大数据时代下TDM设备网络在空管中的应用

钟向穗

(民航中南空管设备工程(广州)有限公司，广东 广州 510000)

0 引言

目前时分复用模式(Testing Data Management，TDM)设备已经开始逐渐在空管中应用普及，交换网络主要依靠多协议标签交换(Multi-Protocol Label Switching，MPLS)和IP网络两种交换网络实现。其中包交换网络对TDM设备十分重要，能够实现监控、空管语音和甚高频的透传功能。在网络发展和TDM设备发展中，包交换网络的优越性逐渐凸显，目前成为重要的主流应用，在发展中该技术也成为解决TDM业务的首选技术。目前TDM设备和包交换技术已经开始在民航中进行试点应用，并且由同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy，SDH)信令的传输等多个标准协议辅助支持，现民航已经在使用的TDM华为FA16-T设备，该TDM设备中采用的包交换网络模式是MPLS模式，PW报文在MPLS标签中进行封装，同时外层隧道中采用的是LSP。其最内层标签采用的是PW标签。LDP协议也能够应用于该设备进行动态管理与分配，和传统的手动绑定方式相比更加快捷方便。往往PLS标签是多层的，这样保证其能够在PW外层隧道中实现嵌套，保证其在大规模网络范围中具有良好应用性。因此采用这种方式实现的PWE3 TDM承载网扩展性更好，业务支持更加灵活。

1 海口接管湛江网络拓扑结构

海南高空接管湛江空域的综合服用系统，以三亚区管为核心，中间路由采用运营商的2 M链路，将湛江湖光雷达站甚高频信号、湛江本场雷达站甚高频信号等空管业务传输至三亚ACC，FA16-T设备作为主用传输，光端机作为备用传输。湛江湖光雷达站站和湛江本场雷达站的雷达信号和甚高频信号传回三亚ACC是采用一对华为FA16-T设备，并建立一套多业务、可扩展、可视化、可管理的网管系统。

该建设网络的设备形成点对点的网络，其具体的中间路由链路如下。

FA16-T多业务接入设备是华为专门面向民航VHF遥控通信、雷达广播、雷达必选、转报传输、监控传输、热线电话、工作电话而退出的新一代网络产品。FA16-T先进的软件结构与硬件平台，能够在最小的投资范围内为民航边缘化网络提供一体化解决方案，更能充分满足未来业务扩展的多元化应用需求，符合民航IT建设的现状与趋势。

民航信息架构正在由客户机和服务器结构(Client/Server Structs，C/S)模式向浏览器/服务器模式(Browser/Server，B/S)模式转变，FA16-T具备高数据转发性能与高加密能力，很好地解决了转变过程中凸显的网络带宽压力与安全隐患，保障民航关键业务流可以高速、机密的通过广域网传输。

FA16-T集数据通信、数据安全、语音通信、视频交互、业务定制等功能于一体，能够在民航网络应用不断丰富的形势下将多元业务方便的部署于同一节点，不仅能够最大程度地避免网络中多设备繁杂异构问题，而且极大降低了民航网络建设的初期投资与长期运维成本。

针对民航用户日益个性化的应用需求，FA16-T领先集成了可以定制开发的高性能开放业务平台，任何人都可以基于该平台开发自身需要的高级网络业务，民航用户只需安装软件便能在网络中方便的部署相应业务。

FA16-T多业务接入设备包含FA16-T-40及FA16-T-60设备，该产品内置的硬件加密功能可以为中小型分支机构提供与总部安全的数据连接，FA16-T可以作为中小民航核心设备，承担民航VHF遥控通信、雷达广播、转报传输、监控传输、热线电话、工作电话、视频交互等综合应用。通过在单一平台集成多种网络功能，不仅能够减少业务扩展给民航带来的无尽投资，更能实现中心对众多分支的统一管理和控制，免去了大量的运维成本，让民航在信息化进程中更具竞争力[1]。

2 TDM设备在空管网络中的应用

2.1 TDM设备传输语音、甚高频

甚高频通信系统在航空业务中的应用是确保它能够在飞机飞行过程中保证飞机与地面之间以及飞机与飞机之间的互联通信。 甚高频通信系统的工作频段相对较高，因此称为甚高频通信系统，与甚高频通信系统相比，高于它的频段被称为特高频，低于它的频段叫高频。由于甚高频通信系统的频率高，在工作过程中经常会受到不同程度的电磁干扰。甚高频通信系统的主要形式是语音和数据，通过无线电信号或者光信号工作将指令，信息等向接收机发送信号。

民航空管甚高频、语音业务在TDM承载的IP网络上的透传，传输时延比脉冲编码调制(Pulse Code Modulation，PCM)传输的会更低。VHF电台接收到飞机上发送的甚高频语音信号，传输出PTT静噪设备对声音进行降噪处理后，根据特定的针脚传输至其中一台FA16-T，FA16-T设备将数据封装成特定格式报文后从TCP/IP网络中透传至中心台对应FA16-T设备，再通过特定针脚发送至内化处理机系统处理成语音信息到达管制席位供管制员收听。

目前飞行员和地面管制员之间对话主要通过甚高频实现，FA16-T传输设备可以通过多条链路备份及在有限带宽情况下智能选择保障重要业务的功能，更好地保障空管业务的生产运行，进而更有效地集中统一调度管理该区域所有飞机。

2.2 TDM设备传输雷达

通过雷达，管制员可以用相关设备发射一些询问信号并通过接收目标信号来获取到目标信息的雷达，比如飞机的航迹信息、飞行时间等。在空管系统中，雷达数据处理模块是核心，雷达数据的实时性、可靠性、完备性对空管雷达业务来说非常重要。在多雷达，多目标的环境中保证系统的准确，实时地接收雷达数据是空管雷达业务传输的必要前提[2]。

雷达数据业务透明传输的工作机制主要是雷达站的FA16-T通过特定TCP端口发送雷达数据，中心台FA16-T监听设定端口的TCP数据进行接收和转发。

在TDM承载网中，雷达数据有两种传输方式：点对点，点对多点。

2.2.1 点对点同步雷达传输

该方法主要用于监测雷达数据，雷达不时地监测来自空中的数据，收集的数据发送到雷达数据处理器，然后雷达数据接收器通过同步串口将同步数据发送给通信雷达同步传输设备FA16-T，FA16-T设备再通过外网发送到另一个城市的FA16-T设备。然后，设备将数据恢复到雷达同步数据，并以同步方式发送给雷达数据处理器和客户端，从而实现对客户端雷达数据的监控(见图1)。

这种方法可以及时准确地传输雷达数据，并在同步口异常或tcp异常过程中，对数据的完整传输进行最大程度的保护，可以使雷达系统运行地非常好。同时，在WAN链路中实现消息压缩功能，最大限度地利用有限的传输带宽保证数据传输快速有效。

图1 雷达数据点对点传输示意

2.2.2 同步雷达广播传输

这种方法主要用于将雷达数据从雷达站传输到多个机场或控制中心，同时进行雷达监测。当接收到监控数据时，每个区域的雷达将数据发送给雷达数据接收机，然后雷达数据接收机以一定速率发送给通信雷达同步传输设备FA16-T，FA16-T传输设备再将数据传输到到广域网与之有对应关系的FA16-T传输设备上，等于将数据广播到各个FA16-T传输设备上，然后雷达数据再通过同步端口到雷达系统或雷达监控系统[3]。

为了方便配置和合理地应用，在网络中设置了服务器和客户端的概念，而且存在主备切换。在网络中由于有多台设备，网络偶尔会出现问题，当主服务器关闭时，备份服务器将定期启动完成网络传输，当主服务器启动时，备份服务器和客户端可以快速切换回到主服务器。

这样可以很好地完成雷达链路的备份，雷达站的雷达数据可以传输到多个空中交通管制楼或控制中心，可以很好地在主服务器和备份服务器之间进行合理切换。

3 结语

TDM设备具备更好的网络互通性，又具有灵活的业务扩展功能，提供大带宽，优化IP网络，严密的加密功能能够更好地适应当下大数据时代IP网络的趋势，PCM网络在这种趋势下将会逐渐消失， 民航空管现网的趋势也已经在从PCM往TDM网络中稳步过渡，现在已经在民航中TDM设备网络已经逐渐成形。