Nghiên cứu hệ thống trao đổi điện văn dịch vụ không lưu AMHS

Ở Việt Nam, hệ thống trao đổi điện văn dịch vụ không lưu AMHS là một bộ phận trong hệ thống CNS/ATM mới sẽ được thực hiện trong thời gian tới.. DANH M ỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ACSE Acces

THÔNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRAO ĐỔI ĐIỆN VĂN DỊCH VỤ KHÔNG LƯU (AMHS)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy tính và truyền thông

Hà Nội – Năm 2012

-

TRẦN VĂN HÀ

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRAO ĐỔI ĐIỆN VĂN

DỊCH VỤ KHÔNG LƯU (AMHS)

Chuyên ngành : Kỹ thuật máy tính và truyền thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Kỹ thuật máy tính và truyền thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

PGS TS Đặng Văn Chuyết

Hà Nội – Năm 2012

L ỜI NÓI ĐẦU

Hàng không dân dụng là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn đại diện cho phương thức vận tải tiên tiến và hiện đại, ngày càng đóng vai trò to

lớn và có ảnh hưởng quan trọng trong công cuộc phát triển kinh tế – văn hoá – xã hội, an ninh và quốc phòng của đất nước

Để đáp ứng được nhu cầu vận chuyển hàng hóa, đi lại với cường độ cao thì công tác bảo đảm hoạt động bay là hết sức quan trọng trong đó hệ thống CNS/ATM: Thông tin – Dẫn đường – Giám sát/Quản lý không lưu được coi

là “trái tim” của hệ thống đảm bảo an toàn và định hướng bay Hạ tầng kỹ thuật CNS/ATM này đã đáp ứng được yêu cầu của công tác quản lý không lưu trước đây

Tuy nhiên với tốc độ phát triển nhanh chóng của lưu lượng hàng không, trong tương lai tới, hạ tầng này không thể tiếp tục phục vụ tốt cho công tác

quản lý không lưu nữa Vì thế, tổ chức hàng không dân dụng quốc tế ICAO

đã đề xuất thay thế hạ tầng cũ bằng một hạ tầng CNS/ATM mới dựa trên mạng viễn thông hàng không ATN bao phủ toàn cầu Ở Việt Nam, hệ thống trao đổi điện văn dịch vụ không lưu (AMHS) là một bộ phận trong hệ thống CNS/ATM mới sẽ được thực hiện trong thời gian tới Vì thế tôi lựa chọn đề

tài “Nghiên c ứu hệ thống trao đổi điện văn dịch vụ không lưu (AMHS)”

làm đối tượng nghiên cứu trong luận văn này

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS.Đặng Văn Chuyết – người trực tiếp hướng dẫn tôi, anh

Tống Hồ Thắng – trưởng phòng kỹ thuật trung tâm quản lý bay dân dụng Việt Nam và anh Nguyễn Duy Dũng – tổ trưởng tổ thiết bị AMSS cùng các cán bộ công ty quản lý bay dân dụng Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

M ỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT 6

DANH MỤC HÌNH VẼ 7

DANH MỤC BẢNG BIỂU 10

1 PHẦN 1 TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ KHÔNG LƯU 11

1.1 Quản lý không lưu 11

1.2 Hệ thống thông tin, dẫn đường, giám sát hàng không 11

1.2.1 Hệ thống thông tin 11

1.2.2 Hệ thống dẫn đường 13

1.2.3 Hệ thống giám sát 14

1.3 Các hạn chế của hệ thống CNS/ATM hiện tại 15

1.4 Định hướng xây dựng mạng viễn thông hàng không mới ATN 16

1.4.1 Kiến trúc mạng ATN 17

1.4.2 Các mức của mạng ATN 20

1.4.3 Địa chỉ trên mạng ATN 22

1.5 Dịch vụ trao đổi điện văn 24

1.5.1 Khái niệm về trao đổi điện văn 24

1.5.2 Mô hình hệ thống trao đổi điện văn hiện nay tại Việt Nam 25

1.5.3 Khuôn dạng của điện văn AFTN 27

2 PHẦN 2 TIÊU CHUẨN CHUYỂN GIAO ĐIỆN VĂN X400 29

2.1 Mô hình tiêu chuẩn trao đổi điện văn X400 29

2.1.1 UA 31

2.1.2 Vấn đề nảy sinh khi triển khai UA 31

2.1.3 MS 31

2.1.4 MTA 32

2.1.5 AU 32

2.2 Các giao thức của tiêu chuẩn X400 33

2.2.1 Giao thức P7 33

2.2.2 Giao thức P3 34

2.2.3 Giao thức P1 34

2.2.4 Giao thức P2 36

2.3 Đánh giá các ưu điểm của tiêu chuẩn X400 36

2.3.1 Ưu điểm trong kiến trúc giao thức phân lớp 36

2.3.2 Ưu điểm trong khả năng mở rộng 37

2.3.3 Ưu điểm trong việc ưu tiên truyền điện văn 37

2.3.4 Ưu điểm trong vấn đề an ninh và bảo toàn điện văn 37

2.3.5 Ưu điểm trong việc gửi nhận điện văn linh động 38

3 PHẦN 3 TIÊU CHUẨN THƯ MỤC X500 39

3.1 Mô hình tiêu chuẩn thư mục X500 39

3.2 Cây thư mục DIT 41

3.3 Thư mục phân tán 42

3.4 Miền quản lý thư mục 43

4 PHẦN 4 HỆ THỐNG TRAO ĐỔI ĐIỆN VĂN AMHS 44

4.1 Mô hình hệ thống AMHS 44

4.1.1 Đầu cuối AMHS 45

4.1.2 Máy chủ AMHS 46

4.1.3 AFTN/AMHS Gateway 47

4.2 Địa chỉ trong AMHS 49

4.2.1 Vấn đề nảy sinh khi đánh địa chỉ người dùng 49

4.2.2 Các thuộc tính của địa chỉ 50

4.2.3 Địa chỉ thông thường 50

4.2.4 Địa chỉ chuyển đổi 52

4.2.5 So sánh hai loại địa chỉ trong AMHS 53

4.2.6 Miền quản lý 55

4.2.7 Tên thư mục 56

4.3 Dịch vụ trao đổi điện văn do X400 cung cấp 56

4.3.1 Mức dịch vụ cơ bản 56

4.3.2 Mức dịch vụ mở rộng 57

4.3.3 Mức ưu tiên văn bản 57

4.3.4 Định tuyến điện văn 58

4.3.5 Các định dạng nội dung điện văn 59

4.3.6 Chứng thực người gửi điện văn và bảo toàn nội dung điện văn 59

5 PHẦN 5 PHƯƠNG HƯỚNG TRIỂN KHAI AMHS TRÊN THẾ GIỚI 61 5.1 Phương hướng thực hiện AMHS trong khu vực 61

5.2 Các bước triển khai AMHS của ICAO 62

5.3 Cấu trúc ATN dự kiến khu vực châu Á Thái Bình Dương 65

5.4 Định tuyến giữa các hệ thống AMHS 67

5.4.1 Vấn đề nảy sinh khi định tuyến giữa các AMHS 67

5.4.2 Chính sách định tuyến do ICAO đề xuất 67

5.4.3 Chính sách định tuyến trong thời kỳ quá độ 68

5.4.4 Ưu điểm trong chính sách định tuyến của ICAO 69

5.5 Một số giải pháp đang được triển khai trên thế giới 70

5.5.1 Thiết bị ứng dụng cho hệ thống AMHS 70

5.5.2 ATN router hai chồng giao thức 72

5.5.3 Giải pháp của hãng SITA 72

6 PHẦN 6 ĐỀ XUẤT TRIỂN KHAI AMHS TẠI VIỆT NAM 76

6.1 Các nhược điểm của mạng AFTN tại Việt Nam 76

6.2 Những cải thiện sau khi triển khai AMHS 77

6.3 Những khó khăn khi triển khai AMHS 79

6.4 Đề xuất triển khai AMHS tại Việt Nam 79

6.4.1 Đề xuất mô hình mạng AMHS 79

6.4.2 Đề xuất địa chỉ cho mạng AMHS 83

6.4.3 Đề xuất chức năng của hệ thống AMHS 84

6.4.4 Đề xuất giao thức hạ tầng mạng AMHS 86

6.4.5 Đề xuất giao thức của AMHS router 87

6.4.6 Đề xuất yêu cầu về phần cứng và phần mềm 88

6.4.7 Đề xuất khả năng dự phòng và sẵn sàng cao cho hệ thống 89

6.4.8 Đề xuất các bước triển khai AMHS 91

7 Kết luận 98

8 Tài liệu tham khảo 99

DANH M ỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

ACSE Access Control Service Elements Yêu t ố dịch vụ điều khiển truy cập

AFTN Aeronautical Fixed Telecomunication

Network

Mạng viễn thông hàng không

BBIS Backbone Bo ụndary Intermediate System Router xương sống liên miền

CAAS Common AMHS Addressing Scheme Cách đánh địa chỉ AMHS thông

thường

GNSS Navigation Satellite System H ệ thống dẫn đường bằng vệ tinh

ICAO International Civil Aviation Organization T ổ chức hàng không dân dụng quốc

tế

ITU-T International Telecommunication Union Liên hiệp viễn thông quốc tế

MASE Message Administrator Service Element Yếu tố dịch vụ quản trị điện văn

MDSE Message Delivery Service Element Y ếu tố dịch vụ gửi điện văn

MRSE Message Retrieval Service Element Y ếu tố dịch vụ nhận điện văn

MSSE Message Submission Service Element Yếu tố dịch vụ gửi điện văn

MTSE Message Transfer Service Element Y ếu tố dịch vụ truyền điện văn

ULCS Upper Layers Communication Service V ụ thông tin lớp trên

DANH M ỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các trạm VHF và tầm phủ sóng VHF tại Việt Nam 12

Hình 1.2 Sơ đồ trạm radar và tầm phủ sóng ở Việt Nam 14

Hình 1.3 Mạng viễn thông hàng không ATN 16

Hình 1.4 Mô hình kiến trúc mạng ATN 18

Hình 1.5 Liên kết giữa các thành phần của ATN 19

Hình 1.6 Địa chỉ trong mạng ATN 22

Hình 1.7 Cấu trúc địa chỉ đầu cuối 22

Hình 1.8 Định dạng địa chỉ NSAP 23

Hình 1.9 Sơ đồ liên kết các trạm AFTN khu vực Đông Nam Á 26

Hình 2.1 Mô hình kiến trúc hệ thống trao đổi điện văn X400 30

Hình 2.2 Các thành phần của mạng X400 30

Hình 2.3 Các giao thức của X400 33

Hình 2.4 Giao thức P1 chứa P2 trong quá trình trao đổi điện văn 35

Hình 3.1 Mô hình tiêu chuẩn thư mục X500 39

Hình 3.2 Cây thư mục DIT 41

Hình 3.3 Dữ liệu lưu trữ thông tin người dùng trong X500 42

Hình 3.4 Cây thông tin thư mục phân tán 42

Hình 3.5 Miền quản lý thư mục 43

Hình 4.1 Mô hình cơ bản của mạng AMHS 44

Hình 4.2 Cấu trúc mở rộng của mạng AMHS 45

Hình 4.3 Đầu cuối AMHS 46

Hình 4.4 Máy chủ AMHS 46

Hình 4.5 AFTN/AMHS Gateway 47

Hình 4.6 MTCU liên kết thành phần AFTN và MTA 48

Hình 4.7 Địa chỉ thông thường của Đức lưu trữ trong X500 51

Hình 4.8 Địa chỉ chuyển đổi của Cộng hòa Sip lưu trữ trong X500 53

Hình 4.9 So sánh hai địa chỉ CAAS và XF 53

Hình 4.10 Miền quản lý AMHS 55

Hình 5.1 Mô hình triển khai AMHS bước 1 của ICAO 62

Hình 5.2 Mô hình triển khai AMHS bước 2 của ICAO 63

Hình 5.3 Mô hình triển khai AMHS bước 3 của ICAO 64

Hình 5.4 Kết nối ATN xương sống khu vực châu Á Thái Bình Dương 65

Hình 5.5 Cấu trúc mạng ATN nội bộ khu vực châu Á Thái Bình Dương 66

Hình 5.6 Hệ thống AMHS của Isode 71

Hình 5.7 Mô hình router 2 chồng giao thức TP4 và TCP 72

Hình 5.8 SITA AFTN/AMHS Gateway tập trung 73

Hình 5.9 Dịch vụ chuyển giao điện văn SITA 74

Hình 5.10 Dịch vụ quản lý AMHS dùng chung SITA 75

Hình 6.2 Hệ thống AMHS theo mô hình 1 tại Tân Sơn Nhất 81

Hình 6.3 So sánh hai địa chỉ CAAS và XF 83

Hình 6.4 Mô hình quá độ lên AMHS tại Châu Âu 86

Hình 6.5 Cấu hình kết nối các AMHS trong giai đoạn 1 91

Hình 6.6 Cấu hình mạng AMHS Việt Nam giai đoạn 1 92

Hình 6.7 Cấu hình kết nối các AMHS trong giai đoạn 2 92

Hình 6.8 Cấu hình mạng AMHS Việt Nam giai đoạn 2 93

Hình 6.9 Cấu hình kết nối các AMHS trong giai đoạn 3 94

Hình 6.10 Cấu hình mạng AMHS Việt Nam giai đoạn 3 94

Hình 6.11 Cấu hình kết nối các AMHS trong giai đoạn 4 95

Hình 6.12 Cấu hình mạng AMHS Việt Nam giai đoạn 4 96

Hình 6.13 Cấu hình kết nối các AMHS trong giai đoạn 5 96

Hình 6.14 Cấu hình kết nối các AMHS trong giai đoạn 6 97

DANH M ỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Chồng giao thức của ATN Router 19

Bảng 1.2 Mã ICAO một số sân bay lớn ở Việt Nam 25

Bảng 4.1 Thuộc tính của địa chỉ trong AMHS 50

Bảng 4.2 Địa chỉ CAAS của đài chỉ huy sân bay Nội Bài 51

Bảng 4.3 Địa chỉ XF của đài chỉ huy sân bay Nội Bài 52

Bảng 4.4 Phân loại và mức ưu tiên điện văn trong AFTN 57

Bảng 4.5 So sánh mức ưu tiên giữa AFTN và AMHS 58

Bảng 5.1 Vị trí AMSS xương sống khu vực châu Á Thái Bình Dương 68

1 PH ẦN 1

1.1 Quản lý không lưu

Hệ thống quản lý không lưu (Air Traffic Management - ATM) chỉ huy điều hành tất cả các máy bay hoạt động trong khu vực quản lý của mình

Quản lý không lưu đảm bảo cho máy bay bay an toàn, điều hòa và hiệu quả từ lúc cất cánh đến khi hạ cánh

Theo quan niệm hiện nay của tổ chức hàng không dân dụng quốc tế ICAO (International Civil Aviation Organization), những nhiệm vụ chính của công tác quản lý không lưu bao gồm:

− Các dịch vụ không lưu nhằm ngăn ngừa va chạm giữa các máy bay, thúc đẩy và điều hoà hoạt động bay

− Quản lý vùng trời: tổ chức sắp xếp việc sử dụng vùng trời, hành lang bay cho các mục đích khác nhau

− Khí tượng: cung cấp cho trạm kiểm soát không lưu và phi công biết được các tin tức liên quan đến khí tượng

− Tìm kiếm cứu nguy: hoạt động tìm kiếm, cứu nạn máy bay lâm nguy

1.2 Hệ thống thông tin, dẫn đường, giám sát hàng không

1.2.1 H ệ thống thông tin

Thông tin trong hàng không cho phép trao đổi dữ liệu giữa các cơ quan kiểm soát không lưu và các hệ thống tự động Gồm ba hệ thống chính:

− Hệ thống thông tin hàng không lưu động

− Hệ thống thông tin trực thoại không lưu

− Hệ thống thông tin hàng không cố định (Aeronautical Fixed Telecomunication Network – AFTN)

Thông tin hàng không lưu động còn gọi là thông tin đối không nhằm

phục vụ liên lạc giữa máy bay và trạm kiểm soát không lưu Đây là hệ thống thông tin quan trọng bậc nhất cho công tác bảo đảm an toàn và điều hòa bay

Việc liên lạc không đất sử dụng các hệ thống thu phát VHF với cơ chế điều biên AM tạo nên mạng lưới các trạm VHF bao phủ toàn bộ vùng thông báo bay Tại Việt Nam hiện có các trạm VHF đường dài tại sân bay Nội Bài, Tân Sơn Nhất, Cà Mau, Qui Nhơn, núi Tam Đảo

Hình 1.1 Các trạm VHF và tầm phủ sóng VHF tại Việt Nam

Nguồn: [1]

H ệ thống thông tin trực thoại không lưu là một hệ thống thông tin vô

tuyến giữa kiểm soát viên không lưu với máy bay, liên lạc điện thoại giữa trung tâm với các đài trạm tại các sân bay lẻ, giữa các mạng quản lý bay với nhau

tin ghép nối các cơ sở mặt đất của ngành hàng không nhằm đảm bảo liên lạc thoại, thông tin số liệu giữa các cơ quan kiểm soát không lưu trong nước và quốc tế, giữa các đơn vị liên quan tới quản lý và điều hành bay AFTN là một

hệ thống mang tính toàn cầu, được hình thành nên từ các trung tâm chuyển

mạch liên kết với nhau theo phương thức điểm – điểm

1.2.2 H ệ thống dẫn đường

Hệ thống dẫn đường là tổ hợp các đài dẫn hướng, định vị, đo cự ly trải dài trên các tuyến bay nội địa và quốc tế nhằm giúp cho máy bay xác định được tọa độ, hướng, đường bay… ở mọi thời điểm trong quá trình bay

Có 3 hệ thống chính được sử dụng để phục vụ dẫn đường:

bay xác định tọa độ so với toạ độ đài NDB

Range - VOR): Cung cấp thông tin cho máy bay xác định hướng giữa đài VOR - máy bay - phương bắc từ

thông tin cho máy bay xác định khoảng cách giữa đài DME - máy bay

1.2.3 H ệ thống giám sát

Hệ thống giám sát có chức năng cung cấp cho các bộ phận trực tiếp điều hành – thông báo bay thông tin tọa độ, cao độ, tốc độ, hướng bay, nhiên liệu, mã số… của máy bay trong vùng trách nhiệm quản lý

Tại khu vực tại sân sử dụng hệ thống camera quay toàn cảnh đường băng Khi máy bay đang bay sử dụng đến các hệ thống radar sơ cấp và thứ

cấp

Hình 1.2 Sơ đồ trạm radar và tầm phủ sóng ở Việt Nam

Nguồn [1]

1.3 C ác hạn chế của hệ thống CNS/ATM hiện tại

Ủy ban đặc biệt về các hệ thống không vận trong tương lai đã nghiên cứu kỹ lưỡng các hệ thống hiện tại, những công nghệ mới và công bố trong các báo cáo của mình về những hạn chế của hệ thống CNS/ATM hiện tại:

• H ạn chế của hệ thống thông tin liên lạc

− Tầm phủ sóng của hệ thống thông tin hiện tại bị hạn chế do phát sóng trong tầm nhìn thẳng, độ tin cậy không cao do sự thay đổi đặc tính truyền sóng và nhiễu giữa các hệ thống khác nhau

− Thông tin thoại chất lượng chưa đáp ứng với nhiều trở ngại về ngôn ngữ, thiếu các hệ thống trao đổi số liệu bằng số trên không và dưới mặt đất

• H ạn chế của hệ thống giám sát

− Chưa có được đầy đủ hình ảnh của mọi hoạt động bay ở vị trí trong vùng kiểm soát

− Thiếu phương tiện giám sát trên vùng biển, rừng núi

− Các tổ chức radar giám sát chưa phủ hết vùng thông báo bay.Tại Việt Nam theo khảo sát của tác giả tại trung tâm quản lý bay Nội Bài, hai vùng Hà

Nội và Hồ Chí Minh phải bổ trợ thêm bằng HF đối với phân cực Tây-Nam và cực Đông-Nam

• H ạn chế của hệ thống dẫn đường

− Tầm phủ sóng của các thiết bị dẫn đường đặt trên mặt đất bị hạn chế đặc biệt là ở các vùng núi, sa mạc hay đại dương

− Thiết bị dẫn đường mặt đất hiện không đồng nhất Điều này dẫn đến

việc phân cách máy bay phải đủ lớn để đảm bảo an toàn, làm hạn chế khả năng sử dụng vùng trời

1.4 Định hướng xây dựng mạng viễn thông hàng không mới

ATN

Căn cứ vào những nhược điểm trên, ICAO đã đề xuất thay thế hạ tầng

cũ bằng một hạ tầng thông tin, dẫn đường, giám sát mới Hệ thống mới cung

cấp các dịch vụ thông tin cho công tác quản lý không lưu dựa trên mạng viễn

thông hàng không (Aeronautical Telecommunication Network – ATN) bao

phủ toàn cầu

Hình 1.3 Mạng viễn thông hàng không ATN Nguồn: http://www.newsky-fp6.eu/about_newsky_project_goal.htm

Trên cơ sở hệ thống cũ, các dịch vụ của ATN cũng chia làm hai loại: ứng dụng đối không và ứng dụng mặt đất

Liên kết giữa các hệ thống dưới mặt đất với máy bay được thực hiện qua mạng HF, VHF, Radar, vệ tinh Liên kết giữa các hệ thống mặt đất với nhau được thực hiện qua mạng X25, Ethernet, TCP/IP…

Dịch vụ dẫn đường của hệ thống mới sẽ được thực hiện bởi hệ thống

dẫn đường bằng vệ tinh (Global Navigation Satellite System – GNSS) GNSS cung cấp dịch vụ dẫn đường độc lập, chính xác và tầm bao phủ hầu hết toàn cầu giúp mở ra nhiều đường bay mới

Dịch vụ giám sát được thể hiện dưới dạng một ứng dụng đối không của

ATN, đó là giám sát phụ thuộc tự động Ứng dụng này thực hiện truyền các thông tin từ máy bay (vị trí, tốc độ, số hiệu…) qua mạng số liệu ATN tới trạm kiểm soát không lưu dưới mặt đất Phương pháp này giám sát được máy bay trên diện rộng khắp toàn cầu

1.4.1 Ki ến trúc mạng ATN

Mạng ATN được tạo nên từ các hệ thống đầu cuối ATN ES (End System – ES), các hệ thống trung gian (Intermediate System – IS) và hạ tầng đường truyền liên kết các hệ thống (subnetwork)

Hình 1.4 Mô hình kiến trúc mạng ATN Nguồn [5]

Đầu cuối ATN ES có thể là những trạm máy tính cá nhân cho tới những

hệ thống hàng không lớn

Hệ thống trung gian IS thực chất là những ATN router 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

• 3 lo ại Router định tuyến trong ATN

− Router nội miền: Là các router chỉ sử dụng trong một miền quản lý

− Router liên miền: Là các routers định tuyến giữa các miền quản lý (Boụndary Intermediate System- BIS)

− Router xương sống liên miền: Là các router chính chịu trách nhiệm

thực hiện việc định tuyến giữa các miền (Backbone Boụndary Intermediate System- BBIS)

Bảng 1.1 Chồng giao thức của 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

Hình 1.5 Liên kết giữa các thành phần của ATN

Kiến trúc mạng của ATN được xây dựng dựa trên mô hình OSI 7 lớp

của ISO và được chia thành các mức:

cầu tối thiểu sau:

− Hỗ trợ thông tin gói

− Trừ liên kết dữ liệu điểm nối điểm, mỗi hệ thống gắn với mạng phải có

• M ức dịch vụ thông tin liên mạng

Mức ICS tạo ra tuyến liên kết logic giữa hai hệ thống đầu cuối ES bất

kỳ Mức này tương ứng với lớp 3 và lớp 4 (lớp mạng và lớp vận tải)

ICS đảm bảo dịch vụ thông tin tin cậy, an toàn, bảo mật và đáp ứng

chất lượng mà mỗi ứng dụng yêu cầu ICS được cung cấp bởi lớp truyền tải

và lớp mạng

• M ức dịch vụ thông tin lớp trên

Mức ULCS cung cấp dịch vụ thông tin giữa các đầu cuối, được tạo nên

từ các lớp phiên, trình bày và ứng dụng

Mỗi hoạt động của thực thể ATN tương ứng với một tiến trình ứng

dụng (Application Process – AP) Mỗi AP có một thực thể ứng dụng (Application Entity – AE) thực hiện chức năng thông tin giữa AP với những

AP đối tác khác

Quá trình truyền dữ liệu của ứng dụng có thể phân tích như sau:

dụng sang định dạng của lớp truyền tải.Lớp truyền tải lại chuyển đổi dữ liệu sang định dạng của lớp liên mạng Cứ như vậy cho đến lớp vật lý Việc này tương tự quá trình Encapsulation của router

của lớp truyền tải.Lớp truyền tải lại chuyển đổi dữ liệu sang định dạng của

lớp ứng dụng Việc này tương tự quá trình Decapsulation của router

• M ức ứng dụng

Mức ứng dụng là mức mà các ứng dụng hoạt động (như hệ thống AMHS ) Những ứng dụng trên một hệ thống ES có khả năng tương tác trực tiếp với nhau Những ứng dụng nằm trên các ES khác nhau cần phải sử dụng ULCS bên dưới để trao đổi thông tin

1.4.3 Địa chỉ trên mạng ATN

Địa chỉ của các thành phần trong hệ thống đầu cuối ATN được thể hiện trong hình dưới

Hình 1.6 Địa chỉ trong mạng ATN Nguồn [5]

Hệ thống đầu cuối ES có các địa chỉ NSAP, TSAP, SSAP, PSAP Địa chỉ được cấu trúc theo phân lớp: Địa chỉ của lớp trên là địa chỉ của lớp dưới

cộng thêm chỉ số lựa chọn

Hình 1.7 Cấu trúc địa chỉ đầu cuối Nguồn [5]

• Địa chỉ mạng con SNPA

Địa chỉ gắn với mạng con (Subnetwork Point of Attachment – SNPA)

chỉ ra điểm gắn thực sự của các hệ thống đầu cuối ES và hệ thống trung gian

IS vào mạng con SNPA nhận dạng duy nhất một hệ thống tại một mạng con được chỉ định

• Địa chỉ mức mạng NSAP

Địa chỉ NSAP được sử dụng để định vị và nhận dạng duy nhất đầu cuối trong mạng ATN

Hình 1.8 Định dạng địa chỉ NSAP Nguồn [5]

− Phần miền khởi tạo (Initial Domain Part) định ra miền địa chỉ mạng con Hai trường AFI và IDI đều mang giá trị là “470027”

− Phần miền chi tiết (Domain Specific Part) được cấu trúc như sau: Trường VER gồm 4 giá trị có chức năng nhận dạng hệ thống ATN thuộc loại

di động (máy bay ) hay cố định ( trạm mặt đất) và dùng cho không lưu hay hãng hàng không

− Trường ADM có chức năng nhận dạng tổ chức quản trị hệ thống Giá trị của trường là mã các quốc gia, các tổ chức hàng không đã được đăng ký trong ICAO

− Trường RDF = 0

− Giá trị trong trường ARS cho biết miền định tuyến của hệ thống Miền định tuyến là tập hợp một số lượng nhỏ các hệ thống đầu cuối và router Các

miền định tuyến được kết nối với nhau thông qua router Khi chuyển dữ liệu

tới một hệ thống, các router chỉ cần định tuyến tới miền định tuyến của hệ

thống đó Cấu trúc miền định tuyến trong ATN giúp cho việc định tuyến được đơn giản hơn

− Trường LOC giúp miền định tuyến có thể phân nhỏ hơn nữa nhờ đó mà việc định tuyến trong nội bộ miền định tuyến sẽ đơn giản hơn

− Trường SYS là trường nhận dạng hệ thống

− Trường SEL được dùng để nhận dạng thực thể mạng của hệ thống hoặc

tiến trình người dùng

1.5 Dịch vụ trao đổi điện văn

1.5.1 Khái ni ệm về trao đổi điện văn

Trong mạng thông tin mặt đất AFTN, dịch vụ trao đổi điện văn chiếm vai trò quan trọng để trao đổi thông tin về an toàn bay, thời tiết, hành chính hàng không, điều tiết các chuyến bay…giữa các tổ chức kiểm soát không lưu

và các tổ chức liên quan

Các trung tâm AFTN được trang bị hệ thống chuyển tiếp điện văn tự động dùng để lưu trữ, chuyển tiếp và phân phối các điện văn gắn liền với dẫn đường bay an toàn, hoạt động của các dịch vụ bay… Mỗi trạm AFTN được ICAO gán một định danh để xác định địa chỉ khi trao đổi điện văn

Bảng 1.2 Mã ICAO một số sân bay lớn ở Việt Nam

1.5.2 Mô hình h ệ thống trao đổi điện văn hiện nay tại Việt Nam

Mạng AFTN hiện nay của Việt Nam gồm có 4 trung tâm chuyển mạch:

− Sân bay Gia Lâm (VVGL)

− Sân bay Nội Bài ( VVNB)

− Sân bay Đà Nẵng (VVDN)

− Sân bay Tân Sơn Nhất (VVTS)

VVGL VVNB

Quảng Châu (Trung Quốc

Gia Lâm ( Việt Nam)

Đà Nẵng (Việt Nam)

Bankok

(Việt Nam)

Phnom Penh (Campuchia)

Kuala Lumpur (Malaysia)

Changi (Singapore)

Manila (Philippines)

Hồng Kông (Trung Quốc)

Viên Chăn (Lào)

Hình 1.9 Sơ đồ liên kết các trạm AFTN khu vực Đông Nam Á

Nguồn [2]

Ghi chú

VVNB Nội Bài

( Việt Nam) Mã ICAO của địa danh

Sân bay Tân Sơn Nhất là trung tâm chính, kết nối mạng AFTN nội địa

với AFTN Thái Lan, Campuchia, Malaysia, Singapore, Philippines, Hong Kong Sân bay Nội Bài cũng có hai kết nối quốc tế đi Lào và Quảng Châu

Các đầu cuối thường là những máy tính cá nhân kết nối trung tâm chuyển mạch AFTN được dùng để đọc và gửi điện văn Ngoài ra còn có các đầu cuối là hệ thống dữ liệu hàng không, gồm có hệ thống xử lý số liệu bay,

hệ thống không báo tự động…

1.5.3 Khuôn d ạng của điện văn AFTN

Điện văn hàng không luân chuyển giữa các tổ chức, quốc gia khác nhau

do đó được mã hóa bởi các quy ước kí hiệu do ICAO đưa ra Xét ví dụ một điện văn đơn giản

ZCZC VDN005 150200

FF VVNBZRZX

150200 VVDNZGZX (DEP–HVN230–VVNB0200–VVTS)

NNNN Đây là điện văn an toàn bay (FF) số 005 gửi từ sân bay Đà Nẵng (VVDNZGZX) vào ngày 15 lúc 02h00 theo giờ phối hợp quốc tế (Universal Time Coordinated – UTC) tới sân bay Nội Bài (VVNBZRZX) Nội dung của điện văn là DEP–HVN230–VVNB0200–VVTS, để hiểu nội dung của điện văn cần có kiến thức chuyên sâu về hàng không

Mạng AFTN có trễ chuyển giao lớn, hay gặp lỗi, không có các biện pháp đảm bảo an ninh… nên không thể đáp ứng được nhu cầu thông tin trong tương lai khi dịch vụ hàng không rất phát triển Tổ chức ICAO đề xuất thay thế AFTN bằng một hệ thống mới dựa trên nền của mạng viễn thông hàng không ATN gọi là hệ thống trao đổi điện văn dịch vụ không lưu (Air Traffic Service Message Handling System - AMHS) AMHS hoạt động dựa trên tiêu chuẩn trao đổi điện văn ITU-T X400 dưới sự hỗ trợ của dịch vụ thư mục ITU-

T X500

2.1 Mô hình tiêu chuẩn trao đổi điện văn X400

Mô hình hệ thống truyền điện văn (Message Transfer System – MTS) bao gồm các thành phần sau:

− Khối đầu cuối người dùng (User Agent – UA): UA cho phép người dùng soạn, gửi và nhận điện văn

− Khối truyền điện văn (Message Transfer Agents – MTA): đảm nhận vai trò nhận điện văn từ UA hoặc MS, định tuyến điện văn và chuyển điện văn tới

Hình 2.1 Mô hình kiến trúc hệ thống trao đổi điện văn X400

Nguồn: [19]

Hình 2.2 Các thành phần của mạng X400 Nguồn [3]

2.1.1 UA

UA là khối đầu cuối nơi người dùng soạn, nhận và gửi điện văn

Điện văn từ UA được mã hóa và gửi tới MTA hoặc MS Các MTA định tuyến điện văn tới UA của người nhận Lúc này UA của người nhận sẽ giả mã

và hiển thị cho người nhận

Mỗi UA được kết nối tới một MTA duy nhất Tất cả điện văn đều được

gửi tới và nhận về từ MTA này

2.1.2 V ấn đề nảy sinh khi triển khai UA

Khi triển khai AMHS sẽ nảy sinh vấn đề là UA có thể ở gần hoặc ở cách xa MTA của nó Các UA ở gần có thể kết nối trực tiếp hoặc gián tiếp với MTA trong phạm vi địa lý nhỏ nhưng các UA ở quá xa sẽ dẫn tới liên kết giữa UA và MTA dễ xảy ra xắc xuất lỗi Chính vì lý do đó nên X400 đã sử dụng giao thức P3 với khả năng sửa lỗi, truyền tin cậy và bảo đảm tính toàn vẹn dữ liệu để khắc phục tình trạng này

Không chỉ có vậy, UA là hệ thống đầu cuối nên không phải lúc nào cũng “online” 24/7 để nhận điện văn Vì thế sẽ xảy ra tình trạng điện văn gửi tới UA lúc UA không sẵn sàng sẽ không tới được tới đích Để khắc phục cần phải có một hệ thống lưu trữ điện văn để khi UA “online” sẽ vẫn nhận được điện văn Hệ thống đó trong X400 chính là MS

2.1.3 MS

MS đưa vào nhằm loại bỏ những vấn đề liên quan đến tính sẵn sàng của

UA Cơ chế hoạt động của MS như sau:

Chi ều gửi điện văn: Khi UA muốn gửi điện văn, nó sẽ gửi điện văn tới

MS sau đó MS sẽ gửi điện văn đến MTA Quá trình này tương tự quá trình chuyển tiếp

Chi ều nhận điện văn: Khi MTA có điện văn cần gửi tới UA nó sẽ gửi

điện văn tới MS UA sẽ nhận điện văn từ MS khi thuận tiện Như vậy điện văn coi như đã được gửi thành công tới UA và MTA sẽ phát đi thông báo điện văn đã gửi thành công về cho người gửi điện văn

2.1.4 MTA

MTA là một bộ định tuyến điện văn trong mạng X400 Các MTA kết

nối với nhau tạo thành hệ thống truyền điện văn Để hiểu cơ chế hoạt động của MTA ta sẽ phân tích theo luồng đi của điện văn:

UA chuyển điện văn tới MTA kết nối với nó MTA này phân tích địa

chỉ trong điện văn và định tuyến điện văn tới MTA tiếp theo Cứ như vậy các MTA định tuyến đến MTA kết nối trực tiếp với UA của người nhận MTA này gửi điện văn tới UA của người nhận và phát đi thông báo đã gửi được điện văn tới người gửi theo luồng ngược lại với luồng điện văn vừa đi Nếu như điện văn không gửi được thì MTA sẽ phát lại thông báo không gửi được

điện văn

2.1.5 AU

Vấn đề khi triển khai AMHS là không thể ngay một lúc thay thế toàn

bộ hệ thống cũ bằng hệ thống mới trên phạm vi toàn cầu được Do đó cần thiết phải có sự tương thích ngược với các hệ thống cũ Do đó X400 đưa ra

khối AU nhằm giao tiếp với các cơ chế trao đổi điện văn cũ

AU biến đổi định dạng ,dịch vụ cũng như giao thức để giúp cho hệ thống AMHS trao đổi được điện văn với hệ thống trước đây (AFTN) Khối

AU có thành phần chính là AFTN/AMHS Gateway mà ta sẽ nghiên cứu trong

phần hệ thống AMHS

2.2 Các giao thức của tiêu chuẩn X400

Các thành phần của X400 liên kết với nhau theo các giao thức như trong hình 3.3

Hình 2.3 Các giao thức của X400 Nguồn: [12]

Ta sẽ xem xét hoạt động của các giao thức này theo chiều gửi điện văn

từ UA  MS MTA UA

2.2.1 Giao th ức P7

Giao thức P7 liên kết UA và MS với nhau Với giao thức này, UA có

thể kiểm tra và nhận điện văn từ MS bất cứ lúc nào Ngoài ra P7 còn cung cấp

cơ chế “lọc” để giúp UA chỉ nhận các điện văn phù hợp với yêu cầu của UA

Các dịch vụ trong P7 gồm: dịch vụ gửi điện văn, dịch vụ nhận điện văn

và dịch vụ quản trị điện văn

• D ịch vụ gửi điện văn

Dịch vụ gửi điện văn (Message Submission Service Element – MSSE) cho phép UA gửi điện văn tới MS mà nó kết nối đến Dịch vụ này có 2 tính năng:

− Gửi điện văn: gửi điện văn tới MS căn cứ trên: Tên người gửi, tên người nhận, nội dung, loại nội dung, mức ưu tiên…

− Điện dò: Điện dò là một điện văn ngắn được sử dụng để kiểm tra khả năng gửi điện văn, tính sẵn sàng của dịch vụ Đây là chức năng rất hữu ích giúp giảm tải việc gửi điện văn đến các hệ thống không sẵn sàng, tăng băng thông mạng cũng như phát hiện nhanh sự cố

• D ịch vụ phân phát điện văn

Dịch vụ phân phát điện văn (Message Delivery Service Element – MDSE) cho phép MS phân phát điện văn tới UA, bao gồm các chức năng

− Phân phát điện văn

− Phân phát điện dò

• D ịch vụ quản trị điện văn

Dịch vụ quản trị điện văn (Message Administrator Service Element – MASE) hỗ trợ UA các chức năng quản trị như:

− Đăng ký UA tại MS

− Cấu hình mật khẩu, các tham số của UA với MS

2.2.2 Giao th ức P3

Giao thức P3 liên kết MTA và UA với nhau P3 thực hiện chức năng

gửi điện văn từ UA thẳng tới MTA và nhận điện văn từ MTA

P3 cũng có các dịch vụ MSSE, MDSE, MASE như P7 nhưng áp dụng cho MTA

P1 chứa trong nó dịch vụ truyền điện văn (Message Transfer Service Element – MTSE) MTSE này giúp điện văn truyền một cách tin cậy qua các liên kết

Hình 2.4 Giao thức P1 chứa P2 trong quá trình trao đổi điện văn

• M ột số trường trong

Phong bì P1 chứa các trường định tuyến và điều khiển trong trao đổi điện văn của hệ thống thư điện tử X400 Các trường dưới đây giúp MTA định tuyến các điện văn giữa các nút MTA

− Nhận dạng điện văn

− Loại nội dung

− Các địa chỉ X400 của người nhận Dựa trên địa chỉ này MTA sẽ tìm ra địa chỉ mạng bằng cách sử dụng dịch vụ thư mục X500

− Thời gian gửi muộn nhất: nếu đến thời điểm này điện văn chưa được gửi, MTA sẽ hủy điện văn và thông báo với người gửi điện văn gửi không thành công

− Trường mức độ ưu tiên truyền điện văn

− Các tham số an ninh nhằm xác thực người gửi điện văn và đảm bảo tính toàn vẹn điện văn

2.2.4 Giao th ức P2

Giao thức P2 hình thành một liên kết ảo giữa hai UA, nó giống như một

lá thư với nội dung được mở rộng thành nhiều loại định dạng dữ liệu Đây là một đặc điểm nổi trội của hệ thống AMHS so với việc AFTN chỉ hỗ trợ text

• Các lo ại dữ liệu của P2

− IA5 text (các ký tự ASCII)

− video

− voice

− Định dạng văn bản đơn giản

− Dữ liệu mã hóa

Trong các loại dữ liệu này thì hiện nay ICAO mới chuẩn hóa và áp

dụng dữ liệu dạng IA5 text

2.3 Đánh giá các ưu điểm của tiêu chuẩn X400

2.3.1 Ưu điểm trong kiến trúc giao thức phân lớp

Các giao thức của X400 được phân lớp: giao thức sau chứa toàn bộ nội dung của giao thức trước

Header P1 chứa toàn bộ thông tin cần thiết để các MTA thực hiện việc

gửi, nhận và định tuyến điện văn Điều này giúp giảm tải việc phải xử lý, bóc tách dữ liệu tại các MTA

Sau khi UA nhận được điện văn do MTA gửi cho, nó bóc toàn bộ header P1 và chỉ sử dụng header P2 để xác định người gửi và kiểu nội dung điện văn

2.3.2 Ưu điểm trong khả năng mở rộng

Các trường của giao thức X400 có các không gian mở rộng Điều này gúp cho việc phát triển các yếu tố dịch vụ sau này

− Phần mở rộng đối với điện văn trong header P1

− Phần mở rộng đối với mỗi người nhận trong header P2

− Phần đính kèm thêm các file tại thân điện văn P2

2.3.3 Ưu điểm trong việc ưu tiên truyền điện văn

Hàng không là ngành cần phải có thông tin kịp thời và chính xác Các điện văn gắn liền với an toàn bay, sự vụ khẩn cấp phải được ưu tiên xử lý và truyền hơn các điện văn thông thường Nhận biết được đặc điểm đó, X400 đề

ra 3 mức ưu tiên điện văn Các MTA căn cứ trên mức ưu tiên để xử lý và định tuyến điện văn, mức ưu tiên cao thì càng cần phải ưu tiên xử lý trước

2.3.4 Ưu điểm trong vấn đề an ninh và bảo toàn điện văn

An ninh trong hàng không là một vấn đề nóng đang rất được quan tâm

hiện nay Các thông tin giữa các cơ quan hàng không thường yêu cầu độ bảo mật cao Tiêu chuẩn X400 hỗ trợ rộng các khả năng về an ninh trong quá trình chuyển điện văn và xác thực nội dung điện văn Đặc điểm này vượt trội so với thư điện tử chỉ có an ninh xác thực nội dung điện văn

An ninh chuyển điện văn không làm ảnh hưởng tới định dạng điện văn,

bảo mật được tất cả thông tin mang trên điện văn, và xác thực được người gửi điện văn

An ninh nội dung điện văn gồm các phương pháp chữ ký số và mã hóa được áp dụng cho nội dung điện văn

Với X400 chứa trường mã hash của nội dung điện văn Khi điện văn được một UA nhận, nó phải checksum nội dung và so sánh với mã hash ban đầu Nếu sai lệnh chứng tỏ điện văn trên quá trình truyền đã bị sai lệnh và không còn hợp lệ Đây là tính năng mà hệ thống thư điện tử internet không có

2.3.5 Ưu điểm trong việc gửi nhận điện văn linh động

Hệ thống đầu cuối không phải luôn luôn sẵn sàng do đó X400 hỗ trợ hai kiểu điều khiển thời gian gửi nhận điện văn:

− Th ời gian giữ: cơ chế chỉ ra thời gian sớm nhất điện văn có thể được

gửi Cơ chế này giúp người dùng có thể định thời gian gửi điện văn

− Th ời gian gửi muộn nhất: cơ chế chỉ ra thời gian muộn nhất điện văn

có thể gửi Nếu vượt qua thời gian này coi như không gửi được điện văn

Thời gian gửi muộn nhất là yếu tố quan trọng đối với việc quản lý thông tin khẩn cấp trong hệ thống có độ tin cậy cao Thời gian gửi muộn nhất được đặt giá trị nhỏ kết hợp với độ ưu tiên cao giúp các điện văn khẩn cấp được xử lý và truyền đi trước Trong thư điện tử internet thường không có sự phân biệt ưu tiên giữa các thư