青島空管站技術(shù)保障部有線科 盧健
ATM是指以信元為信息傳輸、復(fù)接和交換的基本單位的傳輸方式，它起源于B-ISDN（寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)）概念的提出，是新運營商替代傳統(tǒng)TDM底層服務(wù)設(shè)施的一種重要選擇。
ATM技術(shù)是第一種考慮了傳輸過程質(zhì)量問題的分組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一種有連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)—虛鏈路VC，其信道分配靈活，按需分配帶寬，信道利用率高，具有服務(wù)質(zhì)量保證(QoS)。既適合于間歇性、突發(fā)性計算機傳輸，又適用于固定延時視頻、語音等多媒體傳輸。
與幀中繼的幀交換原理相類似，ATM是將每幀固定為53個字節(jié)，其中包含48個字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)和5個字節(jié)的信元頭（如圖1所示），有利于數(shù)據(jù)交換的硬件化，加快了交換速度，提高了傳輸帶寬，降低了傳輸?shù)钠骄鶗r延，提出了更復(fù)雜的QoS機制，具有靈活的拓撲結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好，如圖１所示。
圖1ATM的信元結(jié)構(gòu)
圖中1至5字節(jié)為信元頭，6至53字節(jié)為用戶數(shù)據(jù)，UNI時為GFC，NNI時為VPI，VPI和VCI是虛鏈路的標識號，PTI是負載類型，CLP是優(yōu)先丟棄指示位，HEC是頭部校驗和。
國際電聯(lián)標準化組織ITU-T在建議I.321中給出了ATM網(wǎng)的參考模型（如圖2所示）。基于ATM的異步傳輸承載的各種通信業(yè)務(wù)功能，ATM可分為四層，分別為物理層（Physicallayer）、ATM層（ATMlayer）、ATM適配層（ATMAdaptation layer，簡稱AAL層）和高層。其中高層又進一步劃分為用戶平面和控制平面，對于上述四個層的管理功能，也用一個平面表示，即管理平面。
圖2ATM參考模型
與OSI的七層模型相對應(yīng)，ATM的通信過程可以定義為數(shù)據(jù)鏈路層及數(shù)據(jù)鏈路層以下的底層機制，其通信過程在OSI模型的走向如圖3所示。其中控制層面的作用是虛鏈路的呼叫、路由、建立、維護、拆除等，包含了應(yīng)用層到物理層的各層協(xié)議，用戶平面在已建立的虛鏈路上傳輸用戶數(shù)據(jù)。
圖3ATM通信過程與OSI網(wǎng)絡(luò)七層的對應(yīng)關(guān)系
一、 數(shù)據(jù)網(wǎng)改造需求
隨著民航通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，對數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的流量和可靠性的要求日益提高。民航近期依托ATM技術(shù)，開始對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)進行改造。構(gòu)建一個能覆蓋民航所有機場、具有電信級可靠性和可用性的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺。這個平臺以ATM技術(shù)為核心，以高速數(shù)字電路和數(shù)據(jù)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)為傳輸干線，具有以民航現(xiàn)有體制為基礎(chǔ)的層次化網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能同時提供包括ATM業(yè)務(wù)、IP業(yè)務(wù)、電路仿真、局域網(wǎng)互連、程控電話交換機互連等多種業(yè)務(wù)接入，更好地滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/P>
預(yù)計在未來的5-10年中，民航現(xiàn)有業(yè)務(wù)發(fā)展對民航數(shù)據(jù)網(wǎng)的需求如下：
1.自動轉(zhuǎn)報
(1)總局與地區(qū)管理局之間：64kbit/s；
(2)地區(qū)管理局與省市區(qū)局、大型航站之間：9.6~19.2kbit/s；
(3)省市區(qū)局至航站機場：2.4~9.6kbit/s；
(4)各類電報自動處理系統(tǒng)和電報終端接入。
2.民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)互聯(lián)
隨著氣象數(shù)據(jù)庫的不斷完善和氣象云圖等大量數(shù)據(jù)氣象產(chǎn)品通過氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)交換，本系統(tǒng)以首都機場為中心，至上海、廣州、成都、西安、沈陽、烏魯木齊等六個分中心之間傳輸速率將由現(xiàn)在的64kbit/s迅速升至2Mbit/s以上。
3.民航航行情報數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)互聯(lián)
民航航行情報數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正在進行擴容規(guī)劃，屆時總局空管局至七個中心之間傳輸速率需求為1Mbit/s。
4.三大管制中心系統(tǒng)互聯(lián)
三大管制中心系統(tǒng)彼此之間的互連，速率需求2Mbit/s以上。
5.民航信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)（計劃、財務(wù)、適航、公安）
(1)總局至各管理局之間干線傳輸需求：2Mbit/s；
(2)各地區(qū)管理局至省市區(qū)局之間：1Mbit/s；
(3)省市區(qū)局至空管中心為：256~512kbit/s。
6.空管系統(tǒng)局域網(wǎng)建設(shè)
總局空管局至地區(qū)空管局之間：2Mbit/s；雷達聯(lián)網(wǎng)，傳輸速率需求為19.2kbit/s/路。
7甚高頻遙控信號傳輸
根據(jù)三大管制中心建設(shè)規(guī)劃，民航AOC系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃，預(yù)計在未來3~5年內(nèi)，通過遙控方式實施指揮，VHF對空臺設(shè)臺地點遍布全國，傳輸速率為：8~64kbit/s/信道。
二、 數(shù)據(jù)網(wǎng)改造的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)
民航數(shù)據(jù)網(wǎng)在總體結(jié)構(gòu)上采用層次化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，全網(wǎng)劃分為核心層、匯接層和接入層三層，全網(wǎng)共有135個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)層次示意圖如圖４所示。
圖4民航數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)
1.核心層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
核心層由2個核心節(jié)點和8個一級節(jié)點組成。
核心層構(gòu)成的ATM骨干網(wǎng)主要負責(zé)各地區(qū)空管局至總局空管局以及地區(qū)空管局之間數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)。
核心層采用雙星型結(jié)構(gòu)，兩個核心節(jié)點互為備份，其間通過1條高速線路互連。一級節(jié)點分別以E1IMA方式上聯(lián)到總局空管局和上海浦東核心節(jié)點。
在核心層中，總局空管局和民航總局、首都機場之間采用本地高速線路互連。在上海浦東與上海虹橋節(jié)點之間也采用本地高速線路互連，如圖５所示。
圖5核心層網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)
2.匯接層
匯接層是網(wǎng)絡(luò)的第二層，主要由二級節(jié)點組成，如圖６所示。一級節(jié)點與二級節(jié)點之間建立星形連接同時根據(jù)網(wǎng)絡(luò)高可靠性原則和信息傳輸量的需求，適當(dāng)建立一部分二級節(jié)點之間的直接互聯(lián)。它主要負責(zé)部分二級節(jié)點之間和各三級節(jié)點到核心層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
圖6匯接層網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)
3.接入層
接入層由35個二級節(jié)點下轄的89個三級節(jié)點組成，如圖７所示。
接入層主要是為節(jié)點本地的中低速業(yè)務(wù)提供接入服務(wù)。
接入層是以二級節(jié)點為核心的星型結(jié)構(gòu)，各個三級節(jié)點利用SDH數(shù)據(jù)電路，DDN或衛(wèi)星電路上聯(lián)到二級節(jié)點。
圖7接入層網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)
三、 ATM交換機及其功能
下面以MGX8850-PXM1交換機為例簡述其基本功能和板卡功能:
1.CiscoMGX8800-PXM1交換機的功能
電路仿真業(yè)務(wù)、語音接入、幀中繼業(yè)務(wù)、ATM；Layer-3LAN。
2.CiscoMGX8800-PXM1交換機提供的板卡及功能
MGX8800-PXM1交換機提供PXM1、SRM、CESM、FRSM、AUSM、VIS等板卡,其功能如下：
PXM1板：自身控制、信元交換、總線控制、SRM控制、網(wǎng)絡(luò)管理、時鐘同步、基本配置、告警；SRM板：1比N的冗余、誤碼檢測、T1和T3區(qū)分；CESM提供電路仿真業(yè)務(wù)；FRSM提供幀中繼業(yè)務(wù)；AUSM提供ATM業(yè)務(wù)。
四、 數(shù)據(jù)網(wǎng)支持的業(yè)務(wù)類型及實現(xiàn)方案
民航數(shù)據(jù)網(wǎng)建成以后，可以支持以下幾種業(yè)務(wù)類型：ATM業(yè)務(wù)、幀中繼業(yè)務(wù)、VoIP業(yè)務(wù)、IP業(yè)務(wù)、X.25/異步業(yè)務(wù)、電路仿真業(yè)務(wù)、幀透傳業(yè)務(wù)。
下文將對每個類型業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方式分別予以闡述。
1. ATM業(yè)務(wù)及其應(yīng)用
ATM業(yè)務(wù)可以利用MGX設(shè)備的ATM板卡實現(xiàn)。
支持UNI、NNI接入；支持OC12/STM-4、OC3/STM-1、E3、E1、E1IMA方式接入；支持PNNI協(xié)議。
應(yīng)用：可應(yīng)用自動轉(zhuǎn)報業(yè)務(wù)直接接入、雷達信號引接。
2. 幀中繼業(yè)務(wù)及其應(yīng)用
幀中繼業(yè)務(wù)可以利用MGX設(shè)備的FRSM板卡或接入設(shè)備的幀中繼板卡實現(xiàn)。
可應(yīng)用VHF互聯(lián)業(yè)務(wù)、雷達信號引接、民航氣象數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)鏈業(yè)務(wù)、民航信息化。
支持UNI、NNI接入；支持E3、E1、V.35方式接入；支持FRF.5、FRF.8標準。
3. VoIP業(yè)務(wù)及其應(yīng)用
業(yè)務(wù)描述在中國民航空管的業(yè)務(wù)中，存在著大量的語音業(yè)務(wù)。這些語音業(yè)務(wù)在本地一般通過程控交換機連接話機來實現(xiàn)，而異地（長途）的語音業(yè)務(wù)則需要租用電信服務(wù)商的長途線路來實現(xiàn)。
租用長途線路需要花費大量的經(jīng)費，而中國民航數(shù)據(jù)網(wǎng)改造工程完成后，就可以通過部署VoIP技術(shù)，將長途語音業(yè)務(wù)遷移到中國民航數(shù)據(jù)網(wǎng)上，從而節(jié)省大量的費用。
4. IP業(yè)務(wù)及其應(yīng)用
對于基于TCP/IP協(xié)議的業(yè)務(wù)，應(yīng)用于自動轉(zhuǎn)報，我們可以使用2種方式在中國民航數(shù)據(jù)網(wǎng)上實現(xiàn)：通過RPM實現(xiàn)，通過幀中繼或ATM實現(xiàn)。
可應(yīng)用于VHF互聯(lián)中環(huán)境及數(shù)據(jù)監(jiān)測業(yè)務(wù)、民航氣象數(shù)據(jù)傳輸、航行情報業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)鏈業(yè)務(wù)、民航信息化、X.25業(yè)務(wù)。
通過RPM的實現(xiàn)方案：通過RPM實現(xiàn)中國民航空管的IP業(yè)務(wù)時，業(yè)務(wù)設(shè)備通過以太網(wǎng)接入到MGX交換機的RPM模塊上，由RPM提供IP路由功能，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)各節(jié)點的互通。
5. X.25 /異步業(yè)務(wù)及其應(yīng)用
對于X.25業(yè)務(wù)、異步業(yè)務(wù)等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，可以采用路由器的OverIP業(yè)務(wù)方式予以實現(xiàn)。
可應(yīng)用于民航X.25業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案：此類用戶設(shè)備通過中國民航數(shù)據(jù)網(wǎng)的路由器，利用OverIP業(yè)務(wù)功能，將這些非IP的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)榛贗P的業(yè)務(wù)，再使用IP業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方式，在ATM骨干網(wǎng)中傳輸。
6. 電路仿真業(yè)務(wù)及其應(yīng)用
對于所有業(yè)務(wù)，我們都可以采用電路仿真的方式加以實現(xiàn)。
可應(yīng)用于空管內(nèi)話連網(wǎng)業(yè)務(wù)、雷達信號引接。
實現(xiàn)方案：實現(xiàn)電路仿真業(yè)務(wù)時，業(yè)務(wù)設(shè)備直接或通過MUX設(shè)備，連接到ATM骨干網(wǎng)MGX交換機的電路仿真模塊CESM上，在ATM骨干網(wǎng)中傳輸。
7. 幀透傳業(yè)務(wù)及其應(yīng)用
對于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是HDLC幀格式的業(yè)務(wù)，可以使用幀透傳方式來實現(xiàn)業(yè)務(wù)接入。
實現(xiàn)方案：實現(xiàn)幀透傳業(yè)務(wù)時，業(yè)務(wù)設(shè)備直接連接ATM網(wǎng)絡(luò)MGX交換機的FRSM模塊，F(xiàn)RSM在ATM骨干網(wǎng)中開設(shè)PVC，傳輸HDLC幀，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)節(jié)點之間的互聯(lián)互通。
ATM技術(shù)的優(yōu)越性在于，第一，它將數(shù)據(jù)幀固定為53個字節(jié)長度的信元，有利于數(shù)據(jù)交換的硬件化；第二，由于提高了傳輸帶寬，降低了傳輸?shù)钠骄鶗r延，加快了交換速度；第三，采用了更復(fù)雜的QoS機制，具有靈活的拓撲結(jié)構(gòu)且穩(wěn)定性高。
ATM網(wǎng)絡(luò)是一種可以承載ATM、電路仿真、幀中繼、IP、X.25/異步傳輸、幀透傳等多業(yè)務(wù)接入的通信傳輸平臺。
