從８０年代開始，全球的民用航空總流量就以每年５％的平均速度在增長，我國的民用航空事業(yè)同樣呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的大好局面。目前，我國民用航空運輸總周轉(zhuǎn)量已越入世界前列，從主要機場的飛機起降架次看，飛行流量也大幅度增加。飛行流量的增加對各種飛行保障系統(tǒng)提出了越來越高的要求，特別是面對ＩＴ技術(shù)及其應(yīng)用的飛速發(fā)展，對航空通信和信息的快速、準確、可靠交換方面，各種飛行、航空信息的自動化處理方面要求越來越高。但是通過對全球范圍現(xiàn)有空中交通管制（ＡＴＣ）信息交換和處理的基礎(chǔ)設(shè)施的分析來看，它們不能適應(yīng)和滿足空中交通預(yù)期發(fā)展的需求。
１９９０年在國際民航組織第１０次航行大會上，通過了由未來航行系統(tǒng)特別委員會制定的方案。該方案主要是應(yīng)用衛(wèi)星技術(shù)和其他的新技術(shù)來改善和提高現(xiàn)用的航空通信、導(dǎo)航、監(jiān)視和空中交通管理能力，在全球建立一個新的通信、導(dǎo)航、監(jiān)視和空中交通管理系統(tǒng)（ＮＥＷ ＣＮＳ／ＡＴＭ）。而作為支持這個系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施是，建立一個與國際民航現(xiàn)用的分散、隔離、技術(shù)較落后的網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用設(shè)施不相同的，將成為全球一體化、地空一體化的新型網(wǎng)絡(luò)－航空電信網(wǎng)（ＡＴＮ）。
新的航空電信網(wǎng)改變了過去航空專用、封閉式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在地面和地空的網(wǎng)絡(luò)中均采用了開放式系統(tǒng)互連結(jié)構(gòu)，這樣就可以很方便的將空中交通管理、航空公司運營管理、飛機、航空行政管理和其他通信網(wǎng)絡(luò)相互連接在一起，建成一個適應(yīng)民用航空界面向下一個世紀發(fā)展需求的一體化解決方案。航空電信網(wǎng)（ＡＴＮ）是基于開放式系統(tǒng)互連數(shù)據(jù)通信模式的網(wǎng)絡(luò)，但是，由于其中的移動網(wǎng)絡(luò)相對于相關(guān)的固定中介網(wǎng)絡(luò)而言，所呈現(xiàn)的終端系統(tǒng)的移動性超出了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實施的范疇。航空電信網(wǎng)與其他數(shù)據(jù)網(wǎng)的區(qū)別主要有以下幾點首先，它是專門為民用航空界提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)的電信網(wǎng)；其次，它為相互連接的地面系統(tǒng)與機載系統(tǒng)間，以及相互連接的多個地面系統(tǒng)之間的用戶提供透明的傳輸信道；再次，它提供滿足民用航空界保證飛行安全和系統(tǒng)安全的通信服務(wù)；第四，它需要適應(yīng)民用航空各種應(yīng)用對于各種服務(wù)等級和電報優(yōu)先級的要求；最后，它使用各種航空、商用、公用數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)并將它們集成為一個全球一體化的航空電信網(wǎng)。
一、航空電信網(wǎng)的構(gòu)成
從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來看航空電信網(wǎng)主要由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（ＮＳ）、中介系統(tǒng)（ＩＳ和ＢＩＳ）和終端系統(tǒng)（ＥＳ）三部分構(gòu)成。
網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由采用新的傳輸技術(shù)的各種子網(wǎng)絡(luò)組成，它是航空電信網(wǎng)中各系統(tǒng)間傳輸信息的物理媒體。新的航空電信網(wǎng)中的各子網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)行的各種子網(wǎng)絡(luò)有明顯的不同，它們分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。局域網(wǎng)用于在一個空管中心內(nèi)部或一架飛機內(nèi)部與各ＥＳ和ＩＳ的連接；而廣域網(wǎng)則用于航空地面系統(tǒng)之間、地空系統(tǒng)之間（ＩＳ或ＢＩＳ間）的連接。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，局域網(wǎng)通常采用以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、ＦＤＤＩ等方式；廣域網(wǎng)中采用分組交換、幀中繼、異步傳輸模式、ＩＳＤＮ等傳輸方式；地空網(wǎng)絡(luò)則采用由ＩＣＡＯ制訂技術(shù)標準中的航空衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈、ＶＨＦ數(shù)據(jù)鏈、Ｓ模式二次雷達數(shù)據(jù)鏈、短波數(shù)據(jù)鏈等組網(wǎng)。
中介系統(tǒng)由航空電信網(wǎng)中域內(nèi)路由器和域間路由器組成，它們負責將各種不同的子網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時按照業(yè)務(wù)級別，可利用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來確定通過這些子網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包傳抵目的地系統(tǒng)的路由。作為中介系統(tǒng)的路由器軟件，包括ＯＳＩ參考模型的低三層以及適用于不同形式系統(tǒng)的路由規(guī)程，路由器要考慮網(wǎng)絡(luò)的互連性、服務(wù)的質(zhì)量和安全以及應(yīng)用業(yè)務(wù)的影響來進行發(fā)送數(shù)據(jù)。ＡＴＮ中各路由器還負責與相臨的路由器交換有關(guān)可利用的路由，它們的特性，傳至終端系統(tǒng)的可靠性等信息。ＡＴＮ的路由器根據(jù)其支持的規(guī)程情況又分為靜態(tài)或動態(tài)域內(nèi)路由器ＩＳ和域間路由器ＢＩＳ，域內(nèi)路由器在本域內(nèi)使用，域間路由器則在與相臨域通信時具有應(yīng)用路由政策的能力。ＡＴＮ的ＢＩＳ與ＯＳＩ標準路由器的主要區(qū)別是，它有一套支持地空通信的特別的路由政策，它支持飛機進入和離開相關(guān)地面路由域時路由起始／終止程序的動態(tài)處理，以及當使用帶寬有限的地空鏈路時地空路由器采用壓縮技術(shù)來提高效率等功能。
終端系統(tǒng)是航空電信網(wǎng)中負責各種應(yīng)用業(yè)務(wù)的計算機系統(tǒng)。由于ＡＴＮ各終端系統(tǒng)需要與其他ＡＴＮ的終端系統(tǒng)進行端對端通信，因此，ＡＴＮ終端系統(tǒng)中必須包括ＯＳＩ全部七層規(guī)程堆棧來處理用于支持一種或ＡＴＮ多種應(yīng)用的適當?shù)耐ㄐ牛粒裕谓K端系統(tǒng)還必須具有與空管自動化系統(tǒng)、飛機自動化系統(tǒng)及與管制員、飛行員人機界面的接口。
特別需要指出的是，信息技術(shù)和通信技術(shù)的進步，已經(jīng)引起了全球化的進步和發(fā)展。民用航空領(lǐng)域和空中交通管理領(lǐng)域也被深深地卷入其中。 ＡＴＮ采用在開放式系統(tǒng)互連結(jié)構(gòu)（ＯＳＩ）的基礎(chǔ)上提供一個使航空通信和數(shù)據(jù)交換現(xiàn)代化的解決方案，解決和促進了全球民用航空不同系統(tǒng)之間的交互作用和集成，并可在不同的航空信息網(wǎng)絡(luò)之間實現(xiàn)完全的兼容。這個開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對ＡＴＮ來講，是采用ＩＣＡＯ ９７０５號文件規(guī)定的、國際電聯(lián)電報電話咨詢委員會及國際標準化組織和國際電子技術(shù)委員會制定的使用Ｘ．４００來進行通信和數(shù)據(jù)交換的標準。
二、ＡＴＮ的實施與過渡
ＡＴＮ的目標是建設(shè)一個全球一體化的新型航空通信網(wǎng)絡(luò)，但是，涉及到在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上如何過渡的問題，ＡＴＮ的實施是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到開發(fā)、研制、實驗、生產(chǎn)、安裝、改裝、應(yīng)用等一系列問題，而且各個國家的情況又很不相同，因此ＡＴＮ的實施是分階段、分步驟逐步實施的。
從目前來看，ＡＴＮ的實施總體上分為兩大部分。一部分是地面網(wǎng)絡(luò)從現(xiàn)用的航空固定業(yè)務(wù)電報網(wǎng)（ＡＦＴＮ）向ＡＴＮ地網(wǎng)絡(luò)過渡，主要是改進和提高現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將現(xiàn)用的低速民航專用電報網(wǎng)，改建為符合ＩＳＯ標準的分組交換網(wǎng)，并使用國際通用標準的各種協(xié)議，同時為實現(xiàn)各個不同地面網(wǎng)絡(luò)間的互連建設(shè)，ＡＴＮ路由器，ＡＦＴＮ／ＡＴＮ網(wǎng)關(guān)，以及開發(fā)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。另一部分是空地網(wǎng)絡(luò)部分，即從現(xiàn)用以模擬話音通信為主的空地通信網(wǎng)向全數(shù)字化的空地數(shù)據(jù)、話音通信網(wǎng)絡(luò)過渡，并完成ＡＴＮ整體網(wǎng)絡(luò)的互連。其中，空地之間的數(shù)據(jù)鏈路將根據(jù)情況采用航空移動衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈，各種甚高頻數(shù)據(jù)鏈ＶＤＬ ＭＯＤＥ １－４ Ｓ模式二次雷達數(shù)據(jù)鏈 高頻數(shù)據(jù)鏈。為此，各種機載計算機、數(shù)據(jù)通信電臺、地面通信電臺、計算機等符合國際民航組織技術(shù)標準的設(shè)備都在研制、試驗及組織生產(chǎn)之中。民用航空數(shù)字化數(shù)據(jù)通信，尤其是航空衛(wèi)星通信在一些國家空管部門已經(jīng)開始使用。
地面部分的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)是基于ＩＳＯ規(guī)定的面向電文的交換標準（ＭＯＴＩＳ），并與ＴＣＰ／ＩＰ中的簡單的郵件交換規(guī)程（ＳＭＴＰ）相類似。實際上ＭＯＴＩＳ是一個完整的電文交換（郵件交換）系統(tǒng)，而不是一個單獨的規(guī)程，它是一個電文處理系統(tǒng)（ＭＨＳ）。這個標準，由于它的安全性和通過一個電報交換代理（ＭＴＡ）指示電報經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)各個不同的路由器傳送路由的可連接性，現(xiàn)已經(jīng)被航空界采用。使用這個系統(tǒng)不僅可以與本地ＡＦＴＮ／ＡＴＮ／ＡＭＨＳ或地區(qū)網(wǎng)絡(luò)相連接，而且可以使用互連網(wǎng)服務(wù)器與全球連接。郵件服務(wù)器包括一個電報存儲設(shè)備，它由一個微軟交換服務(wù)器管理，使其象郵局那樣運行，執(zhí)行各個郵箱、用戶的管理和系統(tǒng)各數(shù)據(jù)庫之間電報的分發(fā)與存儲。
ＡＦＴＮ／ＡＴＮ網(wǎng)關(guān)的作用是，在現(xiàn)用的航空電報存儲轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的ＡＦＴＮ和將來通過ＡＴＮ互連網(wǎng)進行的電報存儲來轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)，還為稱為空中交通服務(wù)（ＡＴＳ）電報業(yè)務(wù)的航空電報處理系統(tǒng)（ＡＭＨＳ）之間提供互操作性。由于ＡＦＴＮ使用面向字符的異步傳輸技術(shù)，而ＡＭＨＳ使用ＩＳＯ的標準和規(guī)定在ＩＳＯ／ＩＥＣ１００２１和ＣＣＩＴＴ／ＩＴＵ－Ｔ Ｘ．４００的標準，原則上兩套文件不相符合。
隨著ＡＴＮ的開發(fā)和實施，ＡＴＮ提供了更快、更可靠的通信，ＡＭＨＳ將逐步取代ＡＦＴＮ。但目前，兩個系統(tǒng)將會在一個相當長的時期內(nèi)共存。為了在不需要辨別是哪一種用戶的前提下，實現(xiàn)航空電報業(yè)務(wù)適當?shù)亩藢Χ瞬僮鳎苊庠冢粒停龋咏ㄔO(shè)初期ＡＭＨＳ用戶數(shù)量有限尚不足以證明向ＡＭＨＳ過渡的緊迫性的情況下，網(wǎng)關(guān)作為提供兩個系統(tǒng)基本的相互工作能力開始設(shè)施。只有在一個ＡＴＳ當局負責的區(qū)域中不再有ＡＦＴＮ的終端臺和ＡＦＴＮ中心，并且不再與相鄰的航空當局使用ＡＦＴＮ互連以及在全球范圍所有ＡＦＴＮ退出運行后，網(wǎng)關(guān)才不再需要。
ＡＴＮ通過業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)提供點對點和一點對多點的能力，它本身并不具備電報交換的功能，因此需要與ＡＦＴＮ的電報交換能力相配合來使用，而不是由ＡＴＮ簡單的代替ＡＦＴＮ。ＡＴＮ的主要任務(wù)是傳輸，目的是在有大量的數(shù)據(jù)時，有效地利用ＡＴＮ互連網(wǎng)這一高速傳輸?shù)膬?yōu)勢這一基礎(chǔ)設(shè)施。同時，可作為向ＡＴＳＭＨＳ國際標準過渡的臨時解決方法。ＡＦＴＮ／ＡＴＮ網(wǎng)關(guān)的第二個任務(wù)是，給那些目前僅僅采用ＡＦＴＮ的當局與相鄰的已經(jīng)開始實施ＡＴＮ的中心一個互通的機會。這樣ＡＦＴＮ的用戶可以開始以一種有限的方式學(xué)習(xí)ＡＴＮ終端系統(tǒng)、ＡＴＮ各路由器的實施和運作。在這種情況下，ＡＴＮ的實施可以在兩個ＡＴＳ當局的邊界處進行，即用網(wǎng)關(guān)將ＡＦＴＮ島和ＡＴＮ島連接起來。
每種ＡＦＴＮ／ＡＴＮ網(wǎng)關(guān)都作為ＡＦＴＮ的構(gòu)成部分處理ＡＦＴＮ電報。作為ＡＴＮ的構(gòu)成部分，根據(jù)網(wǎng)關(guān)的類型將ＡＴＳ電報規(guī)程堆棧并入網(wǎng)關(guān)；另外，一個電報傳輸和控制單元執(zhí)行一套ＡＦＴＮ單元和ＡＴＮ單元間互通的通用和映射程序。
ＡＦＴＮ／ＡＴＮ網(wǎng)關(guān)可以使用各種硬件平臺，可以從最小配置到最復(fù)雜的配置。
１．個人計算機型平臺。基于單獨的微處理器和運行一個多任務(wù)／多線程操作系統(tǒng)（如，ＵＮＩＸ），雖然這樣的平臺對于系統(tǒng)的冗余和故障的反應(yīng)能力是有限的，但它有可能引入一些有限的冗余，特別是在數(shù)據(jù)的存儲，采用鏡向磁盤技術(shù)可以對數(shù)據(jù)的不遺失提供保證。運用在一個局域網(wǎng)上。同一個地點設(shè)置冗余的相同系統(tǒng)加上相關(guān)的交換設(shè)備，可以建成雙機熱備用方式。
２．工作站或者服務(wù)器。基于多微處理器或ＲＩＳＣ處理器，運行ＵＮＩＸ操作系統(tǒng)，都可以用不同的硬件生產(chǎn)廠家做這類硬件平臺。這類系統(tǒng)可以引入各種不同等級的冗余來保證系統(tǒng)的可靠性，如，多處理器、雙鏡向磁盤等。
３．容錯計算機系統(tǒng)。運行ＵＮＩＸ操作系統(tǒng)或者其他專用的操作系統(tǒng)，這類系統(tǒng)具有固有的抗御硬件故障的能力，而不影響系統(tǒng)各種應(yīng)用功能。例如，用來支持ＡＦＴＮ中心運行的設(shè)備就屬于這類硬件平臺。它的存儲能力可以根據(jù)網(wǎng)關(guān)所承擔的業(yè)務(wù)量或根據(jù)所期望達到的運行水平來確定。
ＡＦＴＮ／ＡＴＮ網(wǎng)關(guān)軟件包括提供網(wǎng)關(guān)特性規(guī)定功能的通信應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)軟件，還需要集成一個ＭＴＡ包或者ＭＴＣＵ（電報移交和控制單元），它的軟件是專門由實施者自行開發(fā)的。另外的軟件部分，如電報排隊的尺寸、與相鄰ＡＦＴＮ中心的鏈路的報告，鏈路、子網(wǎng)絡(luò)的使用、地址轉(zhuǎn)換表等也要由實施者自行開發(fā)。
網(wǎng)關(guān)作為一個獨立的服務(wù)器運行，負責與其他各種通信系統(tǒng)的連接與電報交換。這些通信系統(tǒng)包括有線、無線、Ｘ．２５和多接口電路板，網(wǎng)關(guān)的多方面適用性使其可以連接至ＬＡＮ／ＷＡＮ、以太網(wǎng)。并使用窗口電文應(yīng)用程序接口（ＭＡＰＩ）在不同的接口之間對話。
網(wǎng)關(guān)與ＡＦＴＮ中心連接采用下列方法：（１）一條異步的、使用ＩＴＡ－２碼的、符合ＩＣＡＯ 附件１０程序的電路。在此情況下網(wǎng)關(guān)需要承擔ＩＴＡ－２和ＩＡ－５代碼的轉(zhuǎn)化；（２）一條異步的、使用ＩＡ－５碼的、符合ＩＣＡＯ 附件１０程序的電路；（３）一條符合ＩＣＡＯ附件１０程序的、編碼和比特獨立的電路或網(wǎng)絡(luò)；（４）如果ＡＦＴＮ／ＡＴＮ網(wǎng)關(guān)與ＡＦＴＮ中心同址建設(shè)，則可以使用任何物理的或邏輯的接口相連接。
與 ＡＴＮ連接可以通過與ＡＴＮ子網(wǎng)絡(luò)的各種接口實現(xiàn)。如對長途的交換可以通過Ｘ．２５、幀中繼或使用ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２－２連接本地網(wǎng)。為了適應(yīng)ＡＦＴＮ向ＡＴＮ的過渡，需要應(yīng)用新型的ＡＦＴＮ終端。這種終端的軟件通過Ｅ－ｍａｉｌ來管理、處理、存儲、傳送和接收電文。它能夠在網(wǎng)絡(luò)上運行支持新的航空電報處理系統(tǒng)（ＡＭＨＳ），并且支持空中交通管制（ＡＴＣ）的地面通信，以準備將來過渡成為新ＡＴＮ和ＡＴＳ業(yè)務(wù)的一個組成部分。
地空部分則主要是采用衛(wèi)星通信技術(shù)和新的甚高頻通信技術(shù)，在非雷達覆蓋區(qū)內(nèi)提供以ＧＰＳ位置和計算機測算生成的仿真雷達位置、速度、高度、時間的４維顯示，為地面管制中心提供監(jiān)視能力和實施飛行員與管制員之間的直接數(shù)據(jù)通信。
三、中國民航的過渡計劃
改革開放二十多年以來中國民航通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)得到了快速的發(fā)展為了保證飛行安全和航空運輸生產(chǎn)的順利進行中國民航建成了專用的地面幀中繼、分組交換網(wǎng)，專用ＶＳＡＴ衛(wèi)星通信網(wǎng)，民航電報自動轉(zhuǎn)報網(wǎng)，地空ＡＣＡＲＳ數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。為各種航空數(shù)據(jù)交換提供了較好的傳輸平臺。
在世紀之交，我們面臨著信息化的挑戰(zhàn)，面臨向新通信、導(dǎo)航、監(jiān)視和自動化空中交通管理系統(tǒng)過渡，中國民航已經(jīng)決定進一步加強我國民用航空通信系統(tǒng)的建設(shè)，將要進一步加大地面數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)。在已有的幀中繼、分組交換網(wǎng)的基礎(chǔ)上擴大網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模建成包括一個主網(wǎng)控中心、八個主節(jié)點、三十個二級節(jié)點、一百個遠程集中器在內(nèi)的覆蓋國內(nèi)各機場、主干線速率達２Ｍｂｉｔ／ｓ、其他干線速率為６４Ｋｂｉｔ／ｓ——３５６Ｋｂｉｔ／ｓ的民航地面數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)，為民用航空各計算機連網(wǎng)提供可靠、快速的傳輸保證。在下一個世紀的前５年，還將建成以局域網(wǎng)和計算機為基礎(chǔ)的、相互連網(wǎng)的、具有國際現(xiàn)代化水平的北京、上海、廣州三大區(qū)域管制中心。同時開發(fā)、研制ＡＦＴＮ／ＡＴＮ網(wǎng)關(guān)，通過實驗與國際ＡＭＨＳ系統(tǒng)或ＡＴＮ網(wǎng)關(guān)連網(wǎng)，為向ＡＴＮ系統(tǒng)過渡進行技術(shù)準備。在地空通信方面，除開放已經(jīng)成功的進行ＡＤＳ航路和ＣＰＤＬＣ通信飛行實驗的我國西部航路外，繼續(xù)采用新技術(shù)，開放其他ＡＤＳ／ＣＰＤＬＣ航路。
