【摘要】 中國民航自動轉報網為空中交通管理部門、航空公司、機場等民航單位在本地區(qū)乃至全國、國際范圍內傳遞關于航班的飛行動態(tài)和客貨運等信息，在保障民航航班安全飛行、為旅客提供優(yōu)質服務方面起到了非常重要的作用。因此，自動轉報的正常通信是實現(xiàn)空管飛行安全的重要基礎。本文主要從可靠性和安全性兩個角度探討自動轉報的通信。通過分析發(fā)現(xiàn)電報格式在可靠性上存在一定的問題。首先，電報格式中沒有規(guī)定相當于“回執(zhí)”的功能信號，這導致發(fā)報方無法獲知報文是否順利傳輸?shù)绞請蠓�。其次，電報格式本身只能供轉報機用于排查出不符合格式標準的電報，而符合格式標準但內容有誤碼的電報無法識別。第三，現(xiàn)有電報標準格式對于線路狀態(tài)檢查的規(guī)范較為單一，因此只能靠網管軟件、自行開發(fā)軟件和其他監(jiān)控軟件來實現(xiàn)。安全性方面，電報標準格式中也沒有類似加密、身份認證等項目。由于電報格式及其檢查處理機制尚屬于應用層面，要改善通信的可靠性和安全性，可考慮從通信技術和通信設備入手。本文在分析民航自動轉報網當前主要采用的通信技術及通信設備及其在自動轉報的具體應用的基礎上，提出了四個有助于提高可靠性和安全性的優(yōu)化方案：首先在短距離終端接入部分使用調制解調器代替RS-232C，可有效降低誤碼率、錯報數(shù)及線路中斷發(fā)現(xiàn)時間；接著在干線傳輸部分利用XOT應用實現(xiàn)X.25代替異步，可提高對線路監(jiān)控的力度，基本實現(xiàn)線路中斷的實時告警；然后利用調制解調器自帶的身份認證功能——呼叫驗證碼和回叫，加強對非法接入的屏蔽，可增加不法分子竊取數(shù)據(jù)的難度，提高信息傳輸?shù)陌踩�；最后考慮在電報傳輸中應用DES（Data Encryption Standard）加密算法，在保證穩(wěn)定性、可靠性和實時性的基礎上，將DES算法集成進轉報系統(tǒng)的各類出口，可解決電報明碼傳輸所帶來的信息安全隱患，進一步提高電報傳輸?shù)陌踩浴?nbsp;

第一章 緒論

1.1  民航自動轉報網簡介

1.1.1 AFTN 及SITA

在國際民航公約的附件10《航空電信》中，定義航空固定服務（Aeronautical fixed service，以下簡稱 AFS）是固定地點之間，保證航空導航的安全和航空業(yè)務正常地、經濟和有效率運轉的電信業(yè)務。而作為AFS的一部分，航空固定電信網（Aeronautical fixed telecommunication network，，以下簡稱 AFTN）是一個世界性的系統(tǒng)，由航空固定電路共同組成，航空固定電臺可以通過AFTN來交換電報和數(shù)字化數(shù)據(jù)。AFTN即是國際民航組織（International Civil Aviation Organization，以下簡稱ICAO）負責設計、規(guī)劃，由民航部門建設的自動轉報網，主要提供給民航部門（包括行政管理及空管等部門）使用，主要傳送與航班飛行密切相關的計劃、動態(tài)、航行通告和氣象信息等電報。

國際航空電信公司（Société Internationale de Télécommunications Aéronautiques，以下簡稱SITA）是一個合資性的國際組織，主要承擔國際性航空公司的通信服務和信息服務。SITA經營全球最大規(guī)模的專有電信網，該網絡由超過400條中、高速線路連接的210個通信中心組成，以供加入SITA組織的航空公司和機場等企業(yè)接收和發(fā)送有關訂座、旅客值機、行李查詢、貨運、航班計劃和動態(tài)的電報。

1.1.2國際互聯(lián)

依據(jù) ICAO 和 SITA 等相關標準，我國建設了民航自動轉報網，該網設計為可同時傳送AFTN 及SITA格式的電報。

在AFTN亞太地區(qū)網絡拓撲中，我國除港澳臺地區(qū)外，共有三個國際接口。這三個國際接口與我國周邊超過10個國家有直連線路。

SITA 方面，我國民航自動轉報網只設有一個國際接口，其與 SITA 網亞太區(qū)某中心直連。因此，民航自動轉報網內的用戶終端如要與 SITA 網內的用戶終端互通電報，必須經由該國際接口和 SITA 中心轉發(fā)。假如民航自動轉報網在某地的一個電報終端要往同在某地一個SITA網終端拍發(fā)SITA格式的電報，則該電報必須經由當?shù)剞D報臺進入民航自動轉報網，然后通過國際接口轉發(fā)至亞太區(qū)SITA轉報中心，再通過SITA內部網絡發(fā)往該地的SITA終端。

由于在民航自動轉報網中，SITA 電報相對較少，且其對外接口拓撲較為簡單，對內拓撲與AFTN相同，因此下文討論民航自動轉報時將以AFTN網絡為主。

1.2某地區(qū)空管局AFTN 轉報中心簡介

通過1.2.1至1.2.4的介紹，可得知，AFTN轉報中心在民航自動轉報網內發(fā)揮著重要的作用：

作為AFTN亞太地區(qū)主要通信中心之一，承擔中國與外國之間及外國之間電報的中轉；

作為民航自動轉報干線網的分中心之一，承擔本地區(qū)空管局與其它地區(qū)空管局之間電報的中轉。

作為本地區(qū)空管局支線網的中心結點，承擔轄區(qū)內各省級空管分局、地方空管站之間電報的中轉；

作為本地機場的接入點，承擔空管、航空公司、機場等民航一線運維部門之間電報的中轉。

根據(jù)上文的分析可知，AFTN轉報中心在民航自動轉報網內處于極為重要的地位，這決定了其采用的轉報系統(tǒng)必須具備較高的運行穩(wěn)定性和可靠性。

AFTN轉報中心主用轉報系統(tǒng)采用北京航管科技有限公司開發(fā)的DMHS-H轉報系統(tǒng)，由服務器、異步單元、集中器、同步單元和交換機組成。該系統(tǒng)采用“雙機、雙庫和雙網”結構。“雙機雙庫”指的是服務器、盤陣、集中器和交換機有冗余熱備份，而“雙網”是指所有的核心設備和配置有IP地址的外圍設備都采用雙網卡的結構設計，接入兩個冗余的IP網絡。“雙機雙庫雙網”技術可以有效避免因某個通信設備或網絡設備故障而導致的通信中斷，特別是在需要做切換操作的時候，這種備份結構可以實現(xiàn)主備機或兩個網絡之間的無縫切換，確保切換過程不影響轉報業(yè)務的正常運作。

第二章 電報格式及其可靠性與安全性分析

2.1 AFTN電報格式

如1.2.1所述，ICAO 負責設計、規(guī)劃了AFTN并制定 AFTN電報格式規(guī)范。

2.1.1 ITA-2 格式

2.1.1.1 ITA-2

ITA-2（International Telegraph Alphabet No.2），即國際電報字母表第 2 號碼，又稱為Baudot Code（博多碼）。

ITA-2 使用 5 位信息碼元（即 5 位 0、1 比特序列），這意味著它能產生 25=32 種組合。但如果要表示標點符號與空格、十進制數(shù)字和字母，32種組合尚不能滿足需求。因此，ITA-2定義了五位代碼“11111”和“11011”表示轉換，以明確如何“翻譯”接下來的代碼。如果收到一個“11111”，接收設備就把隨后收到的代碼“翻譯”為字母，直到收到一個“11011”，隨后收到的代碼才“翻譯”為數(shù)字等其他符號。

ITA-2 是起止式電報的標準用碼，主要用于低速系統(tǒng)，不能提供差錯控制。由于只能表示32種組合，所以不能區(qū)分字母的大小寫。

2.2 定時檢查及異常處理機制

轉報系統(tǒng)生產廠家以及某地區(qū)空管局轉報中心根據(jù)附件 10《航空電信》[1]制定了一些信道程序和管理規(guī)定，以及時發(fā)現(xiàn)并應對線路中斷及干擾等造成電報傳輸不正常的情況。

2.2.1 定時檢查

定時檢查（以下簡稱定檢）是以一種“簡化”的電報的形式檢查線路是否暢通。定檢電報主要由報頭、程序信號CH和電報結尾信號“NNNN”組成。

如果線路處于空閑狀態(tài)，則電臺應在每小時的00分、20分和40分拍發(fā)定檢報。而收到定檢報的電臺必須隨即檢查來報的流水號，保證其從該線路上收到的所有電報次序無誤。

如果在約定的時間范圍內沒有收到定檢報，那么收報電臺應該向發(fā)報電臺拍發(fā)一份公務電報（由航空固定電臺簽發(fā)，用于核查通過航空電信業(yè)務網傳遞的其它電報是否發(fā)送出錯，以下簡稱公電），以便對方核實流水號。

2.2.2 異常處理機制

2.2.2.1 殘缺不全

1）如果電臺在開始轉發(fā)前，發(fā)覺一份電報在結尾信號前的某一點已經殘缺不全，并且有理由認為這殘缺不全的情況是在收到該電報的前一電臺以前造成的，必須發(fā)一份公務電報給在該不完整電報中列明的發(fā)電單位，要求重發(fā)該份錯誤的電報。

2）如果電臺在開始轉發(fā)前，檢測到一份或幾份電報在電報結尾信號以前的某一處已有殘缺，并有理由認為該殘缺是在前一電臺向本臺發(fā)送的過程或發(fā)送之前造成的，必須向前一電臺發(fā)一份公務電報，拒絕收受該殘缺電報，并要求前一電臺重發(fā)相關殘缺電報。

第三章 民航自動轉報網通信技術分析 ...................... 17

3.1 RS-232C ............... 17

3.1.1  通信原理及其特點 ............ 17

3.1.2  當前轉報業(yè)務接入及存在問題 ................ 17

第四章 民航自動轉報網優(yōu)化方案 ......... 31

4.1  終端用戶接入的優(yōu)化 ......................... 31

4.1.1  終端用戶接入現(xiàn)狀 ...................... 31

第五章 結論與展望 ................. 49

第四章 民航自動轉報網優(yōu)化方案

4.1 終端用戶接入的優(yōu)化

4.1.1 終端用戶接入現(xiàn)狀

某地空管部門、航空公司和機場的電報終端，主要是通過RS-232C直連、電流環(huán)或調制解調器的方式接入轉報中心。電報終端在與轉報機處于同一機房或同一層樓的相鄰機房或相鄰樓層的（短距離），基本采用 RS-232C 直連。電報終端位于附近樓房的（中距離），基本采用電流環(huán)接入。電報終端位于機場范圍內（遠距離），基本采用調制解調器接入。

轉報異步單元 RS-232C 輸出使用 RJ45 接口，其線序為 1 腳 RTS，2 腳 DTR，3 腳TXD 發(fā)，4、5 腳 GND 地，6 腳 RXD 收，7 腳 DCD，8 腳 CTS。

短距離采用RS-232C直連和中距離采用一對電流環(huán)設備連接異步單元和電報終端，是考慮到傳輸距離不長，受到的電磁干擾不會明顯影響傳輸質量。在早幾年，RS-232C直連和電流環(huán)的使用效果尚令人滿意。但民航業(yè)的飛速發(fā)展促使空管數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟠蟠笤黾�。為了適應業(yè)務的增長，線槽內布放的線纜數(shù)量也越來越多，線纜之間的相互干擾越來越大，同時隨著時間的推移，線纜本身的抗干擾能力也會下降。

通過3.1.1章節(jié)的介紹可知，在碼元畸變率不超過4%時RS-232C的最大傳輸距離為15 米，在碼元畸變率不超過 10%、速率為 9600 時，RS-232C 最大傳輸距離為 75 米。而某地轉報中心目前使用的電流環(huán)設備僅是十多年前生產的單雙流電傳設備，該設備僅提供電源、發(fā)報和收報三盞指示燈，除卻設備老化導致誤碼率增大的情況外，線路狀態(tài)監(jiān)控方面也難以達到現(xiàn)時的要求（必須肉眼觀察設備指示燈才能獲取狀態(tài)，而非遠程實時的監(jiān)控）。

第五章 結論與展望

民航自動轉報作為民航通信最重要的業(yè)務之一，其正常運作是保障航班正常飛行的基礎。因此，如何提高轉報系統(tǒng)通信的可靠性與安全性，是民航一線保障部門孜孜以求的研究方向。本論文著眼于此，從介紹電報格式入手，通過闡述目前電報傳輸過程中的異常情況處理機制，指出民航自動轉報網存在的一些可靠性和安全性問題——電報格式無  “回執(zhí)”功能，發(fā)報方無法獲知報文是否順利傳輸?shù)绞請蠓剑晦D報系統(tǒng)無法篩查出符合格式標準但內容有誤碼的電報；電報標準格式中沒有類似加密、身份認證等關于安全性的項目，近乎明碼傳輸。

本文認為，要提升電報傳輸?shù)目煽啃耘c安全性，需要從傳輸技術和傳輸設備的角度著手。本文通過分析目前民航已有的通信技術和通信設備——ATM、X.25、調制解調器、電流環(huán)、基于IP的FA36 的通信原理、設備組成及當前轉報業(yè)務接入方式，來闡明各通信技術的優(yōu)劣性，并進一步挖掘這些技術和設備未利用的方面。基于此，本文提出了四個有助于提高可靠性和安全性的優(yōu)化方案：首先在短距離終端接入部分使用調制解調器代替 RS-232C，降低傳輸?shù)恼`碼率；接著在干線傳輸部分采用 X.25 代替異步，實現(xiàn)線路中斷實時告警；然后利用調制解調器自帶的身份認證功能加強對非法接入的屏蔽，提高信息傳輸?shù)陌踩裕詈罂紤]在電報傳輸中應用 DES 加密算法，解決電報明碼傳輸所帶來的信息安全隱患。根據(jù)在測試平臺對優(yōu)化方案進行測試所得的數(shù)據(jù)顯示，本論文所提的四個優(yōu)化方案對提升電報傳輸?shù)陌踩耘c可靠性是有效的。

本文的主要工作是自動轉報標準的研究分析，以及民航自動轉報網在該地區(qū)和當?shù)乇緢龅倪\行維護，包括終端用戶的接入、線路運行質量的統(tǒng)計分析、線路故障的排查等，保證電報傳輸安全可靠，并針對優(yōu)化方案搭建測試平臺，分析優(yōu)化效果。

參考文獻（略）