2 兆傳輸鏈路的無縫切換技術(shù)在民航空管業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

潘云飛

（民航內(nèi)蒙古空管分局技術(shù)保障部，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

2 兆傳輸鏈路的無縫切換技術(shù)在民航空管業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

潘云飛

（民航內(nèi)蒙古空管分局技術(shù)保障部，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

目前，我國民航空管的傳輸接口業(yè)務(wù)大部分采用G.703 2048kbit/s（E1的2兆鏈路）接口，其手段可以租用運(yùn)營(yíng)商（如聯(lián)通、電信、廣電）、衛(wèi)星網(wǎng)管的兩兆，也可自行架設(shè)微波中繼設(shè)備。本文著重從空管在用銀訊PCM復(fù)用設(shè)備的E1保護(hù)著手，進(jìn)一步闡述了2兆傳輸鏈路的無縫切換技術(shù)在空管傳輸業(yè)務(wù)中的應(yīng)用。

E1的2兆鏈路；G.703；PCM；無縫切換；E1保護(hù)

1 概述

隨著民航飛行量的逐年飛速遞增，空域扇區(qū)進(jìn)一步細(xì)化。民航空管業(yè)務(wù)的雷達(dá)站、ADSB（多點(diǎn)定位系統(tǒng)）、甚高頻遙控臺(tái)的站點(diǎn)分布日益增多。如何讓將大量的雷達(dá)數(shù)據(jù)、飛行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、地空管制話音信息及時(shí)可靠地傳輸至管制用戶，已成為民航空管保障的重要環(huán)節(jié)。而在這條傳輸大動(dòng)脈上，傳輸鏈路的冗余備份及無縫切換技術(shù)已成為高效穩(wěn)定傳輸?shù)暮诵闹巍?/p>

2 2兆傳輸鏈路的無縫切換技術(shù)原理分析

2.1 E1（2兆傳輸）鏈路接口的電氣特性。G.703接口是ITU-T（國際電信聯(lián)盟）在ITU-T G.703建議中制定的一組關(guān)于PDH的數(shù)字系列比特率接口。其主要電氣特性如下：

比特速率：2.048kb/s±10ppm。線路編碼方式：HDB3。傳號(hào)（有脈沖）標(biāo)稱峰值電壓：在同軸線對(duì)75Ω時(shí)，標(biāo)稱值：2.37V；在對(duì)稱線對(duì)120Ω時(shí)，標(biāo)稱值：3.00V。空號(hào)（無脈沖）標(biāo)稱峰值電壓：在同軸線對(duì)75Ω時(shí)，標(biāo)稱值：0±0.237V；在對(duì)稱線對(duì)120Ω時(shí)，標(biāo)稱值：0±0.3V。標(biāo)稱脈沖寬度：244ns。脈寬中點(diǎn)處正負(fù)脈沖幅度比：0.95-1.05。標(biāo)稱半幅度處正負(fù)脈沖寬度比：0.95-1.05。

2.2 30 路基群（E1）復(fù)用原理。為了提高線路利用率，實(shí)現(xiàn)多路傳輸，在E1 PCM系統(tǒng)中將30路信號(hào)采用時(shí)分復(fù)用的技術(shù)復(fù)用到基群上去。復(fù)用的方法是這樣的，取樣的8bit組成一個(gè)時(shí)隙（TS）。一個(gè)“循環(huán)”的數(shù)字信號(hào)組成了一個(gè)“幀”。為了能使對(duì)端識(shí)別出哪些數(shù)字信號(hào)是一幀，在每一幀中加入了“幀定位信號(hào)”，另外還要傳輸電話的摘/掛機(jī)、撥號(hào)等信令信號(hào)以及其他所需的業(yè)務(wù)信號(hào)，這樣還需增加兩個(gè)時(shí)隙。于是就要由32個(gè)時(shí)隙組成一個(gè)幀（F），其中TS0主要用于傳送幀定位信號(hào)（FAS）、CRC-4（循環(huán)冗余校驗(yàn)）和對(duì)端告警指示，TS16主要傳送隨路信令（CAS）、復(fù)幀定位信號(hào)和復(fù)幀對(duì)端告警指示，TS1～TS15和TS17～TS31共30個(gè)時(shí)隙傳送話音或數(shù)據(jù)等信息。表1示出了PCM30/32路幀結(jié)構(gòu)TS0和TS16中的比特含義。其中E為CRC-4差錯(cuò)指示比特，X為勤務(wù)比特，Y為復(fù)幀失步告警指示，Sa4～Sa8為備用比特，C1～C4為循環(huán)冗余校驗(yàn)比特，A為對(duì)端告警指示。

表1 TS0和TS16中的比特安排

2.3 E1（2兆傳輸）鏈路的無縫切換技術(shù)原理。根據(jù)以上介紹的E1（2兆傳輸）鏈路接口的電氣特性與30路基群（E1）復(fù)用原理中的幀格式出發(fā)，我們可以從以下兩個(gè)角度，進(jìn)行E1鏈路的無縫切換技術(shù)原理的闡述。

2.3.1 利用E1線路端口的電氣特性進(jìn)行無縫切換

2.3.1.1 通過E1接口電平和頻率測(cè)量，以便判斷線路傳輸衰減后，能否正常工作。

2.3.1.2 波罩分析，能夠按照G.703標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證接口接收信號(hào)的質(zhì)量。

2.3.2 利用E1線路PCM30/32路幀結(jié)構(gòu)TS0和TS16中的比特告警信息在線監(jiān)測(cè)差錯(cuò)，進(jìn)而判斷通信傳輸質(zhì)量，以便在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻進(jìn)行無縫切換。

2.3.2.1 利用幀同步字進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)幀比特差錯(cuò)：依據(jù)2兆信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)，偶幀第0時(shí)隙的第2至8比特為同步字，即：0011011。通過在線測(cè)試這7個(gè)比特情況，可對(duì)傳輸過程中的誤碼率情況進(jìn)行分析。

2.3.2.2 利用每個(gè)復(fù)幀中第0號(hào)幀中TS16的第1至4比特（0000）是復(fù)幀定位信號(hào)判斷復(fù)幀同步情況。

2.3.2.3 在線監(jiān)測(cè)CRC-4差錯(cuò)：對(duì)CRC-4幀結(jié)構(gòu)及這種循環(huán)冗余校驗(yàn)，可較為準(zhǔn)確地確認(rèn)某一子復(fù)幀（2048個(gè)比特）中是否出現(xiàn)過誤碼。準(zhǔn)確地測(cè)出誤碼秒率。在實(shí)際測(cè)試中，銀訊PCM復(fù)用設(shè)備利用儀器的循環(huán)冗余校驗(yàn)功能，對(duì)實(shí)際傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行校驗(yàn)測(cè)試。

2.3.2.4 利用編碼誤碼進(jìn)行在線測(cè)試：E1電路上傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，為避免連0和連1過長(zhǎng)，采用HDB3編碼規(guī)則，如果傳輸過程中，出現(xiàn)了不符合HDB3規(guī)則的交替?zhèn)魈?hào)反轉(zhuǎn)，即出現(xiàn)雙極性擾亂（BPV），或稱編碼差錯(cuò)，則可以進(jìn)行切換。

2.3.2.5 在線監(jiān)測(cè)E-bit差錯(cuò)。當(dāng)遠(yuǎn)端收到數(shù)字信號(hào)經(jīng)CRC后出現(xiàn)誤碼時(shí)，將在其回送的線路中，利用E和A比特進(jìn)行遠(yuǎn)端告警。因此，利用監(jiān)測(cè)E和A比特的變化情況，間接監(jiān)測(cè)發(fā)往遠(yuǎn)端的線路傳輸情況。因此，利用CRC-4幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行在線測(cè)試，可實(shí)現(xiàn)雙向監(jiān)測(cè)。

2.3.2.6 利用在線告警指示。如奇數(shù)幀TS0的第3比特（A）是對(duì)端告警指示，正常工作時(shí)為“0”，告警時(shí)為“1”。每個(gè)復(fù)幀中第0號(hào)幀中TS16的第6比特（Y）是復(fù)幀對(duì)端告警指示比特。正常工作時(shí)為“0”，告警時(shí)為“1”。

3 銀訊PCM復(fù)用設(shè)備ZMUX-3036的E1保護(hù)方式

銀訊PCM復(fù)用設(shè)備ZMUX-3036具有4個(gè)E1接口，這些接口之間可以根據(jù)用戶提供相互之間的傳輸保護(hù)功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)E1（2兆傳輸）鏈路的無縫切換。通過網(wǎng)管系統(tǒng)可設(shè)置具體的保護(hù)模式。

3.1 E1-1和E1-2之間采用（1＋1）保護(hù)模式

圖2 1：1保護(hù)模式的E1切換原理框圖

圖3 銀訊PCM復(fù)用設(shè)備ZMUX-3036的E1保護(hù)方式在兩地一空中的應(yīng)用實(shí)例圖

[E1-1]為主用傳輸接口，傳輸其承載的業(yè)務(wù)；[E1-2]為備用傳輸接口，不能承載業(yè)務(wù)（平常空閑熱備份）。當(dāng)[E1-1]無故障時(shí)，[E1-1]、[E1-3]和[E1-4]各自傳輸其承載的業(yè)務(wù)。當(dāng)[E1-1]出現(xiàn)故障時(shí)，其承載的業(yè)務(wù)自動(dòng)切換到[E1-2] 進(jìn)行傳輸， [E1-1]的故障不會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)信號(hào)誤碼。當(dāng)[E1-1]故障消除時(shí)，其承載的業(yè)務(wù)由[E1-2] 自動(dòng)切回到[E1-1] 進(jìn)行傳輸，信道切換不會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)信號(hào)誤碼。同理 E1-3和E1-4之間也可以配置成（1＋1）保護(hù)模式。

3.2 E1-1和E1-2之間采用（1：1）保護(hù)模式。[E1-1]為主用傳輸接口，傳輸其承載的業(yè)務(wù)；[E1-2]為保護(hù)傳輸接口，可傳輸其承載的業(yè)務(wù)（非主要業(yè)務(wù)）。當(dāng)[E1-1]出現(xiàn)故障時(shí)，其承載的業(yè)務(wù)自動(dòng)切換到[E1-2] 進(jìn)行傳輸， [E1-2]自身承載的業(yè)務(wù)將中斷。當(dāng)[E1-1]故障消除時(shí)，其承載的業(yè)務(wù)由[E1-2] 切回到[E1-1] 進(jìn)行傳輸， [E1-2]自身承載的業(yè)務(wù)將恢復(fù)。同理 E1-3和E1-4之間也可以配置成（1：1）保護(hù)模式。

4 銀訊PCM復(fù)用設(shè)備ZMUX-3036的E1保護(hù)方式在民航空管傳輸業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

目前民航空管的主要業(yè)務(wù)，考慮到冗余備份的可靠性，其傳輸方式大部分采一地一空或兩地一空的傳輸方式。對(duì)于主用雷達(dá)站或甚高頻臺(tái)的E1數(shù)據(jù)一旦中斷，影響比較大。為了提高通信可靠性，局端可以提供兩條E1傳輸通道，通過E1通道無損傷自動(dòng)保護(hù)切換設(shè)備實(shí)現(xiàn)1+1熱備份。當(dāng)主用E1鏈路中斷時(shí)，重要遠(yuǎn)端站的E1數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)無損傷切換到備用鏈路傳輸，因此客戶正在進(jìn)行的業(yè)務(wù)不會(huì)受到影響，正在傳送的數(shù)據(jù)丟包率為零，正在打的電話或指揮飛機(jī)也不會(huì)因此中斷，用2M誤碼儀測(cè)試可達(dá)零的丟包率。

在兩地一空中傳輸?shù)膽?yīng)用實(shí)例中，如圖3所示ZMUX-3036設(shè)備是集PCM接入，E1線路切換于一體的設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)E1線路無損傷自動(dòng)切換保護(hù)。 平時(shí)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)可用備用E1通道，當(dāng)主用E1通道需要檢修或故障時(shí)，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)中斷，備用通道優(yōu)先保證雷達(dá)、甚高頻數(shù)據(jù)的傳輸。

結(jié)語

對(duì)于民航空管這樣高風(fēng)險(xiǎn)的行業(yè)，冗余備份是安全保障的基礎(chǔ)。而傳輸?shù)臒o縫切換技術(shù)又是實(shí)現(xiàn)冗余備份切換的核心。銀訊PCM復(fù)用設(shè)備ZMUX-3036的E1保護(hù)方式在兩地一空的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了2兆傳輸鏈路的無縫切換。

［1］毛京麗，常永宇，張麗，李文海.數(shù)據(jù)通信原理［M］.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2003.

［2］姚予疆.通信設(shè)備接口協(xié)議手冊(cè)［M］.北京：人民郵電出版社，2005.

TP311

A

10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.014