由器上读取OSI七层模型的第三层和第四层包头中的信息，如源地址、目的地址、源端口、目的端口等，根据定义的规则，对包进行过滤，达到访问控制的目的[3]。

下面是路由器新增输入的ACL具体配置：

ip access-list extended Backup_SYNC_in

permit upd any host 226.1.1.1 eq 8301

permit icmp any any

deny ip any any

主备同步的报文都是组播发送的，I类报文和B类报文可以使用同一端口号，如图1所示THALES系统使用的UDP端口号为8300，28所系统使用UDP端口号为8301，通过过滤原地址的方式来控制报文的传输。在THALES路由器A/B上设置名为Backup_SYNC_in的扩展访问控制列表，只允许原地址为198.28.31.4和198.28.31.5，目的地地址为226.1.1.1且端口号8301（28所自动化系统）的数据包通过。设置名为Backup_SYNC_out的扩展访问控制列表，只允许原地址为192.168.31.9和192.168.31.10，目的地址为226.1.1.1且端口号为8300（THALES系统）的数据包通过。

2.3  反向同步测试

两套自动化系统的服务器配置完成，下面进行具体报文的测试工作，测试主要分为不同状态的报文在同步报文、同步报文内容项、主备服务器切换对同步功能的影响等方面的测试。飞行计划的报文状态有INAC（未激活状态）、PRE（预激活状态）、COOR（协调状态）、ACTIVE（激活状态）、INHIBITION（抑制状态）、FINISHED（结束状态）。28所自动化系统做主用时，飞行计划状态的变化是否能正常同步到另一套THALES自动化系统界面上，表1列出部分主要测试项目。

根据同步报文的特点，制定了具体的测试项目如表2所示，并给出测试结果。

2.4  测试主要问题分析

根据测试案例，大部分同步功能测试正常通过，部分测试项目与实际运行有差异，现将主要问题进行分析如下。

2.4.1  测试项目编号23：修改航路测试

由于THALES系统经纬度格式为度+分，28所系统经纬度格式为度+分+秒，当管制在28所系统中通过RER修改航路后，IFPL新航路中会有度分秒的航路点，THALES无法同步RER后的新航路。解决方法：以后尽可能同步经纬度的度量单位，便于日后的统一维护。

2.4.2  测试项目编号24：某些航路点为一个字符测试

当某个计划航路包含一个字符的航路点时，主备同步IFPL ROUTE項中航路点也为一个字符，由于THALES不能识别一个字符的航路点，系统报错，导致该计划无法完成主备同步。解决方法：尽可能规范航路点、航路字符数的定义。

2.4.3  测试项目编号25：修改OPDATA项

28所系统修改OPDATA后，THALES的OPDATA未同步。民用航空行业标准MH/T 4029.3—2015中定义TXT为自由文本信息。由于两套系统对OPDATA的理解不同，导致对OPDATA的同步处理存在差异。解决方法：修改对OPDATA自由文本的定义，使两套系统达到统一。

3  结  论

通过对空管自动化系统同步报文的分析，根据自动化系统现有服务器的特点，对服务器及路由器进行必要的配置，实现了两套空管自动化系统之间基础报文数据的同步功能。28所备份自动化系统做主用时THALES系统能完成I类报文的同步，减少管制人员切换系统的比对时间，为管制人员指挥飞机提供了更大的便利。

兩套空管自动化系统间的数据同步问题还有许多需要研究，对B类及C类报文的同步也是后面的研究重点，比如B类报文主任席对扇区做了重新划分后同步到另一套系统;再比如C类报文问题主要是两个不同空管单位之间的报文同步，不同空管单位间使用的空管自动化系统可能差异性也会比较大，这些都是以后研究重点和方向。对主备自动化系统数据同步功能的实现，使两套系统完成更大化的同步，系统间差异也越来越小，两套空管自动化系统间的切换可以实现无缝衔接，国产28所自动化系统也可以发挥更大的价值。

参考文献：

[1] 中国民航科学技术研究院.民用航空飞行动态固定电报格式：MH/T 4007—2012 [S/OL].（2012-10-10）.http：//www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/BZGF/HYBZ/201708/t20170804_45973.html.

[2] 中国民航科学技术研究院.民用航空空中交通管制自动化系统 第3部分：飞行数据交换：MH/T 4029.3—2015 [S/OL].（2015-04-08）.http：//www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/BZGF/HYBZ/201708/t20170804_45902.html.

[3] warrent.路由器ACL（访问控制列表）的类型及配置 [EB/OL].（2019-03-26）.https：//blog.51cto.com/14154700/2369595？source=dra.

作者简介：张彦荣（1982.07—），女，汉族，上海人，工程师，研究生，研究方向：民航空管自动化。