从８０年代开始，全球的民用航空总流量就以每年５％的平均速度在增长，我国的民用航空事业同样呈现出蓬勃发展的大好局面。目前，我国民用航空运输总周转量已越入世界前列，从主要机场的飞机起降架次看，飞行流量也大幅度增加。飞行流量的增加对各种飞行保障系统提出了越来越高的要求，特别是面对ＩＴ技术及其应用的飞速发展，对航空通信和信息的快速、准确、可靠交换方面，各种飞行、航空信息的自动化处理方面要求越来越高。但是通过对全球范围现有空中交通管制（ＡＴＣ）信息交换和处理的基础设施的分析来看，它们不能适应和满足空中交通预期发展的需求。
１９９０年在国际民航组织第１０次航行大会上，通过了由未来航行系统特别委员会制定的方案。该方案主要是应用卫星技术和其他的新技术来改善和提高现用的航空通信、导航、监视和空中交通管理能力，在全球建立一个新的通信、导航、监视和空中交通管理系统（ＮＥＷ ＣＮＳ／ＡＴＭ）。而作为支持这个系统的基础设施是，建立一个与国际民航现用的分散、隔离、技术较落后的网络与应用设施不相同的，将成为全球一体化、地空一体化的新型网络－航空电信网（ＡＴＮ）。
新的航空电信网改变了过去航空专用、封闭式的网络结构，在地面和地空的网络中均采用了开放式系统互连结构，这样就可以很方便的将空中交通管理、航空公司运营管理、飞机、航空行政管理和其他通信网络相互连接在一起，建成一个适应民用航空界面向下一个世纪发展需求的一体化解决方案。航空电信网（ＡＴＮ）是基于开放式系统互连数据通信模式的网络，但是，由于其中的移动网络相对于相关的固定中介网络而言，所呈现的终端系统的移动性超出了传统的网络实施的范畴。航空电信网与其他数据网的区别主要有以下几点首先，它是专门为民用航空界提供数据通信服务的电信网；其次，它为相互连接的地面系统与机载系统间，以及相互连接的多个地面系统之间的用户提供透明的传输信道；再次，它提供满足民用航空界保证飞行安全和系统安全的通信服务；第四，它需要适应民用航空各种应用对于各种服务等级和电报优先级的要求；最后，它使用各种航空、商用、公用数据通讯网并将它们集成为一个全球一体化的航空电信网。
一、航空电信网的构成
从网络结构来看航空电信网主要由网络系统（ＮＳ）、中介系统（ＩＳ和ＢＩＳ）和终端系统（ＥＳ）三部分构成。
网络系统由采用新的传输技术的各种子网络组成，它是航空电信网中各系统间传输信息的物理媒体。新的航空电信网中的各子网络与现行的各种子网络有明显的不同，它们分为局域网和广域网。局域网用于在一个空管中心内部或一架飞机内部与各ＥＳ和ＩＳ的连接；而广域网则用于航空地面系统之间、地空系统之间（ＩＳ或ＢＩＳ间）的连接。网络系统中，局域网通常采用以太网、令牌环网、ＦＤＤＩ等方式；广域网中采用分组交换、帧中继、异步传输模式、ＩＳＤＮ等传输方式；地空网络则采用由ＩＣＡＯ制订技术标准中的航空卫星数据链、ＶＨＦ数据链、Ｓ模式二次雷达数据链、短波数据链等组网。
中介系统由航空电信网中域内路由器和域间路由器组成，它们负责将各种不同的子网络连接在一起，同时按照业务级别，可利用的网络结构来确定通过这些子网络的数据包传抵目的地系统的路由。作为中介系统的路由器软件，包括ＯＳＩ参考模型的低三层以及适用于不同形式系统的路由规程，路由器要考虑网络的互连性、服务的质量和安全以及应用业务的影响来进行发送数据。ＡＴＮ中各路由器还负责与相临的路由器交换有关可利用的路由，它们的特性，传至终端系统的可靠性等信息。ＡＴＮ的路由器根据其支持的规程情况又分为静态或动态域内路由器ＩＳ和域间路由器ＢＩＳ，域内路由器在本域内使用，域间路由器则在与相临域通信时具有应用路由政策的能力。ＡＴＮ的ＢＩＳ与ＯＳＩ标准路由器的主要区别是，它有一套支持地空通信的特别的路由政策，它支持飞机进入和离开相关地面路由域时路由起始／终止程序的动态处理，以及当使用带宽有限的地空链路时地空路由器采用压缩技术来提高效率等功能。
终端系统是航空电信网中负责各种应用业务的计算机系统。由于ＡＴＮ各终端系统需要与其他ＡＴＮ的终端系统进行端对端通信，因此，ＡＴＮ终端系统中必须包括ＯＳＩ全部七层规程堆栈来处理用于支持一种或ＡＴＮ多种应用的适当的通信，ＡＴＮ终端系统还必须具有与空管自动化系统、飞机自动化系统及与管制员、飞行员人机界面的接口。
特别需要指出的是，信息技术和通信技术的进步，已经引起了全球化的进步和发展。民用航空领域和空中交通管理领域也被深深地卷入其中。 ＡＴＮ采用在开放式系统互连结构（ＯＳＩ）的基础上提供一个使航空通信和数据交换现代化的解决方案，解决和促进了全球民用航空不同系统之间的交互作用和集成，并可在不同的航空信息网络之间实现完全的兼容。这个开放式系统结构对ＡＴＮ来讲，是采用ＩＣＡＯ ９７０５号文件规定的、国际电联电报电话咨询委员会及国际标准化组织和国际电子技术委员会制定的使用Ｘ．４００来进行通信和数据交换的标准。
二、ＡＴＮ的实施与过渡
ＡＴＮ的目标是建设一个全球一体化的新型航空通信网络，但是，涉及到在现有网络基础上如何过渡的问题，ＡＴＮ的实施是一项复杂的系统工程，涉及到开发、研制、实验、生产、安装、改装、应用等一系列问题，而且各个国家的情况又很不相同，因此ＡＴＮ的实施是分阶段、分步骤逐步实施的。
从目前来看，ＡＴＮ的实施总体上分为两大部分。一部分是地面网络从现用的航空固定业务电报网（ＡＦＴＮ）向ＡＴＮ地网络过渡，主要是改进和提高现有的网络系统，将现用的低速民航专用电报网，改建为符合ＩＳＯ标准的分组交换网，并使用国际通用标准的各种协议，同时为实现各个不同地面网络间的互连建设，ＡＴＮ路由器，ＡＦＴＮ／ＡＴＮ网关，以及开发网络的应用。另一部分是空地网络部分，即从现用以模拟话音通信为主的空地通信网向全数字化的空地数据、话音通信网络过渡，并完成ＡＴＮ整体网络的互连。其中，空地之间的数据链路将根据情况采用航空移动卫星数据链，各种甚高频数据链ＶＤＬ ＭＯＤＥ １－４ Ｓ模式二次雷达数据链 高频数据链。为此，各种机载计算机、数据通信电台、地面通信电台、计算机等符合国际民航组织技术标准的设备都在研制、试验及组织生产之中。民用航空数字化数据通信，尤其是航空卫星通信在一些国家空管部门已经开始使用。
地面部分的网关系统是基于ＩＳＯ规定的面向电文的交换标准（ＭＯＴＩＳ），并与ＴＣＰ／ＩＰ中的简单的邮件交换规程（ＳＭＴＰ）相类似。实际上ＭＯＴＩＳ是一个完整的电文交换（邮件交换）系统，而不是一个单独的规程，它是一个电文处理系统（ＭＨＳ）。这个标准，由于它的安全性和通过一个电报交换代理（ＭＴＡ）指示电报经过网络各个不同的路由器传送路由的可连接性，现已经被航空界采用。使用这个系统不仅可以与本地ＡＦＴＮ／ＡＴＮ／ＡＭＨＳ或地区网络相连接，而且可以使用互连网服务器与全球连接。邮件服务器包括一个电报存储设备，它由一个微软交换服务器管理，使其象邮局那样运行，执行各个邮箱、用户的管理和系统各数据库之间电报的分发与存储。
ＡＦＴＮ／ＡＴＮ网关的作用是，在现用的航空电报存储转发业务的ＡＦＴＮ和将来通过ＡＴＮ互连网进行的电报存储来转发业务，还为称为空中交通服务（ＡＴＳ）电报业务的航空电报处理系统（ＡＭＨＳ）之间提供互操作性。由于ＡＦＴＮ使用面向字符的异步传输技术，而ＡＭＨＳ使用ＩＳＯ的标准和规定在ＩＳＯ／ＩＥＣ１００２１和ＣＣＩＴＴ／ＩＴＵ－Ｔ Ｘ．４００的标准，原则上两套文件不相符合。
随着ＡＴＮ的开发和实施，ＡＴＮ提供了更快、更可靠的通信，ＡＭＨＳ将逐步取代ＡＦＴＮ。但目前，两个系统将会在一个相当长的时期内共存。为了在不需要辨别是哪一种用户的前提下，实现航空电报业务适当的端对端操作，避免在ＡＭＨＳ建设初期ＡＭＨＳ用户数量有限尚不足以证明向ＡＭＨＳ过渡的紧迫性的情况下，网关作为提供两个系统基本的相互工作能力开始设施。只有在一个ＡＴＳ当局负责的区域中不再有ＡＦＴＮ的终端台和ＡＦＴＮ中心，并且不再与相邻的航空当局使用ＡＦＴＮ互连以及在全球范围所有ＡＦＴＮ退出运行后，网关才不再需要。
ＡＴＮ通过业务网关提供点对点和一点对多点的能力，它本身并不具备电报交换的功能，因此需要与ＡＦＴＮ的电报交换能力相配合来使用，而不是由ＡＴＮ简单的代替ＡＦＴＮ。ＡＴＮ的主要任务是传输，目的是在有大量的数据时，有效地利用ＡＴＮ互连网这一高速传输的优势这一基础设施。同时，可作为向ＡＴＳＭＨＳ国际标准过渡的临时解决方法。ＡＦＴＮ／ＡＴＮ网关的第二个任务是，给那些目前仅仅采用ＡＦＴＮ的当局与相邻的已经开始实施ＡＴＮ的中心一个互通的机会。这样ＡＦＴＮ的用户可以开始以一种有限的方式学习ＡＴＮ终端系统、ＡＴＮ各路由器的实施和运作。在这种情况下，ＡＴＮ的实施可以在两个ＡＴＳ当局的边界处进行，即用网关将ＡＦＴＮ岛和ＡＴＮ岛连接起来。
每种ＡＦＴＮ／ＡＴＮ网关都作为ＡＦＴＮ的构成部分处理ＡＦＴＮ电报。作为ＡＴＮ的构成部分，根据网关的类型将ＡＴＳ电报规程堆栈并入网关；另外，一个电报传输和控制单元执行一套ＡＦＴＮ单元和ＡＴＮ单元间互通的通用和映射程序。
ＡＦＴＮ／ＡＴＮ网关可以使用各种硬件平台，可以从最小配置到最复杂的配置。
１．个人计算机型平台。基于单独的微处理器和运行一个多任务／多线程操作系统（如，ＵＮＩＸ），虽然这样的平台对于系统的冗余和故障的反应能力是有限的，但它有可能引入一些有限的冗余，特别是在数据的存储，采用镜向磁盘技术可以对数据的不遗失提供保证。运用在一个局域网上。同一个地点设置冗余的相同系统加上相关的交换设备，可以建成双机热备用方式。
２．工作站或者服务器。基于多微处理器或ＲＩＳＣ处理器，运行ＵＮＩＸ操作系统，都可以用不同的硬件生产厂家做这类硬件平台。这类系统可以引入各种不同等级的冗余来保证系统的可靠性，如，多处理器、双镜向磁盘等。
３．容错计算机系统。运行ＵＮＩＸ操作系统或者其他专用的操作系统，这类系统具有固有的抗御硬件故障的能力，而不影响系统各种应用功能。例如，用来支持ＡＦＴＮ中心运行的设备就属于这类硬件平台。它的存储能力可以根据网关所承担的业务量或根据所期望达到的运行水平来确定。
ＡＦＴＮ／ＡＴＮ网关软件包括提供网关特性规定功能的通信应用软件和操作系统软件，还需要集成一个ＭＴＡ包或者ＭＴＣＵ（电报移交和控制单元），它的软件是专门由实施者自行开发的。另外的软件部分，如电报排队的尺寸、与相邻ＡＦＴＮ中心的链路的报告，链路、子网络的使用、地址转换表等也要由实施者自行开发。
网关作为一个独立的服务器运行，负责与其他各种通信系统的连接与电报交换。这些通信系统包括有线、无线、Ｘ．２５和多接口电路板，网关的多方面适用性使其可以连接至ＬＡＮ／ＷＡＮ、以太网。并使用窗口电文应用程序接口（ＭＡＰＩ）在不同的接口之间对话。
网关与ＡＦＴＮ中心连接采用下列方法：（１）一条异步的、使用ＩＴＡ－２码的、符合ＩＣＡＯ 附件１０程序的电路。在此情况下网关需要承担ＩＴＡ－２和ＩＡ－５代码的转化；（２）一条异步的、使用ＩＡ－５码的、符合ＩＣＡＯ 附件１０程序的电路；（３）一条符合ＩＣＡＯ附件１０程序的、编码和比特独立的电路或网络；（４）如果ＡＦＴＮ／ＡＴＮ网关与ＡＦＴＮ中心同址建设，则可以使用任何物理的或逻辑的接口相连接。
与 ＡＴＮ连接可以通过与ＡＴＮ子网络的各种接口实现。如对长途的交换可以通过Ｘ．２５、帧中继或使用ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２－２连接本地网。为了适应ＡＦＴＮ向ＡＴＮ的过渡，需要应用新型的ＡＦＴＮ终端。这种终端的软件通过Ｅ－ｍａｉｌ来管理、处理、存储、传送和接收电文。它能够在网络上运行支持新的航空电报处理系统（ＡＭＨＳ），并且支持空中交通管制（ＡＴＣ）的地面通信，以准备将来过渡成为新ＡＴＮ和ＡＴＳ业务的一个组成部分。
地空部分则主要是采用卫星通信技术和新的甚高频通信技术，在非雷达覆盖区内提供以ＧＰＳ位置和计算机测算生成的仿真雷达位置、速度、高度、时间的４维显示，为地面管制中心提供监视能力和实施飞行员与管制员之间的直接数据通信。
三、中国民航的过渡计划
改革开放二十多年以来中国民航通信网络的建设得到了快速的发展为了保证飞行安全和航空运输生产的顺利进行中国民航建成了专用的地面帧中继、分组交换网，专用ＶＳＡＴ卫星通信网，民航电报自动转报网，地空ＡＣＡＲＳ数据通信网。为各种航空数据交换提供了较好的传输平台。
在世纪之交，我们面临着信息化的挑战，面临向新通信、导航、监视和自动化空中交通管理系统过渡，中国民航已经决定进一步加强我国民用航空通信系统的建设，将要进一步加大地面数据网的建设。在已有的帧中继、分组交换网的基础上扩大网络的规模建成包括一个主网控中心、八个主节点、三十个二级节点、一百个远程集中器在内的覆盖国内各机场、主干线速率达２Ｍｂｉｔ／ｓ、其他干线速率为６４Ｋｂｉｔ／ｓ——３５６Ｋｂｉｔ／ｓ的民航地面数据通讯网，为民用航空各计算机连网提供可靠、快速的传输保证。在下一个世纪的前５年，还将建成以局域网和计算机为基础的、相互连网的、具有国际现代化水平的北京、上海、广州三大区域管制中心。同时开发、研制ＡＦＴＮ／ＡＴＮ网关，通过实验与国际ＡＭＨＳ系统或ＡＴＮ网关连网，为向ＡＴＮ系统过渡进行技术准备。在地空通信方面，除开放已经成功的进行ＡＤＳ航路和ＣＰＤＬＣ通信飞行实验的我国西部航路外，继续采用新技术，开放其他ＡＤＳ／ＣＰＤＬＣ航路。
