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Xi'an Synchronization of Electronic Technology Co., Ltd.

NTP服務器-SYN2151型NTP時間同步服務器

ntp服務器在機場航空系統的應用前景

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Issuing time:2018-06-13 17:28Author:小安

近年來,中國民用樞紐機場為了提高機場運行效率,均在利用新的技術手段推進“智慧機場”建設。5月27日,界面新聞記者探訪了貴陽龍洞堡國際機場(下稱貴陽機場)。這座年旅客吞吐量為1810萬人次的中國西南地區樞紐機場,正在運用大數據與人工智能技術,改變傳統生產業的運營、管理模式。

1、機場航空系統運行的新體系

在貴陽機場運行指揮中心,界面新聞記者發現,機場工作人員已經告別過去依靠對講機進行通訊、調度的方式,取而代之的是一整套計算機系統。這套系統的核心正是被命名為“黔程在握”的機場協同決策系統(A-CDM)。

通過<黔程在握>系統,地面保障工作人員的平均等待時間可縮短5-10分鐘,提高了航班的保障和出港效率。”貴州省機場集團有限公司(下稱貴州機場集團)信息工程公司主管黎輝說。在2018年春節黃金周,貴陽機場航班的放行正常率較去年同期未使用智能系統時提高了15%。

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貴州省機場集團信息工程公司技術開發部經理安航舉例稱,當一個航班降落,A-CDM能識別出該航班的機型,并自動判斷這個航班是近機位或遠機位,從而判斷其到達廊橋的耗時。通過大量的學習建模及情景分析,系統最終可得出一個精準預測時間,并把這個時間作為倒推,成為機場保障流程的標準依據。

A-CDM俗稱機場協調放行系統,可視作智慧機場的“大腦”。A-CDM通過流程驅動管理,以共享信息的方式來實現協同決策。資料顯示,1990年代,A-CDM由歐洲航行安全組織Eurocontrol提出;2006年,國際民用航空組織(ICAO)和國際航空運輸協會(IATA)聯合發布《機場協同決策實施手冊》,目前歐洲已經有22家機場在使用A-CDM,覆蓋的航班量占據歐洲總航班量的1/3。

在中國,A-CDM建設仍處于初級階段。據貴陽機場的數據服務提供方——飛常準行軟事業部總經理宣彤介紹,公司已與國內81家機場合作開發上線了A-CDM機場協同決策系統,其中包括上海浦東國際機場、昆明長水國際機場,并與民航局、航空公司、空管等民航運營實體合作,減少因各方和機場信息不同步或者機場保障資源配置不力而導致的航班延誤。

黎輝介紹,由于各個機場的定位、所處區域市場情況差異,A-CDM系統都需要根據使用機場的特性訂制。在貴州,“黔程在握”系統融合了航空公司、空管、機場,介入了離港、外部氣象等數據,在數據采集、分析、決策上引入人工智能,以保障機場的運行效率。

2、機場時間準確的重要性

“在航班預計與實際到達時間的精準度方面,‘黔程在握’系統能把預測的誤差精確至2分鐘以內”,宣彤表示,“有了更精確的預計,機場在推測相對應的未來保障時間點上,也會變得更加精準。”

“機場保障也是在和時間賽跑,2分鐘的時間看起來很短,但機場多個保障節點如果每個都提前2分鐘,對整個航班的放行正常率會有很大的提升,”安航說,“我們從2017年春節后開始使用這個系統,對比2018年春節黃金周,我們機場航班的放行正常率較去年同期提高了15%。”

3、機場應用NTP服務器實現時間的重要性

隨著機場航空系統告別過去依靠對講機進行通訊、調度的方式,取而代之的是一整套計算機系統(這套系統的核心正是被命名為“黔程在握”的機場協同決策系統(A-CDM),一下簡稱A-CDM)的逐步完善發展。

A-CDM就是不同功能的計算機組成的一套系統,在計算機中芯片本身通常并不具備時鐘信號源,因此須由專門的時鐘電路提供時鐘信號,石英晶體振蕩器(Quartz Crystal OSC)就是一種最常用的時鐘信號振蕩源。石英晶片之所以能當為振蕩器使用,是基于它的壓電效應:在晶片的兩個極上加一電場,會使晶體產生機械變形;在石英晶片上加上交變電壓,晶體就會產生機械振動,同時機械變形振動又會產生交變電場。雖然這種交變電場的電壓極其微弱,但其振動頻率是十分穩定的。

從PC誕生至今,主板上一直都使用一顆14.318MHz的石英晶體振蕩器作為基準頻率源。主板上除了這顆14.318MHz的晶振,還能找到一顆頻率為32.768MHz的晶振,它被用于實時時鐘(RTC)電路中,顯示精確的時間和日期。初始化后以每秒約18.2次發出脈沖,這些脈沖經過操作系統計算形成BIOS日時鐘計數。通過由BIOS電池供電,關機后它仍然正常運行。這也就是為啥我們關了電源,第二天開機依然會顯示正確時間的原因。

每個計算機各自有了時鐘,但是一旦它們聯網后,又出現一個問題:各自運行的計算機時鐘,彼此之間日積月累的累計誤差如何解決。這就出現了網絡時間協議NTP,它是用于互聯網中時間同步的標準之一,它的用途是把計算機的時鐘同步到世界協調時UTC,其精度在局域網內可達0.lms,在Internet上絕大多數的地方其精度可以達到1- 50ms

NTP提供準確時間,首先要有準確的時間來源,這一時間應該是標準時間。為防止對時間服務器的惡意破壞,NTP使用了識別(Authentication)機制,檢查來對時的信息是否是真正來自所宣稱的服務器并檢查資料的返回路徑,以提供對抗干擾的保護機制。隨著網絡拓撲的日益復雜,整個網絡內設備的時鐘同步將變得十分重要。NTP 的出現就是為了解決網絡內設備系統時鐘的同步問題。

NTP 為以下應用提供了一致性保證:在備份服務器和客戶機之間進行增量備份時,要求這兩個系統之間的時鐘必須同步。復雜的事物往往需要細分,當由多個系統來處理時,為保證事件的正確順序,多個系統必須參考同一時鐘。確保系統之間的RPC(遠程系統調用)能夠正常進行。為了保證一個系統調用不會重復進行,一個調用只在一個時間間隔內有效。如果系統間的時鐘不同步,一個調用可能在還沒有發生之前就會因為超時而不能進行。有的應用程序需要準確記錄一個用戶登錄系統的時間;或者對一個文件的修改訪問時間。

在一個網絡中,各終端的時鐘相差一分鐘或者更少的情況很多。這些不可能依靠系統管理員手工輸入date(時間設置命令)命令來調節各個系統的時鐘。調試與事件時間戳:從不同ME60 采集的調試與事件時間戳是沒有什么意義的,除非這些ME60 是以同一公共時間為參考。

NTP服務器的目標是對機場航空系統網絡內所有具有時鐘的設備進行時鐘同步,使網絡內所有設備的時鐘時間基本保持一致,從而使設備能夠提供基于統一時間的多種應用。對于運行NTP 的本地系統,既可以接受來自其他時鐘源的同步,又可以作為時鐘源去同步別的時鐘,并且可以通過彼此交換時間信息,互相同步,最終使得全網絡內所有設備的系統時鐘達到基本一致。

5、機場NTP服務器應用前景

根據中國民用航空局要求,到2020年,中國要初步建成系統完善的航班正常保障體系,航班正常水平穩步提升,全行業航班正常率達到80%以上,機場始發航班正常率達到85%以上;民航總局對貴陽機場的要求則是——2018年航班放行正常率達80%。“我們的智慧化建設能幫助機場實現民航局的要求,但這還需要進一步完善”,黎輝說,“我們和飛常準的合作也是通過本地化來實現,雙方將根據機場每個階段的需求,不斷加入新的技術,最終實現航班放行率達80%的目標。”

隨著民用航空對智慧計算機系統更加完善的要求,使得時間的統一性成為航空系統安全運行的基礎保證,在機場投入一套性能穩定運行可靠的NTP服務器將成為發展的趨勢,我公司目前應用于機場的NTP服務器主要選擇SYN2151型NTP時間同步服務器,關于此設備的相關資料請咨詢我公司小安。