民航数据链（通用9篇）
民航数据链 篇1
民航运输业在经济的推动下迅速发展。由于多方面的需要, 业务持续增多, 航线日益密集, 距离也越来越远, 安全性更受关注。为此, 必须加强空中与地面的联系, 实时保持通信畅通。以往飞机在空中飞行时, 多以电话通讯的方式与地面联系, 地面总控制台获取飞机飞行过程中的信息的途径较少, 且精确度低。随着计算机网络技术和无线电通讯技术的发展普及, 航空领域逐步实现了电子化、信息化和数字化, 为航空安全提供了技术上的保障。在当前各种高新技术相继出现的背景下, 空地数据链的作用更加突出, 相关研究也不断增加。
1 空地数据链
民航运输中需要和地面时刻保持联系, 受技术限制, 传统飞行时主要依赖于高频和甚高频的语音通信。此方法易受干扰, 导致航班被耽误, 甚至发生安全事故。在不断改善中, 引进了多种高新技术, 尤其是网络、通讯和计算机技术的应用, 将空中和地面连在一起, 形成了一张密集的数据网。这便是空地数据链, 利用无线网络通讯技术, 将航空器和地面信息管理系统连接, 实现彼此间的数据信息交换。从而有效提高了飞行效率, 安全程度也有所好转。
当前航线密集、运输任务较多, 空地数据链系统更加复杂。它涉及范围广, 如地面通讯网络、航空电子技术、飞机硬件系统、数字通讯技术等。从现状来看, 空地数据链中的地面计算机软件系统比较薄弱, 需加大相关研究力度。站在工程应用的角度, 空地数据链的构成部分包括机载硬件设备、ATN网络环境、报文生成体系、地面AOC应用系统。
2 空地数据链的组成部分
2.1 硬件系统
机载设备系统其实是一组设备群, 以通讯寻址报文系统的通讯管理组件为核心, 具体包括ARING总线系统、数据采集和输出、信号发送和接收等。
(1) 通讯管理组件。作为系统的核心, 其稳定性直接决定着数据链的稳定性, 主要负责搜索信道、接收消息等工作。该系统有3个层次, 其功能多通过软件实现, 且软件分布于不同的层次中。核心层的软件直接关系到组件的通信构型, 即在通讯中选择什么ARING协议。目前有两种协议占据着主导地位, 一是面向分段比特流的协议, 二是面向分段字符流的协议。应用层的软件直接关系到组件搜索信道的次序, 频率也受其影响较大。用户层的软件直接决定着地面AOC应用, 这些软件可按照实际需要进行更改。
(2) ARING总线系统。ARING协议簇在机载设备数据通信中占据着重要地位, 有两部分, 一是设备间总线, 二是设备内总线。
2.2 空地数据链网络环境
(1) ATN网络拓扑结构。整个数据链是以航空电信网 (即ATN网络) 为网络载体的, 包括空地通讯链路层和地地通讯链路层。在该网络中, 包括飞机在内的终端设备, 只要与飞机信息进行无线交互, 均被当做一个研究的节点。
(2) 路由管理。通信载体在传输数据的过程中都会有一定的覆盖区域, 超出此区域往往会影响到正常通信。而路由管理则是解决这一问题, 确保信息数据能够通畅的传递。管理过程较为复杂, 由两部分组成。一是组件的逻辑通道管理, 二是DSP地面路由管理。前者十分关键, 当组件发送一个包含了指定子网地址的下行消息, 通过确认应答的上行消息可建立一个逻辑通道, 此时, 全部信息中都有这个发送的子网地址。
2.3 报文体系
报文生成主要有3种生成方式:一是定时触发生成, 其种类较少, POS (飞机位置报文) 在当前较为常用, 航班号、风向风速、飞行高度、所处位置等信息都属于位置报文的内容。在实际飞行中, 为实时监控飞机状态, 设置位置报文时常设为每30min一次。若30min后报文信息没有更新, 飞机极有可能发生通讯异常, 或所在区域通讯质量较差。二是事件触发生成, 其种类最多。飞机飞行中存在着很大风险, 为确保其安全, 实时掌握飞行状态, 常将其状态变化事件和特定的报文生成逻辑绑定。如此出现异常时, 可获得更多的性能参数。在机载设备发生故障时, 中央维护系统能够自动检测, 并生成飞行故障报文, 以方便及时采取措施救援。三是人工触发生成。通常是应急组向地面系统请求或报告某信息时, 通过操作MCDU而生成的, 其中, 气象请求报及舱单请求报在实际中应用较多。
2.4 地面AOC应用系统
(1) 飞行运行控制AOC应用。在飞行中, 为保证飞机的安全飞行, 需要运行控制机构实时和飞机保持联系。同时根据监测状况提供各种信息和情报支援, 调整飞行计划, 或对其性能加以优化。气象对航班有着直接影响, 因此在飞行前, 必须掌握途中及目的地的气象情况。机组通过AOC页面会发送一个气象请求报文, 经DSP转发后最终被航空公司的AOC网关接收, 然后转发至气象应用服务器中。服务器接收后会自动进行相应的分析, 并得出相关数据, 以上行报文的形式提交AOC网关服务器, 由DSP上行到目标飞机。另外, 飞机飞行前需对舱单进行检验, 具体内容包括机载人数、客舱布局、油量、餐饮分配等。在空地数据链中, 只需将航班号输入舱单请求页面即可, 系统接收会后自动对所含信息进行读取, 然后同样以上行报文的形式提交AOC网关服务器, 由DSP上行到目标飞机。
(2) 机务维修工程AOC应用。该部分包含大量信息, 数据结构较为复杂, 彼此之间的交互性最强。在实际利用或分析数据信息时, 通常需要经历报文解码和再解析。此部分主要由解码服务器、远程终端服务器、工程应用服务器以及报文监视终端、web数据检索应用等模块构成。
3 民航空地数据链AOC数据处理系统的关键技术分析
3.1 AOC报文典型数据结构
3.1.1 数据结构化AOC报文
(1) 顺序数据结构化报文。AOC报文的结构有报头和正文两部分。ARINC620规范的地/地标准格式报文 (即SMT) 由报文和正文共同组成。正文是其主要内容, 和报头多用“-
(2) 循环数据结构化报文。只有故障报文一种, 其报文头结构和顺序数据结构相同, 但正文不同。IMI PLF在循环数据结构化报文中表示当前的航段故障报 (Present Leg Fault) 飞机发动机关车前出发, 同时注意到IEI FDE和MSG可能成对出现或MSG循环出现, 而且每个FDE行或MSG行具有相同的数据结构。根据这些特点, 将此结构的AOC报文称为循环数据结构化AOC报文。
3.1.2 数据非结构化AOC报文
这类报文比较少见, 如自由文本通讯报。其报文头结构与结构化报文相同, 正文却具有任意性。下面是一样本:
从中可知, 其正文的随意性体现在IMI可有可无, 难以解码。
3.2 解码数据库和解码表的建立
通常将为保存报文数据结构而定义的规则库称作解码表, 包括对数据库表名、控制符、字长度、字段名等的定义。解码表主要有两类, 即顺序数据和循环数据结构化报文解码表。对于标准ARINC620格式的ACARS报文来说, 因报头数据结构相同, 所以两类解码表的报头字段也应一致。
(1) 报头。报头的格式往往比较固定, 无较大变化。而且, 报头数据结构较为简单, 在处理时, 采用普通的方法加以处理即可。
(2) 解码表名。从上述分析中可知, SMI及IMI的主要用于标识报文的种类, 所以可将其用于定义解码表名。机型不同, 生成的报文也各有差异, 为了能够较好地区分, SMI+机型或IMI+机型就可以唯一定义一个解码表名。
(3) 报头字段。系统较为复杂, 随着数据挖掘技术的深入, 为满足实际工程中的需要, 解码表的报头字段通常包括以下信息:RAW_ID表示由ORACLE生成的唯一顺序序列号;ACNO表示由ANTEL解析出的飞机号;FLIGHTNO表示由FITEL解析出的航班号;TIMESTAMP表示由DSP处理时间戳解析出的DSP处理时间戳。
(4) 源报文的存储。ACARS报文被接收后可能会解码成功, 也可能不成功, 但只要与ARINC620规范相符, RAW_DWMSG表均会将其进行保留。该表在分析ACARS报文中非常重要, 工程师为掌握飞机状态, 就必须分析ACARS的通讯状况, 包括某一飞机报文通讯的连续性、某个DSP的通讯量以及某时段内的通讯量等, 获取这些信息都需要依赖于RAW_DWMSG表。
3.3 AOC报文解码器的进程控制设计
当数据链网关将下行报文传输至AOC报文解码器时, 由解码器接收, 并自动对报文进行分类、解码, 然后自行归档、发出广播, 并进行客户管理等任务。
(1) Decoder主进程。该主进程经常和其他三个子进程同时启动, 分别是:第一, 客户队列池监听进程。加载成功后, Decoder便监听在系统指定的UDP端口, 当有远程用户接入时, 系统会启动另一个Register Client, 用以用户注册。第二, 客户队列池广播进程。一旦Decoder解码成功, 会发送“解码消息广播”给用户, 客户接收后进行相应的处理。第三, 源报文监视进程。其作用主要在于扫描报文目录和进程的启动关闭过程。
(2) 客户队列池监听进程。从客户方面来讲, Decoder可接收多种客户机, 为区别其类型, 经常会用不同的状态字进行标识。在客户注册时, Client对象和Client List对象较为重要。监听进程启动后, Client List便被装入内存, 随着客户机不断被注册, 其成员Client也不断增加。
(3) 客户队列池广播。发送消息广播时, 对客户机活动状态的判断十分重要。当监听进程接收广播状态字后, 若客户机为老客户则更新迟滞时间。所以, 一旦last Rev POLLTIME与系统当前的时钟时间差值超出规定范围, 则该Client为非活动, 否则就是活动。
(4) 报文监视进程。主要任务包括Report Scanning和Report Decoding。
3.4 实时消息跟踪模块中的两个关键算法设计
(1) 消息剖面逆向检索算法。逆向检索是指通过给定的一条解码数据库中确定的解码报文, 反向定位到能够确定该报文的条件集。实时消息跟踪剖面定义表中的字段包括必选字段和可选字段两种, 其中参与数据库检索的有4个字段, 所以逆向检索的关键在于判断一个给定的消息符合定义表结果集中的哪个记录, 在此介绍一种模仿实际评选过程的“投票法”。将评委当做是参与检索的4个字段, 评选对象为所有数据集, 评选标准相当于一条ACARS报文。原理为:评委依据评选标准对所有评选对象进行投票, 持票数多者获胜, 否则淘汰。该方法的处理速度和执行效率较高, 值得推广使用。
(2) 大圆航线的生成算法。动态矢量地图是实时消息追踪模块中飞机实时位置显示的关键, 在编写矢量地图时, 最基础的便是大圆线的绘制。大圆航线是指地球上连接两点最短的航线, 即以地球球心为圆心, 以地球半径为半径的一段小弧。矢量地图中的大圆航线为理论大圆航线上的一系列连续的点, 服务器组件收到一条航线的起始或终止地点经纬度, 通过相关计算生成一个经纬度点序列向量, 返回客户端, 客户端将该向量在投影到地图上。利用各种投影仪均能生成大圆航线, 所以其实质是在给定投影模式下从起点到终点的逐点逼近过程, 其关键在于如何生成各个经纬坐标点。
摘要：AOC数据处理系统在民航空地数据链中发挥着重要作用, 首先介绍了空地数据链的定义和构成, 然后分析了AOC数据处理系统的几项关键技术。
关键词：空地数据链,AOC数据处理系统,AOC报文典型数据结构
参考文献
[1]刘冰, 石吉利, 宋祖勋.空地数据链自适应编码调制方法研究[J].航空电子技术, 2011, 20 (3) :144-145
[2]林菡, 朱振宇, 方卫.空地数据链越区切换设计[J].舰船电子工程, 2013, 22 (7) :109-110
[3]刘宇辉.民航空地数据链AOC数据处理系统关键技术的研究[D].华南理工大学, 2005[
民航数据链 篇2
随着通信技术的高速发展，ATM技术显现了对带宽资源分配不灵，新业务拓展能力差，专线上的用户数据可被运营商的技术人员捕获和篡改，开放性网络信息化系统易被害客利用网络系统漏洞进行远程入侵，采用大量基于IP技术的业务应用系统且易受攻击等缺陷，已逐步开始退出主流通信技术市场。根据国际民航组织提出的新一代航空电信网ATN理念，未来民航空管数据通信网络技术应符合ISO/OSI网络参考模型。地面数据通信网络将采用IP加光纤，物理层采用光纤作为传输介质，在接入网采用EPON技术等，在骨干网采用DWDM技术等。总而言之，建设技术先进、性能可靠的空管数据通信网络，整合当前按地域和专业分割的信息子系统，对减少空中交通拥堵带来的航班延误、飞行安全隐患、能源浪费等具有重要的意义，因此我国要大力发展空管数据通信网络系统，以此提高我国民航整体运行保障能力。
大数据在民航空管的应用及展望 篇3
1 大数据和空管大数据的定义
大数据目前还没有统一的标准定义,“大数据”是一个体量大、类别多并且难以用传统数据库工具对其进行处理。大数据几个特点:数据体量(Volume)大、数据类别(Variety)大、数据处理速度(Velocity)快、数据真实性(Veracity)高[1]。
空中交通活动也涉及多种海量数据,空管海量数据具有体量巨大、类型繁多、真实性高、处理速度高等大数据的特征,所以我们把空中交通管理过程所涉及到的各种海量数据的总和称为空管大数据[2]。
但是大数据不单单是指海量的信息,更强调信息能如何筛选和处理。大数据的处理流程分别是采集、导入和预处理、统计和分析,最后是数据挖掘。
2 民航空管对大数据应用
2.1 民航数字空管集成系统(DASS)
2003年国际民航组织在蒙特利尔会议上就对DASS议题做了深刻的讨论和分析。民航数字空管集成系統就是空管发展大数据时代下的应用之一,它分别对数据的采集、导入、预处理提供了支持[3]。
数字化起飞前放行系统DCL/PDC及数字通播系统D-ATIS两个子系统,组成目前的空管数字化系统。数字化起飞前放行技术,是通过基于地空数据链的数字信息从而实现飞行员与管制员之间的信息交换。数字化放行的实施,使得人工语音中的机场话音通信频道拥挤、话音歧义性等问题得到了解决。数字化航站自动情报服务系统是对只提供语音服务的ATIS系统的一种提升。数字式ATIS是一种利用合成语音(Text-to-Voice)和数据链两种方式,将向飞行员提供起飞和降落阶段所需要的有关机场气象情况和机场状况ATIS数字信息,用数据的方式传入到飞行管理计算机。
2.2 协同决策
协同决策(CDM)是一种基于资源共享和信息交互的多主体(空管、机场、公司等)联合协作运行理念。美国联邦航空管理局的一次实验中CDM被首次提及,协同决策的应用能够大幅度减少航班总体延误。
协同决策首先由管制部门定出约束条件,然后航空公司在这些约束条件下优化自己的运作,比如空管计算出航班在一定管制条件下的起飞时间,航空公司根据起飞时间调配飞机提高运营效率,机场组织上客等,大家在决策后最后达成一致。空管、航空公司和机场通过协同决策联系起来,运用信息交流、数据共享和改善决策等支持工具,这样交通管理效率进一步提高了,在一定程度上确保了三方都能获得用于计划运作的实时、准确的信息,从而帮助决策过程。协同决策旨在利用协作技术理念和优化程序改进空中交通流量管理,确保各方利益最大化。
3 大数据时代下对空管的展望
(1)空管数字化系统结合大数据的深入分析,未来可以更好地配置交通运势的资源。目前空管数字化系统更多地着重于避免语音通道拥挤,减少管制员语音放行的通话量,消除在低质的甚高频播话过程中可能出现管制员与飞行员对通话信息的错误理解,从原有的VHF电台覆盖范围扩大到地空数据链覆盖范围。如果将来加强对数据深入分析可以提高交通预测的准确率,从而提高交通运行效率,同时也增强交通运输安全保障能力。
(2)空管大数据在协同决策中可借鉴欧美应用,加速协同决策工作发展。我国当前把协同决策更多的理解成一个系统(工具),未来可通过借鉴美国CDM GDP程序以及A-CDM概念、机场需求图(ADC)、航班进程分析(FSA)、航班进程监视(FSM)、集成终端天气显示系统(ITWS)、航路管理工具(RMT)等等应用概念,以加速我国协同决策工作的发展。
(3)空管大数据还可用于空管安全与风险管理。现行的空管系统安全管理更风险评估和侧重于事后分析,而未来基于大数据技术的空管安全与风险管理不同于传统的运作模式。在大数据的支持下,一线操作、班组管理、运行控制等空管运行的各个环节成为立足点,它不仅包含基于大数据技术的安全风险分析平台、方法与工具,空管系统的安全预警系统与实时报告系统也被涵盖在范围以内。
(4)空管大数据时代下,还急需强大的数据分析工具。以2014年临时航线的使用情况数据为例,使用临时航线使用航班数量与运输总周转量的比例(定义为临时航线使用率“临时航线航班/亿吨公里”),以及为航班正常率的线性回归分析,图1是分析结果。
引入使用临时航线航班的参数后,回归曲线的校正决定系数(Adjusted R2)又有些许增加。但回归的结果也显示出了这个参数对航班正常率影响的不确定性,其相应的概率p值为0.22(相比之下,降水量的概率p值为0.002,日均航班量的概率p值为0.015)。
由于不清楚临时航线的使用是对系统容量降低的反应(例如由于天气或其它原因的影响造成一些正常航线无法使用,所以结果是系统容量—可用航线数量有所减少),还是在正常运行条件下采取的增容措施,今后应大量地采集相关数据并对此进行深入地分析研究。可见大数据时代下开发先进的软件平台和算法,掌握大数据关键技术,才能将资源转化为价值。
4 结束语
随着空管行业的飞速发展,在大数据时代下空管数字化的日益提高,为空管行业保证飞行安全、提高工作效率和提升服务质量打下了坚实的基础。在空中交通管理过程中,我们不仅在应用、收集数据,同时,也在分析和应用数据,这是大数据时代的特征。目前,空管大数据在空管数字化系统和协同决策系统中的两个具体应用,在降低管制员工作负荷、提高空域资源的利用以及提高保障航班安全等方面取得了一些成效。但我们应认识到空管大数据开发程度较低,空管系统大数据方面的研究尚处于起步阶段,因此对未来空管大数据做出展望。我们应从空管大数据中挖掘出新的内涵,这将成为在大数据时代下的民航空管的重要发展方向。
摘要：随着互联网时代的到来,大数据成了当下各行各业发展的重要指标。民航空管也积极响应时代的召唤,投身到大数据的建设中去。文章先介绍大数据和空管大数据概念,然后分析当前空管对大数据的几个实例应用,再对空管大数据进行展望。
关键词：大数据应用,民航,数字集成化系统,协同决策
参考文献
[1]Bigdata,From Wikipedia,thefreeencyclopedia.http://en.wikipedia.org/wiki/Big_data
[2]张战波.空管大数据的概念、特征和应用[J].中国民航飞行学院学报,2015,26(6):18-21.
民航数据链 篇4
术学院
上海民航职业技术学院。上海民航职业技术学院。
位于上海市。是经上海市人民政府批准。教育部备案。隶属于中国民用航空局的一所全日制普通高等院校学院以民航上海中等专业学校为建校基础。xx年学校整体升格为副局级事业单位。2016年5月再次升格为国家高等职业院校。即上海民航职业技术学院。2017年4月26日。在上海市委。市政府的统筹规划部署下。在中国民用航空局的支持下。经过四年多的共同努力。经国家发改委批复。
上海电力学院将学海路校区515亩土地。228000平方米校舍转让给上海民航职业技术学院。
中文名,上海民航职业技术学院。英文名,SHANG HAI CIVIL AVIATION COLLEGE。简称,SCAC。校训,志高行远 厚德尚能。创办时间,1985年。所属地区,中国上海。类别,公立大学。学校类型,理工 综合。学校属性,隶属于中国民用航空局。主要院系,航空运输系。航空乘务系。空港管理系。航空维修系。航空制造系。现任校长,于再。主管部门,中国民用航空局。学校代码,14394。学校升格,2016年。
办学历史。上海民航学院前身为民航上海中等专业学校。
上海民航职业技术学院2016年5月9日升格为高等职业院校。当日上午在上海市挂牌成立。国家民航局局长李家祥致辞。上海市市长韩正致信祝贺。副市长沈骏出席。经上海市批准。国家教育部备案。以民航上海中等专业学校
为基础组建的上海民航职业技术学院。是上海市新增加的一所高职学院。该校将以高等职业技术教育为主体。以服务民航事业为己任。以行业岗位培训和成人学历教育为支撑。
立足上海。面向华东。辐射全国。为民航强国战略培养更多。更适用的高素质。高技能人才。民航局在2016年9月正式向教育部递交了《关于申办上海民航职业技术学院的函》。申请在整合现有教育资源的基础上建立上海民航职业技术学院。在民航局和上海市政府。上海市教委的大力支持和配合下。上海民航职业技术学院的建立走上快车道。2016年3月获得教育部批准备案。上海民航职业技术学院是是一所面向行业。致力于培养具有大专层次。
培养服务于民航和社会发展所需的一线高素质。高技能型人才的高校。
办学定位。立足华东。服务民航。特色鲜明。
社会满意。发展目标：培育适应高
等职业教育发展需要。体现行业特色的办学理念。致力于打造职业技术教育。在职继续教育和成人学历教育的国内一流的示范性高等职业技术学院。
办学条件。学院占地面积181亩。有超过14万平方米建筑面积和价值近6000万元的各类教学仪器设备;有14个专业实训室。
馆藏图书及电子图书达20余万册。为全校师生提供了良好的学习。教育和科研资源。民航学院学院拥有上海市民航职业技能鉴定所资质。是上海地区唯一同时取得民航局CCAR-147部和CCAR-66部考点资质的学院。
院系简介。学院王牌专业：空中乘务。空中安全保卫。
民航经济管理系是我校区两大专业系部之一。主要培养面向航空公司。机场以及航空运输销售代理等企业单位的第一线从事空中乘务。民航安全检查。民航客票销售。民航旅客运输。民航货物运输等工作。具有职业生涯发展基础 的知识型技能人才。系部在校学生1600人。民航工程系的前身是专业二科。由”专业二科”更名为”民航工程系”。现有在编教职工37人。民航工程系下设机电教研室。
安检教研室。计算机教研室。实训教研室四个教研室。民航工程系下设三个专业:航空机电设备维修。飞机制造技术和民航安全技术管理。主要承担学校机电。电子和安检专业的专业课程教学和学校公共计算机课程的教学。近年来。工程系在专业建设上取得了较大的成就。主要表现在以下几个方面:1)增大了对机务专业实训设施。设备的投入。建成了一系列专业实验。实训室。开发了相关实训项目。并获得了东航无偿捐赠的一架退役BAe-146飞机。
购买了一台退役JT-8D涡扇发动机。2)积极进行了专业布局的调整和专业方向的拓展。根据行业的需求以及上海市经济结构调整的需求。于2016年新增了高职飞机制造专业和五年一贯制航
DDN在民航数据通信中的应用 篇5
1.DDN的结构和特性
DDN是数字数据网的简称,它通过建立数据传统网络,将数据传输信号传输到最终用户手中,主要是利用数据信道提供半永久性连接电路,这种数字数据业务的服务范围较广,所以我们可以将DDN称为全程数字化通信。除此之外,在DDN的应用中,数字信号作为丰富的资源,能够用于传输信号,与地面载波传输数据相比,数据传输的速率更高,其中分为四个部分:其一是数字信道;其二是DDN节点;其三是网络管理控制;其四是用户环路,而在整个网络中,最基础的部分就是DDN节点。而DDN网络业务作为网络增殖业务,通过TDM专用电路业务为基础,引入相关的服务模块,例如帧中继业务和话音业务、G3传真业务等等。与一般的模拟传输网络对比,DDN具有以下几个方面的优点:
1.1传输速率高
DDN系统的数据传输是建立在数字信道上的,所以不需要将数字信号转换为模拟信号,只需要将数据信号转换为数字信号,大大提高了传输的速率。
1.2网络时延小
在DDN系统中,利用数字时分复用技术能够实现同步转移,用户数据信息需要在固定的时隙中依据事先约定的协议,按照原先设定的通道贷款和速率进行顺序传输,通过时隙识别通道,能够将信息准确的送达目的地,从而降低了网络的时延。
(3)传输质量好
现如今DDN系统在传输线路中,都是利用光纤系统作为数字传输中继,除光纤系统之外其他的设备全部数字化,所以保障了传输的质量。
(4)协议简单
为用户提供传输的过程中,DDN系统主要利用了TDM、交叉连接技术和物理层部分,实现了传输的全透明化,简化了通信协议,增强了应用的灵活度。
(5)接口灵活
DDN系统的接口不仅包括有X系列的,也包括有模拟传输的V系列。
(6)测试简单
DDN技术可以区分出故障的原因,通过AIN可以分辨出故障时出现在设备上还是线路上,利用AIM的数据分析仪就能够快速的断定故障在哪出现。
2.国外DDN系统在中国民航中的应用
上个世纪八十年代,加拿大的NEW BRIDGE公司研发的DDN系统就进入到中国市场当中,而在二十世纪末,我国的DDN应用覆盖范围就扩大到九个省中。DDN系统中的先进网络节点机能够达到64Mb/s的系统带宽,所以为了扩大DDN系统的功能,该公司就为DDN网络进行了容量扩展和业务升级,将3600型为基础,其中3600DDN节点机中包括有8到16个全开槽位,能够将各种复用数据、数字话音接口和特殊业务应用板插入到其中,其主要功能涉及到系统的参数储存、节点功能的执行和自我监查、诊断、故障隔离、异状报告、统计参数收集等,能够分组收发网管信息,连接终端和网管通信,生成始终进行同步锁定。
DDN系统具有四大特点:
其一,不需要购置较多的大容量路由器;
其二,安装和维护较为便捷,也能够对网络资源实现分权管理;
其三,多样化的系统接口能够允许综合业务用户的接入,其中包括有语音、数据、影像、帧中继、以太网和令牌网相连接的路由器。帧中继中又可以划分为X.25分组数据、异步数据ASYN和IBN/HDLC的SDLC规程。在系统中有每秒2Mb的中继带宽,根据不同的业务需求进行合理的分配。
其四,系统的扩容具有灵活性,在扩容过后能够选择内置光端机。
3.DDN在民航数据通信网络中的有效应用
现如今民航通信的业务量和信息流量逐年递增,为了适应起增长速度,需要在原有的网络通信基础上创新发展,否则将无法满足现有的通信需求。在地面模拟线路当中,仍然存在着许多的不足之处,其中的关键就是通信的质量和通信速率较差导致的。所以我国就将DDN系统作为主要传输媒体,将地面模拟线路执行X.25网的传输链路替换掉,将全国各大经济繁荣城市的通信链路开通,将DDN系统的优点充分发挥出来,以提高现如今各大机场用户之间的通信速率,扩大通信的范围,保障通信的质量。虽然在一定程度上解决了通信的速率和质量问题,但是还存在着电话专线的使用费用昂贵的问题,由于目前各个管理局在联系的过程中使用的电话专线和卫星电话等调度电话的费用十分昂贵,并且使用卫星电话的时候存在有较大的延时问题,所以可以引入美国的2210多路复用器,通过DDN中的64k带宽将雷达信号和上分组网的电报等复用于一路的DDN端口上,不仅能够将64Kb/s的DDN带宽作用发挥出来,还能够节约端口资源。
目前民航数据通信网络都将DDN干线作为主要通信网络,其他的卫星通信和地面模拟作为备用,将多种数据信息传输到民航相关部门中,提供了多样化的传输服务,主要包括有:航空业务电报;雷达信息;管理移交电话等。
4.结语
随着现如今人民的生活水平不断提高,对航空运输的需求也逐渐增加,民航数据通信业务也得到重视和迅速的发展,但是在发展中需要考虑到相关的突发性业务,所以就需要将帧中继技术引入到民航数据通信中。DDN技术是一个相对成熟的网络技术,具有较高的可靠性,功能多样,不存在时延情况,能够直接发展至帧中继和宽带综合数据网中,为今后的办公室自动化和长途电话信息联网发展打下了坚实的基础准备工作。
参考文献
[1]梁有程.分组交换技术在民航数据通信网络中的应用探析[J].电信网技术.2015(07)
[2]魏爽.民航系统中的VHF地空数据通信网络[J].河南科技.2010(22)
民航数据链 篇6
关键词：民航机场,导航装备,监控系统,数据采集,数据处理
0 引言
在民航机场的导航装备监控系统中, 对导航通讯设备进行集中监控和管理, 是保证每次航班能够正常进行通讯导航的重要手段。对于民航机场的导航装备监控系统来说, 最重要的就是对导航设备进行实时的数据采集。我们所采集数据的对象是在航班飞行过程当中导航系统相关设备的运行与工作情况, 以及机场导航台等导航设备的各种相关参数。例如, 机场导航台周围的风向、风力、空气湿度、气温等等相关参数。
1 民航机场导航装备监控系统简介
民航机场导航装备监控系统指的是, 在航班的飞行过程中对于各个导航台及其相关设备进行监控和检测, 并时时刻刻将监控信息反馈给机场相关的工作人员, 来使机场工作人员对各个航班的飞行情况进行监测的系统。通过监测航班的飞行距离、方向、航速等相关导航参量, 可确保航班的飞行安全, 避免空难或其他紧急事件的发生。民航机场导航装备监控系统的重要作用在于, 一方面, 对机场导航台及其相关设备进行监控, 不仅确保了导航系统的正常工作, 同时也提高了机场导航设备的准确性;另一方面, 对正常飞行的航班进行空中交通指挥, 确保了空中交通秩序, 也为飞行员和乘客的生命负责。
民航机场导航装备监控系统一般是通过以太网、因特网等远程网络或者是其他网络媒介来对机场导航设备进行实时监测和管理控制的, 同时采用先进的计算机技术、测控技术以及网络通讯技术来随时监测导航台的相关信息。
2 导航装备监控系统的数据采集
2.1 采集相关数据的准则
民航机场导航装备监控系统采集数据必须恪守以下准则:
(1) 通讯信号强度应该保持在极佳状态, 以便于接收和处理数据。
(2) 所发出的信号不可与机场的其他无线电信号互相干扰, 从而影响信号质量。
(3) 所接收的信号应当客观及时地反映出机场导航设备的工作状况。
(4) 所接收的信号应当方便接收, 且不干扰机场其他设备以及导航系统自身设备的正常运作。
2.2 民航机场导航装备监控系统的3种数据采集方式
大体而言, 在数据采集时对于不同的通讯设备应该采取不同的方法。一般来说, 民航机场的导航设备依据采集信号的不同可以分为3种:一种是导航装备内部只有检测单元;一种是在导航设备内部既有控制单元, 同时外部还有接收天线;还有一种是导航设备内部可能有机内测试设备单元, 也可能没有, 但是不论有无机内测试设备单元, 设备都会将工作状况及其相关参数通过指示灯表示出来。
2.2.1 导航装备内部只有检测单元的数据采集方式
一般来讲, 这种导航装备的工作数据是从设备电表的指示当中读取的, 它的工作频率靠内部的数码管显示。此种采集方式在正常的工作中凭借扬声器声音的输出来辨别信号声, 在系统设备出现故障时, 它可以进行声光警示。对于这种装备, 可采集其输入数码管端口的数字信号, 也可以采集声光警示灯处的警报信号以及电表输入处的模拟信号。
2.2.2 导航装备外部拥有接收天线的数据采集方式
其工作原理是:首先发射机中会生成各式信号, 然后由控制单元通过天线系统以无线电的形式发射出去。与此同时, 在天线系统周围存在监测单元, 以检测其所发射的无线电信号符不符合标准, 如此来对发射机所发射的无线电信号进行监测并反映给监视器。最后, 系统根据监视器所读取的数据对设备的运作状况进行判断, 倘若发现有异常状况, 则系统会自动使控制单元对发射机进行主备机信号转换等操作。一般来说, 监控器只能完成对开关数据信号、数字数据信号和模拟数字信号的采集。在外部对信号进行采集时, 丝毫不会影响发射机的工作, 且监测部门通过处理反馈信号即可得知导航装备的工作状况。
2.2.3 导航装备内部存在测试设备单元与否的数据采集方式
通常情况下, 对于内部存在测试设备单元的导航装备来说, 基本可以直接从测试设备单元上采集数字信号, 也可通过传感器采集天线系统输出端口处的模拟信号, 并让该设备的运作状况直接显示在数码管处。对于内部不存在测试设备单元的导航装备来说, 可以在指示灯、数码管等输入端口处采集开关和数字信号, 效果不亚于采集存在测试设备单元的导航装备信号, 其运转状况及工作参数一样可以通过指示灯或数码管显示出来。
2.3 利用发射机发射识别信号的方法简介
2.3.1 发射机简介
发射机是把无线电波信号按照一定频率发射出去的一种装置, 其广泛应用于民航机场导航装备监控系统的数据采集之中。发射机有多种类型, 可以分类为调幅发射机、调频发射机、光发射机等多种。
2.3.2 发射机发射信号的方式
通常情况下, 在民航机场的导航设备中可选用霍尔电流传感器来对天线所输出的电流进行即时测试, 而发射机的任务就是把天线系统所输出的电流信号以频率合适的无线电波的形式发射出去, 在发射信号时必须通过霍尔电流传感器来输出相应的电流信号。一般而言, 在信号的采集上, 机场导航设备可以在扬声器的输入端采集其所发出的信号声音, 并对相应的信号声音进行检波、识别, 再转换为数字信号来进行处理。
3 导航装备监控系统的数据处理
3.1 所采集信号的3种类型
对于民航机场导航装备监控系统来说, 通过信号采集而得到的相关数据信息主要包括以下3种:模拟信号、开关信号、数字信号。下面对这3种信号进行简要介绍。
(1) 模拟信号是指其所携带的信息特征量可以在任意瞬间以任意的值来表现, 且在任意一段连续的时间间隔内都存在此种现象的一种信号。模拟信号的范围很广, 它分布在自然的每一个角落, 例如每天太阳光的光强等等。模拟信号不同于数字信号, 模拟信号是比较具体和真实存在的, 而数字信号是为了方便, 人为地创造出的既不连续又抽象且在幅度取值上不相同的信号。而在民航机场导航装备监控系统当中, 模拟信号的使用范围是比较广的。
(2) 开关信号一般相对于模拟信号来说在信号的方向、大小以及时间上都是持续变化的, 其中, 脉冲信号的变化是跳跃和不连续的, 但它仍属于开关信号的范畴。相对于模拟信号来说, 开关信号的特点是其具有强大的抗干扰能力, 所以开关信号一般广泛应用于机场导航装备监控系统的信号处理当中。
(3) 数字信号指的是幅度取值离散的一种信息传输信号, 其优点为:在复杂的环境下具有很强的抗干扰能力, 能够传输高质量的信息, 噪声积累较小。数字信号的存储、交换和处理一般都是通过计算机来完成的, 原因在于它是通过二进制代码来进行相关运作的, 它的信号形式和计算机的信号形式保持一致。由于数字信号大量应用于机场导航装备监控系统当中, 所以对数字信号的处理可以说也是比较必要的。
我们需要对这3种信号进行处理, 以便对所采集的数据进行相关分析。所以, 对所采集的模拟信号、开关信号、数字信号数据进行处理在机场导航装备监控系统中也就显得尤为重要了。
3.2 3种数据的处理过程
3.2.1 导航装备监控系统对于模拟信号的处理过程
在导航装备监控系统处理模拟信号时, 一般是先将模拟信号在放大器当中进行放大处理, 然后再隔离, 最终把信号送入通用模拟量接口来完成处理过程。处理模拟信号的一般流程是:先将通讯导航设备当中的各个模拟量进行放入、整流、滤波处理, 再对其进行模拟信号的隔离, 最后把其接入到通用模拟量接口上去。一般来说, 模拟信号的采集点选择在设备提供的测试点附近, 然后利用放大器对信号进行放大处理。放大器对于模拟信号的处理来说是必不可少的, 它的优点是既可以放大有用模拟信号, 同时也能对相关干扰信号进行过滤处理, 从而保证了被处理的信号的质量;放大器还可以把来自机场通讯导航装备当中的低电平信号放大到与规定信号水平相符合的标准。
3.2.2 导航装备监控系统对于开关信号的处理过程
在民航机场导航装备监控系统的数据处理过程中, 对于开关信号的处理是比较简单的, 其特点是可以直接反映出导航设备的警报情况及其他工作状态, 而这对于确保机场导航设备的正常工作具有十分重要的意义。通过对开关信号的检测, 可以及时发现导航设备的故障, 以便去及时维修, 这就保证了航班的安全起降以及乘客和机组人员的生命安全。一般情况下, 这些开关信号分布较广、数量较多, 但是相对而言, 对其采集和处理确实比较容易。开关信号的采集过程基本上都是在报警灯的前级完成的, 这样做的原因有2个方面, 一方面, 通过从报警灯的前级来采集开关信号可以保证系统设计的通用性;另一方面, 从报警灯的前级来采集开关信号既不影响导航装备监控系统的正常工作, 又可以同时检测出导航设备的故障。
3.2.3 导航装备监控系统对于数字信号的处理过程
机场导航装备监控系统对于数字信号一般是以数字的方式进行分析、表示和处理的。通常, 我们所采集的数字信号要经过光电耦合器进行隔离以后, 把数字信号的干扰减小到最低, 再进行输出处理。一般而言, 我们必须减小数字信号的干扰性, 来提高监控系统对其处理水平。然而, 减小数字信号干扰是一个十分复杂的过程。首先要说的是, 机场导航设备的种类繁杂而且难以管理, 在实际操作运行当中某些设备的运行数据不完全相同。因此, 机场监控系统需要对所采集的数字信号进行比较繁琐复杂的处理, 才可以将其和相应的运行设备的参数匹配起来, 这样不免会使各个监控软件、硬件在管理上产生混乱。其次, 要处理数字信号还要有足够多的监控单元输出端口。因此, 综上所述, 我们必须要简化数字信号的处理步骤, 使处理数字信号的过程变得简单。所以, 我们可以仅仅对监控系统软件进行变革, 对系统硬件采取冗余设计方式。使数字信号处理过程变得简单容易的一种方式就是提前设计数字信号采集板, 之后通过控制单元来处理数字信号, 这种方式十分简单明了。
4 结语
民航数据链 篇7
组播 (Multicast) 技术指的是单个发送者对应多个接收者的一种网络通信。作为一种与单播 (Unicast) 和广播 (Broadcast) 并列的通信方式, 组播技术能够有效地解决单点发送、多点接收的问题, 从而实现了网络中点到多点的高效数据传送, 能够节约大量网络带宽、降低网络负载。
IP组播属于端到端的服务, 无论何种组播模型, 组播机制都包括如下四个部分:
(1) 寻址机制:借助组播地址实现信息从组播源发送到接收者;
(2) 主机注册:允许接收主机动态加入和离开某组播组, 实现对组播成员的管理;
(3) 组播路由:构建组播报文分发树 (即组播数据在网络中的树型转发路径) , 并通过该分发树将报文从组播源传输到接收者;
(4) 组播应用:组播源与接收者必须安装支持视频会议等组播应用的软件, TCP/IP协议栈必须支持组播信息的发送和接收。
1.1 组播路由协议
组播路由协议运行在三层组播设备之间, 用于建立和维护组播路由, 并正确、高效地转发组播数据包。组播路由建立了从一个数据源端到多个接收端的无环数据传输路径, 即组播分发树。
组播分发树有两种:最短路径树 (SPT) 和共享路径树 (RPT) 。最短路径树是以组播源为根构造的从根到所有接收者路径都最短的分布树, 又称为源树。源树的状态条目使用符号 (S, G) 表示, 其中S表示多播源的IP地址, G表示组播地址。 (S, G) 源树是针对每一个源和组播组构建的组播源和接收者之间的可用路径, (S, G) 是组播源至接收者的最短可用路径。
共享树与源树的不同之处就在于树根, 共享树的树根位于网络中某个公共点。这个公共点被称为集合点 (rendezvous point, RP) 。所有的接收者都将自己加入到RP上, 同时, 组播源也将“注册”到RP上, 并将流量发送给RP, 由RP将流量发送给共享树中相应的组播数据接收者。共享树的多播转发条目用 (*, G) 表示, 其中“*”通配符表示所有的源。与源树相比, 共享树在路由选择中可能不是最优的, 但每个路由器上需保存的状态数更少。
PIM (Protocol Independent Multicast) 是协议无关组播的简称, 它可以利用各类单播路由表为IP组播提供路由。组播路由与所采用的单播路由协议无关, 只要能够通过单播路由协议产生相应的组播路由表项即可。根据实现机制的不同, PIM分为两种模式:密集模式 (PIM-DM) 和稀疏模式 (PIM-SM) 。前者适用于组播组成员相对比较密集的小型网络, 后者适用于组播组成员分布相对分散、范围较广的大中型网络的。
1.2 组播报文转发
网络中组播报文的传输须依靠单播路由表或者单独提供给组播使用的路由表来指导转发;PIM借助RPF (Reverse Path Forwarding) 逆向路径转发机制实现对组播报文的转发。当组播报文到达本地设备时, 首先对其进行RPF检查。若RPF检查通过, 则创建相应组播路由表项, 进行组播报文的转发;若RPF检查失败, 则丢弃该报文。故此, RPF检查机制是组播路由协议进行组播转发的基础。
2 MPLS VPN技术
MPLS L3VPN是BGP (Border Gateway Protocol) 边界网关协议和MPLS (Multiprotocol Label Switching) 多协议标签交换扩展实现的VPN (Virtual Private Network) 虚拟专用网解决方案, RFC2547对该规范进行了描述。
在MPLS L3VPN架构中, 其主要包括了如下的组件:
(1) CE (Custom Edge) :用户网络边缘设备, 位于用户站点 (Site) 中, 有接口直接与服务提供商相连。
(2) PE (Provider Edge) :服务提供商网络边缘设备, 与用户的CE直接相连。在MPLS网络中, 对VPN的所有处理都发生在PE上。
(3) P (Provider Router) :服务提供商网络中的骨干路由器, 不与CE直接相连。P设备具备基本MPLS转发能力, 仅根据外层标签对VPN报文进行MPLS转发, 无须参与VPN用户管理及相关表项的创建和维护。
(4) VRF (Virtual Routing Forwarding Table) :虚拟路由转发表, 它包含同一个站点相关的路由表、转发表、接口 (子接口) 、路由实例和路由策略等。在PE设备上, 属于同一VPN的物理端口或逻辑端口对应一个VRF。
(5) 站点 (Site) :VPN中的一个孤立网络, 站点通过单独的物理端口或逻辑端口连接到PE上。VPN实际即是对站点集合的划分, 一个VPN对应一个若干站点组成的集合。
3 组播VPN机制
组播VPN是基于MPLS L3VPN来实现组播传输的技术。如图1所示, 网络中同时承载着两个相互独立的组播业务:公网实例、VPN实例A。公共网络边缘PE组播设备支持多实例。各实例之间形成彼此隔离的平面, 每个实例对应一个平面。
以VPN实例A为例, 组播VPN指:当VPN A中的组播源向某组播组发送组播数据时, 在网络中所有可能的接收者中, 仅属于VPN A (即Site 1、Site 3或Site 5中) 的组播组成员才能收到该组播源发来的组播数据。组播数据在各Site及公网中均以组播方式进行传输。
其中, 实现组播VPN所需具备的网络条件如下:
(1) 在每个Site内支持基于VPN实例的组播。
(2) 在公共网络内支持基于公网实例的组播。
(3) PE设备支持多实例组播, 即支持基于VPN实例和公网实例的组播, 并支持支持公网实例与VPN实例之间的信息交互和数据转换。
为了满足以上条件, 互联网工程任务组 (IETF) 最终形成制定了以MD (Multicast Domain) 组播域方案来实现组播VPN的标准。
MD方案的基本思想是:在骨干网中为每个VPN维护一棵称为Share-MDT的组播转发树。来自VPN中任一Site的组播报文都会沿着Share-MDT被转发给属于该MD的所有PE。MD是一个集合, 它由一些相互间可以收发组播数据的VRF组成。其中, 支持组播业务的VRF为MVRF, 它同时维护单播和组播路由转发表。PE收到组播报文后, 如果其MVRF内有该组播组的接收者, 则继续向CE转发;否则将其丢弃。
不同的MVRF加入到同一个MD中, 通过MD内自动建立的PE间的组播隧道 (MT) 将这些MVRF连接在一起, 实现了不同Site之间的组播业务互通。每个MD会被分配一个独立的组播地址, 称为Share-Group。当两个MVRF之间通信时, 用户报文以GRE方式被封装在骨干报文里通过MT进行传输, 骨干报文的源地址为PE用来建立BGP连接所使用的接口IP地址, 目的地址为Share-Group。
4 民航数据通信网中组播VPN的实现
在民航数据通信网中实现组播VPN主要需完成骨干网络的准备工作以及组播VPN设计与实施等工作。
4.1 组播VPN的规划设计
民航ATM数据网华东地区ATM交换机上的RPM-PR板卡提供了MPLS VPN业务, 目前部署的MPLS VPN业务网络拓扑为星形结构, 即由区域一级节点9槽RPM板卡作为P设备和路由反射器, 而其他节点均为PE设备。华东地区ATM网络中同时承载着两个相互独立的组播业务:ATM数据网公网组播实例和名为YJCJ2的用户私网组播实例。
VPN组播实例是通过在P和PE设备上部署实现的, 网络中, 作为P和PE的RPM板卡上运行着公网组播实例, 而作为PE的RPM板卡同时又运行着用户私网组播实例。公网的组播实例是在所有RPM板卡上开启组播应用。上海虹桥和浦东机场两个节点的10槽RPM板卡负责接入用户的VPN组播业务, 所以需在这两台设备上部署MPLS VPN应用, 并在这两个用户站点相应的VRF实例中开启组播应用。在本案例中, VPN用户接入侧要求使用的是PIM密集模式, 而民航数据网MPLS VPN公网则使用的是PIM稀松模式。
在MPLS VPN网络中不同用户的VPN站点都是彼此逻辑独立的, 并且VPN用户数据封装MPLS标签后通过公网的PE和P设备进行传输。对于VPN组播来说, 数据的传输模式也是类似的。PE设备通过将该VPN实例中的用户VPN组播数据报文封装成公网所能“识别”的公网组播数据报文进行组播转发。这种将私网组播报文封装成公网组播报文的过程就叫做构造组播隧道 (MT) 。在PE上, 每个VPN用户的组播数据是通过不同的MTI (Multicast Tunnel Interfac) 组播隧接口在公网构造组播隧道, 参见图2。
由于公网、VPN网以及用户接入侧各组播部署中都采用PIM协议启用了组播应用, MPLS VPN中组播应用包含如下的PIM邻居关系:
(1) PE-P邻居关系:指PE上公网实例接口与链路对端P上的接口之间所建立的PIM邻居关系。
(2) PE-PE邻居关系:指PE上的VPN实力通过MTI收到远端PE上的VPN实例发来的PIM Hello报文后建立的邻居关系。
(3) PE-CE邻居关系:指PE上绑定VPN实例的接口与链路对端CE上的接口之间建立的PIM邻居关系。
部署公网组播实例需在华东地区所有相关RPM板卡开启组播服务, 考虑到密集模式对RPM设备和骨干网资源的开销, 在民航ATM数据网中使用了PIM稀松模式。根据网络的物理网络拓扑模型, 选取上海虹桥9槽RPM板卡作为RP。
4.2 组播VPN的实施运行
在MPLS VPN网络中的P和PE设备上部署PIM协议, 这些设备之间会形成PE-P邻居关系, 从而使得公网支持组播功能, 并形成公网的组播分发树。本案例中使用PIM稀松模式, 即在虹桥和浦东机场节点的9、10槽RPM板卡的配置底层IGP路由协议的接口上部署PIM稀松模式, 这样就构造了公网的PIM共享树。
在传输用户私网组播报文的PE上部署基于VRF实例的组播, 一个VPN实例唯一制定一个Share-Group地址。同一个VPN组播域内的PE之间形成PE-PE邻居, 并形成该组播域的共享组播分发树 (Share-MDT) 。在本例中就是在虹桥和浦东机场的10槽YJCJ2VRF实例中部署相应的default MDT地址239.255.0.5。
用户CE设备和PE连接CE的相应接口启用组播, 本例中使用PIM密集模式。这样就形成了PE-CE邻居关系。本例中是在虹桥和浦东机场节点的相应VPN业务端口配置PIM密集模式。
当用户有组播报文需要传输的时候, 就将组播报文发送给PE的VRF实例, PE设备收到报文后识别组播数据所属的VRF实例。用户私网的数据报文对于公网是透明的, 不论数据归属或类别, PE都统一将其封装为公网组播数据报文, 并以Share-Group作为其所属的公网组播组。一个Share-Group唯一对应一个MD, 并利用公网资源唯一创建一棵ShareMDT进行数据转发。在该VPN中所有私网组播报文, 都通过此Share-MDT进行转发。如图3所示, 可以看到华东地区公网上的ShareMDT创建的过程。
虹桥节点10槽RPM向9槽RPM (RP节点) 发起加入消息, 以Share-Group地址作为组播组地址, 在公网沿途的设备上分别创建 (*, 239.255.0.5) 表项。同时虹桥浦东机场节点也发起类似的加入过程, 最终在MD中形成一棵以虹桥节点9槽RPM为根, 以虹桥、浦东机场节点10槽RPM为叶的共享树 (RPT) 。随后, 虹桥和浦东机场节点10槽RPM的公网实例向公网RP发起注册, 并以自身BGP的router-id地址作为组播源地址、Share-Group地址作为组播组地址, 在公网的沿途设备上分别创建 (20.51.5.6, 239.255.0.5) 和 (20.51.5.3, 239.255.0.5) 表项, 形成连接PE和RP的最短路径树 (SPT) 。在PIM-SM网络中, 由 (*, 239.255.0.5) 和这两棵相互独立的SPT共同组成了Share-MDT。虹桥节点PE的私网组播报文在进入公网后, 均沿该Share-MDT向浦东机场节点PE转发。
图4是私网组播报文在公网中转发的过程。当浦东机场节点的YJCJ2 VPN用户CE设备加入到虹桥节点数据源所在的组播组, 此时由于这两个站点部署为PIM-DM模式, 虹桥节点组播设备会立刻将数据推送到虹桥节点10槽RPM的YJCJ2 VRF实例中, 并通过该VPN构建的Share-MDT在公网上以 (20.51.5.6, 239.255.0.5) 构建的SPT进行公网组播报文传输。当公网组播报文被浦东机场10槽PE设备收到后会将其解封装成原始的私网组播报文, 并转发给相应的接收CE, 最终完成用户私网组播数据在MPLS VPN网络中的传输。
5 总结
民航空管信息业务IP化传输趋势增强, MPLS VPN是民航ATM数据通信网为解决IPoA使用的主要技术, 也是未来空管IP通信网中的主要业务应用模式。在民航数据通信MPLS L3VPN网络基础上实现组播将是雷达信息、场间监视、视频会议以及视频监控等民航业务信息广播传输的合理高效解决方案。通过本次民航ATM数据通信网组播VPN设计与实现, 为民航业务组播和运维奠定良好的基础, 也为民航业务发展提供可靠保障。
参考文献
[1]Beau Williamson著, 顾金星, 张拥军, 南亲良等译[J].IP多播网络的设计开发 (第1卷) Developing IP Multicast Networks Volume I, 2005.
民航数据链 篇8
地空数据链是一种在飞机和地面系统间进行数据传输的技术, 通过该技术在飞机和地面系统间自动的传输信息 (如飞机当前位置、发动机数据、气象信息、管制指令等) , 一般将VHF、SATCOM、HF、二次监视雷达 (SSR) 的S模式数据链作为传输媒介, 飞机会根据所处的位置自主选择最有效、最经济的数据传输媒介。数据链技术将飞机与地面的人员和空管自动化系统有效联系在一起, 可有效降低航班运行费用、提高航班运行效率。
VHF数据链相对于HF数据链而言, 具有通信可靠性高、信息传输速率快、延迟小的特点, 相对于卫星数据链和S模式数据链而言, VHF数据链则具有投资少、使用简单方便、易于扩展等优势, 因而已经成为地空数据链通信的主要手段。
航空公司的AOC系统 (运行控制系统) 使用地空数据链与飞机进行双向数据通信, 如向飞机传输最新的气象资料和航班计划等。地空数据链系统基于ACARS系统 (飞机通信、寻址与报告系统) 实现, 每架装备ACARS系统的飞机均有唯一的ACARS地址, 地空数据链系统由三部分组成:机载系统 (软硬件) , 地空数据通信网络, 地面系统。
二、国际地空数据通信服务商
数据通信服务提供商在不同地区提供基本相同的数据通信服务, 只是其网络的覆盖情况有所不同, 如表一所示。
三、中国民航地空数据通信系统
中国民航地空数据通信系统建设主要从以下几个方面开展:
1、地空通信网络建设
1998年开始第一期建设, 至2006年12月完成87个VHF远端地面站 (RGS) 建设, 覆盖除部分西部航路外的全部中、高空航路。2007年底, 已在全国建立87个ACARS远端地面站, 同时提供部分机场 (76个) 地面的通信覆盖, 与美国ARINC、泰国AEROTHAI共同成立GLOBALINK/ASIA服务体系, 为国内外航空单位共同提供一体化的国际地空数据通信服务。
2、基础设施建设
建设网络运行控制中心 (NOC) , 以及相关运行辅助系统, 进行数据链系统国际路由器 (ICR) 系统升级, 提高系统服务稳定性与运行效率。
3、人员培训
与ARINC、AEROTHAI进行定期技术交流, 提高NOC人员技术水平与服务水平, 进行定期技术人员专业培训, 确保人员技术水平与服务水平。
4、数据链配套支持系统建设
从1998年开始研制地空数据链配套支持系统, 早期为数据链网关服务系统, 经不断升级换代, 2007年使用3.X版本, 正在进行4.0系统的内部测试, 研制数据链服务网络管理系统、客户支持与服务系统, 研制数据链运行支持等运行配套系统。
5、基于数据链的服务系统建设
建设气象上传服务系统, 提供全球近4000个机场、区域的实况、预报、特选气象资料, AMDAR资料分析与传输系统, 服务于中国国家气象局, 参加WMO全球资料交换, 飞机间数据通信。
四、数据链系统在中国民航的应用
1、飞机起飞前放行服务 (PDC:Pre-Departure Clearance)
该技术在“十一五”期间国内流量前15位机场安装运行。用于机场塔台管制席位, 通过地空数据通信手段进行飞机放行。飞机需具备相应的机载软、硬件设备支持 (ARINC 623) , 较语音放行方式具有不可比拟的优越性, 如放行数据传输准确, 数据传输速度快 (秒级) , 减轻飞行机组与管制人员工作强度。使用申请-回复方式运行, 程序符合ED-85A标准。
2、数字式自动化终端区信息服务 (D-ATIS:Digital Auto Terminal Information Service)
通过地空数据通信方式提供机场ATIS信息服务, 飞机需具备相应的机载软、硬件设备支持 (ARINC623) , 较语音通播方式具有不可比拟的优越性, 如数据传输准确, 数据传输速度快 (秒级) , 减轻飞行机组工作强度。2007年6月新疆乌鲁木齐机场安装运行, “十一五”期间国内流量前15位机场均安装运行。
3、管制员飞行员数据链通信 (CPDLC:Controller Pilot Data Link Communication) 与自动相关监视 (ADS)
数据链通信在空中交通服务中的运用如图1所示。CPDLC提供用于ATS的地空数据通信, 包括与目前使用的话音模式对应的一套放行、请求等标准。可以实现管制员/飞行员信息交互、管制移交和传输下行放行信息等功能。CPDLC管制员与飞行员间的双向数据通信通过地空数据链进行管制命令/应答, 支持快速的、交互式的双向数据通信, 管制命令可多次阅读。CPDLC依赖数据链进行通信, 而VHF为视距通信, SATCOM (INMARSAT) 和HF用于大洋空域和偏远地区。CPDLC具备提供更可靠的地空通信, 减轻管制员与飞行员的工作负荷, 消除话音通信导致的“语义误解”等优点。CPDLC主要应用于L888航路和成都-拉萨航路。
4、自动相关监视 (ADS:Automatic Dependence Surveillance) 的运用
ADS模式下, 飞机通过数据链自动向ATC传输位置信息以及其他相关信息, 飞机位置可显示在类似雷达显示屏的界面上, 主要应用于雷达无法实现覆盖的洋区、远端区域和空域。
自动相关监视分为非相关监视和相关监视。非相关监视从地面测算飞机位置:现在的监视基于话音位置报告或基于雷达监视 (一次雷达 (PSR) 或二次监视雷达 (SSR) 在地面监视飞机距离和方位;相关监视系统中, 飞机自主确定位置并向ATC报告, 当前的话音位置报告为非相关监视系统, 此处的位置从机载导航设备中获取, 由机组通过无线电话向ATC。ADS包括ADS-A或ADS-C (寻址ADS或合同ADS) 基于飞机与地面站端到端发送与接收位置报告, 以及ADS-B (广播式ADS) 无需建立合同或发送前期指令, 飞机自动将信息广播出去。
5、当前所使用的地空数据通信系统——ACARS
ACARS (Aircraft Communication Addressing and Reporting System) ——飞机通信、寻址与报告系统1970年代开始出现, 使用传统的模拟无线电方式收发数据, 速率为2400bps, 调制方式为MSK (Minimum frequency Shift Keying) , 主要用于数据服务提供商向航空公司提供相关服务, 目前已扩展到空中交通管理与服务领域 (PDC, D-ATIS, ADS, CPDLC) 。ACARS系统主要由机载设备系统、地空数据通信网络和地面应用系统和构成。其中机载设备系统主要由 (通信) 管理组件 (MU/CMU/ATSU/AIMS) 、显示组件 (IDU) 、多功能控制与显示组件 (MCDU/MIDU) 或相关设备、甚高频/高频电台, 卫星数据单元 (SDU) 、打印机等及适用的软件构成;地空数据通信网络由远端地面站和网络运行控制中心组成;而地面应用系统由航空公司应用系统和空中交通管制与服务系统 (PDC, D-ATIS, CPDLC&ADS) 以及化共服务与公众服务系统构成。
五、未来展望
1、下一代地空数据通信系统——VDL Mode 2
目前有四种满足7层开放式体系结构的VDL设计标准:VDL Mode 1、VDL Mode 2、VDL Mode 3和VDL Mode 4数据链标准。数据链系统属于通信子网的范畴, VDL标准主要定义传输层以下的物理层、链路层和网络层的相关标准, VDL Mode 1、VDL Mode 2和VDL Mode3数据链的物理层和链路层的分层比较一致, 而VDL Mode 2对现有ACARS网络的兼容性、和对未来ATN网络的无缝隙的结合而成为当前数据链技术的重要选择。较之现有的ACARS、VDL Mode 2在性能上有很大的改善, 面向比特的协议使得接口通用, 增加应用简单规范。采用ICAO的标准, 能够全球兼容, 传输速率有了一个数量级的改善, 从2, 400bps到31, 500bps。使用可靠的面向连接的传输层协议, 使得错误率在1.0E-10, 报文传输延迟减少近一半, 从5s到3.5s。在飞行的各个阶段起到关键作用:
滑行阶段:链路测试/时间校验, 油料/乘客信息, 延迟报, 出跑道, PDC, ATIS, 配载, 机场分析, 飞行计划;
起飞阶段:起飞放行;
离港:发动机状态报告, 飞行计划报告, 天气报告;
飞行阶段:位置报告, 天气报告, 延迟/预计降落时间, 话音请求, 发动机和维护数据, 管制中心海洋放飞, 天气报告, 地面话音请求;
进港:舱门请求, 预计到达时间, 特别请求, 发动机和维护数据, 舱门指定数据, 乘客/机务人员ATIS;
降落:落地信息;
滑行:进跑道, 燃油信息, 乘客和错误信息。
2、未来的发展方向——航空电信网ATN
ATN (Aeronautical Telecommunication Network) 是新一代航空电信网络, 新航行系统的重要组成部分, 由国际民航组织 (ICAO) 于20世纪80年代开始研究, 本世纪初开始实施。ATN并非一种全新的底层通信网络, 而是通过集成多种子网来实现统一数据传输服务的互联网络, 是全球地空一体化的航空专用网络, 可提供安全、可靠、高效的航空通信服务。ATN是民航专用网络, 具备完善的系统安全机制, 支持地空一体的无缝通信, 具备高可靠性, 不因局部故障而失效, 同时具备端到端的可靠通信, 将现有的各种通信子网连结成一个整体, 能够继承和发展已有投资, 做到平稳过渡。
参考文献
[1]中国民航局飞行标准司.航空运营人使用地空数据通信系统的标准与指南.2008.
民航数据链 篇9
1文献回顾
学术界对民航产业组织演变、效率和经营绩效的研究也格外关注,比较有代表性的有: Park和Cho ( 1997) 的实证分析指出,航空公司间的代码共享可以提高市场占有率,且幅度比通过减少竞争航企数量提升的市场占有率要高。Iatrou和Oretti ( 2007) 指出,跨国并购对于航空公司而言能够提高效率、 实现规模经济并且更好控制,然而由于大多数航空公司为国家所有,对跨国并购行为有所限制,使得国际联盟成为了大部分航空公司的次优选择。Barros和Paypoch ( 2009) 以欧洲航空公司为样本,指出加入国际航空联盟可以提升技术效率。Merkert和Morrell ( 2012 ) 以全球66家航空公司为样本, 应用DEA模型得到了最优生产规模,以此来判断航空公司间的兼并行为是否合理。
随着中国改革开放的深入和经济增长的需求, 民航市场也在与国际接轨,逐渐放松规制、引入竞争。2002年民航总局颁布 《民航体系改革方案》, 对其直属的10家航空公司和部分地方航空公司重组为三大航空运输公司,形成了中国民航业的垄断竞争局面。2005年民航总局允许外资和民资进入,标志着中国民航业开始步向市场竞争阶段。此后经过不断的市场化重组,国内至今共有运输航空公司46家,其中包括10家民营及民营控股公司。国内学者对中国民航产业组织研究的文献也逐渐增加。曹建海 ( 2002) 认为中国民航的市场结构存在规模偏小、 进入壁垒高、效率低、利润率低等问题。胡瑞娟等 ( 2006) 利用1991 - 2004年时间序 列数据发 现, 2002年航空公司合并对市场结构及价格都有重大影响。曹锦周 ( 2009) 建立了转型期民航产业绩效影响因素的分析框架,建议停止新企业进入民航业市场,逐步消除过度进入引致的负面影响。
截止2012年,中国民航运输总周转量达到610. 32亿吨公里,是全球第二大航空运输系统。尽管如此,国内航企也面临着一些经营挑战,有进一步走向国际化的趋势。首先,公司业绩受航油价格的波动影响大,开辟长途航线是提高燃油利用率、缓解运营成本压力的关键; 其次,在中国高铁蓬勃发展的大环境下,短途航线之于航空公司已经不再具有竞争力; 最后,在当前国际航空业运输自由化、多元化、联盟化的背景下, “走出去” 是中国民航业实现规模经济的必然选择。对近年来中国民航企业积极 “走出去”的现象,中国学者也有很多相关研究。黎群 ( 2005) 从经济学角度讨论了航空公司战略联盟的动因,认为航空公司联盟旨在节约生产成本和交易成本。王新安等 ( 2005) 认为兼并重组和国际联盟将成为中国民航企业的主要组织调整行为。 胡浩等 ( 2013) 以海南航空海外并购为案例进行了经济分析和空间分析,认为海航是中国目前唯一有实力有资本从事跨国并购运作的航空公司。
目前国内已有研究大多或是研究民航放松规制后的绩效问题,或是讨论航空业战略联盟和跨国并购的动因和趋势,缺乏对中国民航企业积极投身全球化的行为及绩效的实证研究。而且由于国内民航的统计数据起步较晚,上市公司数量少且时间短, 关于民航业的分析基本停留在国家宏观统计数据或是定性讨论的层面上,企业层面的实证分析几乎没有。民航是一个高风险、高壁垒、高技术、高波动、 低收益的行业。在经济全球化的大背景下,中国民航企业国内兼并与海外扩张的行为对运营绩效是否有着显著影响是本文研究的主要问题。本文的创新之处就在于充分利用中国民航上市公司的公开信息, 选取构成民航业运营成本的三个生产要素来对经典成本函数模型进行回归,计算出反映中国民航业生产效率的指标,再加入市场结构和企业的国际化市场行为来对运营绩效进行实证检验。
2模型设定与变量选取
2.1成本函数
( 1) 模型设定。关于航空业的成本函数,在美国航空放松规制后,Baltagi等人 ( 1995) 为了再次检验放松规制的政策有效性,基于超越成本函数模型证明了放松规制促进了技术提升,从而对支线航空的成本降低更显著。陈林 ( 2008) 利用全行业的总运输周转量作为产出,以飞机数量、飞行员人数和燃油消耗量作为主要的资本、人力和能源投入要素,以柯布道格拉斯生产函数为基础构建航空运输的成本函数。尽管当前很多学者 ( Barros和Paypoch,2009; Merkert和Hensher,2011 ) 采用非参方法中的数据包络分析DEA来估计民航业的规模效率和技术效率水平的,而本文沿袭传统的生产函数估计思想,采用前沿面分析法中的参数法。首先根据一定的假设前提条件对成本函数进行拟合,Christensen和Greene ( 1976 ) 的超越成本函数模型提供了较为完善的拟合思路,其基本模型如下:
为了使该函数构造良好,他们对价格施加了一次齐次性条件,这就令参数必须满足:
其中,C为成本,Y为产出,P为投入要素的价格,等式两边变量均取对数。该成本函数除了对各要素及产出进行回归,还引入了两两要素之间、各要素分别与产出的交叉项,用于考察自变量的非线性影响。一般而言,民航企业的成本包括航空油料费用、雇员薪酬成本、飞机折旧、起降及停机费、 航空餐食费用等等。出于简单考虑,并根据民航属于重资本、高技术、高能耗产业这一特性,故在选择投入要素时,除了常见的资本和人力投入必须考虑外,我们再引进航油这个要素,进而得到如下函数:
其中r,w,m分别为资本利率,单位劳动力成本和燃油单价。根据谢泼德引理,我们可以得到份额函数:
为了保证该成本函数的一次齐次性,我们再施加了如下限制条件:
( 2) 变量选取与数据来源。成本C可以用公司年报中的营业成本简单表示。
衡量产出Q的指标可以有收费客公里,可用座位公里等,但由于各公司年报披露的业务数据没有统一的标准,故本文便采用业界普遍使用的运输总周转量来近似替代。运输总周转量是运输量与运输距离的乘积,综合反映航空运输生产的总任务和总规模。由于某些公司年报中仍然缺少此数据,所以我们根据民航总局每年发布的 《从统计看民航》, 以航空集团为单位,加总各集团旗下公司得到。
资本利率r用来衡量资金的成本。目前学术界普遍采用的表示资本投入的指标有飞机数量、可用座公里等。然而本模型需要具体到资本的价格,所以我们提出用财务会计上通用的平均加权资本成本 ( WACC) 代替。WACC是衡量公司整体平均融资成本的一个重要指标,由WACC = ( E / ( E + D) ) * Re+ ( D / ( E + D) ) * Rd* ( 1 - t) 计算得出。其中E、D、Rd、t各变量我们分别用公司当年的资产净值、长短期债务和、银行贷款利率、企业所得税表示,Re用2002 - 2012民航业平均年期望回报率估算。从民航企业的资产负债表中我们发现,资产负债率一直处于70% 以上,有的甚至高达115% ,而这些债务多属于长期负债,主要用于购置飞机等大型航空设备,公司做账时采用直线折旧法分摊在每年的成本当中。
单位劳动力成本w用公司员工的平均薪酬来替代。根据通用的会计准则,职工在一个会计年度内从上市公司处获取的薪酬总额可用现金流量表中的 “支付给职工及为职工支付的现金” 和资产负债表中 “应付职工薪酬” 期末数与期初数的差额加总。 将以上数据除以公司员工总人数即得到人均薪酬。
航油单价m的计算略微复杂。出于政策原因, 中国民航企业航油供应商由中航油一家垄断,几乎没有议价能力,而且航油价格随国际原油走势不断波动,故中国民航公司内部都会设置相关部门对航油做套期保值交易。所以各公司航油价格也是由国际原油价格和其套期保值运作能力共同决定的,进而航油价格用公司年报中的 “航油费” / 《从统计看民航》中的 “航油消耗量”来计算。年报中没有明确数据的,根据行业平均价格来估计。
2.2绩效函数
( 1) 模型设定。正如前文所述,民航是一个技术密集、追求规模经济的产业,可见技术效率和规模效率对于民航企业运营是十分重要的。根据第一步成本函数的回归结果,可以很容易计算出残差和最小有效规模 ( Minimal Efficient Scale,MES) 。残差有助于我们对技术效率 ( Technology Efficiency, TE) 的确定。MES指在长期中平均成本处于或接近其最小值的最小的规模,生产的最佳状态是维持在MES下即企业实现长期平均成本最小化所需的最低产出水平。基于MES,我们可以进一步得到规模效率 ( Scale Efficiency, SE ) 。 此外, 市场占有 率 ( Market Share,MS) 在很大程度上反映了企业的竞争地位和盈利能力,是企业非常重视的一个指标。 我们先就公司运营绩效对如上三项指标回归,并加入个体固定效应:
另一方面,民航也是一个具有高波动特点的行业,我们再加入时间固定效应:
为了考察民 航企业间 的横向并 购 ( Merge, MER) 和加入国际联盟组织 ( International Alliance, ALL) 对运营绩效的影响,我们在模型一的基础上加入MER和ALL两个变量。但由于这两项指标经检验对企业规模效率有影响产生共线性,所以在模型三中我们剔除掉SE:
同模型二,在模型三的基础上再加入时间固定效应,得到:
( 2) 变量选取与数据来源。关于绩效指标,常用的有 资产回报 率 ( ROA ) 、 净资产回 报率 ( ROE) 、托宾Q ( Tobin’s Q) ,考虑到这些指标是以净利润为计算基础,而民航企业的净利润中很大部分是由人民币升值引起的汇兑收益所贡献的,所以为了客观反映民航企业的经营效率,我们用营业利润率 ( Operating Profit Ratio)= 营业收入/全部业务收入来衡量企业通过经营获取利润的能力。该指标越高,说明企业产品销售额提供的营业利润越多, 企业的盈利能力越强; 反之,说明企业盈利能力越弱。OPRit是i公司第t年 ( i,t下同故省略) 的营业利润率,来源于上市公司年报。
TE衡量同产量下拟合成本与实际成本的差距, 即基于第一步成本函数回归后的残差。将每年各公司的残差按由小到大排序,然后通过线性转换将其赋值在 [0,1] 区间。预计该变量与绩效正相关。
SE代表规模负效率,衡量各公司每年产量对最小有效规模MES的偏离程度,偏离越大,效率越低。预计该变量与绩效负相关。
MS衡量市场占有率,是一个企业的销售量在市场同类产品中所占的比重,直接反映企业所提供的商品或服务对消费者的满足程度,表明企业产品在市场上所处的地位。本文通过当年公司总周转量 /民航业总周转量计算,预计该变量与绩效正相关。
MER是表示重组的一个虚拟变量。根据2002年到2012年期间各公司年报,排除2002年民航总局对旗下10家航空公司进行行政意义上的整合,民航业发生了多次市场化的重组 。记该年发生过重组的航空公司MER = 1,其余为0。该变量与绩效预计是正相关的。
ALL是表示该公司当年是否加入国际航空联盟的一个虚拟变量。基于中国市场庞大的增长潜力, 以及全球经济形势的不明朗,三大国际航空联盟 ———星空联盟 ( Star Alliance ) 、 天合联盟 ( Sky Team) 、寰宇一家 ( One World) 纷纷邀请中国航企加入。而对于中国航企来说,在规模不够大,广泛布点成本高的前提下,入驻世界级航空联盟是快捷、 高效增强国际竞争力的重要途径。从2008年开始国航、南航、上航该变量记为1,2011年起东航记为1。海航和山航至今没有加入任何联盟,故记为0。 预计该变量与绩效正相关。
3实证检验和结果分析
3.1计量方法
对成本函数 的估计采 用三阶段 最小二乘 法 ( 3SLS) ,通过与份额函数S2和S3联立,得到如下回归结果后,分别计算出MES、SE、TE。
注: 括号内为 T 检验值,**表示在 5% 水平上显著,***表示在 1 % 水平上显著。
对绩效函数的估计采用静态面板,由于所选公司个体特征显著,故选择固定效应而非随机效应。
注: 括号内为 T 检验值,* 表示在 10% 水平上显著,**表示在 5% 水,***表示在 1 % 水平上显著。时间固定效应的两个模型中,由
3.2结果分析
( 1) 成本函数。资金成本r对于成本的影响呈现 “先增后减”的趋势,即 “倒U型”。若把r仅理解成为银行贷款利率的前提下,银行贷款利率的上升导致企业生产成本上升; 但是在r上升到一定程度的时候, 国家的政策支持可以有效控制住利率的走向; 另一方面,相当一部分飞机是通过融资租赁的形式购买的, 人民币汇率上升也使得资金成本有所下降,这在回归结果中表现为 “倒U型”下降的部分。
人工成本w对于生产成本呈现显著的正影响, 并且在w达到一定程度后增速会上升,说明人工成本对整体成本影响较大。中国民航作为高寡占型行业,薪酬福利水平相对较高。而随着原油价格的逐年走高,航油费很大程度上也影响着生产成本的走势并成了主导因素。并且,航油价格受到国际原油供给的影响,波动较大,航空公司几乎不能回避, 尽管各公司纷纷采取套期保值手段,但作用不大。
运输总周转量Q并不显著,原因可能在于航空业作为一个服务型行业,产量难以精确量化,只要在运力范围内,载100个乘客和101个乘客是几乎没有区别的。
通过计算可以得到总运输周转量的最小有效规模 ( MES) 为6587425万吨公里。而目前运输周转量最高的是国航,仅1392438万吨公里,可见规模效率远远未能达到,说明在未来的相当一段时间, 拓展航线、扩大规模是发展主题,中国民航运输业仍有很大的增长空间。
( 2) 绩效函数。从整体上来说,各模型回归结果与预期相符。
技术效率提高对公司营业利润率的增长是有显著正效应的,在加入宏观波动因素后也非常显著, 说明航空技术对民航业绩效的影响不容忽视的。目前民航业的技术主要体现在航班运行的安全性、正点率、节能性和机场忙时容量流量的分配上面,这些因素无不推动着民航业的蓬勃发展。
规模 ( 负) 效率与经营绩效负相关,但是在宏观波动下这种规模效应却不显著了,说明中国民航业的运营受环境影响特别大。尤其在2003年国内非典的爆发和2008年全球金融危机的蔓延使得这种变化非常显著。
市场占有率对绩效是正向影响的,它很大程度上反映了一个公司在行业内所处的竞争地位和总体的盈利能力,是评估公司的重要指标之一。
国内航空业的兼并重组与公司经营绩效正相关。 一方面被兼并公司往往出于经营不善等原因而处于破产边缘,被一个实力雄厚的买方收购可以得以存活; 另一方面收购方可以以较小的代价获得被兼并公司的所有资产以及所占有的市场,从而扩大生产规模、拓宽航线,形成规模效应。东方航空兼并上海航空就很好的说明了这一点。此外,这种横向的兼并就算在宏观环境波动下也能对绩效产生一定的正向作用。
加入国际航空联盟对中国民航企业绩效有正效应。根据国际惯例,航空联盟通常通过共享联盟资源和展开业务合作来为成员航空公司扩展航线网络、 扩大市场份额和增加客源及收入,并且在法律允许的条件下实行联合销售、联合采购以降低成本。加入国际联盟对中国航空业 “走出去”具有战略性的意义,然而目前中国航空公司在航空联盟中由于缺少话语权,所以获利很少,甚至无法在宏观环境变动下对企业绩效产生显著正效应 ( 模型四) 。
4结论与政策建议
4.1结论
本文基于中国六家民航上市公司公布的财务数据,利用传统的超越成本函数模型计算出中国民航业的技术效率和规模效率,再加入市场占有率、并购重组和国际联盟等变量综合考察影响中国民航企业经营绩效的因素,试图找到提高经营利润率的有效途径。本文得出的结论有:
( 1) 中国民航企业距离最小有效规模仍有一段距离。中国自2010年人均GDP突破4000美元大关后,已经步入民用航空业的迅速发展阶段,这个阶段也是全社会货运需求最为旺盛,客运需求快速增长的黄金时期。最近十年运输总周转量还将保持10% 以上的年增长率,所以民航业将成为中国未来发展潜力最大的市场。然而中国民航企业起步较晚, 生产和运力规模远远跟不上中国经济发展的脚步, 这也就是三大国际航空联盟竞相邀请中国航企加入的原因之一,期望从这个发展潜力巨大的经济体中分得一杯羹。
( 2) 中国民航企业的技术效率仍有提升空间。 作为一个技术密集型行业,民航的高技术要求主要体现在航迹的灵活性,飞行员操作的便利性,减少陆空通话量,减轻地面管制员和飞行员的工作负荷, 降低航班备降、延误、取消的概率,提高飞行安全裕度和保证航班运行正常,减少飞行距离,节省飞行时间,提高燃油利用率等等,从而提高航空公司整体的运行效益。在引进国外先进设备的同时,加强培养素质过硬的从业人员也是重中之重。然而民航业高技术人才的培养具有周期长、成本高、渠道窄、淘汰率高等特点,这便需要结合中国国情制定一套合理的人才培养计划。
( 3) 中国民航企业利润很大程度上受制于宏观环境的波动。承担公众服务职能的航空运输企业对宏观环境异常敏感。企业经营与国际及本地区政治、 经济局势的发展密切相关,因此地缘政治的风险、 突发事件的爆发等不利因素可能会对企业乃至全行业经营形成重大影响。如2003年国内爆发的非典、 2008年全球金融危机都曾对中国民航企业的业绩造成了不小的冲击。而且这种冲击无法回避,只能做到将损失最小化。
( 4) 行业内的兼并重组对企业盈利能力有提升。 从产业组织理论的角度看,行业内兼并重组可以减少竞争,提升市场集中度,获取垄断利润; 另一方面,通过联合重组,各民航企业的航线结构和运力结构更加合理,这往往伴随着载运比率的提高等多种协同效应。这些不同效应的相互影响最终导致利润率的正向变化。
( 5) 加入国际航空联盟不能抵御全球宏观环境的系统性风险。目前三大国际航空联盟的成员70% 以上来自欧美等发达国家,中国航企加入联盟的一个重要原因是能够得到高质量的衔接客源。然而, 也正是因为欧美发达国家经济的脆弱性与不确定性, 一旦出现衰退或萧条,势必会影响到国际业务的开展乃至公司整体的利润。
4.2建议
( 1) 鼓励中国民航企业以市场为导向进行联合重组。尽管高铁在一定程度上侵蚀了国内短途市场, 民航业的市场潜力仍旧很大,而且国内业务相对国际业务的稳定性会使其在未来相当长的一段时间占据主导地位。相比国外航空集团,中国目前主要航空集团总体规模仍旧过小,而且自2005年进一步放松准入门槛允许民营企业进入后,行业集中度又开始走低。尽管根据传统的产业组织理论,竞争度提高能在一定程度上激发市场活力,然而对于潜力尚未完全开发的中国民航市场而言,追求规模经济才是当下民航企业的首要任务,联合重组则是实现规模经济的重要手段。这就需要政府在政策上以市场机制为引导方向,鼓励民航企业间进行有效率的联合重组,尽快形成具有国际竞争力的大型网络型航空公司,在国际航空联盟中取得话语权。与此同时, 适度提倡国内国际航空公司间开展形式多样的合作, 通过协议或者相互持股达成战略联盟,也有利于提升行业的整体竞争力。
( 2) 积极引导民航企业 “走出去”。从长远来看,伴随着经济全球化的浪潮,民航业也终将顺应全球自由化的趋势。通过 “走出去”,中国民航业不仅可以获得广阔的市场进一步实现规模效应,而且在与国际航空巨头竞争合作的过程中,也能够提升自身的技术和服务质量。尽管截至2012年底,中国与其他国家或地区签订的双边航空运输协定114个,开通国际航线381条,中国民航企业还处于走向国际市场的初级阶段。金融危机后,全球主要航空公司跨国兼并越演越烈,中国航空企业也初具海外兼并的实力。一些规模稍小、对国际航空联盟不具备吸引力的民营航空可能更适合走海外兼并或者股权收购的路线,这就需要国家在积极、渐进、有序、有保障地开放航权的同时,给予民航业战略性、 先导性的地位以及强有力的政策支持其海外业务。 对于航空公司而言,在推进国际化战略的进程中共享全球航线枢纽资源,拓展业务网络的同时,也要努力提升自己的综合实力,硬件上重点维护打造基地枢纽机场,软件上提升服务质量,积极开辟和使用航权。对于已经加入国际联盟的航空公司,把握宏观形势和市场机遇,在国际市场培育竞争力; 由于各种原因未能加入联盟的,可以考虑以海外兼并的方式稳步 “走出去”,如海南航空已经在非洲、 欧洲成功进行了对外直接投资。
摘要：选取国内民航上市公司年报数据,运用超越对数成本函数测算出2002年-2012年各公司技术效率和规模效率。再利用静态面板模型研究民航企业兼并重组和加入国际联盟等市场化行为对企业经营绩效的影响。研究结果表明,中国民航企业还没有达到最小有效规模;提高技术效率能显著改善绩效;在宏观环境波动下,企业兼并重组显著提高绩效,但加入国际联盟不能显著改善绩效。政府应当提倡民航企业间进行以市场为导向的重组,并且支持企业海外并购。