張 勇

（中國民航科學技術研究院，北京 100028）

2006年初，中國民航局提出了建設新一代航空運輸系統(tǒng)的宏偉計劃。行業(yè)綜合性信息網(wǎng)絡平臺在新一代航空運輸系統(tǒng)中具有十分重要的地位，它是其他7大領域系統(tǒng)的基礎平臺和信息交換樞紐。民航各信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和共享又將成為信息網(wǎng)絡平臺的基礎。

1 民航數(shù)據(jù)交換平臺的必要性

目前中國民航信息技術領域的信息共享和交換水平與民航事業(yè)的發(fā)展不相適應，與國際水平還存在相當大的差距。近年來，在民航信息化的實施過程中出現(xiàn)了諸多問題，特別突出的是航空公司、機場、空管、政府主管部門等單位之前已經(jīng)開發(fā)或購買的各應用系統(tǒng)的體系結構、操作系統(tǒng)平臺和數(shù)據(jù)庫平臺之間存在差別，造成計算機系統(tǒng)之間互聯(lián)度差，無法進行信息交互，系統(tǒng)信息的封閉和壟斷嚴重，信息資源利用率低，從而形成了一系列信息孤島，并導致許多計算機系統(tǒng)由于缺乏必要的數(shù)據(jù)源，不能很好地發(fā)揮作用，給民航的空管部門、航空公司、機場、信息服務企業(yè)和各級行政管理部門乃至民航行業(yè)信息化帶來諸多限制。民航各種業(yè)務系統(tǒng)、應用平臺之間的互聯(lián)互通、信息共享、業(yè)務協(xié)同成了民航信息化建設中最迫切需要解決的問題，而解決這些問題的關鍵在于如何在民航各種應用系統(tǒng)間進行跨平臺的有效的數(shù)據(jù)交換與共享。通過民航數(shù)據(jù)交換平臺，可以實現(xiàn)大量異地、異構數(shù)據(jù)的共享和相互訪問，通過交換相關的業(yè)務數(shù)據(jù)，為民航企業(yè)、管理部門和公眾提供統(tǒng)一、一致的服務。

民航數(shù)據(jù)交換平臺系統(tǒng)主要解決的是民航各業(yè)務系統(tǒng)互聯(lián)、互通的問題，研制基于XML的民航數(shù)據(jù)交換平臺系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)交換平臺將多種不同結構、物理位置分散的數(shù)據(jù)源組合在一起，共同組成一個松散耦合連接的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以做到跨硬件平臺、跨操作系統(tǒng)，實現(xiàn)多平臺、多協(xié)議、多操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和共享，對應用系統(tǒng)徹底透明，確保系統(tǒng)之間的無縫連接。

通過民航數(shù)據(jù)交換平臺系統(tǒng)，可以在一個異構環(huán)境下，用一種統(tǒng)一的方式來組織來自不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)民航各單位信息系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交流和資源共享，這樣既可以避免重新開發(fā)系統(tǒng)的重復投資，又充分利用現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)資源，不僅可以成為民航企業(yè)級應用開發(fā)的數(shù)據(jù)來源，也為民航企業(yè)之間、企業(yè)與政府職能部門之間提供數(shù)據(jù)交換，滿足民航用戶的需要。

民航數(shù)據(jù)交換平臺系統(tǒng)將為民航企業(yè)、管理部門的應用系統(tǒng)提供一條更為通用、廉價和高效的信息交換通道，解決企業(yè)應用集成（EAI）和應用系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的平滑、自動、實時數(shù)據(jù)交互需求，增強航空公司、機場、空管部門之間的信息交流，從而提高整個民航企業(yè)的市場競爭力，提高民航職能部門的管理水平和協(xié)調能力；可以為提高民航信息資源利用率、提升企業(yè)運營管理水平和政府科學決策提供重要的基礎平臺。

2 國內外技術現(xiàn)狀分析

為解決跨平臺交換這一信息共享的基本問題，業(yè)界提出了很多方案，通常的解決辦法是為每一特定的系統(tǒng)或軟件單獨開發(fā)接口，采用傳統(tǒng)傳輸協(xié)議FTP、EMAIL或編寫專用傳輸接口如Web上傳等。這些解決方案不僅效率低、工作量大，而且難以根據(jù)統(tǒng)一標準對軟件進行集成。近年來提出采用分布式組件方式如 DCOM/EJB、RMI式，CORBA（common object request broker architecture）方式[1]，這些方案均在某一方面擁有獨特的優(yōu)勢，但也不可避免地存在這樣或那樣的問題。其中共有的問題包括系統(tǒng)耦合性強，不適于松散系統(tǒng)的集成，連接傳輸成本較高，多數(shù)方案需要專門配置以穿越網(wǎng)絡防火墻實現(xiàn)互連，個別情況下甚至需要專用線路或者特殊連接方式如VPN才能實現(xiàn)互連，其高昂的成本抑制了應用范圍，特別是異地環(huán)境下的應用[2]。

XML、Web Service技術的出現(xiàn)為廉價、簡單、有效的交換方式提供了技術基礎[3]。其中，XML數(shù)據(jù)規(guī)范為運行于廣域網(wǎng)不同節(jié)點的應用系統(tǒng)間進行數(shù)據(jù)交換奠定了基礎；Web Service又使這些應用程序間進行功能調用成為可能。Web Service采用SOAP協(xié)議可以支持基于HTTP協(xié)議的通訊，由于HTTP在網(wǎng)絡中廣泛應用，為Web Service提供幾乎無限的互連可能，使其可輕松地穿越絕大多數(shù)防火墻。Web Service與XML結合使其具有了數(shù)據(jù)交換能力。采用基于XML、Web Service技術實現(xiàn)跨網(wǎng)絡異構數(shù)據(jù)交換，成為理想的交換方式，使跨網(wǎng)絡協(xié)同的工作環(huán)境的建設成為可能[4]。

所以，在民航數(shù)據(jù)交換平臺系統(tǒng)的建設中可采用標準XML技術規(guī)范、Web Service技術，利用成熟的中間件產(chǎn)品，開發(fā)具有通用性、安全性的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，用于航空公司、機場等單位的重要信息系統(tǒng)，如TAMC、AOC、SOC系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和共享。

3 建設思路和總體目標

民航數(shù)據(jù)交換平臺主要目的是實現(xiàn)民航各個應用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的自動傳遞和轉換。傳遞的數(shù)據(jù)包括具體的民航業(yè)務數(shù)據(jù)、相應的控制信息、業(yè)務流程確認信息；平臺具有良好的擴展性，充分考慮未來信息量與業(yè)務量增長的需要。

民航數(shù)據(jù)交換平臺建設的總體思路是：

1）借鑒W3C有關標準和國內外其他行業(yè)的數(shù)據(jù)交換標準、規(guī)范，制定民航的數(shù)據(jù)交換規(guī)范。

2）參考國內外有關行業(yè)的經(jīng)驗，在全面分析航空公司、機場、空管部門主要計算機系統(tǒng)基礎上，從技術角度提出并實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換平臺的系統(tǒng)設計方案。

3）以Web Service作為跨平臺數(shù)據(jù)交換的技術，以XML作為數(shù)據(jù)交換標準，以SOAP和安全認證作為安全通信基礎，實現(xiàn)民航各應用系統(tǒng)間信息交換和共享。

4）盡量利用目前成熟的網(wǎng)絡服務中間件、系統(tǒng)集成中間件和集成技術、軟件實現(xiàn)技術、XML和相關標準設計并實現(xiàn)本系統(tǒng)。

5）針對機場運行監(jiān)控系統(tǒng)、航空公司運行管理系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)交換平臺的驗證試驗。

民航數(shù)據(jù)交換平臺的建設目標主要包括：

1）為民航應用系統(tǒng)提供標準、可靠的數(shù)據(jù)交換平臺系統(tǒng)，為各應用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)交換公共模塊。

2）簡化、規(guī)范民航各應用系統(tǒng)的開發(fā)。

3）為各種民航應用系統(tǒng)之間、異構數(shù)據(jù)庫之間、不同網(wǎng)絡系統(tǒng)之間的信息提供整合手段。

4）為業(yè)務內部系統(tǒng)與外部原有系統(tǒng)提供統(tǒng)一、安全、可靠的連接手段。

4 系統(tǒng)設計原則

根據(jù)中國民航局“十一五”期間對民航信息化建設的總體規(guī)劃，按照統(tǒng)一建設、統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一管理的原則，開發(fā)和利用現(xiàn)有信息資源，加快對現(xiàn)有系統(tǒng)的信息整合。其主要設計原則包括以下內容：

1）先進性 系統(tǒng)建設立足先進技術，采用最新科學技術。服務器和網(wǎng)絡方面以優(yōu)化通訊流量，提高系統(tǒng)的管理性和安全性為重點。

2）成熟性 系統(tǒng)建設采用成熟的中間件技術，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)交換信息的比較全面的有機聯(lián)系和匯集。

3）安全性 系統(tǒng)建設的實現(xiàn)結合成熟的網(wǎng)絡安全技術措施，保障網(wǎng)絡正常運行。一方面可以防范非法用戶的訪問，另一方面可以防止系統(tǒng)的一些重要數(shù)據(jù)被不合法用戶所獲取。

4）可擴展性 系統(tǒng)建設考慮到隨著應用的逐步完善和今后應用的逐漸增加，系統(tǒng)還能夠進行不斷擴展的要求，保證現(xiàn)有的業(yè)務系統(tǒng)可以平滑地過渡到升級后的新系統(tǒng)中，最大限度的利用和保護現(xiàn)有投資，使之產(chǎn)生最大的應用效益。

5）標準性和開放性 從XML文檔、網(wǎng)絡協(xié)議到操作系統(tǒng)，全部遵循通用的國際或行業(yè)標準。

對于數(shù)據(jù)交換來說，最重要的是進行數(shù)據(jù)交換的雙方要對數(shù)據(jù)的格式達成統(tǒng)一的認識。只有采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動流轉、處理等功能。隨著XML及其相關技術、應用的發(fā)展，XML已經(jīng)成為Internet重要的信息發(fā)布標準和表示技術之一，越來越多的應用之間通過XML來進行數(shù)據(jù)交換。XML是W3C推薦的國際標準，特別適合于處理結構化信息，因此很容易設計和定義用戶自己的數(shù)據(jù)規(guī)范，這些規(guī)范可用于統(tǒng)一處理、傳輸和共享，并使數(shù)據(jù)不僅是與平臺無關的，而且是與廠商無關的。XML解決此類數(shù)據(jù)交換問題的關鍵是“面向消息的概要表”（message-ori ented communication scheme），實質就是基于一個雙方認同的DTD或schema，用XML格式來交換消息載荷[5]。

根據(jù)中國民航的行業(yè)信息化現(xiàn)狀，可以利用XML的跨平臺性將其作為數(shù)據(jù)交換的中介，并重點針對實際需求定制相應的數(shù)據(jù)交換格式，有效避免傳統(tǒng)技術方案中通過數(shù)據(jù)庫接口轉換技術進行信息共享所帶來的數(shù)據(jù)轉換工作量大、轉換處理過程復雜等問題，能有效提高資源重構的效率。

5 技術措施

Web Service技術的目標就是提供跨平臺的互操作性?？梢蕴岢隼米钚碌腤eb Service思想和XML技術建立統(tǒng)一的民航數(shù)據(jù)交換平臺，通過標準網(wǎng)絡協(xié)議和技術將不同平臺、不同架構和不同功能的業(yè)務系統(tǒng)有機地連接起來，以達到充分整合原有資源的目的。通過Web Service，將應用功能封裝成若干Web組件，并發(fā)布在網(wǎng)上供需要獲得這些功能的應用系統(tǒng)訪問，各應用系統(tǒng)間都能夠通過這種方式互聯(lián)互通[6]。在整個Web Service的實現(xiàn)過程中采用標準協(xié)議和技術。如 HTTP（hypertext transfer protocol）、SOAP（simple objectaccessprotocol）、XML（extensiblemarkuplanguage）等，因此按照Web Service架構設計的系統(tǒng)將具有很好的跨平臺和兼容性。數(shù)據(jù)交換流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)交換流程Fig.1 Data exchange flow

為實現(xiàn)不同應用系統(tǒng)中異構數(shù)據(jù)間的交換集成，可以研究并提出一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)轉換文檔模式和基于XML的數(shù)據(jù)交換規(guī)范。為XML文檔制定一個DTD（document type definition）或XML Schema來對其結構和內容進行限制。以XML對處理過程的相關信息進行結構化描述，將各種異構信息轉換成結構統(tǒng)一的標準XML文檔，將標準化的文本信息轉換成本地數(shù)據(jù)，進而完成信息的集成與共享。

由于每個結構不同的XML文檔都有各自的主題模式，主題中定義相應XML文檔的結構、元素（標記）、數(shù)據(jù)類型、屬性等信息。利用XML文檔內容受其主題模式約束的性質，可以給出應用系統(tǒng)間要交換信息的XML主題模式標準描述，作為信息集成時數(shù)據(jù)轉換結構的定義，這樣也就保證了各種應用系統(tǒng)間交流的XML數(shù)據(jù)文件都有標準的、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結構形式。

在數(shù)據(jù)轉換標準結構和轉換模式確定后，通過數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)到XML文件轉換的中間件（數(shù)據(jù)泵），根據(jù)定義的映射關系就能實現(xiàn)異構數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)到XML標準結構文件的轉換。再通過面向Internet/Intranet的數(shù)據(jù)傳輸通道，將XML數(shù)據(jù)文件傳送到相應的企業(yè)應用環(huán)境。最后，通過當前應用系統(tǒng)的轉換模式定義，利用中間件（數(shù)據(jù)泵）將接收到的XML數(shù)據(jù)文件轉換成自身系統(tǒng)數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)信息，進而實現(xiàn)異構數(shù)據(jù)源間的數(shù)據(jù)交互。

民航數(shù)據(jù)交換平臺系統(tǒng)包括若干數(shù)據(jù)節(jié)點和一個數(shù)據(jù)中心?？梢圆捎肳eb表單的方式進行數(shù)據(jù)的傳遞，各個數(shù)據(jù)節(jié)點將數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)中心，同時各個數(shù)據(jù)節(jié)點搭載相應的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，用來記載相應的信息數(shù)據(jù)。采用Web方式將數(shù)據(jù)（包括請求）從數(shù)據(jù)節(jié)點發(fā)送給數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心接收到相應的XML形式的數(shù)據(jù)并進行處理后，暫時將其存儲在數(shù)據(jù)中心，并產(chǎn)生相應的消息信息，發(fā)送到目標數(shù)據(jù)節(jié)點；目標數(shù)據(jù)節(jié)點接收到消息以后，根據(jù)這個信息到數(shù)據(jù)中心檢索對應的XML文檔，接收到本地后執(zhí)行相應的操作，然后將相應的操作信息通過數(shù)據(jù)中心發(fā)送給源數(shù)據(jù)節(jié)點，完成整個數(shù)據(jù)交換過程。

利用已有的消息中間件服務器技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換服務。采用中間件產(chǎn)品構建基于Browser/Web Application Server/Transaction Server/Database模式的三層次/多層次應用體系結構，數(shù)據(jù)交換業(yè)務分為實時交換和非實時（脫機）交換處理。

實時交換處理 實時交易處理部分中采用以WEB應用服務器websphere application server、交易服務器Txseries/CICS等中間件為核心的多層次體系結構，以確保系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)量情況下的可靠性和快速響應速度。為了防止交換高峰期間對WEB應用服務器壓力過大造成該部分處理能力的瓶頸，數(shù)據(jù)中心可同時配置多個 websphere application server組成群集（cluster）結構，共同承擔來自于前臺的業(yè)務處理請求。

脫機交換處理 對于所有脫機交易處理，在數(shù)據(jù)中心配置數(shù)據(jù)傳輸中間件作為全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換中心，承擔全系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的統(tǒng)一平臺。將運行在基礎傳輸系統(tǒng)之上的集成中間件作為全系統(tǒng)數(shù)據(jù)收發(fā)/轉發(fā)的網(wǎng)關，專門負責整個網(wǎng)絡環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳遞，并作為批量處理系統(tǒng)的前置機接收民航信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

實現(xiàn)完善的安全保障功能。調用成熟的中間件或API實現(xiàn)安全認證、加密、解密或壓縮等功能。利用成熟的身份認證和授權管理機制控制用戶的數(shù)據(jù)請求和訪問權限，通過嚴格的身份驗證和權限管理保證系統(tǒng)的安全。系統(tǒng)結構如圖2所示。

6 結語

圖2 民航數(shù)據(jù)交換平臺的體系結構Fig.2 Architecture of CAAC data exchange platform

中國民航局正在研究建設新一代的航空運輸系統(tǒng)，為消費者提供高效、便捷、安全、優(yōu)質的航空運輸服務。行業(yè)綜合公共信息網(wǎng)絡平臺的建立，將為消費者提供更準確的航空旅行信息。打造中國民航的數(shù)據(jù)交換平臺是行業(yè)綜合公共信息網(wǎng)絡平臺建設的一個重要核心內容。在新一代航空運輸系統(tǒng)中，以網(wǎng)絡為核心的信息交換和共享成為其代表性標志之一。為此，中國民航局將充分利用民航業(yè)內外的技術力量和各種資源，采用先進、成熟的IT技術建設民航數(shù)據(jù)交換平臺，為民航企事業(yè)單位、政府和公眾提供優(yōu)質的信息資源服務。

[1]林 濤.基于Web服務XML的跨網(wǎng)絡異構數(shù)據(jù)交換技術研究[D].天津：河北工業(yè)大學，2004.

[2]杜立勛.基于XML的數(shù)據(jù)交換技術在Web Service中的應用[D].武漢：武漢大學，2004.

[3]PEISHUN，TRAPPEY，TRAPPEY.Data interchange services:use of XML hub approach for the aerospace supply chain [J].International Journal of Technology Management，2004，28:227-242.

[4]王俊紅，郭荷清.J2EE平臺上基于XML的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].計算機應用與軟件，2005，22（3）：78-82.

[5]CURRAN，KEVIN，GALLAGHER.The deployment of protocol stack components using web services[J].International Journal of Web Services Research，2005（6）：1-18.

[6]NIKAPAN.Java Web服務開發(fā)[M].北京:清華大學出版社，2004.