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摘 要 通过描述民航系统现有业务与未来应用业务的特点，探讨ATM网络与IP网络技术在民航系统中的应用，认为两种技术在民航信息管理系统中可以相互融合，从而既满足现有业务需求又可以适合未来多业务同网运营。
关键词 民航；广域网；业务数据；ATM；P；MPLS
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2011)082-0109-02
因为行业的特殊性，民航系统需要全国范围内统一信息、统一调度。因此在全国各地都分布有民航的相关部门，这些民航系统部门内部有大量的数据需要实时传递。因此，一个可以高效传输、便于维护的网络成为了网络技术选择的关键。
1ATM技术介绍
ATM是一种能高速传递综合业务信息、效率高、控制灵活、新颖的信息传递模式，已被ITU-T（国际电信联盟电信标准化部门）确定为传送和交换语音、图像、数据及多媒体信息的工具，受到人们的广泛重视，是今天信息交换的热门话题之一。
ATM技术诞生有其必然性，随着信息化社会的到来，人们对通信的需示已远远超出电话及电报业务，数据通信、宽带通信需求日益增大，由于它们的带宽及业务量要求不同，传统通信手段已很难实现。
2IP技术介绍
IP是英文Internet Protocol的缩写，意思是“网络之间互连协议”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信是应当遵守的规则。
3在ATM网络支持IP技术介绍
ATM和现有的协议体系，特别是网络层的IP、IPX等协议，在非常长的时间内共存，怎么在单一网络上实现现有网络协议和ATM、怎么将ATM和传统网络互连，是广大研究人员、设计人员和业者研究的课题。然而，ATM和IP源于不同的技术团体和基础，有着各自的应用。IP的目的是以不确定的状态将分组发送到目的地，他是非连接的，没有服务质量的确保；而ATM的目的是提供有确保的综合业务，是面向连接的，基于快速的固定长度信元的交换。ATM和IP的巨大差异使得有效地将二者集成成为难题。
3.1MPLS技术介绍
MPLS 基本原理：
MPLS引入了转发等价类FEC（Forwarding Equivalence Classes）的概念，所有需要做相同转发处理、并转发到相同下一跳的分组属于同一转发类。
对于ATM和MPLS的对比，简单总结如表1。
4总体网络架构设计
全国网络建议采用层次化设计原则，全网采用三层网络结构：核心层、汇接层和边缘层。
4.1核心网络规划
在现有的网络基础上在全国设立几个大区：比如，北京、上海、深圳、广州，每个大区设立一个或两个P Router作为骨干网络节点，负责PE设备的接入和各种业务核心网络数据的传输、服务质量、数据安全保障，并按照业务接入的需要设立多个PE Router提供客户业务CE Router的接入。全网状连接，構建高速冗余的核心网络。
4.2汇集层网络规划
汇聚层负责各种业务的接入，按照业务独立性的原则，每种业务的服务网络需要保持物理或逻辑上的独立性。
节点保护：
正常的LSP标签交换为10->11->12, bypass LSP 标签交换为10->20->21。
故障发生时，PLR R2检测到R6失效或R2－R6失效，R2作标签交换10－>12，并插入标签20，进入Bypass LSP，R3和R4的操作分别作标签的交换和POP，最后携带标签12的mpls包进入MP R7，R7可正常转发。
对于路由引擎处理模块模块，主备份引擎的倒换对网络影响的时间不需要附加启动时间，同时思科路由器IOS操作系统还支持SSO（Stateful Switch Over）、NSF（Nonstop Forwarding）软件功能，保证关键模块倒换路由和数据转发不受影响，思科独有的SSO（状态切换技术）和NSF（数据不停止转发动态路由协议辅助技术）可以保证主备引擎可以在 约1秒时间切换，而且7600上运行的各种动态路由协议不受影响，减少关键业务数据和服务的中断。
4.3网络管理
空管局全国网因为业务的需要投入建设的空管局全国网网络将成为国内因特网中又一支主力军，所属网络将覆盖国内大多城市，中国的信息化发展发挥了巨大作用。为满足不断高涨的中国用户对因特网服务的需求，空管局全国网将被建设成一个覆盖全国、技术先进、具备强大传送能力和服务功能的IP网络。
4.3.1网元管理
CiscoWorks可以对思科全系列网络设备进行：
设备资产管理和变更审计、设备/网络端口/路由/安全的参数配置管理，设备操作是对网元设备进行管理，管理员首先需要了解网元设备当前的工作状态。由于CiscoView能为网络管理员提供一个非常直观的图形化用户管理界面，所以管理员可以很方便地了解到网络中任何一台Cisco设备的当前状态。
在网元管理层，管理员还可以利用CiscoWorks2000中的网元管理工具ResourceManagerEssential、AccessControlListManager和CampusManager分别管理Cisco公司的高端路由器GSR以及局域网交换机和低端路由器。
4.3.2网络管理和业务管理
故障的监控策略：
对网络设备的故障收集主要由三种方式：接收设备发送的Syslog、Trap事件；主动对设备的信息进行轮询。Cisco设备的日志信息Syslog中包含了大量的设备运行信息，其中主要记载了Cisco设备运行中的故障信息，如端口和线路的变化、路由协议的变化、配置信息的变化等等，而且在Syslog中对事件进行了详细的分类。
Syslog和Trap都采用UDP传输方式，因此在网络繁忙时，又可能会出现丢包。为保证网管信息的完整性，采用主动轮询配合Syslog和Trap的方式。在故障监控中主要通过CIC ISM PING监控器，对重要的节点进行连通性监控。根据监控节点的不同，定义相应的监控周期，对网络进行主动检查。
如网络设备端口故障事件为：
LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Serial9/0/3：0 changed state to down。
规则文件可以通过正则匹配从中获取端口为Serial9/0/3：0，事件原始类型为LINEPROTO-5-UPDOWN，而且由于事件为状态变为down，因此确定此为故障报警。如果该端口连接的为关键网段，那么可以根据此将其警告级别设置为严重。
5确定事件的唯一标识，为事件压缩提供准备
1）CIC所有的事件都有唯一标识Identifier，以确定其是否为重复事件。CIC对重复事件的处理识根据探针报告事件的唯一标识，确定在数据库中是否有记录，如果有则不进行重新插入，只是更新事件和次数等设置为需要更新的字段。因此CIC对重复事件的处理事件的处理非常快。
2）CIC产品对Syslog事件的强大处理能力来源于两个方面：Micromuse公司与Cisco公司有非常紧密的合作关系，在网管产品的开发中有合作开发部门，Cisco的开发人员和Micromuse的开发人员共同针对Cisco的网络设备进行了大量的合作开发。因此CIC Syslog探针中提供全面的针对Cisco IOS Syslog的处理规则定义，这些全部由软件现成提供，不需要用户重新定义，而且该规则会根据IOS的升级而进行更新。
3）CIC探针的规则处理文件，能够对事件进行详细、深入的处理。CIC Syslog探针对Syslog的处理不仅仅是简单的文字处理，即将事件信息以故障描述的方式进行显示。CIC探针的规则处理文件简单易懂，用户可以根据实际需要进行调整。
6ICMP Monitor工作机制
ICMP Monitor定期向被监控目的端发出事先定制好的上述ICMP的回应请求（Echo Request）报文来测量具体网络节点或主机的可用性。发出的ICMP报文穿过各级路由器，中间转发报文的路由器可发出类似的响应报文以表明目的端是否可达以及不可达的可能原因。
6.1网络可用性监控
网络设备的可达性是衡量网络性能的一项重要指标，它是业务得以正常运转的重要保证，因此对此项技术指标的监控和统计是实现网络服务管理的一项基础, 其中网络设备的联通性及网络响应时间是网络可用性的两个重要的组成部分。结合空管局全国网实际的三级网络环境中各级网络跨度大、网点分布广、重要设备多的特点，加之网络维护人员有限，因此对网络中重要及末端设备的可达性监控显得尤为重要。
6.2网络性能监控
网络性能监控对空管局全国网网络运行状况进行监控，通过性能管理，可以判断网络的运行质量、运行效率、流量流向以及连通率水平等，使其更加高效、稳定的运行。
网管服务器的系统事件收集：
CIC SSM提供轻型的高效的，在主机上运行的Agent，该Agent支持SNMPV1，SNMP V2和SNMP Trap，提供对主机系统的监控。
通过CIC /SSM，对网管服务器的状态及性能进行实时监控，如监控网管主机CPU、内存、文件系统、进程、I/O等的监控。通过设置阈值实现服务器故障预警，當服务器运行状况超出阈值时报警及自动处理，从而避免故障的发生。
MPLS VPN/TE/FRR 管理：
Cisco IP Solution Center（ISC）做为空管局全国网整套管理系统中的第三个管理软件，是思科公司开发的一套成熟稳定、功能强大的IPVPN业务管理和QoS管理系统，针对空管局全国网的管理需求，思科选择配置了下属三个ISC管理功能模块：
①MPLS VPN管理模块，负责实现在空管局全国网上快速开通三层MPLS VPN业务和管理客户VPN业务的全服务周期（服务的规划、部署、审计、SLA监视、修改和删除）。
②MPLS Traffic Engineering管理模块，负责对空管局全国网核心网络进行MPLS流量工程的配置和网络中所有MPLS TE Tunnel的图形化显示。
③QoS管理模块，负责对空管局全国网承载的IP VPN业务的接入链路进行QoS参数配置。
Cisco IP Solution Center是一个可升级的技术，允许服务提供商根据客户的服务级别协议(SLA)设计、提供和管理IP VPN服务。使用Cisco IP Solution Center，
Cisco IP Solution Center的主要功能：
Provisioning：Cisco IP Solution Center提供带有一步一步帮助向导的模板，使操作员可以方便地增加、删除、修改用户的VPN，也可建立extranet。模板可转换为Cisco IOS命令，按定制时间下载到网络设备上。
Scheduling：当添加新的服务或更改某些服务时，用户可以定制服务激活的时间，使服务供应商在激活服务前安排硬件部署或其它步骤。
Activation：通过对网络元素传送正确的软件命令来激活变化的服务。 为确保成功的传送命令，网络元素预先已经过测试。
Post-activation Testing：一旦服务被激活，可以测试以确保可靠的服务传输。例如，可以通过ping测试。
7结束语
通过上述讨论，考虑到未来新业务的发展基本都是基于IP的，MPLS网络将会是民航系统信息网络首选的关键技术。我们从现在起开始规划ATM向IP过度的方案，以适应未来网络的发展和技术的需要。
参考文献
[1]南凯.面向关系型数据共享的数据网格中间件研究.中国科学院研究生院,2006.
[2]李花安.基于全局数据库的科学数据共享平台的研究与实现.解放军信息工程大学,2006.
关键词 民航；广域网；业务数据；ATM；P；MPLS
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2011)082-0109-02
因为行业的特殊性，民航系统需要全国范围内统一信息、统一调度。因此在全国各地都分布有民航的相关部门，这些民航系统部门内部有大量的数据需要实时传递。因此，一个可以高效传输、便于维护的网络成为了网络技术选择的关键。
1ATM技术介绍
ATM是一种能高速传递综合业务信息、效率高、控制灵活、新颖的信息传递模式，已被ITU-T（国际电信联盟电信标准化部门）确定为传送和交换语音、图像、数据及多媒体信息的工具，受到人们的广泛重视，是今天信息交换的热门话题之一。
ATM技术诞生有其必然性，随着信息化社会的到来，人们对通信的需示已远远超出电话及电报业务，数据通信、宽带通信需求日益增大，由于它们的带宽及业务量要求不同，传统通信手段已很难实现。
2IP技术介绍
IP是英文Internet Protocol的缩写，意思是“网络之间互连协议”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信是应当遵守的规则。
3在ATM网络支持IP技术介绍
ATM和现有的协议体系，特别是网络层的IP、IPX等协议，在非常长的时间内共存，怎么在单一网络上实现现有网络协议和ATM、怎么将ATM和传统网络互连，是广大研究人员、设计人员和业者研究的课题。然而，ATM和IP源于不同的技术团体和基础，有着各自的应用。IP的目的是以不确定的状态将分组发送到目的地，他是非连接的，没有服务质量的确保；而ATM的目的是提供有确保的综合业务，是面向连接的，基于快速的固定长度信元的交换。ATM和IP的巨大差异使得有效地将二者集成成为难题。
3.1MPLS技术介绍
MPLS 基本原理：
MPLS引入了转发等价类FEC（Forwarding Equivalence Classes）的概念，所有需要做相同转发处理、并转发到相同下一跳的分组属于同一转发类。
对于ATM和MPLS的对比，简单总结如表1。
4总体网络架构设计
全国网络建议采用层次化设计原则，全网采用三层网络结构：核心层、汇接层和边缘层。
4.1核心网络规划
在现有的网络基础上在全国设立几个大区：比如，北京、上海、深圳、广州，每个大区设立一个或两个P Router作为骨干网络节点，负责PE设备的接入和各种业务核心网络数据的传输、服务质量、数据安全保障，并按照业务接入的需要设立多个PE Router提供客户业务CE Router的接入。全网状连接，構建高速冗余的核心网络。
4.2汇集层网络规划
汇聚层负责各种业务的接入，按照业务独立性的原则，每种业务的服务网络需要保持物理或逻辑上的独立性。
节点保护：
正常的LSP标签交换为10->11->12, bypass LSP 标签交换为10->20->21。
故障发生时，PLR R2检测到R6失效或R2－R6失效，R2作标签交换10－>12，并插入标签20，进入Bypass LSP，R3和R4的操作分别作标签的交换和POP，最后携带标签12的mpls包进入MP R7，R7可正常转发。
对于路由引擎处理模块模块，主备份引擎的倒换对网络影响的时间不需要附加启动时间，同时思科路由器IOS操作系统还支持SSO（Stateful Switch Over）、NSF（Nonstop Forwarding）软件功能，保证关键模块倒换路由和数据转发不受影响，思科独有的SSO（状态切换技术）和NSF（数据不停止转发动态路由协议辅助技术）可以保证主备引擎可以在 约1秒时间切换，而且7600上运行的各种动态路由协议不受影响，减少关键业务数据和服务的中断。
4.3网络管理
空管局全国网因为业务的需要投入建设的空管局全国网网络将成为国内因特网中又一支主力军，所属网络将覆盖国内大多城市，中国的信息化发展发挥了巨大作用。为满足不断高涨的中国用户对因特网服务的需求，空管局全国网将被建设成一个覆盖全国、技术先进、具备强大传送能力和服务功能的IP网络。
4.3.1网元管理
CiscoWorks可以对思科全系列网络设备进行：
设备资产管理和变更审计、设备/网络端口/路由/安全的参数配置管理，设备操作是对网元设备进行管理，管理员首先需要了解网元设备当前的工作状态。由于CiscoView能为网络管理员提供一个非常直观的图形化用户管理界面，所以管理员可以很方便地了解到网络中任何一台Cisco设备的当前状态。
在网元管理层，管理员还可以利用CiscoWorks2000中的网元管理工具ResourceManagerEssential、AccessControlListManager和CampusManager分别管理Cisco公司的高端路由器GSR以及局域网交换机和低端路由器。
4.3.2网络管理和业务管理
故障的监控策略：
对网络设备的故障收集主要由三种方式：接收设备发送的Syslog、Trap事件；主动对设备的信息进行轮询。Cisco设备的日志信息Syslog中包含了大量的设备运行信息，其中主要记载了Cisco设备运行中的故障信息，如端口和线路的变化、路由协议的变化、配置信息的变化等等，而且在Syslog中对事件进行了详细的分类。
Syslog和Trap都采用UDP传输方式，因此在网络繁忙时，又可能会出现丢包。为保证网管信息的完整性，采用主动轮询配合Syslog和Trap的方式。在故障监控中主要通过CIC ISM PING监控器，对重要的节点进行连通性监控。根据监控节点的不同，定义相应的监控周期，对网络进行主动检查。
如网络设备端口故障事件为：
LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Serial9/0/3：0 changed state to down。
规则文件可以通过正则匹配从中获取端口为Serial9/0/3：0，事件原始类型为LINEPROTO-5-UPDOWN，而且由于事件为状态变为down，因此确定此为故障报警。如果该端口连接的为关键网段，那么可以根据此将其警告级别设置为严重。
5确定事件的唯一标识，为事件压缩提供准备
1）CIC所有的事件都有唯一标识Identifier，以确定其是否为重复事件。CIC对重复事件的处理识根据探针报告事件的唯一标识，确定在数据库中是否有记录，如果有则不进行重新插入，只是更新事件和次数等设置为需要更新的字段。因此CIC对重复事件的处理事件的处理非常快。
2）CIC产品对Syslog事件的强大处理能力来源于两个方面：Micromuse公司与Cisco公司有非常紧密的合作关系，在网管产品的开发中有合作开发部门，Cisco的开发人员和Micromuse的开发人员共同针对Cisco的网络设备进行了大量的合作开发。因此CIC Syslog探针中提供全面的针对Cisco IOS Syslog的处理规则定义，这些全部由软件现成提供，不需要用户重新定义，而且该规则会根据IOS的升级而进行更新。
3）CIC探针的规则处理文件，能够对事件进行详细、深入的处理。CIC Syslog探针对Syslog的处理不仅仅是简单的文字处理，即将事件信息以故障描述的方式进行显示。CIC探针的规则处理文件简单易懂，用户可以根据实际需要进行调整。
6ICMP Monitor工作机制
ICMP Monitor定期向被监控目的端发出事先定制好的上述ICMP的回应请求（Echo Request）报文来测量具体网络节点或主机的可用性。发出的ICMP报文穿过各级路由器，中间转发报文的路由器可发出类似的响应报文以表明目的端是否可达以及不可达的可能原因。
6.1网络可用性监控
网络设备的可达性是衡量网络性能的一项重要指标，它是业务得以正常运转的重要保证，因此对此项技术指标的监控和统计是实现网络服务管理的一项基础, 其中网络设备的联通性及网络响应时间是网络可用性的两个重要的组成部分。结合空管局全国网实际的三级网络环境中各级网络跨度大、网点分布广、重要设备多的特点，加之网络维护人员有限，因此对网络中重要及末端设备的可达性监控显得尤为重要。
6.2网络性能监控
网络性能监控对空管局全国网网络运行状况进行监控，通过性能管理，可以判断网络的运行质量、运行效率、流量流向以及连通率水平等，使其更加高效、稳定的运行。
网管服务器的系统事件收集：
CIC SSM提供轻型的高效的，在主机上运行的Agent，该Agent支持SNMPV1，SNMP V2和SNMP Trap，提供对主机系统的监控。
通过CIC /SSM，对网管服务器的状态及性能进行实时监控，如监控网管主机CPU、内存、文件系统、进程、I/O等的监控。通过设置阈值实现服务器故障预警，當服务器运行状况超出阈值时报警及自动处理，从而避免故障的发生。
MPLS VPN/TE/FRR 管理：
Cisco IP Solution Center（ISC）做为空管局全国网整套管理系统中的第三个管理软件，是思科公司开发的一套成熟稳定、功能强大的IPVPN业务管理和QoS管理系统，针对空管局全国网的管理需求，思科选择配置了下属三个ISC管理功能模块：
①MPLS VPN管理模块，负责实现在空管局全国网上快速开通三层MPLS VPN业务和管理客户VPN业务的全服务周期（服务的规划、部署、审计、SLA监视、修改和删除）。
②MPLS Traffic Engineering管理模块，负责对空管局全国网核心网络进行MPLS流量工程的配置和网络中所有MPLS TE Tunnel的图形化显示。
③QoS管理模块，负责对空管局全国网承载的IP VPN业务的接入链路进行QoS参数配置。
Cisco IP Solution Center是一个可升级的技术，允许服务提供商根据客户的服务级别协议(SLA)设计、提供和管理IP VPN服务。使用Cisco IP Solution Center，
Cisco IP Solution Center的主要功能：
Provisioning：Cisco IP Solution Center提供带有一步一步帮助向导的模板，使操作员可以方便地增加、删除、修改用户的VPN，也可建立extranet。模板可转换为Cisco IOS命令，按定制时间下载到网络设备上。
Scheduling：当添加新的服务或更改某些服务时，用户可以定制服务激活的时间，使服务供应商在激活服务前安排硬件部署或其它步骤。
Activation：通过对网络元素传送正确的软件命令来激活变化的服务。 为确保成功的传送命令，网络元素预先已经过测试。
Post-activation Testing：一旦服务被激活，可以测试以确保可靠的服务传输。例如，可以通过ping测试。
7结束语
通过上述讨论，考虑到未来新业务的发展基本都是基于IP的，MPLS网络将会是民航系统信息网络首选的关键技术。我们从现在起开始规划ATM向IP过度的方案，以适应未来网络的发展和技术的需要。
参考文献
[1]南凯.面向关系型数据共享的数据网格中间件研究.中国科学院研究生院,2006.
[2]李花安.基于全局数据库的科学数据共享平台的研究与实现.解放军信息工程大学,2006.