青岛空管站技术保障部有线科 卢健
ATM是指以信元为信息传输、复接和交换的基本单位的传输方式，它起源于B-ISDN（宽带综合业务数据网）概念的提出，是新运营商替代传统TDM底层服务设施的一种重要选择。
ATM技术是第一种考虑了传输过程质量问题的分组网络技术，是一种有连接的网络服务—虚链路VC，其信道分配灵活，按需分配带宽，信道利用率高，具有服务质量保证(QoS)。既适合于间歇性、突发性计算机传输，又适用于固定延时视频、语音等多媒体传输。
与帧中继的帧交换原理相类似，ATM是将每帧固定为53个字节，其中包含48个字节的用户数据和5个字节的信元头（如图1所示），有利于数据交换的硬件化，加快了交换速度，提高了传输带宽，降低了传输的平均时延，提出了更复杂的QoS机制，具有灵活的拓扑结构，稳定性好，如图１所示。
图1ATM的信元结构
图中1至5字节为信元头，6至53字节为用户数据，UNI时为GFC，NNI时为VPI，VPI和VCI是虚链路的标识号，PTI是负载类型，CLP是优先丢弃指示位，HEC是头部校验和。
国际电联标准化组织ITU-T在建议I.321中给出了ATM网的参考模型（如图2所示）。基于ATM的异步传输承载的各种通信业务功能，ATM可分为四层，分别为物理层（Physicallayer）、ATM层（ATMlayer）、ATM适配层（ATMAdaptation layer，简称AAL层）和高层。其中高层又进一步划分为用户平面和控制平面，对于上述四个层的管理功能，也用一个平面表示，即管理平面。
图2ATM参考模型
与OSI的七层模型相对应，ATM的通信过程可以定义为数据链路层及数据链路层以下的底层机制，其通信过程在OSI模型的走向如图3所示。其中控制层面的作用是虚链路的呼叫、路由、建立、维护、拆除等，包含了应用层到物理层的各层协议，用户平面在已建立的虚链路上传输用户数据。
图3ATM通信过程与OSI网络七层的对应关系
一、 数据网改造需求
随着民航通信业务的发展，对数据通信网的流量和可靠性的要求日益提高。民航近期依托ATM技术，开始对现有的数据网进行改造。构建一个能覆盖民航所有机场、具有电信级可靠性和可用性的基础网络平台。这个平台以ATM技术为核心，以高速数字电路和数据卫星网络为传输干线，具有以民航现有体制为基础的层次化网状结构，能同时提供包括ATM业务、IP业务、电路仿真、局域网互连、程控电话交换机互连等多种业务接入，更好地满足数据传输的要求。
预计在未来的5-10年中，民航现有业务发展对民航数据网的需求如下：
1.自动转报
(1)总局与地区管理局之间：64kbit/s；
(2)地区管理局与省市区局、大型航站之间：9.6~19.2kbit/s；
(3)省市区局至航站机场：2.4~9.6kbit/s；
(4)各类电报自动处理系统和电报终端接入。
2.民航气象数据库系统互联
随着气象数据库的不断完善和气象云图等大量数据气象产品通过气象数据库系统交换，本系统以首都机场为中心，至上海、广州、成都、西安、沈阳、乌鲁木齐等六个分中心之间传输速率将由现在的64kbit/s迅速升至2Mbit/s以上。
3.民航航行情报数据库系统互联
民航航行情报数据库系统正在进行扩容规划，届时总局空管局至七个中心之间传输速率需求为1Mbit/s。
4.三大管制中心系统互联
三大管制中心系统彼此之间的互连，速率需求2Mbit/s以上。
5.民航信息系统联网（计划、财务、适航、公安）
(1)总局至各管理局之间干线传输需求：2Mbit/s；
(2)各地区管理局至省市区局之间：1Mbit/s；
(3)省市区局至空管中心为：256~512kbit/s。
6.空管系统局域网建设
总局空管局至地区空管局之间：2Mbit/s；雷达联网，传输速率需求为19.2kbit/s/路。
7甚高频遥控信号传输
根据三大管制中心建设规划，民航AOC系统建设规划，预计在未来3~5年内，通过遥控方式实施指挥，VHF对空台设台地点遍布全国，传输速率为：8~64kbit/s/信道。
二、 数据网改造的网络拓扑结构
民航数据网在总体结构上采用层次化的网络结构，全网划分为核心层、汇接层和接入层三层，全网共有135个网络节点。网络层次示意图如图４所示。
图4民航数据网网络拓扑结构
1.核心层网络结构
核心层由2个核心节点和8个一级节点组成。
核心层构成的ATM骨干网主要负责各地区空管局至总局空管局以及地区空管局之间数据包的高速转发。
核心层采用双星型结构，两个核心节点互为备份，其间通过1条高速线路互连。一级节点分别以E1IMA方式上联到总局空管局和上海浦东核心节点。
在核心层中，总局空管局和民航总局、首都机场之间采用本地高速线路互连。在上海浦东与上海虹桥节点之间也采用本地高速线路互连，如图５所示。
图5核心层网络拓扑结构
2.汇接层
汇接层是网络的第二层，主要由二级节点组成，如图６所示。一级节点与二级节点之间建立星形连接同时根据网络高可靠性原则和信息传输量的需求，适当建立一部分二级节点之间的直接互联。它主要负责部分二级节点之间和各三级节点到核心层的数据转发。
图6汇接层网络拓扑结构
3.接入层
接入层由35个二级节点下辖的89个三级节点组成，如图７所示。
接入层主要是为节点本地的中低速业务提供接入服务。
接入层是以二级节点为核心的星型结构，各个三级节点利用SDH数据电路，DDN或卫星电路上联到二级节点。
图7接入层网络拓扑结构
三、 ATM交换机及其功能
下面以MGX8850-PXM1交换机为例简述其基本功能和板卡功能:
1.CiscoMGX8800-PXM1交换机的功能
电路仿真业务、语音接入、帧中继业务、ATM；Layer-3LAN。
2.CiscoMGX8800-PXM1交换机提供的板卡及功能
MGX8800-PXM1交换机提供PXM1、SRM、CESM、FRSM、AUSM、VIS等板卡,其功能如下：
PXM1板：自身控制、信元交换、总线控制、SRM控制、网络管理、时钟同步、基本配置、告警；SRM板：1比N的冗余、误码检测、T1和T3区分；CESM提供电路仿真业务；FRSM提供帧中继业务；AUSM提供ATM业务。
四、 数据网支持的业务类型及实现方案
民航数据网建成以后，可以支持以下几种业务类型：ATM业务、帧中继业务、VoIP业务、IP业务、X.25/异步业务、电路仿真业务、帧透传业务。
下文将对每个类型业务的实现方式分别予以阐述。
1. ATM业务及其应用
ATM业务可以利用MGX设备的ATM板卡实现。
支持UNI、NNI接入；支持OC12/STM-4、OC3/STM-1、E3、E1、E1IMA方式接入；支持PNNI协议。
应用：可应用自动转报业务直接接入、雷达信号引接。
2. 帧中继业务及其应用
帧中继业务可以利用MGX设备的FRSM板卡或接入设备的帧中继板卡实现。
可应用VHF互联业务、雷达信号引接、民航气象数据传输、数据链业务、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标准。
3. VoIP业务及其应用
业务描述在中国民航空管的业务中，存在着大量的语音业务。这些语音业务在本地一般通过程控交换机连接话机来实现，而异地（长途）的语音业务则需要租用电信服务商的长途线路来实现。
租用长途线路需要花费大量的经费，而中国民航数据网改造工程完成后，就可以通过部署VoIP技术，将长途语音业务迁移到中国民航数据网上，从而节省大量的费用。
4. IP业务及其应用
对于基于TCP/IP协议的业务，应用于自动转报，我们可以使用2种方式在中国民航数据网上实现：通过RPM实现，通过帧中继或ATM实现。
可应用于VHF互联中环境及数据监测业务、民航气象数据传输、航行情报业务、数据链业务、民航信息化、X.25业务。
通过RPM的实现方案：通过RPM实现中国民航空管的IP业务时，业务设备通过以太网接入到MGX交换机的RPM模块上，由RPM提供IP路由功能，以实现业务各节点的互通。
5. X.25 /异步业务及其应用
对于X.25业务、异步业务等传统业务，可以采用路由器的OverIP业务方式予以实现。
可应用于民航X.25业务实现方案：此类用户设备通过中国民航数据网的路由器，利用OverIP业务功能，将这些非IP的业务转变为基于IP的业务，再使用IP业务的实现方式，在ATM骨干网中传输。
6. 电路仿真业务及其应用
对于所有业务，我们都可以采用电路仿真的方式加以实现。
可应用于空管内话连网业务、雷达信号引接。
实现方案：实现电路仿真业务时，业务设备直接或通过MUX设备，连接到ATM骨干网MGX交换机的电路仿真模块CESM上，在ATM骨干网中传输。
7. 帧透传业务及其应用
对于业务数据是HDLC帧格式的业务，可以使用帧透传方式来实现业务接入。
实现方案：实现帧透传业务时，业务设备直接连接ATM网络MGX交换机的FRSM模块，FRSM在ATM骨干网中开设PVC，传输HDLC帧，以实现业务节点之间的互联互通。
ATM技术的优越性在于，第一，它将数据帧固定为53个字节长度的信元，有利于数据交换的硬件化；第二，由于提高了传输带宽，降低了传输的平均时延，加快了交换速度；第三，采用了更复杂的QoS机制，具有灵活的拓扑结构且稳定性高。
ATM网络是一种可以承载ATM、电路仿真、帧中继、IP、X.25/异步传输、帧透传等多业务接入的通信传输平台。
