空中交通管理生产数据中心建设思路及设计

2020-06-15田溪

数字通信世界 2020年5期

田溪

（中国民用航空西南地区空中交通管理局云南分局，昆明 650000）

0 引言

近年来，我国民航事业正处于高速发展阶段。2018年，民航全行业完成运输总周转量1206.53亿吨公里，比上年增长11.4%。根据民航局“十三五”发展蓝图相关预测，到2020年我国民航各类飞行起降将突破1500万架次大关，约为现有保障架次的2倍。这也给空中交通管理行业的发展提出了新的挑战。

在这一背景下，机场、航空公司、通航、乃至空军等各民航运行相关单位的协同配合以及生产运行数据共享的需求也愈发迫切。

与此同时，随着“飞常准”、“航旅纵横”等面向社会公众的民航数据应用软件的不断普及，社会公众对民航运行数据的多样化需求也日益增加。

从目前空管乃至整个民航运行情况来看，数据是串联各个运行环节，保障运行效率的核心。如何充分利用现有数据资源，进一步提升运行效率和服务品质，成为中国民航网络信息化发展的重要方向[1]。而数据中心的建设，也成为整合空管生产数据资源，充分发掘数据价值，提升空管运行保障能力和服务品质的有效手段。

1 空管行业数据需求

1.1 空管运行对数据共享的需求

在当前民航运输大流量、高增速的背景下，对机场、航空公司、通航、乃至空军等各民航运行相关单位的协同配合提出了更高的要求，随之而来的生产数据共享需求也愈发迫切。目前空管同机场、航空公司、空军等已经开展了一部分生产数据的交互，例如空管的CDM 信息、转报数据、气象信息以及机场的A-CDM、机场数据库、机位信息等相关数据[2]。随着对民航运行效率要求的不断提高，各方对于数据共享的需求还在不断增加。

1.2 空管运行管理决策对数据统计分析的需求

目前对空管生产运行数据的利用多以原始数据直接使用为主，进一步开发利用程度不高。这些孤立的原始数据对运管中心工作的支撑有限。面对航班流量的不断增长，通过人工方式进行数据统计分析，自动化程度低，一方面工作量大，容易遗漏，另一方面也无法充分挖掘数据价值，提供实时性强、数据全面准确的高质量统计分析成果。

1.3 满足对生产系统及生产数据安全性保障的需求

目前空管主要生产系统的数据输出功能主要通过系统和系统之间点对点直连的方式，数据交互往往通过系统自身专用的对外输入输出。参与数据的交互不同系统之间隔离和防护措施不足甚至缺位，系统的运行存在输入性安全风险，特别是与空管系统以外的单位进行交互时不受控环节多，运行风险较大。

1.4 满足对生产数据进行冗余备份的需求

根据现有的数据引接方式，相关数据在引接过程中不进行存储，数据由数据源自带的存储设备保存。由于硬件设备的限制，往往保存周期较短、存储的数据种类有限。随着空管业务的不断发展，相关设备的数据量也迅速增加，从事故调查、案例分析、安全检查、数据统计等多个方面都对相关运行数据的存储有着较大需求。

2 目前数据应用存在的问题分析

2.1 硬件及传输资源利用率低

生产系统自带的对外输出接口有限，按照目前的数据引接模式，一个数据输出端口只能为一套系统服务，资源利用率低，无法满足外部不断增长的数据引接需求。同时，由于缺乏统一规划和全盘考虑，系统建设各自为政，导致各系统间存在着功能重叠、引接设备和传输资源重复投资的问题，一定程度上造成资源、设备、人力的浪费。

2.2 对外引接系统安全性无法保障

随着外部系统引接需求的不断增加，由于采用系统-系统的引接方式，对外部引接系统无法进行统一的信息安全管理。对外引接的数据由于外部单位的服务器、终端等设备空管无法管理，存在因外部设备或网络原因对生产系统安全运行造成影响的风险。

2.3 生产数据利用率低

由于目前的数据引接方式无法实现对数据的存储及进一步应用，资源利用率低、受众范围小、数据基本处于“零加工、零升值”的状态，尤其像自动化综合航迹、ADS-B、ATOM 等数据由于无法对敏感信息或者与用户不相关的信息进行屏蔽，暂时没有提供给外单位使用，导致这些生产数据的价值未能得到充分发挥。同时，由于没有数据加工处理平台，无法满足民航各运行单位日益增长的对空管运行的数据共享及个性化需求，导致空管运行保障以及对外服务水平无法从本质上进一步提升，空管运行的安全保障和效率提升的矛盾也愈发突出。

3 空管生产数据中心设计方案

3.1 需求分析

从现有空管设备配置来看，具备对外提供数据输出的主要系统如表1所示：

表1 空管生产数据分类

数据中心主要是对上述数据进行数据采集、存储、融合、发布以及进一步应用。考虑到硬件资源的充分利用，以及软硬件管理、后期运维的便利性，考虑采用虚拟化[3]技术进行软硬件平台建设，下面从硬件及软件方面对数据中心设计进行说明。

3.2 硬件设计方案

论文主要针对硬件CPU、内存及存储进行分析，交换机及网络构架可以根据具体设备情况进行灵活调整。以某空管局生产数据现状为参考进行估算，需要部署的虚拟机及最小性能配置如表2所示：

表2 硬件资源需求

根据上表统计结果，对计算资源、存储资源的容量进行估算，具体如下：

3.2.1 服务器 CPU 配置

购置服务器的物理核心数不小于52核，按购置5台物理服务器进行估算，则每台服务器物理核心数需大于10，推荐每台服务器配置2颗8核物理CPU，5台服务器共计80颗物理核心。

3.2.2 服务器内存配置

根据虚拟化运维经验，物理内存大小至少因为虚拟机内存总和的1.5倍，则服务器的物理内存总和不少于912GB，若按照购置5台物理服务器进行估算，则每台物理服务器内存需大于182GB，则每台服务器需配置内存大小为256GB（16GB×16条）。若充分考虑业务可持续性和未来的发展需求，建议每台服务器内存配置按照512GB 进行规划。

3.2.3 存储设备容量配置

考虑到现有数据体量及存储需求，存储设备主要用途包含三大类：其一，满足虚拟机的磁盘空间需求，共计12TB；其二，满足安装虚拟机及日常运维必要的介质、镜像、模板等资源的存储空间，根据经验估算为2TB；其三，存储预留空间4TB，因此至少存储设备可用存储空间需满足18TB。