《民航科技》2012年4月专家论坛：罗喜伶《SWIM技术国际研究动态及对中国民航的借鉴意义》

专家介绍：罗喜伶，北京航空航天大学电子信息工程学院副教授，工学博士，硕士生导师，国家空管新航行系统技术重点实验室和协同式网络化空中交通管理系统研究教育部创新团队核心成员，民航空管广域信息系统专家组成员。

 

SWIM技术国际研究动态及对中国民航的借鉴意义

 

问：您对SWIM做了许多系统研究工作，请介绍一下国外SWIM发展状况如何？

答：SWIM是广域信息管理系统的简称，目标是在航空业界，共享空管业务数据，提供准确、高效、安全的信息服务。最早在1997年，美国美国联邦航空局就曾提出了国家空域系统信息服务的概念，简称为NWIS（NAS-Wide Information Service）。之后随着信息技术的不断发展与成熟，2001年，波音公司提出了公共信息网络（CIN）的概念。航空无线电技术委员会在2002年将国家空域系统信息服务整合进入了“NAS运行概念和未来远景”；同年，FAA与国际电话电报公司（ITT）签署合同，让其为NAS设计了SWIM的功能和物理架构。2003年，ITT与FAA联合完成了SWIM的基础功能分析与NAS级的需求开发，并于2004年完成了SWIM的物理结构研究、过渡选择和建议以及结构仿真和确认等方面的工作。

从2004年开始，波音公司和FAA合作，在现有和设想的国家空域系统空中交通运行和通信系统框架下来定义SWIM的职责和定位。

目前FAA开展的SWIM项目是在2007年由FAA与ITT、波音等多家公司和机构一起确立，目前已完成需求分析与架构设计，开始工程实施。具体的工程实施共分为4个阶段，其中第一阶段的实施计划为从2009年至2013年，要求基本解决涉及航行情报信息、航班及流量信息以及气象信息等三方面共计9个基本功能的实现。第一部分功能的实现将基于现有的基础设施架构和流程，而不重新搭建新的信息交换架构。与此同时，对于核心服务与外围通信的标准协议与接口的研究与定义也将同步展开。目前，第一部分的已经完成了针对开发阶段的三个服务，一个是商用软件注册库，该库将SWIM项目中所有用到的商用、开源软件的主要技术信息发布，供开发团队在设计时使用；另一个是SWIM的维基百科， SWIM中涉及的关键概念、技术规范的定义作为词条收录在该百科当中，SWIM项目的利益相关方，如航空公司、机场等能够方便的查阅到相关的概念，促进信息共享的推广与潜在用户的发掘；除以上两个服务之外，国家空域系统服务注册中心，简称为NSRR也在第一阶段上线，该注册中心是整个SWIM项目的核心服务之一，目标是让空管信息的消费者能够像查阅电话簿一样，快捷的搜索到所需服务的接口、数据格式等相关信息，从而迅捷开发接口获取数据。

在第一阶段即将完工之际，第二阶段的实施计划也于2010年同步开展。第二阶段是在第一阶段的基础上扩展SWIM覆盖范围，整合现有数据接口信息，建立SWIM核心服务。在该阶段FAA通过与中间件厂商合作，建设消息、接口管理、安全，以及企业级服务管理四个核心服务，在此基础上建立了美国国家企业级消息管理系统，简称NEMS，该系统将气象、雷达、场面监视等数据整合发布，形成了涵盖9个信息系统的共享网络，以场面监视ASDE-X系统为例，目前已经有包括亚特兰大、波士顿在内的18个节点投入使用，其他17个节点也在投入建设，通过这样全国范围的网络，机场、航空公司、商业用户都能够便捷的获取场面监视数据，增加数据服务复用，有效降低数据获取的成本，提高了空管内部运行的效率。

在全面开展SWIM项目实施的同时，FAA也根据新技术的发展规划了未来SWIM的发展方向，2011年10月的中美SWIM研讨会上，美方SWIM项目的负责人与我们的研发团队展开了技术讨论，讨论中他们也透露在未来计划采用“云计算”技术，在美国国家空域系统设立“私有云”，从目前的面向服务架构转变为“云架构”，同时，FAA也将推广AAtS，即航空器SWIM接入技术，该技术将SWIM的数据服务对象从地面信息系统扩展到天空，提高航空器的环境感知能力。

除了美国之外，欧洲、澳洲、日本也开展了相关的研究，欧洲的SWIM-Suit计划也已经进入了工程实施阶段，并且已经与美国的SWIM网络开展了互联工作，通过两者的互联，飞行对象数据能够跨大西洋传送。以此为契机，SWIM的发展也进入了全球化阶段，日本在2012年将从美国的国家空域系统服务注册中心获取空管数据服务，同样是在今年，包括了美、日、澳、斐等国在内的大平洋地区国家将开展飞行对象交换演示，美方已经邀请中国加入该演示团队，我们的研究团队也在积极准备，加强国际合作，为我国发展SWIM做出努力。

 

问：我国的SWIM研究与国外有何不同？

答：国内外开展SWIM研究的目标是相同的，都是建立民航数据信息的数据共享机制。结合我国民航空管的自身特点，通过政策、管理、技术等三个层面来分析与国外研究的不同。

首先是政策层面，我国的飞行管制是由中国人民解放军空军统一领导，空域归军队管理，而美国空管是政府统一管理，在建设空管信息系统时，美国是一套独立的体系，而我国有军民两套空管体系，在管理权限与安全层级有很多不同，在设计SWIM架构时，必须考虑这些因素的影响，对于航线的变更这类关键信息，需要设计更加安全的体系，保障空管的安全，对于信息权限的设计也需要符合我国的国情。

其次是管理层面，我国民航空管组织是由民航局、地区空管局、空管分局站三层管理架构组成，由于建设时的技术限制，各层级的信息系统建设采用的网络环境、硬件平台和数据传输标准存在着较大差异，相比国外的信息化基础设施来说更加的复杂，如何克服这些限制，统一建立从底层的硬件平台到标准的数据交换模型，保障数据的传输畅通是我们研究中需要重点关注的问题。

最后是技术层面上，美国和欧洲在研究中都采用了传统的Web服务技术，尽管技术已经非常成熟，但是在开发与运行效率上还存在提升空间，在我们的SWIM研究中采用多种技术融合，将Rest风格的Web服务，语义网等加入研究范畴，试图在现有技术的基础上大胆创新，寻求更加高效的数据共享解决方案。

 

问：您对我国SWIM发展有哪些建议？

答：在研究过程中，通过对我国民航空管信息化现状分析，面向服务技术的研究和与国外SWIM团队的交流，发现我国在今后发展SWIM在研发合作、技术更新这两个方面还需要加强。

一方面是国内民航相关单位之间。SWIM本身是一个共享的数据发布平台，并没有生产、存储任何业务数据，数据源都是来自空管、机场和航空公司的业务信息系统，如果没有这些数据源，那么平台的效用将大幅降低，美国在设立SWIM项目组时，专门设立了6人的改革与协调团队，处理各个利益相关方的问题，同时，与航空工业与贸易组织、美国下一代航空运输系统联合规划与发展办公室等行政机构合作，争取到更多的航空业机构、企业加入到SWIM项目中，使SWIM平台能够有更多的业务运行服务发布，从而建立空管行业的信息交互标准，我国现在发展SWIM也需要有更多的利益相关方的合作，只有他们都加入进来在平台内部共享数据，扩大SWIM的服务覆盖范围，才能使SWIM的价值最大化。

另一方面是国际合作，目前美国、欧洲都再开展SWIM研究，他们已经有大量的研究成果可供我们借鉴，我们没有必要花费大量的财力物力去重复研究这些相关基础技术，而是可以通过国际合作学习国外的经验，这样既能加快我国SWIM的研发进程，也能够避免走弯路，为国家节约资源。对于技术更新来说，我们要注重技术的前瞻性。相比其他技术，信息技术成熟周期短，而且新型技术的可靠性、安全性高，FAA在下一阶段的SWIM发展计划中也将“云计算”等新兴技术列为了未来的发展目标，他们也已经开始相关可行性的研究，在5到10年的时间内国外可能已经开始使用“私有云”作为信息服务提供载体，到那个时候我们再开始进行技术革新为时已晚，所以在现阶段研究过程中，我们就需要有前瞻意识，采用兼容性强，易于技术升级的成熟技术，为下一步的建设做好技术准备，减少不必要的资源浪费。