时间：2023-12-21 10:35:39
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[关键词]安全保障 民航空管 信息处理系统 关键技术
中图分类号：V355 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0161-01
一、前言
民航空管信息处理系统是民航飞行安全中最重要的保障性单位，涵括管制指挥、航空气象、通信导航、航行情报等几大部分，一共有15个保障岗位，对飞机的调配、指挥及紧急情况的处理负责。在空管的信息处理方面，考虑到高技术的密度 较大，处理的速度和准确度的要求都非常高，因此，实现起来难度较大。随着计算机技术的不断发展，通过计算机方式来取代人工操作，在系统的综合保障能力方面得到了提高，进而提高了工作时效。
二、系统结构
1、设计要求
基于安全保障的民航空管信息处理系统在结构设计上应该遵循以下几个要求：第一，继承性，要继承我国内外的一些现成系统的成功经验和好的设计思路及风格；第二，创新性，随着计算机技术的快速发展，在操作平台、开发平台以及网络技术等方面变化较大，再加上民航业务量不断增加，业务变化较快，因此，在系统设计上就要充分体现创新性；第三，基于安全保障的信息处理系统必须具备高性能及良好的安全机制条件，因此，在系统设计的选型、开发等方面应严格考虑到其技术的可行性。第四，扩展性，信息处理系统的设计应具备良好的扩展性和升级能力。第五，信息处理系统在软件配置与负载平衡等方面应配合交换机产品，与路由器等产品所支持的最先进技术相结合，以随时适应机构的变化，并通过平衡网络的流量，从而提高网络的性能。
2、拓扑结构
信息处理系统目前采用的比较成熟的组网技术主要是CAATIS技术，即千兆快速以太网构建的计算机网络，这种网络在速度、性能、可扩展性及容错性和造价性等方面具有良好的优势。CAATIS的整个网络在物理上主要采用两级分层的结构，在顶层的节点配置出一台具有第三层交换功能的千兆中心交换机，并在下面分别连接多个分节点，在每个分节点各配置三台可堆叠的交换机。同时，通过五类双绞线将网络设备互连，形成从千兆到主干，到百兆的高性能、高速度的局域网。中心交换机除了与每个分节点直接相连之外，还可以与WWW服务器、数据库服务器以及电子邮件等相连，为节点用户及远程用户提供各种服务，采用TCP/IP、IPX及NETBUI等协议，再由五十多台PIII微机组成计算机网络系统。
3、CAATIS的基本组成
CAATIS软件所面向的用户具有很多类型，主要包括非空管用户、空管业务处理用户及统计人员等，系统根据所面向的用户群，所呈现出来的有非空管用户层、空管业务处理层及统计管理层和决策管理层等多种结构。
CATIS软件所包含的系统主要有：第一，区调信息处理子系统，主要用于完成来自国内外各有关机场的电报信息的接收、转码及存储和电报的分析处理，还包括飞行进程单的自动制作和打印，飞行动态表的自动填写，计划的自动制作等等。
第二，站调处理子系统，用于完成空管电报信息的接收、转码、存储及电报的分析处理等，拍发起飞、落地、领航等各种类型的电报，以及飞行动态表的自动填写，落地计划的自动制作，并与其他机场的空管部门实行自动索取或应答的相关信息。
第三，塔台处理子系统，通过服务器及时索取最新的航班动态信息，打印飞行进程单，并实现天气信息、最新航行情报等通过地空广播实现消息。
第四，雷达编码分配子系统，根据国际民航组织ICAO实现自动分配的雷达编码，并充分结合当天的飞行计划进行编排，在打印飞行进程单及通知站调发起飞报及领航计划报时，附带上雷达编码的内容。
第五，指挥进程单子系统，主要依据事先建立好的进程单数据库，并对某个具体的航班和当时的航路天气情况相结合，对各位置报告点的时间，采用表格的形式打印出来。
第六，事件预测子系统，该系统则主要包括预测航班的延误，飞行的流量及飞行的时间间隔等。
第七，统计及行政管理子系统，主要包括对飞机停场的时间，航班的架次以及航班的正常率等；还有使用夜航的设备、夜餐、电脑查岗等。
4、关键技术要点
基于安全保障的民航空管信息处理系统，其关键技术主要有以下几个方面：第一，系统的设计实现了MCSM的并发性策略，在系统的数据处理能力和资源利用率等方面给予了极大的提高；第二，针对系统的多码制转换、串行的通信及网络通信并存，对通信功能进行高效设计，对CAATIS的整体性能给予极大的提高；第三，通过语义对象模型进行CAATIS数据库的对象设计，对建模效率和模型易用性给予极大的提高。
5、MCSM算法
在CAATIS中，对MCSM并发性策略进行设计，通过对消息系统、临界区以及同步机制、互斥机制等有机几个起来进行考虑，取长补短，更好的解决主程序及电报收发文程序、电报处理程序等并发运行的问题。
三、结论
在我国民航空管中，计算机技术和信息科技是创新空管的工作模式之一，在减少或杜绝差错，提高安全保障能力等方面成为重要的方式和途径。在本文中，就基于安全保障的信息处理系统的关键技术要点进行了论述，相信在未来几年，信息处理系统将得到更加完善，应用技术将会得到进一步提高。
参考文献
[1] 王启峰.关于强化安全信息分析预测工作的探讨与设想[J].中国铁路，2001，（3）.
[2] 赵彤，陈建华，高自友.铁路局安全管理信息系统的设计与研究[J].中国安全科学学报，2003，13（2）：68-74.
关键词：民航信息网络通信传输平面 综合管理数据 网络建设
中图分类号：C36文献标识码： A
民航运输系统是一个由民航管理部门、民航运输企业、空管部门、机场等相关单位组成的有机整体，民航系统运行是一个涉及民航运输企业、机场、空管等多方协调、合作的复杂过程，民航系统的安全高效运行涉及到众多运行单位在复杂的运行环境下完成各自的决策，最优决策的得出依赖于运行单位所能够获得信息的全面性、准确性和及时性。由此可见，整个民航系统是由信息粘合在一起的，信息对这个有机整体的正常运作起着至关重要的作用。民航信息网络作为保障民航运输系统各类信息可靠、安全、高效的传输的重要基础设施，已成为民航运输系统不可分割的组成部分，民航运输业的安全正常运转和发展离不开民航信息网络的保障。
伴随着信息技术的进步和我国民航运输事业的发展，民航信息网络先后经历了X.25分组交换网、帧中继网、民航数据通信网（ATM网）三个发展阶段。现有民航ATM网于2004年底建成投产，并于2008年进行了二期扩容升级工程，该网现已发展成覆盖各地区管理局、地区空管局及主要航站，共包含139个网络节点，干线带宽155M，承载包括民航航空安全保障业务、民航专业安全生产业务、民航综合管理数据业务等多种民航业务的民航行业全国性主要通信传输平面。近些年来，我国民航事业的迅猛发展，民航系统各部门对进行各类业务信息的传输、交换、共享的需求量越来越大，可靠性要求越来越高，信息种类越来越多，与此同时也就对ATM网的容量、可靠性、覆盖等方面提出了越来越高的要求。然而，由于通信技术本身的快速发展，以及顺应市场发展的需要等原因，ATM交换机已经全面停产，无法支撑ATM网进一步的扩容升级，难以满足我国民航运输事业快速发展的要求。因此，为了是推动我国从民航大国向民航强国迈进，应新建一个覆盖民航整个系统、支持民航综合业务应用的、可靠、安全、可运营、可管理的高效宽带的民航专用的信息网络。
一.民航信息业务对于网络的需求
1.民航现有信息业务需求分析
网络的建设发展与所承载业务紧密联系，通过对民航系统通信业务的分析与总结，能清晰的得出民航系统信息业务对通信网络的要求。根据民航各类业务信息传输保障要求和接入承载方式上的差别，可以将民航信息业务划分为民航航空安全保障业务、民航专业安全生产业务、视频业务和民航综合管理数据业务等4大类业务，对民航各业务信息的具体分析如下：
（1）民航航空安全保障业务：包括雷达、甚高频、内话、转报等与飞行安全直接相关业务，必须保证数据传输的实时性、可靠性和不间断性，网络需提供通道化的电路保证，此类业务目前主要以TDM（时分复用）方式传输为主。
（2）民航专业安全生产业务：包括气象、航行情报、公安安保系统、航班时刻信息系统、安全信息管理系统、运输保障应用系统、全国流量统一放行系统等涉及飞行安全的相关业务，此类业务对实时性要求较高，流量有一定突发及随机性，传输可靠性要求较高，以IP方式传输为主。
（3）视频业务：视频等多媒体业务，对延迟要求高，随机性强，稳定性高，且要保证带宽，但不要求具有语音业务同级的低抖动特点，此类业务以IP方式传输为主；如民航局运行决策视频系统、民航电子政务视频系统、空管局视频系统、气象会商视频系统等。
（4）民航综合管理数据业务：各种办公业务，相对而言实时性要求不高，随机性强，突发性强，传输可靠性要求一般；此类业务以IP方式传输为主。如空管集中监控系统、民航电子政务办公系统、档案信息管理系统、财务管理信息系统、电子政务异地灾备系统、人力资源管理系统、飞行标准管理应用系统、空管行业安全审计管理系统、空管办公自动化和信息化互联、通用航空管理系统等。此类业务以IP方式传输为主。
2.民航信息业务对于网络的要求
通过上面对民航各类信息业务的分析可以看出，民航各类信息业务对民航信息网络建设的要求主要包括如下几点：
（1）网络的建设必须满足多业务承载要求。为满足民航安全运行和发展的需求，民航信息业务不仅包括甚高频、雷达等航空安全业务，还有视频会议等多媒体业务，并存在办公自动化（OA）系统等综合管理业务，业务种类多，涉及范围广，保障要求不一。从接入承载方式看，网络承载的主流业务已经由传统的TDM逐步转向分组化的IP业务。故此，视频/语音/生产型/办公型数据业务承载在一个网络上，如何保证不同业务的服务质量和安全性是网络建设需要考量的首要挑战。
（2）网络的建设必须满足视频业务大容量带宽要求。考虑到视频业务对带宽、时延、抖动以及丢包的高要求，为满足视频业务，网络须具备支持长时间和大带宽保证能力，对视频业务必须具有高QoS保证能力，网络具备良好扩展能力。
（3）网络必须满足高可靠性要求。持续安全运行是民航系统的目标，这就决定了对于信息传输可靠性的高要求。雷达、甚高频等航空安全业务对实时性要求较高，同时也对可靠性要求较高，需要通道化的端到端连接。从网络自身的健壮性而言，高可靠性不仅要求在单点传输设备的稳定可靠，也要求整体网络在拓扑结构、技术选择、冗余容错等方面具备高可靠性。
（4）网络建设必须满足安全性要求。鉴于民航信息业务传输中涉及大量甚高频、雷达等航空安全业务信息的传输，因而对于数据真实性和保密性有较高的要求，以防止数据被窃取、篡改，确保数据绝对安全。此外，财务、人力、安保等专业安全生产业务对网络的安全建设也有较高要求。
（5）网络的建设需满足可管理要求。随着民航事业的快速发展，民航系统各业务部门内部和业务部门之间需要传输、交换、共享的信息必将越来越多，这就对网络运行的正常性和业务配置的及时性提出了越来越高的要求。因此，信息网络应具有科学合理的分级管理工具和手段，从而在网络管理的有效性和及时性上达到统一。
综上所述，民航信息网络的建设要求是一个多业务承载质量保证、高带宽、高可靠性、可控可管、可扩展的安全通信承载网络。
二.信息网络建设方式分析
1.主流专用网络建设模式
首先从技术可行性角度出发，政府和行业专用通信业务网络承载功能的实现可以有以下几种模式：
（1）通过自建网络设备，并租用运营商带宽的方式建设行业专有通信网；
（2）通过自建网络设备及部分传输线路，并租用运营商带宽的方式建设行业专有通信网；
（3）通过自建网络设备，并完全自建传输线路的方式建设行业专有通信网；
通过以上分析可以看出，其中模式（1）（2）（3）都是自建行业专有通信网设备，并且自行管理和运维网络，三者的本质区别在于线路资源的获取方式。着社会信息化程度的不断提高，政府和大企业需要的业务类型、端口及带宽越来越大，鉴于各种原因考虑，越来越多的政府部门和大企业开始采用自建通信网设备加租用光纤线路或带宽的方式，建设自身的通信传输网络，如电力、铁路、煤炭、互联网企业（腾讯、阿里巴巴等）、银行、公安网等。
2.各行业网络建设现状
1、中国教育和科研计算机网
中国教育和科研计算机网（CERNET网）是国家四张骨干基础网络之一，是世界最大的教育科研网，也是世界三大学术网之一。CERNET网承载了丰富的业务，业务量大。CERNET网提供业务包括电子邮件、Web浏览、资源共享、学术研究与讨论、IP电话、IP视频等，同时还支持了一批国家教育信息化重大应用。CERNET网的建网方案是自建包括密集波分复用设备的传输和网络设备，并租用国干电缆光纤、城域内运营商光纤及带宽。目前，CERNET网已建成为一个核心支持100G、高可靠、支持平衡演进的IP通信承载网。
2、公安网
以广东省公安网为例，广东省公安厅传输网覆盖全省所有地市，承载着公安内、外网数据通信、语音通信、视频等业务，为实现全省的应急调动，指挥联网做出保障。广东省公安网是通过自建SDH传输设备和IP承载设备与运营商对接，并在全省租用（广电＋电信）运营商带宽的方式，完成了新一代传输网的建设。
3、金融行业网
金融数据安全关系国计民生，数据中心的容灾备份一直是各大银行最基本的需求。中国工商银行由以前的单数据中心、两中心的建设模式逐步向两地三中心、多中心的方向发展。中国工商银行数据中心网络的建网方式是通过自建包括密集波分复用设备的传输和网络设备与运营商对接，并在同城内租用运营商光缆，异地租用带宽双链路2.5G。网络建设完成后具备50ms电信及保护，可为大容量数据实时传送提供安全保障。
4、大企业通信网
大型互连网、电商企业传输网规划分为城域网和干线网。未来规划的城域传输网流量为2T~5T左右；干线网规划的长远干线流量5T~10T左右。以腾讯公司为例，腾讯在国内14个城市建设IDC中心（互联网数据中心）及云计算平台，网络联接方案是自建网络传输设备，长途干线以租用带宽为主，城域内租用运营商光纤和带宽。
综上所述，随着社会信息化程度的不断提高，政府和大企业需要的业务类型、端口及带宽越来越大，鉴于各种原因考虑，越来越多的政府部门和大企业开始采用自建网络的方式来组建行业专用通信网络。
3.民航信息网络规划设想
民航信息网络的建设应以民航系统各类信息业务需求为主导，采用成熟而先进的技术，构建一个覆盖民航系统的、支持综合业务应用的、可靠、安全、可运营、可管理的高效宽带通信网络，为民航的安全生产、信息化发展和现代化管理提供可靠、安全、高效的传输应用平台。综合各类民航信息业务对于信息网络承载业务高安全高可靠性要求，以及网络建设成本、运维成本考虑，借鉴其他行业组网应用方案，民航信息网络的建设设想如下。
根据IP业务和TDM业务的技术特点，为了在统一的信息网络上实现两种不同技术体制的数据交换和传输，必须搭建一个统一的传输平台实现IP业务和TDM业务的承载，才能满足IP业务的包交换传输特点和TDM业务的电路交换传输特点。为了构建一个集TDM交换、IP交换于一体的多业务、多应用领域的民航信息网络，满足上述两种类型业务的可靠高效传输，该网络需具备以下传输特点：
（1）可解决IP业务和TDM业务共存的问题，支持多业务承载，差异化服务质量；
（2）支持IP向高带宽业务弹性扩展，具有灵活的网络容量调整能力，满足视频类高带宽业务的传输要求；
（3）支持TDM业务电路交换传输方式，满足航空安全保障业务对传输时延、抖动的要求。
三.民航信息网络的发展
实践证明，安全管理体系（SMS）具有全面性、系统性、科学性、动态性的特点，是一套完善，且被实际证明是行之有效的安全管理办法。但由于在我国实施时间较短，遇到了不少问题，主要表现如下：
第一，顶层设计不清晰，系统目标的确定脱离企业实际。
已经或正在实施SMS的企业大多沉溺于纷繁的操作事务，追求庞大的体系、先进的理念、丰富的管理工具，而对于超越系统功能本身，站在企业全局高度的思考严重不足，以至陷于具体的某个功能模块，甚至某个观点的对错争论之中，无法自拔。一些企业的项目负责人处在矛盾的漩涡中无法保持清晰的思路，特别是如果负责人本身对系统缺乏理论认识的深度，以及实际操作经验，就会更使得项目雪上加霜，最后造成半吊子工程。
第二，人员经验不足、资金投入不足。
当前，我国民航安全管理体系建设专业人员匮乏，相关从业人员缺乏实战经验，使得SMS建设工作处在一边学习一边推进的状态。目前，通用航空在我国尚处于发展的初期，企业的安全管理水平普遍不高，加之企业经营效益普遍不佳，而SMS实施周期长、投入大、效果难以显现。因此，企业对安全投入动力不足，常常造成因一些低级错误而发生通航事故。
第三，安全工作被看做是“狼来了”的故事。
重视安全工作在航空企业是共识，安全工作天天讲，安全文件经常学，但即使如此，在未发生安全事故前，难免出现思想麻痹、侥幸心理，毕竟是别人家的狼，可狼如果真来自家了，后果是不可承受的。包括学校在内，我国大多通航企业对安全工作普遍存在着时间、精力分配不足的情况，集中于业务开展，使得重点人员管控、系统风险分析、隐患排查治理等工作开展不够深入、彻底。
第四，职责不明确，流程不流通。
企业一般都会制定《安全管理手册》、《应急救援手册>等安全管理文件，但往往只有手册制定部门，也就是安全监管部门清楚其中的内容。实际上，企业安全真正掌握在各运行部门，如飞行、机务、航务等，这些部门忙于各自业务，对手册内容不清楚，甚至对发生紧急事件后如何开展应急救援不清楚。另外，安全管理文件也存在照搬局方或其他企业的做法，职责表述不清楚，监管责任和安全主体责任不分，难免出现工作推诿、扯皮，相当一部分人员认为安全工作是安全管理部门的工作，导致安全管控工作出现漏洞。这是我国大部分民航企业安全管理最突出的一个问题，也是必须解决的一个问题。
第五，通航的安全管理有参照、无标准。
局方对通航企业尚未确定审核标准，只提出原则性要求，本意是好的，是出于通航的发展现状和特点考虑。但从实际来看，这并未对通航的安全管理起到积极作用。反之，因无明确的要求和标准，安全管理体系建设处于可有可无、似有似无的阶段。即使有些正在实施SMS的企业，也是有形无实。通航的运行特点和运输航空有较大差别，建立统一的安全标准，要求一致遵守，显然不利于行业发展。但也需要在相关规范中，根据运行特点，制定通航企业的安全管理标准。这需要局方牵头，企业积极参与。
第六、照搬国外的做法，未真正消化吸收。
国外民航普遍采用的SMS，在我国实施有几年了，但从效果来看，运行良好的较少。问题之一就在于没有深入理解SMS的相关知识，存在照搬现象，看重形式的完整，对实际应用不求甚解。
面对当前的安全形势，我国通航企业应以体系建设和隐患治理为重点，建立系统化的安全管理，以下做法值得借鉴。
第一，重视顶层设计，明确实施目标，强化应用。
在建设SMS的初期，可以将SMS手册和企业“航空安全管理”手册合并成册，不要刻意区分。实际上，这两个手册有很大一部分内容原本是一致的，SMS四大支柱的内容，在企业的航安手册里基本都有所涉及，但体系性、完整性，以及相互关系的交代比较模糊，手册的支持性程序、流程、程序文件、进一步的操作规则没有明确。而SMS对此有明确要求。所以，在初期不要严格区分，而是把精力投入在手册总体指导下的实际应用上。如风险源库的建立和具体实施，安全促进中的持续监控和不断修订、完善等。这些更接近应用层面的措施建立起来后，不仅安全管理部门，其他各运行部门，对安全管理的理解会更直观，各自承担的责任也更明确，也知道如何行使各自的安全职责，安全控制和业务紧密联系，这时候再将SMS手册独立出来，从而形成一个系统、更符合企业实际需要的安全管理系统。
第二，推进依法监察，提高监察效能。
安全管理体系建设和日常的安全监察有益结合，特别是安全监察，做好了可以让很多处于萌芽状态的隐患消除，好的日常监察要分步骤、有计划、有整改、有评估，形成闭环，具体来说，首先完善安全信息管理、安全运行监察等程序，把安全监察纳入企业制度化、规范化的轨道，做到日常监察不留死角，监察记录保存完整，体现强制性和可操作性；其次，日常监察既要全覆盖，又要分重点，分步骤；最后有评价，结合奖惩强化落实。
第三，安全工作采用丰富多彩的形式。
开展多样、活泼的安全活动，如安全知识竞赛、安全星际评比、贴近实际的应急演练等，以消除对安全工作的疲劳感、枯燥感。让安全理念、安全文化、安全手段更多样，有趣，以利于理解、接受。
第四，结合客户满意度，评估安全工作的效果。
客户满意度调查是一项很有价值的工作。客户满意度反映的是企业的产品质量和品牌，安全运行满意度是航空企业品牌中很重要的一方面。根据调查分析数据，对比系统实施前后、实施中客户满意度数据，从中可以发现安全工作的不足和努力方向。
第五，对一般不安全事件持容忍的态度，管理好一般不安全事件，将安全隐患消除在萌芽阶段。
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