基于容災互備的海上多中心管制系統架構

王宏偉1，蔣明鵬2，王　冠3

（1.海軍空中交通管制工程辦公室　北京，100841；2.中國電科第二十八研究所空中交通管理系統與技術國家重點實驗室　南京，210014；3.中國電科第二十八研究所空中交通管理系統與技術國家重點實驗室　南京，210014）

摘　要：針對海上空中飛行受海域天氣影響大和飛行建設的需求，以及遠海空管保障能力的特殊能力需求，本文采用容災備份應急理念，從管制中心系統架構、容災備份響應運行方式和中心管制系統切換等角度，闡述了基于容災互備的海上多中心管制系統的工作原理以及管制系統之間協同運行的信息共享技術。

關鍵詞：容災互備；海上管制；多中心；信息共享

Marine Multi Center Control System Architecture Based on Disaster Tolerance

Wang Hongwei，Jiang Mingpeng，Wang Guan

（1.Office of Naval Air Traffic Control Engineering Bei-jing；2.China Electronic Technology Group Corporation twenty-eighth Research institute State Key Laboratory of Air Traffic Management System and Technology；3.China Electronic Technology Group Corporation twenty-eighth Research institute State Key Laboratory of Air Traffic Management System and Technology）

Abstract：In view of the great influence of sea weather on air flight at sea，the demand of civil aviation flight construction at airport，and the special capability requirement of air traffic control support capability at sea，this paper adopts the concept of disaster recovery and backup，and expounds the basis from the aspects of system architecture of regional control center，operation mode of disaster recovery and backup response and switching of central control system.The working principle of marine multi center control system for disaster tolerance and information sharing technology between control system.

Key words：Disaster tolerance preparation；Maritime control；Multicenter；Information sharing

0　引言

隨著我國海上航空事業的發展，海上空管的保障面臨著越來越嚴峻的挑戰。我國海軍積極推進現代化建設，比起空軍和陸軍建設，發展相對較快，其所擁有或正在加強的戰斗力，不是在近海執行警戒巡邏任務的水平，而是在海上交通路線等廣闊的海洋戰場上，實施遠海立體及合同作戰的水平。海上空中交通管制系統作為國家和海軍的關鍵基礎設施，對加強信息安全能力和提高信息安全水平具有重大意義。隨著以體系防護為主要標志的新一代海軍管制中心系統和空管基礎通信網安全保密防護建設的開展，安全防護系統的規模和復雜性不斷增加，對安全運維管理提出了更高要求。

在此背景下，海上空管系統缺乏安全運維管理技術人員、各個系統之間缺少信息共享的問題凸顯，多中心管制系統將成為下一階段空管信息安全建設重點，且其現實意義重大。本文研究了管制中心業務連續性問題，綜合運用了風險管理、危機管理、應急管理、災難恢復和業務持續管理等理論和方法，構建了多管制中心容災管理理論體系，為多管制中心容災備份系統建設提供了理論支持和科學依據。基于此，本文詳細闡述了海上多中心管制系統的架構設計以及各個管制系統之間協同運行的信息共享技術研究。

1　容災互備需求

1.1　背景

我國海軍現代化建設的推進，對海上空中交通管理的需求越來越多，單一的海上空管中心系統已經難以滿足海上管制的需求。如果是單中心的海上管制系統，當設備出現不可抗拒的故障或環境因素時，無法提供管制系統服務，從而失去其存在的價值，也使海軍的空中戰力大打折扣，因而，容災備份系統應運而生。

應急容災備份方式多種多樣，國外航空發達國家通常依據本國實際情況建立容災備份體系，通常采用管制中心互備、集中式容災備份中心、國際委托和本地備份等方式。而實際應用中，一般綜合運用多種方式建立應急容災備份體系。我國民航在空管自動化系統方面確立了一主、二備、三應急和四機動的方針，但在系統層面，同處一地的空管自動化系統相互獨立，難以應對區域自然災害。因此，可從國家戰略層面考慮應急容災備份布局。例如，建立國家級空管容災備份中心，注重開發多用途設施，提高資源共享性，從而提高空管設施的投資效費比。各級管制單位應在國家容災備份戰略布局基礎上，依據各區域特點和實際情況，針對大型自然災害、恐怖襲擊或部分設備失效等問題，采取額外應急容災措施，從而在戰術層面實現多種應急方式聯合應用。本文詳細闡述了多中心管制系統架構的容災備份方式。

1.2　功能需求

目前我國海上空管建設已經進入關鍵階段，不同類型的航空器有各自不同的飛行特點和保障要求，飛行活動復雜，航空器空管保障困難，對海上空中交通管制的需求也越來越急迫，功能需求已不再局限于簡單的態勢獲取以及飛行計劃管理，而是希望通過共享其他管制系統的信息，達到多中心管制系統形成一致準確的態勢，協調空域使用需求，靈活使用空域資源，為過往的民航等各類航空器提供飛行情報及告警服務，并且能夠保障艦載機、無人機和其他多種航空器的有效飛行。從而輔助管制員及時掌握海上領空交通態勢，確保海上飛行的安全、有序、高效。

基于此背景，本文以多個海上管制系統為基礎，構建一個容災互備的多中心管制系統。多個管制系統之間匯集監視信息、飛行情報、航行情報、氣象信息以及空域使用信息，實現各個系統之間數據信息共享、分發，協同有效運行，建立起海上空管保障體系。在多個管制系統中，一個為中心管制系統，其他管制系統為普通系統。當中心管制系統發生災害或者故障時，其他普通管制系統的一個能夠切換為中心管制系統，繼續提供空管保障，確保海上飛行的安全、有序、高效。如此才能確保多中心管制系統的穩定有序。

2　系統架構

互為容災備份的多個管制系統信息接入需滿足全部監視數據和飛行計劃數據要求。為確保多個管制中心系統具有相互容災備份能力，系統運行所需的監視、飛行計劃、氣象信息、航行情報以及空域使用信息等數據通信需具有容災備份能力，因此轉報機和監視數據分路器等通信轉發設備需進行容災考慮，可采用多點網狀布局，確保任一個管制中心系統發生災害時，其他管制中心系統不受影響，仍可持續接收系統正常運行所需的外部數據。

基于容災互備的海上多中心管制系統架構示意圖如圖1所示。

如圖所示，普通管制系統向中心管制系統上報監視信息、氣象水文信息、航行情報、飛行計劃以及空域使用信息；而中心管制系統則將匯集后的監視信息、氣象水文信息、航行情報、飛行計劃以及空域使用信息向其他普通管制系統下發，保證中心管制系統的信息是最完全的。

3　運行方式

3.1　信息共享

中心管制系統能夠匯集其他普通管制系統的監視信息、飛行情報、航行情報、氣象信息與空域使用信息，為其他普通管制中心系統提供相關信息服務。普通管制中心系統通過定制網頁按照相應的定制條件向中心管制系統定制監視信息、飛行情報、航行情報、氣象信息與空域使用信息；而中心管制系統則按照其定制信息將匯集的管制信息分發給相對應的普通管制系統，從而可以達到多個管制系統之間的信息共享，協同、高效運行，建立起海上空管保障體系，共同形成國家空管體系的一個重要延伸節點。

3.2　中心切換

中心管制系統可以降級為普通管制系統，而普通管制系統可以升級為中心管制系統，從而達到容災互備的目的。模式切換管理模塊從數據庫獲取相關的信息定制條件。系統提供用戶的模式切換管理人機交互界面，用戶通過人機交互界面，并根據自己的需求提交管制系統中心切換指令。模式切換管理模塊根據用戶的切換指令做出相應的中心管制系統切換，并且對定制關系進行同步、定制用戶進行同步、定制條件進行同步。監視信息、飛行數據、氣象信息、航行情報、空域使用信息根據中心管制系統模式切換指令進行信息流管理、業務數據管理、信息分發處理。流程如圖2所示。

這里以監視信息為例，展現模式切換前后信息流程關系對比：

（1）模式切換管理模塊后臺收到前臺界面切換中心系統的消息后，將該系統模式切換為中心管制系統，原來的中心管制系統則自動降級為普通管制系統。

（2）模式切換管理模塊后臺通知監視信息服務處理進程模式切換的消息。

（3）監視信息服務處理進程收到模式切換的消息后，對定制關系進行同步、定制用戶進行同步、定制條件進行同步。

（4）監視信息流程和信息分發按照切換后的模式進行更新；普通管制系統向切換后的中心管制系統上報監視信息，而切換后的中心管制系統則向定制監視信息的普通系統進行雷情分發。

（5）系統界面顯示切換后的管制系統模式。

4　結束語

本文討論了海上多中心管制系統架構設計問題，基于對容災互備技術的詳細研究，提出了海上多中心管制系統的架構設計方案。實現了多中心管制系統間的信息共享、協同運作，同時能夠進行中心管制系統靈活切換，達到容災互備的目的。當然，由于該系統的復雜性和本文的篇幅有限，對系統的分析和設計仍有不完善之處，需要進一步研究。

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