青島空管站技術保障部有線科 盧健
ATM是指以信元為信息傳輸、復接和交換的基本單位的傳輸方式，它起源于B-ISDN（寬帶綜合業務數據網）概念的提出，是新運營商替代傳統TDM底層服務設施的一種重要選擇。
ATM技術是第一種考慮了傳輸過程質量問題的分組網絡技術，是一種有連接的網絡服務—虛鏈路VC，其信道分配靈活，按需分配帶寬，信道利用率高，具有服務質量保證(QoS)。既適合于間歇性、突發性計算機傳輸，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，其中包含48個字節的用戶數據和5個字節的信元頭（如圖1所示），有利于數據交換的硬件化，加快了交換速度，提高了傳輸帶寬，降低了傳輸的平均時延，提出了更復雜的QoS機制，具有靈活的拓撲結構，穩定性好，如圖１所示。
圖1ATM的信元結構
圖中1至5字節為信元頭，6至53字節為用戶數據，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是優先丟棄指示位，HEC是頭部校驗和。
國際電聯標準化組織ITU-T在建議I.321中給出了ATM網的參考模型（如圖2所示）。基于ATM的異步傳輸承載的各種通信業務功能，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，ATM的通信過程可以定義為數據鏈路層及數據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，包含了應用層到物理層的各層協議，用戶平面在已建立的虛鏈路上傳輸用戶數據。
圖3ATM通信過程與OSI網絡七層的對應關系
一、 數據網改造需求
隨著民航通信業務的發展，對數據通信網的流量和可靠性的要求日益提高。民航近期依托ATM技術，開始對現有的數據網進行改造。構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網絡平臺。這個平臺以ATM技術為核心，以高速數字電路和數據衛星網絡為傳輸干線，具有以民航現有體制為基礎的層次化網狀結構，能同時提供包括ATM業務、IP業務、電路仿真、局域網互連、程控電話交換機互連等多種業務接入，更好地滿足數據傳輸的要求。
預計在未來的5-10年中，民航現有業務發展對民航數據網的需求如下：
1.自動轉報
(1)總局與地區管理局之間：64kbit/s；
(2)地區管理局與省市區局、大型航站之間：9.6~19.2kbit/s；
(3)省市區局至航站機場：2.4~9.6kbit/s；
(4)各類電報自動處理系統和電報終端接入。
2.民航氣象數據庫系統互聯
隨著氣象數據庫的不斷完善和氣象云圖等大量數據氣象產品通過氣象數據庫系統交換，本系統以首都機場為中心，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在的64kbit/s迅速升至2Mbit/s以上。
3.民航航行情報數據庫系統互聯
民航航行情報數據庫系統正在進行擴容規劃，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互聯
三大管制中心系統彼此之間的互連，速率需求2Mbit/s以上。
5.民航信息系統聯網（計劃、財務、適航、公安）
(1)總局至各管理局之間干線傳輸需求：2Mbit/s；
(2)各地區管理局至省市區局之間：1Mbit/s；
(3)省市區局至空管中心為：256~512kbit/s。
6.空管系統局域網建設
總局空管局至地區空管局之間：2Mbit/s；雷達聯網，傳輸速率需求為19.2kbit/s/路。
7甚高頻遙控信號傳輸
根據三大管制中心建設規劃，民航AOC系統建設規劃，預計在未來3~5年內，通過遙控方式實施指揮，VHF對空臺設臺地點遍布全國，傳輸速率為：8~64kbit/s/信道。
二、 數據網改造的網絡拓撲結構
民航數據網在總體結構上采用層次化的網絡結構，全網劃分為核心層、匯接層和接入層三層，全網共有135個網絡節點。網絡層次示意圖如圖４所示。
圖4民航數據網網絡拓撲結構
1.核心層網絡結構
核心層由2個核心節點和8個一級節點組成。
核心層構成的ATM骨干網主要負責各地區空管局至總局空管局以及地區空管局之間數據包的高速轉發。
核心層采用雙星型結構，兩個核心節點互為備份，其間通過1條高速線路互連。一級節點分別以E1IMA方式上聯到總局空管局和上海浦東核心節點。
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核心層網絡拓撲結構
2.匯接層
匯接層是網絡的第二層，主要由二級節點組成，如圖６所示。一級節點與二級節點之間建立星形連接同時根據網絡高可靠性原則和信息傳輸量的需求，適當建立一部分二級節點之間的直接互聯。它主要負責部分二級節點之間和各三級節點到核心層的數據轉發。
圖6匯接層網絡拓撲結構
3.接入層
接入層由35個二級節點下轄的89個三級節點組成，如圖７所示。
接入層主要是為節點本地的中低速業務提供接入服務。
接入層是以二級節點為核心的星型結構，各個三級節點利用SDH數據電路，DDN或衛星電路上聯到二級節點。
圖7接入層網絡拓撲結構
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
電路仿真業務、語音接入、幀中繼業務、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、網絡管理、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區分；CESM提供電路仿真業務；FRSM提供幀中繼業務；AUSM提供ATM業務。
四、 數據網支持的業務類型及實現方案
民航數據網建成以后，可以支持以下幾種業務類型：ATM業務、幀中繼業務、VoIP業務、IP業務、X.25/異步業務、電路仿真業務、幀透傳業務。
下文將對每個類型業務的實現方式分別予以闡述。
1. ATM業務及其應用
ATM業務可以利用MGX設備的ATM板卡實現。
支持UNI、NNI接入；支持OC12/STM-4、OC3/STM-1、E3、E1、E1IMA方式接入；支持PNNI協議。
應用：可應用自動轉報業務直接接入、雷達信號引接。
2. 幀中繼業務及其應用
幀中繼業務可以利用MGX設備的FRSM板卡或接入設備的幀中繼板卡實現。
可應用VHF互聯業務、雷達信號引接、民航氣象數據傳輸、數據鏈業務、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業務及其應用
業務描述在中國民航空管的業務中，存在著大量的語音業務。這些語音業務在本地一般通過程控交換機連接話機來實現，而異地（長途）的語音業務則需要租用電信服務商的長途線路來實現。
租用長途線路需要花費大量的經費，而中國民航數據網改造工程完成后，就可以通過部署VoIP技術，將長途語音業務遷移到中國民航數據網上，從而節省大量的費用。
4. IP業務及其應用
對于基于TCP/IP協議的業務，應用于自動轉報，我們可以使用2種方式在中國民航數據網上實現：通過RPM實現，通過幀中繼或ATM實現。
可應用于VHF互聯中環境及數據監測業務、民航氣象數據傳輸、航行情報業務、數據鏈業務、民航信息化、X.25業務。
通過RPM的實現方案：通過RPM實現中國民航空管的IP業務時，業務設備通過以太網接入到MGX交換機的RPM模塊上，由RPM提供IP路由功能，以實現業務各節點的互通。
5. X.25 /異步業務及其應用
對于X.25業務、異步業務等傳統業務，可以采用路由器的OverIP業務方式予以實現。
可應用于民航X.25業務實現方案：此類用戶設備通過中國民航數據網的路由器，利用OverIP業務功能，將這些非IP的業務轉變為基于IP的業務，再使用IP業務的實現方式，在ATM骨干網中傳輸。
6. 電路仿真業務及其應用
對于所有業務，我們都可以采用電路仿真的方式加以實現。
可應用于空管內話連網業務、雷達信號引接。
實現方案：實現電路仿真業務時，業務設備直接或通過MUX設備，連接到ATM骨干網MGX交換機的電路仿真模塊CESM上，在ATM骨干網中傳輸。
7. 幀透傳業務及其應用
對于業務數據是HDLC幀格式的業務，可以使用幀透傳方式來實現業務接入。
實現方案：實現幀透傳業務時，業務設備直接連接ATM網絡MGX交換機的FRSM模塊，FRSM在ATM骨干網中開設PVC，傳輸HDLC幀，以實現業務節點之間的互聯互通。
ATM技術的優越性在于，第一，它將數據幀固定為53個字節長度的信元，有利于數據交換的硬件化；第二，由于提高了傳輸帶寬，降低了傳輸的平均時延，加快了交換速度；第三，采用了更復雜的QoS機制，具有靈活的拓撲結構且穩定性高。
ATM網絡是一種可以承載ATM、電路仿真、幀中繼、IP、X.25/異步傳輸、幀透傳等多業務接入的通信傳輸平臺。
