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[關鍵詞]安全保障 民航空管 信息處理系統 關鍵技術
中圖分類號：V355 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）33-0161-01
一、前言
民航空管信息處理系統是民航飛行安全中最重要的保障性單位，涵括管制指揮、航空氣象、通信導航、航行情報等幾大部分，一共有15個保障崗位，對飛機的調配、指揮及緊急情況的處理負責。在空管的信息處理方面，考慮到高技術的密度 較大，處理的速度和準確度的要求都非常高，因此，實現起來難度較大。隨著計算機技術的不斷發展，通過計算機方式來取代人工操作，在系統的綜合保障能力方面得到了提高，進而提高了工作時效。
二、系統結構
1、設計要求
基于安全保障的民航空管信息處理系統在結構設計上應該遵循以下幾個要求：第一，繼承性，要繼承我國內外的一些現成系統的成功經驗和好的設計思路及風格；第二，創新性，隨著計算機技術的快速發展，在操作平臺、開發平臺以及網絡技術等方面變化較大，再加上民航業務量不斷增加，業務變化較快，因此，在系統設計上就要充分體現創新性；第三，基于安全保障的信息處理系統必須具備高性能及良好的安全機制條件，因此，在系統設計的選型、開發等方面應嚴格考慮到其技術的可行性。第四，擴展性，信息處理系統的設計應具備良好的擴展性和升級能力。第五，信息處理系統在軟件配置與負載平衡等方面應配合交換機產品，與路由器等產品所支持的最先進技術相結合，以隨時適應機構的變化，并通過平衡網絡的流量，從而提高網絡的性能。
2、拓撲結構
信息處理系統目前采用的比較成熟的組網技術主要是CAATIS技術，即千兆快速以太網構建的計算機網絡，這種網絡在速度、性能、可擴展性及容錯性和造價性等方面具有良好的優勢。CAATIS的整個網絡在物理上主要采用兩級分層的結構，在頂層的節點配置出一臺具有第三層交換功能的千兆中心交換機，并在下面分別連接多個分節點，在每個分節點各配置三臺可堆疊的交換機。同時，通過五類雙絞線將網絡設備互連，形成從千兆到主干，到百兆的高性能、高速度的局域網。中心交換機除了與每個分節點直接相連之外，還可以與WWW服務器、數據庫服務器以及電子郵件等相連，為節點用戶及遠程用戶提供各種服務，采用TCP/IP、IPX及NETBUI等協議，再由五十多臺PIII微機組成計算機網絡系統。
3、CAATIS的基本組成
CAATIS軟件所面向的用戶具有很多類型，主要包括非空管用戶、空管業務處理用戶及統計人員等，系統根據所面向的用戶群，所呈現出來的有非空管用戶層、空管業務處理層及統計管理層和決策管理層等多種結構。
CATIS軟件所包含的系統主要有：第一，區調信息處理子系統，主要用于完成來自國內外各有關機場的電報信息的接收、轉碼及存儲和電報的分析處理，還包括飛行進程單的自動制作和打印，飛行動態表的自動填寫，計劃的自動制作等等。
第二，站調處理子系統，用于完成空管電報信息的接收、轉碼、存儲及電報的分析處理等，拍發起飛、落地、領航等各種類型的電報，以及飛行動態表的自動填寫，落地計劃的自動制作，并與其他機場的空管部門實行自動索取或應答的相關信息。
第三，塔臺處理子系統，通過服務器及時索取最新的航班動態信息，打印飛行進程單，并實現天氣信息、最新航行情報等通過地空廣播實現消息。
第四，雷達編碼分配子系統，根據國際民航組織ICAO實現自動分配的雷達編碼，并充分結合當天的飛行計劃進行編排，在打印飛行進程單及通知站調發起飛報及領航計劃報時，附帶上雷達編碼的內容。
第五，指揮進程單子系統，主要依據事先建立好的進程單數據庫，并對某個具體的航班和當時的航路天氣情況相結合，對各位置報告點的時間，采用表格的形式打印出來。
第六，事件預測子系統，該系統則主要包括預測航班的延誤，飛行的流量及飛行的時間間隔等。
第七，統計及行政管理子系統，主要包括對飛機停場的時間，航班的架次以及航班的正常率等；還有使用夜航的設備、夜餐、電腦查崗等。
4、關鍵技術要點
基于安全保障的民航空管信息處理系統，其關鍵技術主要有以下幾個方面：第一，系統的設計實現了MCSM的并發性策略，在系統的數據處理能力和資源利用率等方面給予了極大的提高；第二，針對系統的多碼制轉換、串行的通信及網絡通信并存，對通信功能進行高效設計，對CAATIS的整體性能給予極大的提高；第三，通過語義對象模型進行CAATIS數據庫的對象設計，對建模效率和模型易用性給予極大的提高。
5、MCSM算法
在CAATIS中，對MCSM并發性策略進行設計，通過對消息系統、臨界區以及同步機制、互斥機制等有機幾個起來進行考慮，取長補短，更好的解決主程序及電報收發文程序、電報處理程序等并發運行的問題。
三、結論
在我國民航空管中，計算機技術和信息科技是創新空管的工作模式之一，在減少或杜絕差錯，提高安全保障能力等方面成為重要的方式和途徑。在本文中，就基于安全保障的信息處理系統的關鍵技術要點進行了論述，相信在未來幾年，信息處理系統將得到更加完善，應用技術將會得到進一步提高。
參考文獻
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關鍵詞：民航信息網絡通信傳輸平面 綜合管理數據 網絡建設
中圖分類號：C36文獻標識碼： A
民航運輸系統是一個由民航管理部門、民航運輸企業、空管部門、機場等相關單位組成的有機整體，民航系統運行是一個涉及民航運輸企業、機場、空管等多方協調、合作的復雜過程，民航系統的安全高效運行涉及到眾多運行單位在復雜的運行環境下完成各自的決策，最優決策的得出依賴于運行單位所能夠獲得信息的全面性、準確性和及時性。由此可見，整個民航系統是由信息粘合在一起的，信息對這個有機整體的正常運作起著至關重要的作用。民航信息網絡作為保障民航運輸系統各類信息可靠、安全、高效的傳輸的重要基礎設施，已成為民航運輸系統不可分割的組成部分，民航運輸業的安全正常運轉和發展離不開民航信息網絡的保障。
伴隨著信息技術的進步和我國民航運輸事業的發展，民航信息網絡先后經歷了X.25分組交換網、幀中繼網、民航數據通信網（ATM網）三個發展階段。現有民航ATM網于2004年底建成投產，并于2008年進行了二期擴容升級工程，該網現已發展成覆蓋各地區管理局、地區空管局及主要航站，共包含139個網絡節點，干線帶寬155M，承載包括民航航空安全保障業務、民航專業安全生產業務、民航綜合管理數據業務等多種民航業務的民航行業全國性主要通信傳輸平面。近些年來，我國民航事業的迅猛發展，民航系統各部門對進行各類業務信息的傳輸、交換、共享的需求量越來越大，可靠性要求越來越高，信息種類越來越多，與此同時也就對ATM網的容量、可靠性、覆蓋等方面提出了越來越高的要求。然而，由于通信技術本身的快速發展，以及順應市場發展的需要等原因，ATM交換機已經全面停產，無法支撐ATM網進一步的擴容升級，難以滿足我國民航運輸事業快速發展的要求。因此，為了是推動我國從民航大國向民航強國邁進，應新建一個覆蓋民航整個系統、支持民航綜合業務應用的、可靠、安全、可運營、可管理的高效寬帶的民航專用的信息網絡。
一.民航信息業務對于網絡的需求
1.民航現有信息業務需求分析
網絡的建設發展與所承載業務緊密聯系，通過對民航系統通信業務的分析與總結，能清晰的得出民航系統信息業務對通信網絡的要求。根據民航各類業務信息傳輸保障要求和接入承載方式上的差別，可以將民航信息業務劃分為民航航空安全保障業務、民航專業安全生產業務、視頻業務和民航綜合管理數據業務等4大類業務，對民航各業務信息的具體分析如下：
（1）民航航空安全保障業務：包括雷達、甚高頻、內話、轉報等與飛行安全直接相關業務，必須保證數據傳輸的實時性、可靠性和不間斷性，網絡需提供通道化的電路保證，此類業務目前主要以TDM（時分復用）方式傳輸為主。
（2）民航專業安全生產業務：包括氣象、航行情報、公安安保系統、航班時刻信息系統、安全信息管理系統、運輸保障應用系統、全國流量統一放行系統等涉及飛行安全的相關業務，此類業務對實時性要求較高，流量有一定突發及隨機性，傳輸可靠性要求較高，以IP方式傳輸為主。
（3）視頻業務：視頻等多媒體業務，對延遲要求高，隨機性強，穩定性高，且要保證帶寬，但不要求具有語音業務同級的低抖動特點，此類業務以IP方式傳輸為主；如民航局運行決策視頻系統、民航電子政務視頻系統、空管局視頻系統、氣象會商視頻系統等。
（4）民航綜合管理數據業務：各種辦公業務，相對而言實時性要求不高，隨機性強，突發性強，傳輸可靠性要求一般；此類業務以IP方式傳輸為主。如空管集中監控系統、民航電子政務辦公系統、檔案信息管理系統、財務管理信息系統、電子政務異地災備系統、人力資源管理系統、飛行標準管理應用系統、空管行業安全審計管理系統、空管辦公自動化和信息化互聯、通用航空管理系統等。此類業務以IP方式傳輸為主。
2.民航信息業務對于網絡的要求
通過上面對民航各類信息業務的分析可以看出，民航各類信息業務對民航信息網絡建設的要求主要包括如下幾點：
（1）網絡的建設必須滿足多業務承載要求。為滿足民航安全運行和發展的需求，民航信息業務不僅包括甚高頻、雷達等航空安全業務，還有視頻會議等多媒體業務，并存在辦公自動化（OA）系統等綜合管理業務，業務種類多，涉及范圍廣，保障要求不一。從接入承載方式看，網絡承載的主流業務已經由傳統的TDM逐步轉向分組化的IP業務。故此，視頻/語音/生產型/辦公型數據業務承載在一個網絡上，如何保證不同業務的服務質量和安全性是網絡建設需要考量的首要挑戰。
（2）網絡的建設必須滿足視頻業務大容量帶寬要求。考慮到視頻業務對帶寬、時延、抖動以及丟包的高要求，為滿足視頻業務，網絡須具備支持長時間和大帶寬保證能力，對視頻業務必須具有高QoS保證能力，網絡具備良好擴展能力。
（3）網絡必須滿足高可靠性要求。持續安全運行是民航系統的目標，這就決定了對于信息傳輸可靠性的高要求。雷達、甚高頻等航空安全業務對實時性要求較高，同時也對可靠性要求較高，需要通道化的端到端連接。從網絡自身的健壯性而言，高可靠性不僅要求在單點傳輸設備的穩定可靠，也要求整體網絡在拓撲結構、技術選擇、冗余容錯等方面具備高可靠性。
（4）網絡建設必須滿足安全性要求。鑒于民航信息業務傳輸中涉及大量甚高頻、雷達等航空安全業務信息的傳輸，因而對于數據真實性和保密性有較高的要求，以防止數據被竊取、篡改，確保數據絕對安全。此外，財務、人力、安保等專業安全生產業務對網絡的安全建設也有較高要求。
（5）網絡的建設需滿足可管理要求。隨著民航事業的快速發展，民航系統各業務部門內部和業務部門之間需要傳輸、交換、共享的信息必將越來越多，這就對網絡運行的正常性和業務配置的及時性提出了越來越高的要求。因此，信息網絡應具有科學合理的分級管理工具和手段，從而在網絡管理的有效性和及時性上達到統一。
綜上所述，民航信息網絡的建設要求是一個多業務承載質量保證、高帶寬、高可靠性、可控可管、可擴展的安全通信承載網絡。
二.信息網絡建設方式分析
1.主流專用網絡建設模式
首先從技術可行性角度出發，政府和行業專用通信業務網絡承載功能的實現可以有以下幾種模式：
（1）通過自建網絡設備，并租用運營商帶寬的方式建設行業專有通信網；
（2）通過自建網絡設備及部分傳輸線路，并租用運營商帶寬的方式建設行業專有通信網；
（3）通過自建網絡設備，并完全自建傳輸線路的方式建設行業專有通信網；
通過以上分析可以看出，其中模式（1）（2）（3）都是自建行業專有通信網設備，并且自行管理和運維網絡，三者的本質區別在于線路資源的獲取方式。著社會信息化程度的不斷提高，政府和大企業需要的業務類型、端口及帶寬越來越大，鑒于各種原因考慮，越來越多的政府部門和大企業開始采用自建通信網設備加租用光纖線路或帶寬的方式，建設自身的通信傳輸網絡，如電力、鐵路、煤炭、互聯網企業（騰訊、阿里巴巴等）、銀行、公安網等。
2.各行業網絡建設現狀
1、中國教育和科研計算機網
中國教育和科研計算機網（CERNET網）是國家四張骨干基礎網絡之一，是世界最大的教育科研網，也是世界三大學術網之一。CERNET網承載了豐富的業務，業務量大。CERNET網提供業務包括電子郵件、Web瀏覽、資源共享、學術研究與討論、IP電話、IP視頻等，同時還支持了一批國家教育信息化重大應用。CERNET網的建網方案是自建包括密集波分復用設備的傳輸和網絡設備，并租用國干電纜光纖、城域內運營商光纖及帶寬。目前，CERNET網已建成為一個核心支持100G、高可靠、支持平衡演進的IP通信承載網。
2、公安網
以廣東省公安網為例，廣東省公安廳傳輸網覆蓋全省所有地市，承載著公安內、外網數據通信、語音通信、視頻等業務，為實現全省的應急調動，指揮聯網做出保障。廣東省公安網是通過自建SDH傳輸設備和IP承載設備與運營商對接，并在全省租用（廣電＋電信）運營商帶寬的方式，完成了新一代傳輸網的建設。
3、金融行業網
金融數據安全關系國計民生，數據中心的容災備份一直是各大銀行最基本的需求。中國工商銀行由以前的單數據中心、兩中心的建設模式逐步向兩地三中心、多中心的方向發展。中國工商銀行數據中心網絡的建網方式是通過自建包括密集波分復用設備的傳輸和網絡設備與運營商對接，并在同城內租用運營商光纜，異地租用帶寬雙鏈路2.5G。網絡建設完成后具備50ms電信及保護，可為大容量數據實時傳送提供安全保障。
4、大企業通信網
大型互連網、電商企業傳輸網規劃分為城域網和干線網。未來規劃的城域傳輸網流量為2T~5T左右；干線網規劃的長遠干線流量5T~10T左右。以騰訊公司為例，騰訊在國內14個城市建設IDC中心（互聯網數據中心）及云計算平臺，網絡聯接方案是自建網絡傳輸設備，長途干線以租用帶寬為主，城域內租用運營商光纖和帶寬。
綜上所述，隨著社會信息化程度的不斷提高，政府和大企業需要的業務類型、端口及帶寬越來越大，鑒于各種原因考慮，越來越多的政府部門和大企業開始采用自建網絡的方式來組建行業專用通信網絡。
3.民航信息網絡規劃設想
民航信息網絡的建設應以民航系統各類信息業務需求為主導，采用成熟而先進的技術，構建一個覆蓋民航系統的、支持綜合業務應用的、可靠、安全、可運營、可管理的高效寬帶通信網絡，為民航的安全生產、信息化發展和現代化管理提供可靠、安全、高效的傳輸應用平臺。綜合各類民航信息業務對于信息網絡承載業務高安全高可靠性要求，以及網絡建設成本、運維成本考慮，借鑒其他行業組網應用方案，民航信息網絡的建設設想如下。
根據IP業務和TDM業務的技術特點，為了在統一的信息網絡上實現兩種不同技術體制的數據交換和傳輸，必須搭建一個統一的傳輸平臺實現IP業務和TDM業務的承載，才能滿足IP業務的包交換傳輸特點和TDM業務的電路交換傳輸特點。為了構建一個集TDM交換、IP交換于一體的多業務、多應用領域的民航信息網絡，滿足上述兩種類型業務的可靠高效傳輸，該網絡需具備以下傳輸特點：
（1）可解決IP業務和TDM業務共存的問題，支持多業務承載，差異化服務質量；
（2）支持IP向高帶寬業務彈性擴展，具有靈活的網絡容量調整能力，滿足視頻類高帶寬業務的傳輸要求；
（3）支持TDM業務電路交換傳輸方式，滿足航空安全保障業務對傳輸時延、抖動的要求。
三.民航信息網絡的發展
實踐證明，安全管理體系（SMS）具有全面性、系統性、科學性、動態性的特點，是一套完善，且被實際證明是行之有效的安全管理辦法。但由于在我國實施時間較短，遇到了不少問題，主要表現如下：
第一，頂層設計不清晰，系統目標的確定脫離企業實際。
已經或正在實施SMS的企業大多沉溺于紛繁的操作事務，追求龐大的體系、先進的理念、豐富的管理工具，而對于超越系統功能本身，站在企業全局高度的思考嚴重不足，以至陷于具體的某個功能模塊，甚至某個觀點的對錯爭論之中，無法自拔。一些企業的項目負責人處在矛盾的漩渦中無法保持清晰的思路，特別是如果負責人本身對系統缺乏理論認識的深度，以及實際操作經驗，就會更使得項目雪上加霜，最后造成半吊子工程。
第二，人員經驗不足、資金投入不足。
當前，我國民航安全管理體系建設專業人員匱乏，相關從業人員缺乏實戰經驗，使得SMS建設工作處在一邊學習一邊推進的狀態。目前，通用航空在我國尚處于發展的初期，企業的安全管理水平普遍不高，加之企業經營效益普遍不佳，而SMS實施周期長、投入大、效果難以顯現。因此，企業對安全投入動力不足，常常造成因一些低級錯誤而發生通航事故。
第三，安全工作被看做是“狼來了”的故事。
重視安全工作在航空企業是共識，安全工作天天講，安全文件經常學，但即使如此，在未發生安全事故前，難免出現思想麻痹、僥幸心理，畢竟是別人家的狼，可狼如果真來自家了，后果是不可承受的。包括學校在內，我國大多通航企業對安全工作普遍存在著時間、精力分配不足的情況，集中于業務開展，使得重點人員管控、系統風險分析、隱患排查治理等工作開展不夠深入、徹底。
第四，職責不明確，流程不流通。
企業一般都會制定《安全管理手冊》、《應急救援手冊>等安全管理文件，但往往只有手冊制定部門，也就是安全監管部門清楚其中的內容。實際上，企業安全真正掌握在各運行部門，如飛行、機務、航務等，這些部門忙于各自業務，對手冊內容不清楚，甚至對發生緊急事件后如何開展應急救援不清楚。另外，安全管理文件也存在照搬局方或其他企業的做法，職責表述不清楚，監管責任和安全主體責任不分，難免出現工作推諉、扯皮，相當一部分人員認為安全工作是安全管理部門的工作，導致安全管控工作出現漏洞。這是我國大部分民航企業安全管理最突出的一個問題，也是必須解決的一個問題。
第五，通航的安全管理有參照、無標準。
局方對通航企業尚未確定審核標準，只提出原則性要求，本意是好的，是出于通航的發展現狀和特點考慮。但從實際來看，這并未對通航的安全管理起到積極作用。反之，因無明確的要求和標準，安全管理體系建設處于可有可無、似有似無的階段。即使有些正在實施SMS的企業，也是有形無實。通航的運行特點和運輸航空有較大差別，建立統一的安全標準，要求一致遵守，顯然不利于行業發展。但也需要在相關規范中，根據運行特點，制定通航企業的安全管理標準。這需要局方牽頭，企業積極參與。
第六、照搬國外的做法，未真正消化吸收。
國外民航普遍采用的SMS，在我國實施有幾年了，但從效果來看，運行良好的較少。問題之一就在于沒有深入理解SMS的相關知識，存在照搬現象，看重形式的完整，對實際應用不求甚解。
面對當前的安全形勢，我國通航企業應以體系建設和隱患治理為重點，建立系統化的安全管理，以下做法值得借鑒。
第一，重視頂層設計，明確實施目標，強化應用。
在建設SMS的初期，可以將SMS手冊和企業“航空安全管理”手冊合并成冊，不要刻意區分。實際上，這兩個手冊有很大一部分內容原本是一致的，SMS四大支柱的內容，在企業的航安手冊里基本都有所涉及，但體系性、完整性，以及相互關系的交代比較模糊，手冊的支持性程序、流程、程序文件、進一步的操作規則沒有明確。而SMS對此有明確要求。所以，在初期不要嚴格區分，而是把精力投入在手冊總體指導下的實際應用上。如風險源庫的建立和具體實施，安全促進中的持續監控和不斷修訂、完善等。這些更接近應用層面的措施建立起來后，不僅安全管理部門，其他各運行部門，對安全管理的理解會更直觀，各自承擔的責任也更明確，也知道如何行使各自的安全職責，安全控制和業務緊密聯系，這時候再將SMS手冊獨立出來，從而形成一個系統、更符合企業實際需要的安全管理系統。
第二，推進依法監察，提高監察效能。
安全管理體系建設和日常的安全監察有益結合，特別是安全監察，做好了可以讓很多處于萌芽狀態的隱患消除，好的日常監察要分步驟、有計劃、有整改、有評估，形成閉環，具體來說，首先完善安全信息管理、安全運行監察等程序，把安全監察納入企業制度化、規范化的軌道，做到日常監察不留死角，監察記錄保存完整，體現強制性和可操作性；其次，日常監察既要全覆蓋，又要分重點，分步驟；最后有評價，結合獎懲強化落實。
第三，安全工作采用豐富多彩的形式。
開展多樣、活潑的安全活動，如安全知識競賽、安全星際評比、貼近實際的應急演練等，以消除對安全工作的疲勞感、枯燥感。讓安全理念、安全文化、安全手段更多樣，有趣，以利于理解、接受。
第四，結合客戶滿意度，評估安全工作的效果。
客戶滿意度調查是一項很有價值的工作。客戶滿意度反映的是企業的產品質量和品牌，安全運行滿意度是航空企業品牌中很重要的一方面。根據調查分析數據，對比系統實施前后、實施中客戶滿意度數據，從中可以發現安全工作的不足和努力方向。
第五，對一般不安全事件持容忍的態度，管理好一般不安全事件，將安全隱患消除在萌芽階段。