地區(qū)間二次雷達信號傳輸?shù)募夹g(shù)應(yīng)用范文

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【摘要】本文論述了如何應(yīng)用摩托羅拉Vanguard系列路由器及思科交換機設(shè)備組成傳輸網(wǎng)絡(luò)，并進行地區(qū)間二次雷達信號的傳輸和使用。利用Vanguard路由器組成語音數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過Vanguard路由器接入光端機在地區(qū)間傳輸雷達信號。同時，利用思科交換機設(shè)備和ATM技術(shù)組成ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)，通過MGX8800系列交換機接入光端機實現(xiàn)地區(qū)間雷達信號傳輸。此外，ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)和華北語音數(shù)據(jù)網(wǎng)之間實現(xiàn)了互通，起到了很好的互備作用，有效保障了信號的不間斷性。

【關(guān)鍵字】雷達信號；VG數(shù)據(jù)網(wǎng)；ATM；雷達引接；傳輸

0引言

隨著石家莊國際機場客貨吞吐量的快速增長和民航事業(yè)的蓬勃發(fā)展，使得管制員對航班的精確引導(dǎo)變得非常重要。為了保障航班安全飛行，具有全天候探測和識別目標(biāo)特性的雷達監(jiān)視設(shè)備成為管制員指揮飛機正常飛行的基本條件。因此，對雷達信號的傳輸保障要求越來越高。目前，石家莊機場通過引接異地雷達信號作為本場雷達的有效補充，解決了管制區(qū)域內(nèi)雷達掉點和備份不足的問題，實現(xiàn)了雷達信號的多重覆蓋。以前，石家莊機場通過DDN、C波段衛(wèi)星等手段引接北京、天津等地雷達信號。隨著傳輸技術(shù)的進步，引接雷達信號傳輸采用Vanguard語音數(shù)據(jù)網(wǎng)幀中繼技術(shù)和ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)信元交換技術(shù)。為了更加可靠的傳輸雷達信號，石家莊機場采用了地面有線和空中無線兩種方式進行雷達信號傳輸，從而有效的保障了雷達信號的不間斷性，確保了飛行安全。

1Vanguard語音數(shù)據(jù)網(wǎng)雷達信號引接技術(shù)

近年來，隨著石家莊機場飛行流量的不斷增加，管制方式由過去的程序管制轉(zhuǎn)變?yōu)槔走_管制，空管雷達信號在管制指揮中的作用越來越重要。石家莊本場雷神雷達已經(jīng)運行十余年，設(shè)備日趨老化，信號覆蓋面積有限，存在盲區(qū)，有一定安全隱患。為了較好地解決這些問題，石家莊機場利用傳輸鏈路Vanguard語音數(shù)據(jù)網(wǎng)引接了百花山和天津的雷達信號。在此基礎(chǔ)上，又增加了ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸鏈路作為備份鏈路，進一步提高了雷達信號的保障能力。Vanguard語音數(shù)據(jù)網(wǎng)是民航華北空管局專業(yè)的綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓撲采用以首都機場航管樓的1號和4號路由器，區(qū)管中心的1號和7號路由器為核心節(jié)點的星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，石家莊使用Vanguard多業(yè)務(wù)接入路由器，其中SJZ1路由器通過聯(lián)通鏈路上連至SD1路由器，SJZ5路由器通過電信鏈路上連至ACC1路由器。當(dāng)聯(lián)通線路故障時，通信鏈路使用電信線路傳輸業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)的可靠性很高。在此，以引接百花山雷達信號為例進行分析:

1.1百花山雷達信號接入石家莊VG6455路由器

百花山雷達信號采用的格式為民航MH/T4010-2016標(biāo)準(zhǔn)。在百花山雷達終端有雷達原始信號，從分配器可以分別選擇輸出，石家莊選擇使用百花山雷達信號。經(jīng)過聯(lián)通的瑞斯康達光端機上連至SD1路由器，通過SD1路由器獲取SD9路由器中的百花山雷達信號，并接入到石家莊SJZ1路由器的Port1端口。由于雷達信號的傳輸對實時性要求很高，Vanguard路由器專有TBOP協(xié)議是一種同步的V.24接口協(xié)議，符合雷達信號傳輸?shù)臅r鐘同步要求。百花山雷達信號引接業(yè)務(wù)在Vanguard語音數(shù)據(jù)網(wǎng)內(nèi)采用SVC呼叫方式進行通信。接收端通過呼叫發(fā)送端端口號，建立SVC鏈路。例如，信號源需要進行廣播通信，則使用Vanguard專有協(xié)議-內(nèi)部共享傳輸協(xié)議（IDSD）進行通信，實現(xiàn)一點對多點的發(fā)送數(shù)據(jù)。首都機場航管樓SD1路由器采用FRI中繼協(xié)議，通過DSD表連接SD9傳輸?shù)睦走_信號，標(biāo)記符為10970，石家莊SJZ1路由器的Port35口和SJZ5路由器的Port17口都采用TBOP協(xié)議，標(biāo)記符都是40*。在首都機場航管樓將雷達信號通過TBOP協(xié)議輸入至VG路由器，雷達信號使用IDSD協(xié)議進行軟件內(nèi)部通信，信號暫存在共享內(nèi)存中，石家莊SJZ1路由器和SJZ5路由器對此內(nèi)部共享區(qū)進行SVC呼叫，并建立虛電路連接，就可以在各自的路由器設(shè)備端口進行信號接收，互不干擾。這樣就實現(xiàn)了石家莊兩個路由器同時接收百花山雷達信號的功能。通過使用Vanguard的TBOP協(xié)議和IDSD協(xié)議，可以很好地解決雷達信號一端發(fā)送和多點接收的問題，為雷達信號傳輸提供了一種既節(jié)約又高效的通信手段。

1.2石家莊SJZ1輸出百花山雷達信號

從石家莊SJZ1路由器的Port35端口輸出百花山雷達信號，經(jīng)過1對銀訊PCM，傳送到終端室的萊斯、川大設(shè)備上，兩個銀訊PCM分別放在終端室機房和網(wǎng)絡(luò)室機房，其中網(wǎng)絡(luò)室機房的SJZ1路由器35端口（DCE/DTE）到銀訊PCM接線方式是：當(dāng)傳輸雷達信號為DCE/DTE時鐘針腳連接為線路相連后，再接入萊斯、川大設(shè)備。

1.3信號使用

在Vanguard語音數(shù)據(jù)網(wǎng)上引接百花山雷達信號時，需要對百花山雷達數(shù)據(jù)格式進行解析，也就是數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，并對石家莊自動化系統(tǒng)雷達前端處理單元（RFP）軟件進行了更新，這樣就解決了兩地雷達數(shù)據(jù)信號存在的沖突問題。RFP單元將接收到的百花山雷達信號進行格式轉(zhuǎn)換并與石家莊本場雷達信號融合后送到自動化系統(tǒng)的交換機上，并通過一系列雷達數(shù)據(jù)處理，將雷達數(shù)據(jù)直接送到雷達綜合數(shù)據(jù)顯示終端（SDD）進行顯示。根據(jù)目前石家莊自動化系統(tǒng)分配器現(xiàn)狀，將ATM鏈路作為冷備份，與VG鏈路引接的百花山雷達信號共用一個分配器通道，不必對自動化系統(tǒng)配置進行改動，有效地保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)主用VG鏈路的百花山雷達信號傳輸不穩(wěn)定時，可手動選擇冷備份的ATM鏈路百花山雷達信號進行替換。

2ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)雷達信號引接技術(shù)

隨著石家莊機場管制區(qū)內(nèi)航班流量壓力的不斷增加，單靠VG語音數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸雷達信號存在安全隱患。由于ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)時延少、支持比特傳輸、透明傳輸?shù)忍匦裕沟妹窈降腁TM數(shù)據(jù)網(wǎng)的多業(yè)務(wù)性能得到很好的支持。目前為實現(xiàn)雷達信號雙路由保障，石家莊機場通過ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)引接天津和百花山雷達信號，以便自動化系統(tǒng)有足夠的備份雷達信號接入，為管制員實施空中管制提供可靠保障。以前，雷達信號引接一般是通過C波段衛(wèi)星或DDN，如石家莊機場就是通過TES衛(wèi)星向太原、通過DDN向北京等地傳送雷達信號。由于衛(wèi)星傳輸?shù)睦走_信號受天氣等因素影響，雷達信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性無法保證，而DDN雖然穩(wěn)定，但是無法解決廣播問題，如石家莊雷達信號通過DDN要送北京、天津等地，則需要多套DDN設(shè)備和線路，不僅在傳送端需要增加信號分配設(shè)備以提供更多路信號的傳送，還一定程度上增加了租用線路、購買設(shè)備的開支，在石家莊當(dāng)?shù)囟嗬走_信號相互引接呈網(wǎng)狀時這種開銷將更為巨大。ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)為雷達信號的點對點引接和點對多點的廣播提供了解決方案。以ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)引接百花山雷達信號為例，揭示ATM傳輸原理：石家莊節(jié)點接入ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)由最初的報文傳輸,先后增加了氣象621廣播、空管視頻會議信號、安管辦監(jiān)控信息和雷達信號。為了解決中繼電路傳輸過程中的瓶頸問題,在北京節(jié)點與石家莊節(jié)點之間的中繼電路增加到9條E1電路。ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)中使用的MGX8800系列交換機支持反向復(fù)用IMA(inversemultiplexingforATM)技術(shù),將9條價格低廉的E1電路經(jīng)過捆綁,構(gòu)成IMA組后,統(tǒng)一管理,擴大了網(wǎng)絡(luò)的帶寬應(yīng)用,節(jié)約了帶寬費用。保障了時延敏感業(yè)務(wù),例如實時語音、實時數(shù)據(jù)、視頻信號等實時業(yè)務(wù)的正常傳輸,避免由于信元時延抖動、比特錯誤、信元丟失等引起傳輸質(zhì)量降低,減少ATM網(wǎng)絡(luò)傳輸時延。民航ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)一級節(jié)點配備的MGX8850交換機具有高達45G的交換帶寬，利用其高容量的交換能力，通過ATM信元復(fù)制建立點到多點的數(shù)據(jù)廣播，來達到雷達信號的一對多傳輸。

2.1ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸雷達信號

為使百花山雷達航跡或點跡信號能夠接入到ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)中，還需要采用數(shù)據(jù)復(fù)用設(shè)備將雷達信號復(fù)用到ATM的64K，常用的復(fù)用設(shè)備是Vanguard系列路由器。由于Vanguard路由器具備封裝幀中繼幀的功能，因此石家莊借助該設(shè)備將雷達信號通過ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)的幀中繼模塊PXM1E傳輸。ATM是一種基于信元的交換和復(fù)用技術(shù)，ATM的基本傳輸單位是ATM信元，也就是說數(shù)據(jù)都是被封裝在信元中進行傳輸?shù)摹TM信元長度是固定的，而且信元的長度較小，只有53byte，分為信元頭和信元凈荷兩部分，信頭為5byte，凈荷為48byte。信頭在用戶———網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口（NNI）中內(nèi)容上有所差別，主要構(gòu)成有：VPI：虛通道標(biāo)識。NNI中為12bit，UNI中為8bit。VCI：虛通路標(biāo)識。16bit，標(biāo)識虛通道中的虛通路，VPI/VCI一起用來標(biāo)識一個虛連接。HEC：信頭差錯控制，8bit，可對有錯誤的信頭進行檢測，可糾正信頭中1bit的差錯。它的另一個作用是進行信元定界，利用它和它之前的2byte的數(shù)據(jù)的相關(guān)性來識別信頭位置。在不同的鏈路中VPI/VCI的值不同，所以每一條鏈路都要重新計算信元的HEC字段。例如，以北京為節(jié)點的雷達源向天津、石家莊做多播，在接收雷達信號的石家莊節(jié)點使用MGX8830。利用北京節(jié)點的MGX8850交換機做數(shù)據(jù)分配并多播。首先將北京節(jié)點的雷達信號通過其PXM1E的E1電路傳送到石家莊，與MGX8830不同，MGX8850的ATM接口有專門的板卡AXSM，用來中繼數(shù)據(jù)交換和協(xié)議轉(zhuǎn)換。由于北京到石家莊的雷達傳輸電路在石家莊端的對應(yīng)端口為MPSM的Port4，使用PXME1將雷達信號送到MPSM的Port4端口。如前所述，如果將一路雷達信號變?yōu)槎嗦罚梢越柚鶤TM交換機的信元復(fù)制能力來實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配，完成了雷達信號的一點到多點多播。

2.2石家莊機場輸出雷達信號

百花山雷達頭輸出的雷達信號傳輸給MGX8850，通過MGX8850傳輸給石家莊機場MGX8830，石家莊機場在接收到百花山雷達信號后，傳輸給VG6840路由器的7端口，通過路由器的13端口傳輸給一對銀訊PCM傳送到終端室機房，接入萊斯、川大設(shè)備。以下討論它們的針腳接線方式：VG6840路由器到銀訊PCM接線方式如下：當(dāng)傳輸雷達信號為DCE/DTE時鐘針腳連接為線路相連后，再接入萊斯、川大設(shè)備。

3結(jié)束語

作為民航通信網(wǎng)最為重要的組成部分，VG語音數(shù)據(jù)網(wǎng)和ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，提高了空管雷達、轉(zhuǎn)報業(yè)務(wù)的傳輸效率和可靠性。本文以石家莊引接北京雷達信號為例,結(jié)合華北地區(qū)空管系統(tǒng)語音數(shù)據(jù)網(wǎng)和ATM核心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù),分析討論了石家莊采用的兩種傳輸系統(tǒng)的特點,以及引接雷達信號在上述系統(tǒng)中的技術(shù)應(yīng)用,希望與廣大同行共同分享,不足之處懇請商榷。

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作者:劉麗芳 單位:民航河北空管分局