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［摘要］新一代航空電信網(AeronauticalTelecommunicationNetwork,ATN)是新航行系統的重要基礎,目前在民航組織的積極推動下,ATN網絡已經進入部署實施階段。本文介紹了ATN的背景、應用程序、體系結構等技術,并介紹了ATN網絡目前的應用進展。

［關鍵詞］航空；電信網；應用

1ATN背景

近年來,空中交通流量的飛速增長給現有通信導航系統帶來了巨大壓力。為了解決這些問題,1991年國際民航組織經過深入的研究,引入通信、導航、監視/空中交通管理(簡稱CNS/ATM)新航行系統概念,以期通過應用數據通信和衛星技術改善現有的空管系統。新一代航空電信網是新航行系統的重要組成部分,是實施CNS/ATM新航行系統的前提。

ATN并非一種全新的底層通信網絡,而是采用基于國際標準的公共接口服務和協議,集成地面、空地和航空電子數據等多種數據子網互聯來實現統一數據傳輸服務,是全球地空一體化的航空專用通信網絡,可提供安全、可靠、高效的航空通信服務。ATN可以提供空中交通服務通信(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。目前在國際民航組織的推動下,ATN網絡已經全面進入部署實施階段。

2ATN的應用程序

ATN由若干應用程序和通信服務組成,是一個互聯網的概念,通過盡可能整合并使用現有的通信網絡資源,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)提供統一的通信服務,并根據不同組織的要求,提供不同質量的通信服務。ATN提供的應用程序包括地空應用和地地應用。

2.1地空應用

(1)上下文管理(CM)

CM的作用類似于域名解析系統,提供機載系統和地面系統,或兩個地面系統之間交互、更新數據鏈路應用信息,包括應用的名稱、地址、版本號等。

(2)自動相關監視(ADS)

ADS應用自動向用戶提供來自于機載導航定位系統的報告,包括飛機標識、四維坐標和附加數據。ADS系統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控。

(3)管制員與機組人員之間數據鏈通信(CPDLC)

CPDLC應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、數據當局之間的移交、許可的下行移交、地面前向移交。

(4)飛行情報服務(FIS)

FIS應用允許機組人員通過數據鏈向地面航行情報信息系統請求和接收數字化自動航站情報。FIS數據鏈服務可以提供給空中和地面用戶,是現存的語音通播方式的補充。

2.2地地應用

(1)ATS(空中交通服務)信息處理服務(ATSMHS)

航班計劃數據通過AMHS接收。AMHS定義了兩種應用,一類是ATS信息服務,采用存儲轉發方式進行信息處理；另一類是透傳方式,AFTN(航空固定電信網)信息的傳輸方式。

(2)ATS(空中交通服務)設備間數據通信(AIDC)

AIDC用于在ATS單位間交換數據以支持空中交通管制移交。支持的服務包括航班通知、航班協調、管制移交、通信移交、監視數據的傳輸等。AIDC是嚴格地用于ATS單位之間交換控制信息的ATC應用,不支持其他機構間的信息交換。

3ATN的體系結構

ATN網絡的主要構件是通信子網、ATN路由器和終端系統。通信子網定義為一個基于特定通信技術的通信網,用于ATN系統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為ATN的終端系統之間提供多條數據通路支持。ATN路由器負責連接不同的通信子網,并跨越不同的子網傳送基于QOS的分組。ATN終端系統處理應用層服務和上層協議棧,以便與對等的終端系統進行通信。

3.1ATN通信子網

ATN的通信子網可以是現存的數據網絡,也可以是正在發展的數據網絡。地空子網包括：航空移動衛星服務(AMSS)、甚高頻地空數據鏈(VHF)、二次雷達S模式(SSRModeS)、高頻地空數據鏈(HF)、Gatelink。地地子網包括：局域網(如以太網、令牌環網、光纖分布數據接口FDDI)、廣域網(如X.25、幀中繼、ATM、ISDN)。另外,公共ICAO數據交換網(CIDIN)、改進的X.25通信服務等均可用于ATN子網。機載子網：與地面系統類似,機載的各種通信網絡也可以作為ATN子網。如基于ARINC規范429和629的子網、以太網和FDDI網。

3.2ATN路由器

當飛機移動,到達飛機所通過的網絡將改變。ATN支持動態路由,以適應飛機移動和網絡維護等網絡拓撲的改變。路由器是中間系統,包含OSI參考模型的下三層。根據不同類型,由不同的路由協議組成。

3.3ATN終端系統

ATN終端系統與其他ATN終端系統進行通信,向ATN應用提供端到端通信服務。ATN包括全部七層協議棧。ATN終端系統是自動化設備的接口,也是人機接口。

4ATN的應用進展

4.1國際上ATN的應用進展

(1)ATN地地應用

作為第一個ATN地地應用,航空信息處理系統AMHS(ATSMessageHandlingSystem)是代替現有自動轉報系統AFTN的ATN應用,可以提供更可靠、更安全、功能更強大的信息傳輸服務。美日間于2005年投入運行開通了的AMHS線路。歐洲地區的西班牙于1998年年底,AMHS系統投入運行。2006年2月,法蘭克?！R德里之間AMHS線路投入運行。2005年,阿根廷國內的AMHS系統投入實際運行。2006年2月,科威特安裝部署了AMHS產品。2006年10月,牙買加在國內安裝了AMHS系統。

中國北京作為亞太地區的主干節點,將連通區內11個國家和地區,并連接中東和歐洲地區。中國香港作為亞太地區的主干節點,連通區內7個國家和地區。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正進行內部ATN實施與部署工作；日本、泰國、中國香港、澳大利亞建立了ATN技術實驗平臺開展相關測試工作；目前中、泰、港三方已完成第一、第二、第三階段ATN技術測試工作。

4.2國內的應用進展

國內的應用分兩個階段：第一階段為2001—2005年,主要的工作為編制《空管航空電信網技術政策、應用和發展技術白皮書》；ATN實驗室建立和技術準備；研究與開發工作；國際ATN/AMHS技術測試工作。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國內民航通信網絡的狀況以及國外的ATN實施狀況,編制了《空管航空電信網技術政策、應用和發展白皮書》,2006年進行了修訂,作為民航通信發展和相關方面的技術依據。地面傳輸網絡逐步由AFTN向ATN/AMHS網絡過渡。地空傳輸網絡建成以甚高頻地空數據鏈為主要傳輸手段的地空數據通信網絡,在必要的環境下以高頻地空數據鏈為輔助傳輸手段,逐步由ACARS網絡向ATN/VDLM2過渡。

目前在北京部署已建設ATN骨干節點,并部署ATN路由器和AFTN/AMHS網關系統,進行與國際民航組織計劃的與周邊國家和地區的技術測試工作;下一步的工作是建設ATN骨干網絡,與AFTN并行,逐步向ATN過渡。

中國民航于1995年開始著手建設民航VHF地空數據鏈系統,1998年建成一期工程,2001年完成二期工程建設,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地空數據鏈系統。該數據鏈系統是國際民航界除美國航空通信公司(ARINC)和國際航空通信協會(SITA)外,世界第三大地空VHF數據通信網。

目前國內可支持的地空數據通信應用支持飛機飛行的各個階段。在空中交通管制與服務領域,我國僅在少數機場和區域實施了部分應用,效果良好,包括：數字式飛機起飛前放行系統(PDC)、數字式自動化航站信息服務系統(D-ATIS)、數字化航路氣象服務(D-VOLMET)、航空氣象資料下傳(AMDAR)。

航空公司可以利用VHF數據鏈系統對飛機飛行全階段實施及時有效的監視與服務,對保障飛行安全、增加航班保障能力、提高旅客服務水平有顯著作用。具體應用包括：飛行動態監視、地空雙向數據通信、數據統計與分析、機務維修、旅客服務等。但是由于目前機載設備配套軟件系統配置不完整，或需要投入一定的時間和費用開展應用的配置,缺乏人員培訓等原因,雖然飛機具備進行地空數據通信的基本條件,但無法或只能部分開展應用。

5結論

本文介紹了ATN相關的技術及其在國內外的應用進展。隨著通信技術的發展,行業的積極推動,新一代航空電信網將在不遠的將來進入實際應用階段,為航空界業者和旅客提供更加可靠靈活的通信服務。