劉 亮，朱道麗

（民航山西空管分局技術(shù)保障部通信網(wǎng)絡(luò)室，山西 太原 030031）

隨著民航通信業(yè)務(wù)的不斷增長，民航C波段衛(wèi)星網(wǎng)無論在資源還是在系統(tǒng)容量等方面都不能滿足實際使用和發(fā)展的需要，具體表現(xiàn)在以下3個方面：系統(tǒng)頻率資源已趨于飽和；業(yè)務(wù)接入能力有限，接口比較單一；系統(tǒng)信道傳輸速率低，只能提供64 kbps以下的數(shù)據(jù)傳輸，重要部件老化。近年來，為提高民航衛(wèi)星通信網(wǎng)的可靠性，增加傳輸能力，民航Ku波段衛(wèi)星的建設(shè)成為民航衛(wèi)星通信網(wǎng)的發(fā)展重點。一方面要逐步將現(xiàn)有C網(wǎng)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)至Ku網(wǎng)，另一方面要建設(shè)高速衛(wèi)星電路，從而實現(xiàn)以租用電信運營商電路和自建衛(wèi)星電路等為傳輸層、以ATM和幀中繼網(wǎng)絡(luò)為交換層、以信息化平臺為應(yīng)用層的綜合性通信網(wǎng)絡(luò)。隨著新的測量方法和調(diào)試手段的不斷掌握，對于Ku衛(wèi)星傳輸鏈路的搭建環(huán)節(jié)也有了更多的經(jīng)驗。下面以太原Ku雷達(dá)信號衛(wèi)星鏈路的搭建為例，介紹和分析Ku衛(wèi)星業(yè)務(wù)鏈路建立時用到的方法和調(diào)試手段。

1 民航KU波段衛(wèi)星系統(tǒng)介紹

1.1 通信網(wǎng)簡介

民航Ku波段衛(wèi)星網(wǎng)使用亞洲四號衛(wèi)星的K8V轉(zhuǎn)發(fā)器，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，采用FHOP-TDMA技術(shù)體制，可實現(xiàn)多達(dá)32個頻率的跳頻，突發(fā)速率可調(diào)，F(xiàn)EC可調(diào)，DAMA/PAMA工作方式，主要組網(wǎng)設(shè)備為加拿大PolarSat公司VSATPlus II系統(tǒng)。

1.2 通信體制概述

1.2.1 VSAT+II的幀及突發(fā)結(jié)構(gòu)

民航Ku波段衛(wèi)星系統(tǒng)采用了時分多址TDMA復(fù)用技術(shù)，各個地球站以時分方式共享一個或多個載波，采用極短暫、高速的突發(fā)，每個頻率在某一時刻只被一個地球站所使用，每個TDMA終端將其用戶信息暫存最多一幀的時間，在下一幀發(fā)射出去，每個突發(fā)遵循嚴(yán)格的定時，從不同地球站到達(dá)衛(wèi)星的突發(fā)在時間間隔上非常小，但永遠(yuǎn)不會重疊。

1.2.2 VSAT+II的超幀結(jié)構(gòu)

一定數(shù)量的幀組成超幀，超幀中包含了對每一個站的捕獲幀，每個站在自己的捕獲幀發(fā)射自己的CSC突發(fā)，超幀的最后數(shù)個幀用于衛(wèi)星環(huán)測和路徑有效性測試，每個站都跟蹤主參考站發(fā)射的超幀計數(shù)，每一超幀中包含的幀的數(shù)量和每一幀中CSC信道的數(shù)量決定網(wǎng)絡(luò)中的站點總數(shù)。

1.2.3 VSAT+II的網(wǎng)絡(luò)時鐘及同步

Polarsat公司的VSAT+II網(wǎng)絡(luò)是一個完全同步的網(wǎng)絡(luò)。在同步網(wǎng)絡(luò)中，只有一個站為全網(wǎng)提供時鐘，該站被稱為主時鐘參考站。所有的非參考站都跟隨主參考站的時鐘。次參考站為主參考站提供自動熱備份。時鐘參考站不需要特殊的設(shè)備。

1.3 建立雷達(dá)信號衛(wèi)星鏈路時需要使用的數(shù)據(jù)板卡

VSATPlusII支持的接口板有：數(shù)據(jù)板；話音板；撥號數(shù)據(jù)板；E1板；DLM板（30路，數(shù)據(jù)，有額外DLM機箱）；幀中繼板。這里僅對高速數(shù)據(jù)板及DLM板進(jìn)行介紹。

1.3.1 高速數(shù)據(jù)板

主要特征：①多速率——27種數(shù)據(jù)速率；數(shù)據(jù)速率自適應(yīng)，無需硬件或跳線改動。②支持多種物理接口（RS232，RS449，V.35）。實現(xiàn)RS232、V.35協(xié)議接口需更換相應(yīng)子卡；③工作方式——DTE或DCE。④時鐘方式——主時鐘或從時鐘。⑤每個高速數(shù)據(jù)板可建立2個獨立信道。⑥信令方式——帶內(nèi)信令（控制信號隨數(shù)據(jù)走）；帶外信令（控制信號走CSC）。

1.3.2 DLM板及DLM

DLM是Data Line Multiplexer（數(shù)據(jù)線路復(fù)用器）的縮寫；DLM的推出是為了適應(yīng)一個站需要較多的數(shù)據(jù)通道、VSAT機箱中無更多的槽位、數(shù)據(jù)速率不大于64 kbps等數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求。

DLM版的主要特點：①一個DLM可支持多達(dá)30路的數(shù)據(jù)；②數(shù)據(jù)速率為 1.2 kbps、2.4 kbps、4.8 kbps、9.6 kbps、19.2 kbps、38.4 kbps和64 kbps（撥動開關(guān)選擇）；③支持多種數(shù)據(jù)接口，RS232，RS449，V.35（通過撥動開關(guān)選擇）；④通過分裂信道操作，允許任意信道傳輸?shù)狡渌诺廊ィ从玫男诺啦粋鬏?；⑤可以放置在任何站點而非必須在主站；⑥與CELP E1 G.703兼容；⑦與數(shù)據(jù)卡兼容，這時高速數(shù)據(jù)板必須使用帶外信令；⑧只能工作于DCE主時鐘方式，需要DTE設(shè)備將時鐘送回。

2 Ku衛(wèi)星系統(tǒng)雷達(dá)信號傳輸鏈路模型

2.1 雷達(dá)數(shù)據(jù)的特點及傳輸要求

2.1.1 技術(shù)要點

雷達(dá)用戶終端設(shè)備所引接雷達(dá)信號種類繁多，它們根據(jù)高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）通過DDN專線從各雷達(dá)站匯集到信息中心。兩者之間的電氣接口采用RS232或RS422標(biāo)準(zhǔn)，并遵從CC ITT V24/V28規(guī)范。這些數(shù)據(jù)主要采用ASTER IX、MP II和CD 2三種標(biāo)準(zhǔn)報文格式。系統(tǒng)在雷達(dá)數(shù)據(jù)接收機上按照相應(yīng)協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn)，配置多塊同步通信卡實時接收這些數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)中通過TCP傳輸?shù)腎P報文。

2.1.2 表示方法

各種雷達(dá)數(shù)據(jù)中信息的表示方法各不相同?，F(xiàn)代雷達(dá)數(shù)據(jù)預(yù)處理首先對數(shù)據(jù)塊的標(biāo)志段、地址段、控制段等進(jìn)行處理和校驗，然后根據(jù)不同的報文類型進(jìn)行判讀和轉(zhuǎn)換，其中關(guān)鍵是考慮錯誤處理。各種雷達(dá)信號在數(shù)據(jù)生成和網(wǎng)絡(luò)傳輸時不可避免地會產(chǎn)生一定的錯誤，造成雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量下降。這些數(shù)據(jù)錯誤包括數(shù)據(jù)幀中描述的長度和實際傳送長度不符合、出現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)定義的數(shù)據(jù)報頭、數(shù)據(jù)報末端丟失字節(jié)等。

2.1.3 數(shù)據(jù)信息時間的標(biāo)定

主要是指將各種同步或異步的雷達(dá)在不同時刻測量到的航跡統(tǒng)一到時間軸上的同一個時刻。首先是要建立統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)，通用的方法是各個雷達(dá)站和信息處理中心都采用GPS時間系統(tǒng)，在收到的航跡信息中加入GPS時間戳，這樣對比2個時間就可以精確地確定數(shù)據(jù)通信延遲。

2.2 建立雷達(dá)數(shù)據(jù)鏈路時應(yīng)考慮的幾個方面

必須要從以下幾方面入手，以適應(yīng)雷達(dá)數(shù)據(jù)的技術(shù)要點，實現(xiàn)雷達(dá)數(shù)據(jù)的正確完整傳輸及數(shù)據(jù)可用。

①選擇鏈路的傳輸協(xié)議。對于民航雷達(dá)數(shù)據(jù)鏈路，一般采用同步鏈路，RS232數(shù)據(jù)接口，速率9.6 kbps.②對數(shù)據(jù)鏈路中各節(jié)點的端口類型進(jìn)行正確配置。雷達(dá)站一般都建在遠(yuǎn)離航管樓且較為空曠的地方，從雷達(dá)站到用戶終端所建立起的雷達(dá)鏈路，往往要利用許多中轉(zhuǎn)設(shè)備，例如光纖復(fù)用設(shè)備、基帶Modem、衛(wèi)星通信設(shè)備、雷達(dá)信號分配器等，總體上這些設(shè)備最終是一個DCE設(shè)備。但是由于每個設(shè)備在連接時都有自身的特點和要求，于是在每個環(huán)節(jié)上又有了對DCE、DTE的設(shè)置，不同的設(shè)置需要采用不同的線纜線序。③對數(shù)據(jù)鏈路中各節(jié)點時鐘源進(jìn)行正確選擇。雷達(dá)數(shù)據(jù)對時鐘的準(zhǔn)確同步有著非常嚴(yán)格的要求，時間對齊是實現(xiàn)數(shù)據(jù)正確使用的關(guān)鍵，在整個鏈路上最終只能選取一個點作為主時鐘源，實現(xiàn)鏈路同步。④在用戶終端采用與雷達(dá)數(shù)據(jù)源相同的數(shù)據(jù)讀取格式。目前，民航范圍內(nèi)使用的雷達(dá)約有十幾種，在華北地區(qū)主要是雷神、馬一、馬二、ALANIA等。每一種雷達(dá)信號都有不同的幀格式，因此在接收端必須采用相一致的格式才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確處理。

2.3 利用民航Ku波段衛(wèi)星實現(xiàn)雷達(dá)信號衛(wèi)星鏈路幾種接入方式

2.3.1 高速數(shù)據(jù)板到高速數(shù)據(jù)板

圖1 數(shù)據(jù)傳輸圖解

①圖1中在發(fā)送和接入端均設(shè)置了一對基帶Modem，主要是考慮到民航Ku波段衛(wèi)星鏈路必須是同步數(shù)據(jù)主時鐘，對于某些只能設(shè)為主時鐘源雷達(dá)站，這必然因時鐘沖突而無法實現(xiàn)雷達(dá)數(shù)據(jù)的傳輸。②圖1中的基帶Modem也可不用，而采用先在高速數(shù)據(jù)板RS232端口加裝數(shù)據(jù)緩沖器，再引接雷達(dá)數(shù)據(jù)，用于將雷達(dá)主時鐘屏蔽以適應(yīng)衛(wèi)星鏈路的要求。③圖1中的衛(wèi)星鏈路部分為全雙工鏈路，但用于雷達(dá)信號傳送只能為單向發(fā)送或單向廣播。

2.3.2 高速數(shù)據(jù)板到DLM板

采用這種方式，可以實現(xiàn)一個衛(wèi)星節(jié)點有用戶通信信道資源。在鏈路配置上基本相同，但必須注意在使用高速數(shù)據(jù)板節(jié)點，需要在高速數(shù)據(jù)板上插裝正確的通信子卡，并且將兩個端口的跳線開關(guān)均設(shè)置為帶外信令。使用DLM板的節(jié)點，要在DSCC板進(jìn)行端口協(xié)議及速率的正確配置。

2.3.3 DLM板到DLM板

采用這種方式時，各節(jié)點只需對DSCC板進(jìn)行端口協(xié)議及速率的正確配置。

3 Ku衛(wèi)星系統(tǒng)雷達(dá)信號傳輸鏈路的調(diào)試過程

3.1 衛(wèi)星鏈路誤碼測試結(jié)果及分析

3.1.1 DLM板到DLM板衛(wèi)星鏈路測試

測試結(jié)果如表1、表2所示。

表1 3條Ku衛(wèi)星DLM板到DLM板雙向鏈路進(jìn)行測試的結(jié)果

表2 呼和浩特對DLM板卡進(jìn)行更換后再次進(jìn)行鏈路測試的結(jié)果

3.1.2 太原使用高速數(shù)據(jù)板，對端使用DLM板衛(wèi)星鏈路的測試

測試結(jié)果如表3所示。

表3 高速數(shù)據(jù)板到DLM板衛(wèi)星鏈路測試結(jié)果（呼和浩特已更換DLM板）

3.1.3 測試結(jié)果分析

①太原采用DLM板到DLM板方式建立衛(wèi)星鏈路時，鏈路上存在較為嚴(yán)重的丟幀，鏈路傳輸質(zhì)量不能滿足雷達(dá)數(shù)據(jù)信號的傳送，分析以上3次結(jié)果，丟幀問題是由太原本地的DLM板或DLMCC板有關(guān)。于是，將這兩個板卡送民航衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)管理公司檢測，最終確認(rèn)DLMCC板有問題。②丟幀原因。Ku衛(wèi)星室內(nèi)設(shè)備采用的是VSATPlusⅡ/Ⅱe機箱以及DLM機箱，進(jìn)行DLM數(shù)據(jù)復(fù)用時，存在DLM板在VSATPlusⅡ機箱的幀復(fù)用，以及DLMCC在DLM板上的幀復(fù)用，這兩次復(fù)用過程中，任何一處的故障都會引起復(fù)幀丟失，導(dǎo)致衛(wèi)星鏈路質(zhì)量下降。表1的測試結(jié)果說明，太原、呼和浩特兩地的DLM設(shè)備均引發(fā)了丟幀，且太原至呼和浩特鏈路上發(fā)生了丟幀的累加。表2的測試結(jié)果進(jìn)一步證實，太原本地的DLM設(shè)備確實存在丟幀。③表3的測試結(jié)果顯示，太原本地至呼和浩特、北京采用高速數(shù)據(jù)板到DLM板方式建立的衛(wèi)星鏈路質(zhì)量正常，可以用于雷達(dá)信號的傳送。

3.2 雷達(dá)信號的接收和發(fā)送實驗

3.2.1 雷達(dá)信號的接收

3.2.1.1 雷達(dá)信號接收采用的鏈路

見圖2.

圖2 雷達(dá)信號的接收通過衛(wèi)星傳輸所采用的鏈路

3.2.1.2 雷達(dá)信號的送入與引接

如表4、表5所示，由于呼和浩特雷達(dá)站信號主時鐘源可設(shè)為從時鐘，在信號引接時，未進(jìn)行接口管腳的本地環(huán)跳。

表4 發(fā)送端時鐘設(shè)置

表5 接收端時鐘設(shè)置

3.2.1.3 雷達(dá)信號的識別處理及效果檢測

太原分別對呼和浩特本地雷達(dá)信號及蠻汗山雷達(dá)信號接入雷達(dá)記錄儀，并選取相對應(yīng)的雷達(dá)信號格式，經(jīng)過與地面線收到的雷達(dá)信號進(jìn)行比對，信號質(zhì)量完全滿足使用要求。

3.2.1.4 小結(jié)

本次連接試驗中，呼和浩特本地采用的是DCE到DCE方式，因此數(shù)據(jù)接口連接為交叉方式，太原本地為DCE到DTE方式，因此數(shù)據(jù)接口連接為直連方式。

對于RS449協(xié)議端口定義，Ku衛(wèi)星37針接口的第15腳為DCE發(fā)送時鐘源，因此，收端需要將時鐘信號由15腳引出，并送到DTE接口17腳（接收時鐘）。

3.2.2 雷達(dá)信號的外送

3.2.2.1 采用的鏈路

見圖3.

3.2.2.2 雷達(dá)信號的送入與引接

如表6、表7所示，由于太原雷達(dá)站信號主時鐘源只能設(shè)為主時鐘，在不增加Modem、數(shù)據(jù)緩沖器等附加設(shè)備時，需要采取接口管腳的本地環(huán)跳。

3.2.2.3 雷達(dá)信號的識別處理及效果檢測

未對Ku端口進(jìn)行管腳環(huán)跳時，北京通過誤碼儀對收到的信號進(jìn)行檢測時，始終有10%左右的丟幀。進(jìn)行管腳環(huán)跳后，測得的信號正常，但由于北京試驗平臺忙，未進(jìn)行后續(xù)的接收驗證。

進(jìn)行管腳的環(huán)跳只是將兩端雷達(dá)時鐘進(jìn)行旁路，并未實現(xiàn)真正意義上的時鐘同步。因此，當(dāng)信號傳送一定時期后，時鐘的偏離會逐漸增加，導(dǎo)致短時雷達(dá)幀錯位丟失，但由于雷達(dá)自身的糾錯，所以可以自動重新回到同步狀態(tài)。

解決上述問題的較成功案例是采用基帶Modem或數(shù)據(jù)緩沖器，對雷達(dá)信號進(jìn)行重新處理生成，從而改變信號的時鐘源為外時鐘，以適應(yīng)Ku衛(wèi)星的傳輸。

圖3 雷達(dá)信號的外送通過衛(wèi)星傳輸所采用的鏈路

表6 發(fā)送端管腳定義

表7 接收端管腳定義

4 結(jié)束語

民航Ku衛(wèi)星網(wǎng)較民航C波段衛(wèi)星網(wǎng)，采用了更為先進(jìn)的通信體制，極大地提高了頻帶利用率，可以實現(xiàn)更為靈活多樣的業(yè)務(wù)接入形式。開發(fā)、利用、維護(hù)好民航衛(wèi)星網(wǎng)，是民航衛(wèi)星工作者的共同目標(biāo)。隨著對各類業(yè)務(wù)調(diào)試的不斷進(jìn)行，逐步積累了新經(jīng)驗和新方法，并對這經(jīng)驗和方法的交流與探討，將有助于更好地完成日常維護(hù)工作。