淺析新一代航空電信網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用進展

淺析新一代航空電信網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用進展淺析新一代航空電信網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用進展

[字體:大中小],摘要,新一代航空電信網(wǎng)(AeronauticalTelecommunicationNetwork,ATN)是新航行系統(tǒng)的重要基礎(chǔ),目前在民航組織的積極推動下,ATN網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)進入部署實施階段。本文介紹了ATN的背景、應(yīng)用程序、體系結(jié)構(gòu)等技術(shù),并介紹了ATN網(wǎng)絡(luò)目前的應(yīng)用進展。,關(guān)鍵詞,航空;電信網(wǎng);應(yīng)用1ATN背景近年來,空中交通流量的飛速增長給現(xiàn)有通信導(dǎo)航系統(tǒng)帶來了巨大壓力。為了解決這些問題,1991年國際民航組織經(jīng)過深入的研究,引入通信、導(dǎo)航、監(jiān)視/空中交通管理(簡稱CNS/ATM)新航行系統(tǒng)概念,以期通過應(yīng)用數(shù)據(jù)通信和衛(wèi)星技術(shù)改善現(xiàn)有的空管系統(tǒng)。新一代航空電信網(wǎng)是新航行系統(tǒng)的重要組成部分,是實施CNS/ATM新航行系統(tǒng)的前提。ATN并非一種全新的底層通信網(wǎng)絡(luò),而是采用基于國際標準的公共接口服務(wù)和協(xié)議,集成地面、空地和航空電子數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)子網(wǎng)互聯(lián)來實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),是全球地空一體化的航空專用通信網(wǎng)絡(luò),可提供安全、可靠、高效的航空通信服務(wù)。ATN可以提供空中交通服務(wù)通信(ATSC)、航空運行控制(AOC)、航空管理通信(AAC)、航空旅客通信(APC)四類服務(wù)。目前在國際民航組織的推動下,ATN網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)全面進入部署實施階段。2ATN的應(yīng)用程序ATN由若干應(yīng)用程序和通信服務(wù)組成,是一個互聯(lián)網(wǎng)的概念,通過盡可能整合并使用現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)資源,為航空界(包括空管、航空管理部門、航空運營商、航空器制造企業(yè))提供統(tǒng)一的通信服務(wù),并根據(jù)不同組織的要求,提供不同質(zhì)量的通信服務(wù)。ATN提供的應(yīng)用程序包括地空應(yīng)用和地地應(yīng)用。2.1地空應(yīng)用(1)上下文管理(CM)CM的作用類似于域名解析系統(tǒng),提供機載系統(tǒng)和地面系統(tǒng),或兩個地面系統(tǒng)之間交互、更新數(shù)據(jù)鏈路應(yīng)用信息,包括應(yīng)用的名稱、地址、版本號等。(2)自動相關(guān)監(jiān)視(ADS)ADS應(yīng)用自動向用戶提供來自于機載導(dǎo)航定位系統(tǒng)的報告,包括飛機標識、四維坐標和附加數(shù)據(jù)。ADS系統(tǒng)提供自身位置與其他信息報告,可用于空中交通管理和飛機位置的監(jiān)控。(3)管制員與機組人員之間數(shù)據(jù)鏈通信(CPDLC)CPDLC應(yīng)用的主要功能是提供管制員與機組人員之間的信息交換,與管制人員和機組人員的對話通過CPDLC來維護。它提供四個功能:管制員機組人員之間信息交換功能、數(shù)據(jù)當局之間的移交、許可的下行移交、地面前向移交。(4)飛行情報服務(wù)(FIS)FIS應(yīng)用允許機組人員通過數(shù)據(jù)鏈向地面航行情報信息系統(tǒng)請求和接收數(shù)字化自動航站情報。FIS數(shù)據(jù)鏈服務(wù)可以提供給空中和地面用戶,是現(xiàn)存的語音通播方式的補充。2.2地地應(yīng)用(1)ATS(空中交通服務(wù))信息處理服務(wù)(ATSMHS)航班計劃數(shù)據(jù)通過AMHS接收。AMHS定義了兩種應(yīng)用,一類是ATS信息服務(wù),采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式進行信息處理;另一類是透傳方式,AFTN(航空固定電信網(wǎng))信息的傳輸方式。(2)ATS(空中交通服務(wù))設(shè)備間數(shù)據(jù)通信(AIDC)AIDC用于在ATS單位間交換數(shù)據(jù)以支持空中交通管制移交。支持的服務(wù)包括航班通知、航班協(xié)調(diào)、管制移交、通信移交、監(jiān)視數(shù)據(jù)的傳輸?shù)取IDC是嚴格地用于ATS單位之間交換控制信息的ATC應(yīng)用,不支持其他機構(gòu)間的信息交換。3ATN的體系結(jié)構(gòu)ATN網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)件是通信子網(wǎng)、ATN路由器和終端系統(tǒng)。通信子網(wǎng)定義為一個基于特定通信技術(shù)的通信網(wǎng),用于ATN系統(tǒng)之間傳遞信息的物理手段,并非是ATN的組成部分。各種地地和地空子網(wǎng)為ATN的終端系統(tǒng)之間提供多條數(shù)據(jù)通路支持。ATN路由器負責連接不同的通信子網(wǎng),并跨越不同的子網(wǎng)傳送基于QOS的分組。ATN終端系統(tǒng)處理應(yīng)用層服務(wù)和上層協(xié)議棧,以便與對等的終端系統(tǒng)進行通信。3.1ATN通信子網(wǎng)ATN的通信子網(wǎng)可以是現(xiàn)存的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),也可以是正在發(fā)展的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。地空子網(wǎng)包括:航空移動衛(wèi)星服務(wù)(AMSS)、甚高頻地空數(shù)據(jù)鏈(VHF)、二次雷達S模式(SSRModeS)、高頻地空數(shù)據(jù)鏈(HF)、Gatelink。地地子網(wǎng)包括:局域網(wǎng)(如以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDI)、廣域網(wǎng)(如X.25、幀中繼、ATM、ISDN)。另外,公共ICAO數(shù)據(jù)交換網(wǎng)(CIDIN)、改進的X.25通信服務(wù)等均可用于ATN子網(wǎng)。機載子網(wǎng):與地面系統(tǒng)類似,機載的各種通信網(wǎng)絡(luò)也可以作為ATN子網(wǎng)。如基于ARINC規(guī)范429和629的子網(wǎng)、以太網(wǎng)和FDDI網(wǎng)。3.2ATN路由器當飛機移動,到達飛機所通過的網(wǎng)絡(luò)將改變。ATN支持動態(tài)路由,以適應(yīng)飛機移動和網(wǎng)絡(luò)維護等網(wǎng)絡(luò)拓撲的改變。路由器是中間系統(tǒng),包含OSI參考模型的下三層。根據(jù)不同類型,由不同的路由協(xié)議組成。3.3ATN終端系統(tǒng)ATN終端系統(tǒng)與其他ATN終端系統(tǒng)進行通信,向ATN應(yīng)用提供端到端通信服務(wù)。ATN包括全部七層協(xié)議棧。ATN終端系統(tǒng)是自動化設(shè)備的接口,也是人機接口。4ATN的應(yīng)用進展4.1國際上ATN的應(yīng)用進展(1)ATN地地應(yīng)用作為第一個ATN地地應(yīng)用,航空信息處理系統(tǒng)AMHS(ATSMessageHandlingSystem)是代替現(xiàn)有自動轉(zhuǎn)報系統(tǒng)AFTN的ATN應(yīng)用,可以提供更可靠、更安全、功能更強大的信息傳輸服務(wù)。美日間于2005年投入運行開通了的AMHS線路。歐洲地區(qū)的西班牙于1998年年底,AMHS系統(tǒng)投入運行。2006年2月,法蘭克?！R德里之間AMHS線路投入運行。2005年,阿根廷國內(nèi)的AMHS系統(tǒng)投入實際運行。2006年2月,科威特安裝部署了AMHS產(chǎn)品。2006年10月,牙買加在國內(nèi)安裝了AMHS系統(tǒng)。中國北京作為亞太地區(qū)的主干節(jié)點,將連通區(qū)內(nèi)11個國家和地區(qū),并連接中東和歐洲地區(qū)。中國香港作為亞太地區(qū)的主干節(jié)點,連通區(qū)內(nèi)7個國家和地區(qū)。澳大利亞、泰國、新加坡、印度尼西亞、蒙古、中國香港、中國澳門、孟加拉等國家和地區(qū)正進行內(nèi)部ATN實施與部署工作;日本、泰國、中國香港、澳大利亞建立了ATN技術(shù)實驗平臺開展相關(guān)測試工作;目前中、泰、港三方已完成第一、第二、第三階段ATN技術(shù)測試工作。,1,2,下一頁2,歡迎瀏覽更多首頁?計算機文?電子商務(wù)論文文章[字體:大中小](2)ATN地空應(yīng)用ATN地空應(yīng)用部分主要內(nèi)容是由ACARS向ATN地空通信過渡?，F(xiàn)有的ACARS與ATN是不兼容的,需過渡到甚高頻數(shù)據(jù)鏈中的VDLMode2,過渡到VDLMode2的規(guī)劃和建議需采用AOA(ACARSOVERAVLC)的方式實現(xiàn)。過渡計劃利用原有設(shè)施,特別是在底層完全兼容的情況下(采用的頻段、機載設(shè)備和天線兼容),過渡采用的實際措施是:先建立能傳輸ATN報文的地空網(wǎng)絡(luò),并在其基礎(chǔ)上實驗ACARS的應(yīng)用,待技術(shù)完全成熟,轉(zhuǎn)換成ATN的VDLMode2。目前地空應(yīng)用的發(fā)展為,2001年中期,SITA已計劃升級并使用VDLMode2服務(wù),并在歐洲中部逐步將原有的ACARS地面站改造成為兼容ACARS和VDLMode2兩種協(xié)議的地面站。2004年以來,已有超過100個VDLMode2地面站在北美投入使用(全球超過200個),拉丁美洲及加勒比海地區(qū)的發(fā)展也很迅速。ARINC也在致力于發(fā)展VDLMode2網(wǎng)絡(luò),其開發(fā)的AOA和ATN網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)投入了應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)覆蓋北美、歐洲和日本。在歐洲,2003年年底,ARINC建設(shè)的12個地面站投入運行,以支持Link2000+項目。Eurocontrol支持基于VDLMode2進行的空中交通服務(wù)與控制,在其Link2000+戰(zhàn)略中,Eurocontrol向航空公司提供經(jīng)費支持,鼓勵其加裝VDL機載設(shè)備。根據(jù)巴黎監(jiān)視站統(tǒng)計的數(shù)據(jù),截至2006年1月,已經(jīng)有20家航空公司的155架飛機裝備了VDLMode2設(shè)備,包括7種不同類型的飛機,VDLMode2已應(yīng)用于超過20條航路。俄羅斯、西班牙、法國、意大利、美國、英國、奧地利、德國、盧森堡、匈牙利、丹麥、荷蘭、埃及、摩洛哥、阿爾及利亞等國家已將VDLMode2技術(shù)投入到民航商業(yè)應(yīng)用中。4.2國內(nèi)的應(yīng)用進展國內(nèi)的應(yīng)用分兩個階段:第一階段為2001—2005年,主要的工作為編制《空管航空電信網(wǎng)技術(shù)政策、應(yīng)用和發(fā)展技術(shù)白皮書》;ATN實驗室建立和技術(shù)準備;研究與開發(fā)工作;國際ATN/AMHS技術(shù)測試工作。第二階段為2006—2010年,主要的工作為ATN/AMHS過渡與實施;ACARS向VDLMode2過渡。2002年民航總局空管局根據(jù)國內(nèi)民航通信網(wǎng)絡(luò)的狀況以及國外的ATN實施狀況,編制了《空管航空電信網(wǎng)技術(shù)政策、應(yīng)用和發(fā)展白皮書》,2006年進行了修訂,作為民航通信發(fā)展和相關(guān)方面的技術(shù)依據(jù)。地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)逐步由AFTN向ATN/AMHS網(wǎng)絡(luò)過渡。地空傳輸網(wǎng)絡(luò)建成以甚高頻地空數(shù)據(jù)鏈為主要傳輸手段的地空數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),在必要的環(huán)境下以高頻地空數(shù)據(jù)鏈為輔助傳輸手段,逐步由ACARS網(wǎng)絡(luò)向ATN/VDLM2過渡。目前在北京部署已建設(shè)ATN骨干節(jié)點,并部署ATN路由器和AFTN/AMHS網(wǎng)關(guān)系統(tǒng),進行與國際民航組織計劃的與周邊國家和地區(qū)的技術(shù)測試工作;下一步的工作是建設(shè)ATN骨干網(wǎng)絡(luò),與AFTN并行,逐步向ATN過渡。中國民航于1995年開始著手建設(shè)民航VHF地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng),1998年建成一期工程,2001年完成二期工程建設(shè),建成當時能提供全國絕大部分航路和大部分機場覆蓋能力的VHF地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)是國際民航界除美國航空通信公司(ARINC)和國際航空通信協(xié)會(SITA)外,世界第三大地空VHF數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。目前國內(nèi)可支持的地空數(shù)據(jù)通信應(yīng)用支持飛機飛行的各個階段。在空中交通管制與服務(wù)領(lǐng)域,我國僅在少數(shù)機場和區(qū)域?qū)嵤┝瞬糠謶?yīng)用,效果良好,包括:數(shù)字式飛機起飛前放行系統(tǒng)(PDC)、數(shù)字式自動化航站信息服務(wù)系統(tǒng)(D-ATIS)、數(shù)字化航路氣象服務(wù)(D-VOLMET)、航空氣象資料下傳(AMDAR)。航空公司可以利用VHF數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)對飛機飛行全階段實施及時有效的監(jiān)視與服務(wù),對保障飛行安全、增加航班保障能力、提高旅客服務(wù)水平有顯著作用。具體應(yīng)用包括:飛行動態(tài)監(jiān)視、地空雙向數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、機務(wù)維修、旅客服務(wù)等。但是由于目前機載設(shè)備配套軟件系統(tǒng)配置不完整，或需要投入一定的時間和費用開展應(yīng)用的配置,缺乏人員培訓等原因,雖然飛機具備進行地空數(shù)據(jù)通信的基本條件,但無法或只能