Nghiên cứu phương án triễn khai AMHS mạng ATN trong hệ thống CNS ATM của tổng công ty quản lý bay việt nam

Tổng quan về mạng ATN 1.1.1.Khái niệm ATN ATN là một mạng viễn thông toàn cầu dành cho ngành hàng không, có khả năng liên kết các hệ thống cuối End system - ES, các hệ thống trung gian

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

-

TRẦN VĂN SÁNG

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI AMHS MẠNG ATN TRONG HỆ THỐNG CNS/ATM CỦA TỔNG CÔNG TY

QUẢN LÝ BAY VIỆT NAM

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI-2011

MỞ ĐẦU

Khi nhắc tới CNS/ATM thì mạng viễn thông hàng không (Aeronautical Telecommunication Network - ATN) là khái niệm không thể tách rời ATN là mạng chuyên dụng trong ngành hàng không, kết nối tất cả các bộ phận liên quan tới quản lý không lưu dưới mặt đất và tàu bay hoạt động trên trời Đây là mạng viễn thông toàn cầu, là phần cốt lõi, phần xương sống cấu thành nên hệ thống CNS/ATM ATN liên kết các hệ thống, thiết bị riêng lẻ như : hệ thống thông tin liên lạc, hệ thống dẫn đường, hệ thống giám sát thành một hệ thống thống nhất về phương thức truyền nhằm phục vụ cho công tác điều hành và quản lý không lưu được an toàn và hiệu quả hơn Rõ ràng, việc nghiên cứu ứng dụng triển khai các công nghệ mới

áp dụng trong nghành quản lý bay Việt Nam nói chung và mạng ATN nói riêng là một nhiệm

vụ quan trọng Do đó, đề tài “Nghiên cứu phương án triễn khai AMHS mạng ATN trong hệ

đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của ngành hàng không dân dụng Việt Nam theo yêu cầu của ICAO

CHƯƠNG 1

MẠNG VIỄN THÔNG HÀNG KHÔNG ATN

1.1 Tổng quan về mạng ATN

1.1.1.Khái niệm ATN

ATN là một mạng viễn thông toàn cầu dành cho ngành hàng không, có khả năng liên kết các hệ thống cuối (End system - ES), các hệ thống trung gian (Intermediate Systems) đang sử dụng trong các mạng con khác nhau, nhằm cung cấp dịch vụ truyền số liệu đáng tin cậy, mạnh

mẽ và có tính thống nhất giữa các hệ thống máy tính với nhau (các hệ thống cuối), mà các hệ thống máy tính này có thể đặt cố định tại mặt đất hoặc di động trên không

Hình 1.1 Tổng quan về mạng ATN

1.1.2 Ưu điểm và lợi ích của mạng ATN

1.1.2.1 Sự cần thiết phải thực hiện mạng ATN

1.1.2.2 Ưu điểm và lợi ích của mạng ATN

So sánh với hệ thống liên lạc thoại thông thường, ATN và các ứng đụng ATM của nó đem lại những lợi ích sau:

- Thông tin liên lạc rõ ràng hơn dẫn đến giảm bớt những lỗi trong giao tiếp

- Việc sử dụng các kênh thông tin hiệu quả hơn đưa đến các kênh liên lạc giữa mặt đất

và máy bay và các đường truyền trên mặt đất được giảm đi Có khả năng kết nối bất kỳ hai đầu cuối người sử dụng nào ở trên máy bay hoặc ở mặt đất trong mạng ATN

- Giảm bớt khối lượng công việc cho phi công và kiểm soát viên không lưu hay các bộ phận liên quan đến hoạt động ATM

- Giảm bớt yêu cầu cho đa số những hệ thống liên lạc đo các ứng dụng ATSC, AOC,AAC, APC của nó

- ATN còn đem lại các lợi ích khác : Giảm nhiên liệu bay, thời gian bay

1.3 Các thành phần chủ yếu của ATN

và các hệ thống đầu cuối (ESs) được mô tả dưới hình vẽ sau:

Hình 1.3 Minh họa các thành phần chủ yếu của ATN

1.3.1 ATN routers

ATN routers là các hệ thống trung gian (IS), về mặt cấu trúc ATN router được phân thành ba lớp tương ứng với ba tầng thấp nhất trong mô hình tham chiếu OSI thực hiện chức năng truyền dữ liệu, định tuyến và liên kết các mạng con khác nhau Việc trao đổi dữ liệu giữa các routers thông qua các giao thức định tuyến ATN router thực hiện truyền các gói dữ liệu

người sử dụng qua đường đi thích hợp nhất, bằng cách thu thập các yêu cầu dịch vụ cụ thể được đóng trên header của các gói dữ liệu

1.3.1.1 Phân loại ATN router

* Phân loại theo giao thức được hỗ trợ : gồm có 2 loại Router

- Router nội miền: Là các router chỉ sử dụng trong một miền định tuyến ATN và là

vấn đề nội bộ

- Router liên miền: Là các routers định tuyến liên miền (Boụndary Intermediate

System-BIS) được yêu cầu dùng cho mạng ATN để liên kết dịch vụ thông tin đã được định chuẩn đến các miền định tuyến kế cận và các routers cùng loại khác trong miền định tuyến của chúng

* Phân loại theo chức năng liên kết

- Backbone BISs(BBISs): BBISs là router mà định tuyến chủ yếu cho các gói PDUs

(Protocol Data Unit) giữa các miền định tuyến

- End BIS: Các BISS tận cùng được kết nối đến một hay nhiều BBIS và cung cấp các

dịch vụ định tuyến cho một miền định tuyến duy nhất

* Phân loại theo lớp chức năng sử dụng liên miền

Theo chức năng sử dụng liên miền, ta còn phân loại ATN router thành ba lớp:

- Ground-Ground Router: Là router được dùng để liên kết các mạng con được đặt

cố định trên mặt đất

- Air-Ground Router (đặt tại mặt đất): Là router được dùng để liên kết các mạng con

được đặt cố định trên mặt đất và các mạng con di động trên không

- Airbone Router: Là router phù hợp với các thiết bị trên máy bay

1.3.1.2 So sánh OSI Router và ATN Router

Sự khác nhau chủ yếu giữa OSI router chuẩn và ATN router liên miền là:

- Ứng dụng các chính sách định tuyến cụ thể trong việc hỗ trợ thông tin liên lạc di động

- Sử dụng gắn thẻ an toàn cho việc định tuyến ATN

- Áp dụng kỹ thuật nén dữ liệu để sử dụng hiệu quả đường truyền A/G

- Cung cấp lộ trình khởi đầu và kết thúc

1.3.1.3 Cấu trúc ATN router theo OSI và các giao thức

Trong hình 1.4 bên dưới, IS là ATN router thể hiện theo mô hình tham chiếu OSI ATN router chỉ gồm ba lớp thấp của mô hình OSI là: lớp vật lý (Physical), lớp liên kết dữ liệu (Data link) và lớp mạng (Network)

Hình 1.4 Mô hình liên kết IS ES theo OSI

Các giao thức dùng cho từng tầng được mô tả trong bảng 1 1

Bảng 1.1 Giao thức dùng trong ATN router

Mạng (Network) IDRP, CLNP, SNDCF, X.25, PLP

Liên kết dữ liệu (Data link) LAPB

Vật lý (Physical) Giao tiếp vật lý với mạng chuyển mạch gói

1.3.2 Hệ thống cuối ATN

Hệ thống cuối ATN trao đổi dữ liệu với các hệ thống cuối ATN khác trong mạng nhằm cung cấp các dịch vụ thông tin liên lạc giữa hai đầu cuối (end to end) cho các ứng dụng của ATN

1.3.3.2 Mạng con không - địa

Mạng con không địa có nhiệm vụ đảm bảo việc kết nối giữa các người sử dụng mạng con mặt đất với các người sử dụng mạng con trên không

1.3.3.3 Mạng con trên không

1.3.4 Cấu trúc mạng ATN theo mô hình OSI

1.4 Định tuyến và quản lý địa chỉ trong mạng ATN

1.4.1 Mô hình ATN internet

ATN bao gồm các thành phần chức năng:

- Các hệ thống cuối ES

- Các hệ thống trung gian IS

- Các đường truyền thông tin

Liên kết các thành phần chức năng trên tạo thành mạng ATN intemet

Hình 1.7 Mô hình ATN intemet

1.4.2 Các yêu cầu định tuyến

1.4.3 Định tuyến trong nội bộ miền (IntraDomain Routing)

1.4.4 Định tuyến liên miền (InterDomain Routing)

1.4.5 Các dạng của miền định tuyến RDS

1.4.6 Xây dựng miền định tuyến

1.4.7 Các giao thức định tuyến

1.5 Phương pháp đánh địa chỉ mạng và quản lý địa chỉ ATN

1.5.1 Các tính chất của địa chỉ mạng ATN

Địa chỉ mạng ATN cần thỏa mãn các tính chất sau:

1.5.1.1 Về kỹ thuật

1.5.1.2 Về quản lý

1.5.2 Quản lý địa chỉ mạng ATN

Địa chỉ ATN NSAP bao gồm các trường thông tin khác nhau, mỗi trường thông tin trong địa chỉ chứa tập giới hạn các giá trị được phép Các tổ chức phải được giao trách nhiệm

để quản lý tập giới hạn giá trị này Trách nhiệm quản lý này bao gồm các thủ tục cho việc qui định giá trị cho các trường thông tin, việc ấn định giá trị cho các vùng đặc biệt, đồng thời phát hành và công bố cách cấp phát và ấn định nêu trên Phương pháp định địa chỉ ATN còn nhằm hợp nhất các cách định địa chỉ đang tồn tại trong ngành hàng không

Cú pháp của địa chỉ ATN NSAP (phân chia trường thông tin, kích thước, định dạng) được chỉ định và quản lý bởi ICAO

Ngữ nghĩa của địa chỉ ATN NSAP (tức nội dung và ý nghĩa của trường thông tin) được chỉ định và quản lý bởi ICAO

1.5.3 Các miền và việc quản lý địa chỉ ATN NSAP

Phương pháp định địa chỉ ISO NSAP dựa trên hai nguyên tắc quan trọng:

- Các nhà quản lý địa chỉ đang cộng tác và

- Các miền theo địa chỉ phân cấp

1.5.4 Biểu diễn địa chỉ ATN NSAP

1.5.4.1 Cú pháp của địa chỉ ATN NSAP

Hình 1.11 cho ta thấy cú pháp địa chỉ mạng NSAP :

Hình 1.11 Cú pháp địa chỉ NSAP

- Area addresses: Là phần tiền tố của địa chỉ NSAP

- System identifier: Phần nhận dạng cho hệ thống đầu cuối hay hệ thống trung gian trong

miền định tuyến

- Selector (SEL): Phần nhận dạng người sử dụng dịch vụ mạng hay thực thể mạng trong

hệ thống cuối hoặc hệ thống trung gian

1.5.4.2 Khuôn dạng địa chỉ mạng NSAP

Hình 1.12 minh họa khuôn dạng địa chỉ mạng ATN NSAP được bắt đầu bởi hai trường AFI và IDI theo ISOIIEC 8348 và kết thúc với hai trường System ID (SYS) và SEL theo

ISO/IEC 10589

Hình 1.12 Khuôn dạng địa chỉ ATN NSAP

- IDP (Initial Domain Part): IDP là phần đầu tiên của địa chỉ miền, do ISO và ITU qui

định để phân biệt các mạng con khác nhau, trong đó:

- Trường AFI : Thông tin chỉ định nhà quản lý và miền cấp hai, nó được biểu diễn bằng

số thập phân có hai chữ số, do kích thước chỉ dài 1 byte nên AFI có giá trị từ 00 đến 99 Theo

tài liệu ATN SARPS, AFI = 47 (dạng BCD) hay AFI 0100 0 111 (Binary)

- Trường IDI: Chỉ định miền cấp hai theo ISO/IEC 6523 ứng với miền cấp hai được chỉ

định trong AFI chỉ định cơ quan chủ quản của mạng), nó được biểu diễn bằng số thập phân 4 chữ số (dài 2 byte) Theo tài liệu ATN SARPS, cơ quan chủ quản ATN là ICAO, nên IDI 0027

(BCD) hay IDI = 0000 0000 0010 0111 (Binary)

- DSP (Domain Specific Part) : Phần địa chỉ chi tiết của mạng do cơ quan chủ quan

chịu trách nhiệm phân định (ở đây là ICAO) Kiểu cấu trúc trong phần DSP nhằm mục đích tìm đường cho thông tin Hình 1.13 thể hiện các thành phần trong DSP

- Trường ADM: Được dùng để phân chia chi tiết hơn miền địa chỉ mạng do VER chỉ

định (một quốc gia hay một tổ chức của ICAO) ADM có chiều dài 3 byte, được biểu diễn tùy theo giá trị của VER

- Trường VER: Định nghĩa trong ICAO DOC 9705, thường dùng để phân miền địa chỉ

mạng thành những miền địa chỉ cấp thấp hơn Nó được biểu diễn bằng số Hex có 2 chữ

số (dài 1 byte) từ 00 đến FF

- Trường RDF: Chỉ định dạng định tuyến của miền cấp ba Do yếu tố lịch sử khi xây

dựng NSAP, hiện không dùng thông tin này RDF có kích thước 1 byte, nên RDF = 00 (HEX) hay RDF = 0000 0000 (Binary)

- Trường ARS: Chỉ danh cho các miền định tuyến nằm bên trong quốc gia hay tổ chức

được chỉ định bởi ADM Mỗi quốc gia hay tổ chức được chỉ định trong ADM có trách nhiệm xác định giá trị ARS

- Trường SYS ID (6 bytes): Chỉ danh duy nhất cho ES và IS Việc cấp phát SYS ID là

trách nhiệm của cơ quan quản lý địa chỉ của khu vực định tuyến mà ES và IS đặt trong

đó

- Trường SEL (1 byte): Được dùng để chỉ danh một thực thể mạng ES hay IS hoặc quá

trình người dùng dịch vụ mạng để phát và nhận các đơn vị dữ liệu dịch vụ mạng (NSDUS)

1.5.4.3 Khuôn dạng địa chỉ mạng ATN NSAP của Việt Nam

Sau đây là một ví dụ về địa chỉ mạng ATN NSAP của Việt Nam theo theo khuôn dạng của ICAO

ADM 81 56 56 Asia, V, V

ARS xx xx xx Network ID, Network group ID, Domain ID

LOC xx xx Sub-domain Group ID, Sub-domain ID

SYS xx xx xx xx xx xx Chỉ danh ES và IS

SEL xx

00: IS tại mặt đất

01 : ES tại mặt đất và trên máy bay sử dụng COTP

02: ES tại mặt đất và trên máy bay sử dụng CLTP

FE: IS A/G

1.6 Kêt luận chương

Hiện nay ngành QLB phối hợp hệ thống Radar sơ cấp - thứ cấp (PSR/SSR) để giám sát hoạt động bay Với trang thiết bị của hệ thống Radar hiện nay của QLB đã phủ sóng hoàn toàn hai vùng FIR HAN và FIR HCM Các tín hiệu này được đưa về hai trung tâm xử lý số liệu bay

và xử lý tín hiệu Radar ở HN và HCM Hiện Tổng cty bảo đảm hoạt động bay Việt nam có 06 radar trên toàn quốc Ba PSR / MSSRs được lắp đặt tại Nội Bài, Đà Nẵng và sân bay Tân Sơn Nhất, và ba MSSRs được lắp đặt tại Vinh, Qui Nhơn và Cà Mau

Bảng 2.2 Hệ thống Radar (PSR/SSR) tại Việt Nam

2.3 Mạng thông tin vệ tinh của Tổng Công ty Quản lý bay Việt Nam

Mạng thông tin VSAT hiện tại của Tổng Công ty Quản lý bay Việt Nam thông qua vệ tinh THAICOM 1A theo mô hình mạng lai ghép hỗn hợp giữa hình sao và hỗn hợp Mạng bao gồm ba trạm HUB và các trạm đầu cuối ở các sân bay địa phương

 Trạm HUB

- Bao gồm các trạm: NBA, DAN, TSN, với cấu hình sau:

- Anten đường kính 4.5 m, băng tần C, của hãng NEC

- 1+1 Khuếch đại công suất (SSPA) 20W hoặc 100W của NEC và Hughes

- Modem: D1220A HUB của NEC và UMOD 9100 dùng phần mềm Rel 3.14 của Hughes

- Thiết bị ghép kênh: Fastlane F10 dùng phần mềm ”Scitec Flashpak S/W ver F3.02” của hãng Scitec Australia

 Trạm VSAT xa loại 1

Bao gồm các trạm VINH, CAMAU với cấu hình sau:

- Anten Đường kính 2.4 m, băng tần C của hãng Hughes

converter) của hãng EF data - Mỹ

- Modem: UMOD 9100 dùng phần mềm Rel 3.14 của Hughes

- Thiết bị ghép kênh: Fastlane F5 dùng phần mềm Scitecs Flashpak S/W ver F3.02 của hãng Scitec Australia

 Trạm VSAT loại 2

Bao gồm các trạm Cát bi, Nà Sản, Điện Biên, Lào, Phan Rang, Nha Trang, Liên Khương, Ban Mê Thuột, Phú Quốc, Cambobia với cấu hình sau:

- Anten đường kính 2.4 m, băng tần C của hãng Hughes

2.4 Quy hoạch mạng ATN của Tổng Công ty Quản lý bay Việt Nam

2.4.1 Các bước thực hiện quy hoạch mạng ATN của Tổng Công ty Quản lý bay Việt Nam

Nghiên cứu quy hoạch mạng sẽ gồm các bước sau

- Tìm hiểu cấu trúc mạng AFTN hiện tại của Tổng Công ty Quản lý bay Việt Nam Các ứng dụng cần có trên nền ATN trong tương lai Với đặc điểm của hệ thống AFTN hiện tại, với quy mô của Tổng công ty, phạm vy đề tài sẽ xây dựng quy hoạch dựa trên các ứng dụng G/G, đặc biệt là ứng dụng AMHS Trên cơ sở đó sẽ tính toán băng thông cần thiết của mạng ATN mới dựa vào mức tăng trưởng, tốc độ hiện tại của mạng AFTN

- Xây dựng mô hình chuyển đổi từ mạng AFTN sang AMHS

2.4.2 Cấu trúc mạng AFTN hiện tại của Tổng Công ty Quản lý bay Việt Nam

Theo sơ đồ trên, ta nhận thấy mạch AFTN hiện tại chủ yếu là tốc độ thấp sử dụng giao thức không đồng bộ, đa số đều có tốc độ 2400b/s Khi xem xét cấu hình mạch AFTN hiện tại,

ta nhận thấy phần lớn các mạch AFTN sẽ không phù hợp với mạng ATN và chúng vẫn cần phải được nâng cấp dưới hình thức kết nối tốc độ cao (dung lượng băng thông) nên sử dụng giao thức như X.25 để tương thích với các lớp thấp hơn ATN

Để hình thành mạng ATN trước tiên nâng cấp thông tin dữ liệu G/G trên cơ sở sử dụng phương thức X25 và các bộ cổng, bộ phân đường (gateway/router) chuyển từ AFTN sang ATN

và sau đó áp dụng cho A/G Trong bước này, ta sẽ tiến hành tính toán lại dung lượng băng thông cần thiết cho cấu hình mạng ATN trong tương lai

2.4.3 Sơ đồ mạng ATN của Tổng công ty BĐHĐB Việt Nam

Về cơ bản, mạng ATN được phát triển từ mạng AFTN sẵn có nên sơ đồ của mạng ATN

về cơ bản cũng giống như sơ đồ của mạng AFTN, chỉ thay đổi về dung lượng băng thông cần

thiết Sơ đồ này các đường trục từ các sân bay lớn : Tân Sơn Nhất, Nội Bài, Gia Lâm, Đà Nẵng đến các sân bay địa phương và các nước trong khu vực

Hình 2.8 Sơ đồ mạng AFTN của Tổng Công ty Quản lý bay Việt Nam

2.5 Tính toán băng thông mạng ATN của Tổng Công ty Quản lý bay Việt Nam

2.5.1 Thời gian truyền

Khi tính toán băng thông cần thiết, ta cần quan tâm đến các yếu tố

- Lưu lượng mà mạng có thể điều khiển được

- Chi phí hoạt động tương ứng với lưu lượng

- Tốc độ mạng để truyền điện văn