自动转报系统电子切换器的工程应用及解决方案

摘要：电子切换器是一种可应用于多套自动转报系统间异步通信线路的连接管理和传输共享的设备，并能实现转报系统异步线路的群路切换以及主备系统间报文的统一。相比于现有手工切换模式，具有切换快速、应急简单、架构直观的优点。本文通过理论研究、实验测试、工程实施等过程，验证了电子切换器在实际工程应用中的效果并在工程实施过程中提供DCD信号检测以及MODEM机框改造的解决方案。

关键词：电子切换器；DCD信号；MODEM机框

中图分类号：TP335 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 17-0000-03

The Engineering Applications and Solutions of Automatic Switching System Electronic Switches

Li Aiqun,Zhang Junran

(Shanghai Civil Aviation East China Communications Network Company,Shanghai201101,China)

Abstract:The electronic switch is a switch can be applied to multiple sets of automated reporting system asynchronous communication between management and transmission lines to connect the shared device,and can achieve the switching system of asynchronous circuits way switch and standby cluster systems packet pared to existing manual switching mode,with fast switching,emergency simple,intuitive architecture advantages.In this paper,theoretical research,experimental testing,engineering and other processes to verify the electronic switch in the actual project results and to provide in the project implementation process MODEM DCD signal detection and transformation of chassis solutions.

Keywords:Electronic switch;DCD signal;MODEM chassis

一、引言

虹桥转报系统作为华东转报的中心节点，负责华东干线转报系统与总局、各管理局转报系统之间电报的正常承转，协调处理与总局、各管理局和SITA公司的相关转报业务；保障华东各空管中心（站）、上海区域管制中心的电报正常承转；保障上海一市两场各航空公司、空管、气象、情报等部门所需信息的可靠传输。经过近几年的投资和建设，目前配置有两套配置接近的144路转报主备系统，均采用航管科技DMHS-H大型系统软件，主备系统的整体切换采用手工方式。由于虹桥转报系统所处的核心地位，因此当主用转报系统发生瘫痪时，能否迅速、高效、便捷地启用备用转报系统成为解决问题的关键，即目前的手工切换方式能否满足日渐严苛的安全保障标准。本文就通过在理论上比较手工切换与假想的使用电子切换器进行切换的系统架构以及应急手段，进而进行实验验证电子切换器切换的可操作性，最后通过工程实施完成整个转报系统的电子切换器切换并分享工程期间发现的问题及解决方案。

二、主备系统切换间存在的问题

（一）切换过程耗时长

虹桥转报主备系统的整体切换采用手工方式，启用的低速信道一共有92个，占全部低速信道的63.9%。随着民航业的高速发展，未来几年内低速信道量也会相应增加，每个低速信道的切换都必须手工将外线接口从主用系统插拔至备用系统。期间大量低速用户的外线切换工作势必造成切换时间长、耗费维护人员精力，使得备用系统的启用低效。

（二）主备系统电报不同

其次，当前主备两套转报系统所收的电报不一致，备用系统无直接用户连接，为了保证备用系统的使用性能，通过与主用系统相连，通过互连信道SSY将指向重要用户地址的报文均通过在多队列中增加SSY的手段复制一份发往备用系统。对于备用系统而言，SYS收到报文后查询路由表进行正常流转（因无直接用户，流入大地，但系统可以查询到已发送的报文），如此可以基本保障重要用户的报文齐全。但由于两套转报机间的电报数据不完全对等，尤其是转发流程因电报源不一致会造成系统切换期间一定的隐患。例如某一特定用户需要重复主用系统瘫痪期间相关报文，而在备用系统中之前并未存储相应报文，或者很难检索出来。因此这种保障范围不够全面，是否有更妥善的应急手段值得探究。

三、SPLITTER2000A型电子切换器的系统功能及实际应用

SPLITTER2000A型切换器应用于多套自动转报系统间的异步通信线路的连接管理和传输共享，支持并完全兼容目前民航自动转报系统所使用的RS232串口通信和双流环异步通信方式，实现转报系统异步线路的群路切换以及主备系统间报文的统一。

（一）功能描述

切换器主要用于实现在不同的转报系统之间进行快捷的外线接入的切换功能，最多可接驳4套（主用1、主用2、备用、应急四套转报系统）相互冗余的转报系统，单台电子切换器最大可同时切换16条线路。异步用户外线从切换器前面板接入，转报系统通过智能异步单元从切换器后部输出端口接入，通过模式控制开关控制外线数据信号进入主用系统、备用系统或应急系统的转报系统。

拨码开关选在单通时，从异步用户外线进入切换器的数据只送入模式控制开关选定的通路；全通时，从外线进入切换器的数据会分别送出至主用系统1、主用系统2、备用系统、应急系统四组端口。

（二）切换工作模式介绍

切换工作模式主要有：单通主用系统、单通备用系统、单通应急系统、全通主用系统、全通备用系统、全通应急系统。模式的选定由模式控制卡和拨码开关共同确定。其中单通主用系统、全通主用系统、全通备用系统在实际应用中较为普遍，下文将着重介绍全通主用系统。

全通主用系统模式主要实现数据在外线端口与主用系统1端口、主用系统2端口上数据的双向通信，同时实现数据在异步用户外线端口与备用系统端口、应急系端口之间的单向通信，即主备系统接收来自异步用户的报文完全相同，由此实现系统间异步电报数据的统一，是理想的日常运行模式，如图1所示。

（三）设备典型连接

电子切换器与转报系统的连接示意图如图2，切换器外线端口连接终端用户线，切换器后部主用系统1、主用系统2、备用系统、应急系统端口最多可以分别经过异步单元后连接四套自动转报机系统中。切换器到转报机系统的连接使用标准568B标准线缆或扁平线缆。

在主用系统维护无法正常承载业务时，通过切换器前面板的模式控制卡，选择切换至备用系统，由备用系统接管外线数据，进行业务处理，即一键操作达到快速切换的目的。

（四）手工切换与电子切换的系统架构与应急措施对比

1.系统架构特点对比

手工切换器的系统架构如上图3.所示，切换器正面有主备2个端口，主备系统转报服务器分别通过智能异步单元接入手工切换器背面模块，主用系统对应切换器主用端口，备用系统对应切换器备用端口。正常工作时，异步用户线接入主用端口；主用转报系统瘫痪时，启用备用系统，需手工将92条用户线一一插拔至备用端口完成应急，费时又费力。

由图可见，主备用系统架构相对独立，手工切换器放至于独立的机柜，主备用系统的异步单元需通过长距离的机柜穿线接入切换器，整个结构不直观。假如异步单元至切换器的线缆断，对判断故障点、更换线缆、排故都造成较大难度。

电子切换器的系统架构如上图4所示，基本与手工切换器相同，主备用转报系统通过异步单元接入电子切换器背面。不同之处在于：主备系统的异步单元与电子切换器整合在一个机柜中，同时异步单元至电子切换器间的连线使用不超过30cm的短跳线，两端连接的端口可以直接分辨，使得整个架构非常直观，同时也便于排故。

此外，相比于手工切换器，电子切换器本身优势明显，其前面板有3个模式控制按钮分别为主用、备用、应急，需要启用特定模式即按下对应的按钮。主用系统瘫痪时，只需按下“备用”按钮即可完成16路异步用户主用系统至备用系统的切换，而不是手工切换的16次插拔。

四、工程实施

鉴于电子切换器切换快速便捷、应急措施简单、架构直观的优点，通过电子切换单元的可行性实验，结果达到预期生产要求，进行整个虹桥转报系统电子切换器的改造工程。

（一）异步单元及用户调整

调整目的：（1）解决异步单元配置出现不平衡发展问题，异步用户和MODEM用户发展需求增长，双流用户需求逐渐萎缩；（2）原20路MODEM用户扩展为32路用户，并分别按16路为一单元配置不同的48路前置机，增强机架MODEM框故障的安全余度。

调整方法：原有配置为双流用户的异步单元更换为RS232的异步单元，并在系统配置参数进行调整，相应的用户接口必须进行相应的调整，否则调试不同，调整对应表略。

（二）电子切换单元安装（双流和RS232异步单元）

进行切换单元的测试安装，但必须配合异步单元的安装有序进行。

（三）业务切换

因是在用系统的改造，所以安全可靠性要求很高，因此对144路低速业务分步骤进行切换，根据业务的重要性进行先后次序调整，并对不同业务实施不同的切换方案。

直接业务切换：先搬移冷备异步或主用系统的异步单元至切换单元机柜，安装在主用异步单元的位置，利用主用系统网线作业务的恢复，将备用异步单元拆除并按图安装至新备用异步单元处。（用户均有备份手段或非重要用户，直接进行切换）

业务瞬断切换：先搬迁备用系统的异步单元至切换单元机柜，安装在主用异步单元的位置，利用备用系统的异步单元作业务的切换，待原主用系统的异步单元无业务后，将异步单元拆除并按图安装至备用异步单元处。特点：主要为重要业务的切换，中断时间较短，更安全。

五、工程实施中的问题及解决方案

（一）DCD信号测试

在电子切换器上有用来检测外线用户终端是否接入的DCD信号指示灯，与手工切换器相比，相当于又多了一种硬件检测终端的手段。对于RS232用户，若检测到切换器外线端口的第7脚DTR引脚送来的高电平，DCD灯长亮，表示外线已正确接入；对于双流用户，双流的DCD用于检测外线上的发信号。

为了使得电子切换器DCD信号检测功能发挥最大能效，就需先了解现在所有异步用户终端DCD信号引接的状况。通过以下方法可以查看用户终端的DCD状态：1.在超级IP终端上打开CMD；2.Telnet指定的异步单元；3对应用户终端编号，查看异步单元所有异步口的DCD状态。由此法对转报系统所有用户进行规范，无DCD信号的用户终端基本是与CTC-MUX设备互连和卫星链路用户，使用的均是RJ45-DB25的线缆。通过更换标准RJ45-DB25线缆发现是使用线缆针脚不全所致，订购标准电缆后，有DCD信号检测。

（二）MODEM机框电子切换实施

图5.MODEM机框计划改造图

对于MODEM用户的改造，由于电子切换单元不适用于MODEM信号切换，所以原计划按照图5进行，保留手工切换器，将2个MODEM机框分别接入电子切换器前面板的正式端口和测试端口，如此只要确保主备用MODEM机框配置相同，当主用机框故障时只需在手工切换器将主用端口插拔至备用端口即可。这种方法可以将原本闲置的备用MODEM机框利用起来，应急切换无需像原先那样需通过主备系统导电报数据，而只是插拔端口，但显然中间环节很多，故障点明显增加。

然而在工程前期准备阶段，对电子切换器进行的模拟使用测试过程中发现当主备两路MODEM机框同时带电接入切换器，会导致该路切换器端口失效。经过多次实践，将MODEM用户改造按照下图6，新的改造方案核心在于将MODEM机框作为用户传输设备看待，原主备用机架MODEM不再是主备用关系，而为分布式均担作用，重点用户分布在不同的机架MODEM上，每个机架MODEM利用一半的容量16路，另一半作为另一个机架MODEM故障时的应急，互为冗余。这样的话，当某一路MODEM用户卡或MODEM机框故障，另一个机架MODEM用户卡或MODEM机框都是可以充分利用。在保证两个MODEM机框上下对应位置、参数配置相同的情况下，应急单路或群路时只需做2步简单操作既可完成，插拔异步电缆至备用MODEM机框对应位置及插拔用户外线至备用MODEM机框对应位置。

此次机架MODEM在电子切换单元实施方案中的应用，改进了原有的保障模式，其他管局在机架MODEM在利用电子切换单元实施方案中，基本都是采用冷备份的方式，虹桥方案在机架MODEM的用户保障上充分起到了冗余备份作用。

图6.MODEM机框实际改造图

六、结论

本文在电子切换器的理论研究的基础上，通过实验测试、工程实施等具体实现步骤，在各环节上均体现出电子切换器切换快速便捷、应急措施简单、架构直观的优点。利用电子切换器“全通模式”下支持多套系统接入外线电报数据，实现主备系统异步电报数据的统一，同时通过超级IP终端软件“复制队列”的功能实验主备系统同步电报数据的统一，从而在系统层面上达到主备系统间电报数据的一致。切换器改造工程同时将处于半闲置状态的备用转报系统重新激活，使其配置、电报数据与主用144路转报系统完全对等，彻底摆脱原有手工切换模式繁琐、耗时大、操作烦、风险高的状况，应急时间也从30分钟削减至现有的3分钟，大大降低了主备系统间切换的风险。此外电子切换器DCD信号检测的功能是确认用户终端状态的有效手段；MODEM机框改造计划虽暴露了电子切换器在特殊情况下的瑕疵，本文也提供了另一种解决方案，较为完善的解决了这一问题。

参考文献：

[1]北京航管科技有限公司.切换器手册,2005,11

[2]北京航管科技有限公司.DMHS系统管理员技术手册.

[3]ICAO国际民航公约.附件十,航空电信