中国民航数据通信网情况介绍

数据通信网络（ATM）项目情况介绍
目录
一、概述 (4)
1、建设目标 (4)
2、网络设计原则 (4)
二、网络结构 (5)
1、核心层网络结构 (6)
2、汇接层网络结构 (6)
3、接入层网络结构 (7)
三、建设规模 (8)
四、网络中继链路的选择及要求 (9)
1、网络中继链路类型 (9)
2、网络中继链路方式 (10)
3、N*2M链路的实现 (11)
4、利用中国民航卫星信道作为中继的实现方式 (11)
五、民航数据网支持的业务类型及实现方式 (12)
1、ATM业务 (12)
2、帧中继业务 (13)
3、VoIP业务 (13)
4、IP业务 (16)
5、X.25/异步业务 (22)
6、电路仿真业务 (25)
7、帧透传业务 (27)
六、网络管理系统功能实现 (30)
七、网络系统性能 (32)
1、数据网的可靠性保证 (32)
2、良好的扩展性 (33)
3、网络时钟同步设计 (34)
4、数据网的安全性保证 (35)
5、全网地址总体规划 (35)
一、概述
1、建设目标
本次建设的中国民航数据网是向中国民航相关部门提供数据通信服务的基础网络平台，是统一、先进、服务于全民航的网络，将提供综合的、方便的、有特色的多种业务服务，包括传统数据、IP、话音等各类业务。

中国民航数据网是以ATM信元交换技术为核心，能够实现对ATM、FR、CES、X.25/HDLC/SDLC、IP及语音等业务的支持，并能提供专线连接、VPN、局域网互连、程控交换机互联等服务。

网络解决方案具备最好的服务质量保证机制、完整的网络服务性能和较强的可扩展性，能够满足下列高质量网络服务：
●覆盖全民航所有的机场，提供良好的数据和专线服务；
●网络整体方案够支持若干个覆盖全国机场的程控电话交换机
联网和语音拨号、专线业务网络；
●网络整体方案支持若干个覆盖全国、各种规模和多种服务质
量要求的IP业务网络；
●支持覆盖全国、各种规模和不同服务质量要求的VPN应用。

2、网络设计原则
网络方案遵循以下原则进行设计：
●采用先进、成熟的技术；
●高可靠性和安全性；
●易于扩展和升级；
●标准化和规范化；
●充分发挥民航现有网络资源能力；
●符合民航管理体制的需要；
●完善的网络管理；
●有实力的技术支持服务；
●高性能价格比。

二、网络结构
本次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
民航数据网网络拓扑图见附图1。

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E1 IMA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
2、汇接层网络结构
汇接层由7个管理局下辖的35个二级节点组成。

汇接层是用于连接接入层网络到核心层网络设备并为本地节点的中高速业务提供接入服务，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。

汇接层是以管理局所在地的一级节点为核心的星型结构，各个二级节点利用SDH数据电路，采用IMA捆绑或者线路互备的方式，上联到本二级节点所在地区的一级节点，部分节点构成多方向横向连接，见图5。

3、接入层网络结构
接入层由35个二级节点下辖的89个三级节点组成。

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。

在接入层可以构成多方向中继的结构，见图6。

三、建设规模
民航数据网网络管理系统包括：1个位于总局空管局的网管主中心，1个位于上海浦东的网管备用主中心，以及位于总局空管局和首都机场、上海虹桥、广州白云、成都双流、西安咸阳、沈阳桃仙、乌鲁木齐地窝堡的8个网管监控中心。

数据网的核心层包括2个核心节点和8个一级节点，汇接层包括35个二级节点，接入层包括89个三级节点，1个实验网节点。

具体节点为：
●核心节点2个：总局空管局、上海浦东。

●一级节点8个：民航总局、首都机场、上海虹桥、广州白云、
成都双流、西安咸阳、沈阳桃仙、乌鲁木齐地窝堡。

●二级节点35个：天津、石家庄、呼和浩特、太原，济南、青
岛、南京、杭州、合肥、南昌、福州、厦门、温州、宁波，
珠海进近管制中心、深圳、武汉、长沙、郑州、桂林、南宁、
海口、三亚、湛江、汕头，重庆、贵阳、昆明、拉萨，西安
西关、兰州，沈阳东塔、哈尔滨、长春、大连。

●三级节点89个：海拉尔、包头、秦皇岛、大同、长治、锡林
浩特、通辽、乌兰浩特、赤峰，常州、连云港、南通、徐州、
盐城、舟山、黄岩路桥、义乌、衢州、黄山、安庆、阜阳、
福州义序、泉州晋江、武夷山、赣州、景德镇、九江、烟台、
威海、维坊、临沂，南阳、洛阳、沙市、襄樊、宜昌、恩施、
张家界、常德、梅县、珠海三灶机场、北海、柳州、梧州，
西昌、南充、达县、广汉、绵阳、新津、中甸、西双版纳、
芒市、思茅、保山、昭通、丽江、大理、昌都、广元，榆林、
汉中、安康、延安、嘉峪关、敦煌、西宁、格尔木、银川、
庆阳，丹东、锦州、朝阳、延吉、吉林二台子、齐齐哈尔、
佳木斯、牡丹江、黑河，喀什、伊宁、阿勒泰、克拉玛依、
库车、且末、阿克苏、和田、库尔勒、塔城。

●实验网节点1个：位于总局空管局。

四、网络中继链路的选择及要求
1、网络中继链路类型
在本网络方案中网络中继链路采用TDM线路和卫星线路，具体有以下几种类型：
●OC-12/STM-4线路；
●OC-3/STM-1线路；
●SDH E3线路；
●SDH E1 线路，利用IMA方式进行捆绑使用；
●SDH E1 线路；
●DDN n*64k 线路；
●卫星E1 线路；
●卫星n*64k 线路；
在采用DDN或N*64K卫星线路作为ATM中继时，需另行配置速率适配器。

2、网络中继链路方式
1）核心层中继链路
核心层各节点之间中继电路类型为光纤或者SDH电路，采用ATM作为中继电路协议。

两个核心节点之间通过1条高速线路互连，中继电路初始带宽为ATM-34Mbps，可通过增加新板卡扩容至155Mbps乃至622Mbps。

一级节点基本上以IMA方式捆绑4条ATM-2M链路分别上联到总局空管局和上海浦东两个核心节点，可通过增加新板卡扩容至155Mbps乃至622Mbps。

在核心层中，北京地区有1个核心节点(总局空管局)和2个一级节点(民航总局、首都机场)，在这3个节点之间采用ATM-155M互连。

在上海浦东与上海虹桥节点之间也采用了ATM-155M互连。

2）汇接层中继链路
汇接层上联到一级节点以及各节点之间的中继电路类型为SDH 电路，采用ATM作为中继电路协议。

汇接层的中继电路，采用E1数字电路，或者多条E1的数字电路利用IMA进行捆绑的方式，初始带宽2Mbps至8Mbps，可通过增加新板卡扩容至34Mbps，155Mbps。

3）接入层中继链路
接入层上联到二级节点中继电路类型有SDH电路、DDN电路和卫星电路，采用ATM或帧中继作为中继电路协议。

接入层中继电路，基本上采用E1数字电路或者n*64Kbps DDN 电路，部分缺少ATM-2M链路资源的三级节点，使用卫星链路作为中继链路，初始带宽64Kbps至2Mbps，可通过增加新板卡扩容至2Mbps，8Mbps。

3、N*2M链路的实现
本方案中的N*2M链路是通过IMA技术实现的，具体方式为：各个一级节点均以IMA方式捆绑4条ATM-2M链路上联到总局空管局和上海浦东核心节点；部分二级节点把2条ATM-E1线路进行IMA捆绑，上联到本二级节点所属的一级节点，这样通过IMA技术就可把多个低速链路复用，形成一条高速链路。

4、利用中国民航卫星信道作为中继的实现方式
与地面链路相比，卫星信道的资源比较紧张，速率低、有较大延时，可以采用以下几种方式利用卫星信道作为中继电路：
●核心层10个节点之间，以及一级节点到二级节点之间的中继
电路，在采用SDH电路的同时，采用卫星的E1 IMA方式或
者E1电路进行动态备份。

●部分缺少ATM-2M链路资源的三级节点,在业务允许的前提下
可使用卫星链路作为中继链路；
●在业务允许的前提下可在有关键业务的三级节点使用卫星链
路作为备份中继链路。

五、民航数据网支持的业务类型及实现方式
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
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、E1 IMA方式接入。

支持PNNI协议。

2、帧中继业务
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。

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
1）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。

2）实现方案
a.方案描述
通过VoIP技术将长途语音业务部署到中国民航数据网上，最关键的环节是正确部署VoIP语音网关。

VoIP实现方案如下图所示。

V oip实现方案示意图
VoIP实现的关键是将语音网关部署在语音设备（PBX或电话机）和数据网设备（MGX）之间。

语音网关的语音端口，如E&M、PRI、FXS等，连接语音设备；语音网关的数据端口，如FR、以太网等，连接数据网设备。

语音网关在语音设备和数据网设备之间，负责语音和IP 数据包之间的相互转换、电话号码和IP地址之间的相互转换、以及语音信令和VoIP信令之间的相互转换等工作。

b.适用条件
符合标准的语音业务，都可以使用本方案实现长途语音
传输。

这些语音业务应符合以下条件：
●语音设备应支持以下标准接口，以实现与语音网关的
连接（本项目中，语音网关上并未配置以下所有类型
的端口。

将来可根据业务发展需要对语音网关进行补
充配置）：
➢E1，符合G703标准，支持A-law G.711,中国1号信令或ISDN/PRI、QSIG。

此接口用于PBX与语音网
关的连接。

➢E&M，2线或4线，DTMF或PULSE方式，支持I, II, III, and V信令类型。

此接口用于PBX和语音网关的
小规模连接。

➢FXS，RJ11接头。

此接口用于普通电话机与语音网关的连接。

●数据网为保证一路语音数据包的无阻塞传输，在本工
程采用G729编码方式的情况下，应具有
16Kbps-24Kbps的带宽，CPU使用率小于70%的条件。

●允许话音质量和延时等指标有所下降。

本网络在正常
工作时，延时小于200ms，最大延时不超过400ms，
满足电信部门的规定；
●网络中继线路的延时不可过大，否则语音质量难以保
证，甚至会导致业务中断。

因此，不应通过卫星线路
传输VoIP数据包；
●各节点的VoIP编码标准必须统一。

建议采用G.729
的编码标准；
●VoIP技术要求网络能够提供较高的服务质量，因此，
除非语音业务能够独占网络资源，否则在绝大部分情
况下，需要在网络中为语音业务部署QoS机制；
●当语音网关和语音设备使用模拟线路（E&M、FXS）
连接时，必须保证双方设备良好接地；
需要指出的是：本次数据网建设方案能够达到以上要求，能够提供良好质量的VoIP语音互联服务。

4、IP业务
1）业务描述
对于基于TCP/IP协议的业务，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
2）通过RPM的实现方案
a.方案描述
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。

如下图，通过RPM 实现IP业务示意图，所示。

用户IP业务通过以太网接入到ATM骨干网MGX交换机的RPM模块上，并利用RPM的IP路由功能，实现各个业务节点之间的互通。

由于RPM模块上的以太网端口数量较少，当多个IP业务设备或多种IP业务设备同时接入到RPM时，需要使用以太网交换机汇接各个接入线路，再使用上联线路接入到RPM 中。

可以在以太网交换机上划分虚网（VLAN），使各个业务
之间相互隔离。

RPM可以为这些虚网分配单独的IP子端口，使多个IP业务可以同时使用RPM的服务。

为了在多种IP业务同时接入RPM时，保证各业务之间的数据、路由、IP地址相互隔离和独立，可以在RPM上启用MPLS VPN功能：把RPM作为MPLS VPN的PE使用，将各个IP业务分配到不同的VPN中。

使用此方案接入IP业务时，多种业务可以共享RPM在ATM骨干网中开设的单条或少量PVC，以达到简化PVC配置和管理的目的。

另外，可以利用RPM的IP广播功能，实现基于IP的广播业务。

b.适用条件
基于IP的业务都可以使用本方案接入到中国民航数据网中。

相对于通过帧中继和ATM的接入方案，本方案更适合于具有以下特征的IP业务的接入：
●用户业务必须为IP业务；
●业务设备必须具备以太网端口，或通过路由器使用以
太网端口接入；
●业务节点的MGX交换机上配置有RPM模块；
●业务设备自身不具备IP路由功能或功能不够强，需
利用RPM的路由功能；
●需要简化ATM骨干网中PVC的配置和管理；
c.注意事项
使用本方案实现IP业务接入时，应注意以下问题：
●将RPM作为MPLS VPN的PE使用时，RPM的配置、
管理和查错都略显复杂；
●MPLS VPN的部署增加了业务数据的处理层次，系统
的效率会略微降低；
●业务量突发时会在一定程度上发生资源争用；
●MPLS的流量工程技术目前还不很完善，服务质量的
保证程度稍低；
3）通过帧中继或ATM的实现方案
a.方案描述
通过帧中继或ATM实现IP业务时，用户设备通过路由器接入到MGX交换机的帧中继或ATM端口上，通过帧中继或ATM端口配置连接其他节点的PVC，实现各个业务节点之间的互联。

而IP路由功能由用户路由器设备来实现。

通过帧中继或ATM实现IP业务如下图所示。

用户IP业务设备连接到路由器上，再通过路由器的帧中继或ATM端口连接到骨干网MGX交换机的帧中继或ATM 端口上。

通过MGX交换机的帧中继或ATM端口，开通连接其他业务节点的PVC，并在用户路由器上配置IP路由功能，从而实现各个业务节点之间的互通。

这种方案也可以与通过RPM的实现方案配合使用。

在此方案中，ATM骨干网只提供了业务节点之间的PVC 连接，而不提供任何IP路由功能，如果单纯地使用此方案而
不与通过RPM的实现方案配合使用，那么所有的IP路由功能都将由用户的业务路由器来完成。

MGX为此业务所开通的PVC将只为此业务单独使用，不存在与其他业务共享PVC的问题，因此，业务所能够得到的网络服务质量，在很大程度上取决于PVC的服务类型，从而比较容易实现较高水平的服务质量。

由于IP协议直接运行在PVC上，封装层次简单，效率较高。

这种实现方式会增加PVC的数量，对PVC的管理难度将略有增加。

由于所有节点都具有帧中继端口，因此这种实现方案具有普遍性。

b.适用条件
基于IP的业务都可以使用本方案接入到中国民航数据网中。

相对于通过RPM的接入方案，本方案更适合于具有以下特征的IP业务的接入：
●用户业务必须为IP业务
●用户业务路由器必须具备帧中继或ATM端口
●业务节点的MGX交换机上不要求配置RPM模块，因
此适合于所有节点，特别是不具备RPM的节点
●需要较高服务质量的IP业务
●需要简化接入设备配置、管理和查错的情况
●用户特别要求为独立系统，与其它业务完全隔离。

c.注意事项
使用本方案实现IP业务接入时，应注意以下问题：
●由于各业务使用自己单独的路由器接入，设备和布线
的管理难度稍大
●需要的PVC数量稍多，PVC的管理难度稍大
●本网设备将不参与用户系统的路由功能的实现。

5、X.25/异步业务
1）业务描述
对于X.25业务、异步业务等传统业务，可以采用路由器的Over IP业务方式予以实现。

2）实现方案
a.方案描述
此类用户设备通过中国民航数据网的路由器，利用Over IP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。

Over IP 业务的实现方案如下图所示。

用户设备连接到路由器上，再通过路由器的帧中继、ATM或以太网端口连接到骨干网MGX交换机的帧中继、ATM或以太网端口上。

通过MGX交换机的这些端口，开通连接其他业务节点的PVC，并在路由器或RPM上配置IP路由功能，实现各个业务节点之间的IP协议互通，从而实现Over IP业务的互通。

例如，目前空管业务中有3个可以通过Over IP实现的
业务：
第一个是异步专线业务。

异步专线业务本身的数据量很小，线路速率通常在300bps－19.2Kbps范围内，而且对延时、抖动等指标都不敏感，服务质量要求很低，因此，在某些情况下，如节点不具备电路仿真模块或MUX，可以使用本业务实现方案。

第二个是X.25业务。

目前中国民航的X.25网络都配置有专业的X.25交换机，功能完善而强大。

虽然路由器也支持XOT（X.25 over TCP）功能，可以实现X.25业务数据的传输，但效率、功能、性能、可靠性等都相差甚远。

因此，强烈建议不要使用本方案来实现X.25业务。

第三个是VoIP业务。

VoIP业务与其他Over IP业务不同，它已经有了成熟的标准和专门功能的软硬件，使VoIP 业务的服务质量得到保证，同时又不会占用太多路由器资源，虽然在功能上比专用电话网损失很多，但在一般情况下还是可以接受的。

VoIP的实现方案在第一节中已经详细描述。

综上所述，采用本方案实现非IP业务，需要将非IP业务数据使用TCP/IP协议来封装，增加了封装层次，系统的效率将会下降。

同时，路由器此时是在模拟业务的专用设备来工作，会对业务的质量会产生一定影响，因此建议一般情况下不要使用这种业务实现方案，而采用基于电路仿真或帧透传技术的业务实现方案。

b.适用条件
本方案所适用的业务十分有限，必须满足以下条件：
●用户业务必须为非IP业务
●路由器支持此业务在TCP/IP环境中传输
●业务的数据量很小
●业务对服务质量要求很低
c.注意事项
使用本方案实现非IP业务接入时，应注意以下问题：
●路由器传输非IP业务时，服务质量都较低
●避免大数据量的业务通过本方案来实现
●应满足路由器在非IP业务的传输时所要求的条件。

6、电路仿真业务
1）业务描述
对于所有业务，我们都可以采用电路仿真的方式加以实现。

2）实现方案
a.方案描述
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。

电路仿真业务的实现方案如下图所示。

对于具有E1速率的电路仿真业务，可以直接接入到ATM 骨干网MGX交换机的CESM模块的E1端口上；对于小于E1速率的业务接入线路，需要先接入到MUX中。

MUX将多条小于E1速率的线路，复用到E1的时隙中，再使用E1线路接入到MGX交换机的CESM模块的E1端口上。

通过CESM模块的E1端口，在ATM骨干网中开设服务类型为CBR的PVC，连接到其他业务节点，实现电路仿真业
务节点之间的互联互通。

b.适用条件
需要采用电路仿真方式接入中国民航数据网的业务，应具有以下全部或部分条件：
●用户业务对网络服务质量的要求非常高
●业务接入线路的速率或接口应相互匹配
●业务本身要求使用电路仿真传输
●用户业务接口支持E1、V.35、V.24标准
c.注意事项
使用本方案实现电路仿真业务接入时，应注意以下问题：
●电路仿真需要CBR类型的PVC，对网络带宽的占用
比较高，且不能与其他类型的PVC统计复用。

应认
真规划，避免带宽浪费
●MUX应具有子速率复用功能
●如果某业务数据为HDLC帧格式，仅仅接入线路速率
或接口与MGX的FRSM端口不匹配，在不会大量增
加费用的前提下，应优先考虑使用转换器，通过MGX
的FRSM模块的帧透传功能来实现业务。

如不可行，
再考虑使用电路仿真的实现方式
●一般不通过卫星链路传输电路仿真业务
7、帧透传业务
1）业务描述
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。

2）实现方案
a.方案描述
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。

如下图，帧透传业务的实现方案示意图，所示。

从图中看出，对于具有HDLC帧格式的业务，可以使用V35端口，直接接入到中国民航数据网MGX交换机的FRSM V35端口上。

通过FRSM模块的V35端口，在ATM骨干网中开设连接其他业务节点的PVC，从而实现帧透传业务节点之间的互联互通。

b.适用条件
需要采用帧透传方式接入中国民航数据网的空管业务，应具有以下全部或部分条件：
●用户业务数据为7E类型帧格式
●用户业务接口支持E1、V.35、V.24标准
c.注意事项
使用本方案实现电路仿真业务接入时，应注意以下问题：
●7E格式业务的实现应优先考虑采用帧透传方式实现，
尽量避免使用电路仿真的实现方式。

六、网络管理系统功能实现
从网络规模、设备类型、提供服务的复杂性、网络的可用性方面考虑，中国民航数据网已具有电信级用户IP+ATM网络系统的特点。

中国民航数据网的网络管理系统能够管理网络中的所有设备、服务，并且符合电信标准并适应其网络规模的未来发展要求，同时具有极高的系统和管理稳定性。

整个网管系统的任何故障均不影响网络和设备的各种功能,并对承载业务的正常开展不产生任何影响。

中国民航数据网采取分级监控式的网络管理模式。

配置的网管软件是CWM(Cisco WAN Manager)和CW2000-RWAN，可对中国民航数据网完成以下的网管功能：
●故障管理
●配置管理
●计费管理
●性能管理
安全管理
民航数据网在核心节点的北京总局空管局建立主网管中心，在上海浦东建立备份网管中心，管理全国的网络。

主备网管工作站分别通过本地局域网连接到本地网管路由器上，然后通过网管路由器的ATM-155M模块连接到核心交换机。

主备网管分别通过网管路由器的ATM-155M端口同网络中所有设备建立起管理SVC，从而对整个民航数据网进行完全有效的管理，具体方式见图11。

在总局空管局和七个管理局分别设立网管监控中心。

七个网管监控中心分别和主备网管之间建立1条SPVC，实现IP可达。

网管监控中心的是运行CWM的JAVA客户端软件和CW2000-RWAN的客户端软件登入到主网管中，实现对网络进行监控和管理。

总局空管局的网管操作站和备网管之间建立1条SPVC，实现IP可达，在主网管故障的情况下登陆备网管实现对网络的监控和管理。

网管示意图见图12。