一体化系统改建为SWIM平台策略研究

信息系统工程│2014.2.20129◆INFORMATIONTECHNOLOGY信息化建设一、引言近年，飞行流量快速增长。随着航空运输量的不断增加，飞行流量与空管保障能力、空域容量之间的矛盾日渐突出，传统空管系统由于存在信息缺乏共享等问题，已经无法满足空管业务的发展需求，因此必须改善技术手段，实现空管信息资源的全面共享和交换。为解决航空运输量的快速增长与空中交通管理保障能力之间矛盾日益突出的问题，Euro-Control于1998年提出SWIM(广域信息管理)概念。SWIM是一种从信息层面整合空中交通管理相关系统，实现新型空管业务信息共享与交换的体系架构、基础平台。SWIM的基本理念是，依托统一的信息平台，把原有空管信息化“点对点”的链形连接变为“一对多”的星形连接，最大限度地实现资源共享。二、SWIM平台技术架构SWIM的基础是面向服务的体系结构(Service—OrientedArchitecture，SOA)。是一种松耦合的、灵活的和分布式的信息集成方式。SOA架构将应用系统作为信息服务，用统一的标准集成进服务总线，注册在SWIM平台上。各系统作为SWIM的服务与其他系统完成数据交互。每个系统执行一个服务接口功能，这些服务可以被其他系统通过SWIM服务功能来进行调用，一个系统的服务接口是一个功能要素，它可以使服务用一种符合SWIM规范并能被识别的技术标准方式传给其他的系统。三、航班信息一体化系统架构航班信息一体化系统于2007年开始建设，其核心功能是为相关单位提供相应的生产服务及生产辅助信息服务，如一体化系统改建为SWIM平台策略研究◆刘　丹摘要：本文针对空管系统信息交互瓶颈问题，介绍了SWIM（SystemWideInformationManagement广域信息管理）技术，分析了笔者所负责维护的华东航班信息一体化系统与SWIM在系统架构等方面的异同，研讨了将一体化系统改造为SWIM平台的策略。关键词：信息交互；广域信息管理；企业服务总线；一体化系统航班动态信息等。系统由浦东塔台子系统、飞行计划处理子系统、流量管理子系统、虹桥塔台子系统、南昌子系统等子系统组成，各应用子系统之间目前通过用企业服务总线（ESB，EnterpriseServiceBus）软件实现的数据交换平台进行简单地数据交换，由通信中间件保证信息传输的准确性、及时性和安全性，后期一体化系统将充分利用ESB功能实现各子系统服务的集成、整合，在应用上完成航班信息服务的整合。四、一体化与SWIM的异同1.一体化系统规划理念与SWIM相同。一体化系统规划设计理念，就是提供航班生命周期空管信息的集成、共享，民航信息共享、协同高效工作的理念，顺应民航空管信息技术发展方向。2.一体化系统具有较强的信息集成能力，与SWIM相似。一体化系统内已引接多个空管运行系统信息接口，集成较多空管系统信息，包括电报信息、气象信息、航行情报信息、航班计划信息、航班动态信息、航班实时航迹信息、流控信息、机场桥位信息等，并且一体化系统即将延伸至华东各地，系统具有较强的信息集成潜力。3.一体化系统具有生产衍生信息产品的能力。经一体化系统的集成，更多具有关联性的信息被充分整合处理，一体化系统具有生产更具价值的衍生信息产品的能力。4.一体化系统与SWM具有相似的技术架构。一体化系统具有与SWIM系统相似的技术特点，一体化系统采用面向图1-1传统网状通信结构与SWIM总线通信结构图3-1一体化系统架构信息系统工程│2014.2.20130EDUCATIONFORUM教育论坛◆　　　　　　　INFORMATIONTECHNOLOGY信息化建设服务的体系结构（SOA），各应用子系统之间采用“松耦合”协作关系，通过企业服务总线（ESB），集成各子系统服务，对外或相互提供服务。一体化与SWIM都采用SOA架构、都采用ESB总线进行数据交互。综上所述，无论从引接的数据、集成的信息、提供的服务、面向的用户、系统的设计理念等方面考虑，一体化系统都与SWIM有相同之处，一体化系统是华东地区开展SWIM研究最适合的切入点。五、一体化系统改建为SWIM平台策略一体化系统具有与SWIM系统相似的技术特点，因此，可以以一体化系统为基础进行SWIM系统建设，通过对一体化系统的升级改造，使一体化系统满足SWIM相关技术规范。1.总体架构设计。改造后总体结构如下：将一体化系统改造为SWIM平台，一体化各子系统之间的信息交互通过服务来完成，每个子系统执行一个或多个服务功能，用于实现一系列服务的传递，这些服务可以被其他子系统进行调用；企业服务总线通过对消息内容的路由，灵活配置由源系统到目的系统之间的数据交换通道，使其成为各空管子系统之间的通信纽带。另外，由于一体化系统需要向非空管用户发布数据，因此外部系统与一体化系统的连接接口也需要满足相关的SWIM规范，外部系统和空管系统之间信息交互也可通过一体化系统企业服务总线，以服务方式完成。空管系统和外部用户系统之间的信息交互需要通过边界保护机制，进行安全控制。2.主要改造工作2.1一体化系统服务程序改造。将一体化系统改造为SWIM平台，需对现有软件架构进行重新构建，目前，一体化部分子系统仍采用集中方式管理，而采用集中方式将增加设备负担、增加整体运行瘫痪风险，因此需将一体化系统各子系统分立，各子系统间采用松耦合方式，简化流程，简化软件，减少子系统间依赖性，改变目前不同单位用户使用同一客户端软件方式，精简客户端软件。2.2一体化系统ESB改造。一体化系统现有ESB总线只部署在上海数据中心，且运行在单台机器上。为将一体化系统改造为华东地区SWIM平台，需对一体化系统现有数据交换平台进行改造，部署成分布式ESB，以提高数据响应、处理速度。核心ESB位于SWIM数据中心，分级ESB分别位于上海地区，十大空管分局站以及其它分支机构，分布式ESB可以保证如果十大分局站等分支机构有业务请求，则由其所在ESB直接进行响应，而不需要跨系统跨网络进行，加快业务功能的响应速度。ESB集成的系统包括电子进程单系统、CDM系统、自动图5-1将一体化系统改造为SWIM平台总体架构设计图5-1模块功能图5-2将一体化改造为SWIM后ESB设计方案信息系统工程│2014.2.20131◆INFORMATIONTECHNOLOGY信息化建设化系统、转报系统、情报系统等，同时提供了与非空管单位的接口系统，允许机场和航空公司等单位的业务系统连接到ESB进行数据交换。各系统通过适配器（适配器主要用来实现接口转换、消息封装、以及数据过滤等功能）与SWIM平台相连，由ESB提供数据交互。ESB采用事件驱动方式，能够产生事件的子系统也称为ESB或者数据中心的数据源，数据中心本身也会根据一些业务规则产生事件。当数据源自动或者人工触发产生一个事件后，将根据需要向ESB发送请求或者更新，ESB将根据对应子系统的权限对数据或消息来进行过滤筛选，最后根据业务逻辑产生对核心数据库的更新及查询等。如果是查询，将查询结果返回给请求系统；如果是更新，ESB将更新消息自动发布给所有订阅了该类消息的子系统。各个子系统在收到更新消息后会对自己的数据进行同步，保证与核心数据库的数据一致，并触发子系统本身的业务。2.3一体化系统接口改造。一体化数据接口可分为两类，一类是与外部系统间的数据交互，一类是一体化各子系统之间的数据交互。若将一体化系统改造为SWIM平台，需对各系统接口进行改造。(1)欧洲猫打印口数据接口改造。一体化系统从欧洲猫雷达自动化指挥处理系统中以异步串口通讯方式获取打印口进离港进程单数据。前置接收程序接收打印口数据，并送至MQ队列。后置处理程序从MQ队列中获取数据，并进行存储和解析。将一体化系统改造为SWIM平台，需对欧洲猫系统与一体化系统的互连方式进行改造。硬件设备上，可以保留现有欧洲猫引接服务器、网络设施，但需对服务器上部署的接口引接处理程序进行改造，对消息格式进行封装、改造，使发布与接收的消息标准满足SWIM规范，并将现有的利用MQ进行消息处理改为利用ESB总线进行消息处理、消息路由。(2)电报数据接口改造。与欧洲猫打印口数据处理方式类似，一体化系统从虹桥转报机中以异步串口通讯方式获取满足民航4007规范的AFTN/SITA格式的报文数据，也支持向虹桥转报机发送报文数据。如一体化系统收报方式为：部署在电报引接服务器上的前置程序中的收报线程从串口读取电报并放置在本地MQ队列中，由前置程序中的读写本地MQ线程从本地MQ中读出电报后写入MQ服务器的电报前置队列中，再由MQ服务器上的电报后置程序从该队列中取得电报进行处理。将一体化系统改造为SWIM平台，需对转报系统与一体化系统的互连方式进行改造。硬件设备上，可以保留现有转报数据引接服务器、网络设施，但需对服务器上部署的电报处理程序进行改造，对消息格式进行封装、改造，使发布与接收的消息标准满足SWIM规范，并将现有的利用MQ进行消息处理改为利用ESB总线进行消息处理、消息路由。(3)情报数据接口改造。一体化系统目前没有直接引接情报数据的数据源，而是由情报系统通过ORACLE数据库发布的方式，将情报数据发布到一台中间数据库，再由系统重中间数据库中获取已解析并处理过的情报数据，转换成标准格式后供一体化系统使用。主要供一体化内各管制单位用户使用。运行在应用服务器上的后台程序定时从中间数据库中取得需要同步给一体化系统的情报数据，并将数据插入一体化系统数据库中。将一体化系统改造为SWIM平台，需对情报系统与一体化系统的互连方式进行改造。现有的防火墙、服务器、网络等设施可以继续使用，但情报系统需建立情报数据发布平台，部署情报数据发布程序。并将目前利用数据库同步数据的方式改为以消息方式发布数据。消息处理、消息路由等由ESB总线完成。(4)航班计划数据接口改造。目前一体化系统同时向外部系统和一体化内部子系统同步航班计划数据。由于各系统数据同步需求、条件不同，因此数据同步的机制也不尽相同，如向升级版航班信息系统采用航班计划数据同步机制，实现一体化系统与航班信息升级改造系统之间计划数据的一致性，同步机制为航班计划同步程序定时（每隔5分钟）将一体化数据库中有操作记录但未同步的航班计划数据，同步到航班信息升级改造系统的SQLServer数据库中。具体接口部署如图所示。将一体化系统改造为SWIM平台，需要对现有的航班信息发布方式进行改造。硬件设备上，可以保留航班计划同步服务器、防火墙、网络设施，但需重新开发部署航班信息发布程序，统一向外发布航班数据。并将通过同步航班计划的方式改为利用ESB总线以消息方式发布数据。2.4一体化系统底层通信设施改造。一体化系统已经部署于上海地区及华东各空管分局站，将一体化系统改造为SWIM平台，可以利用现有服务器、磁盘阵列、光纤交换机、网络交换机、传输链路等底层通信设施，但需对关键设图5-3一体化系统欧洲猫数据引接图图5-4一体化系统转报数据引接图图5-5一体化系统情报数据引接图图5-6航班信息系统引接一体化系统数据连接图信息系统工程│2014.2.20132EDUCATIONFORUM教育论坛◆　　　　　　　INFORMATIONTECHNOLOGY信息化建设施设备进行强化，如中继链路采用冗余设置，部署应急维修网络等。2.5完善各项规范、标准。将一体化系统改造为华东地区SWIM平台，需完善一体化系统相关规范：1.完善应用服务集成规范。应用服务集成规范主要是规范系统的外部接口以及系统与其他相关信息系统功能的集成技术。它主要包括服务描述、服务注册、服务调用和服务查询的规范。服务描述规范描述了服务的内容、提供者、接口等基本信息，这些信息经过规范后可以提供统一的检索和调用；服务注册规范为系统提供的各种共享服务的注册提供了统一的注册接口。只有经过注册的服务才能够被检索到并且被调用；服务调用规范为其他系统调用系统中的共享服务提供统一的调用方式。描述如何根据服务的接口规范进行实际的服务调用。2.完善消息规范。消息规范描述各系统之间进行消息传递的规范。确保消息准确、可靠的传递。六、结论近年，