基于SDH的氣象雷達數據傳輸技術的研究與實現

胡繼榮

（民航華東空管局氣象中心 上海 200335）

基于SDH的氣象雷達數據傳輸技術的研究與實現

胡繼榮

（民航華東空管局氣象中心 上海 200335）

針對氣象雷達伴隨通信技術發展后新的數據傳輸需求，本文采用同步數字體系（SDH）研究并實現了一套雷達數據傳輸系統，實現了基于公用電信數據傳輸網絡的雷達數據傳輸。系統經測試運行，可滿足氣象雷達數據傳輸中大數據量、高實時性等要求。

氣象雷達；系統設計；數據傳輸；SDH

隨著"十一五計劃"的完成，我國已建成由158部多普勒天氣雷達構成的新一代天氣雷達網。新一代天氣雷達是采用多普勒技術通過測量云雨目標等物體對于雷達的相對速度，反演大氣水云體流動速度、氣風場、垂直氣流速度的分布及湍流情況的雷達系統。

相較于傳統的常規天氣雷達，新一代多普勒天氣雷達除了完成常規天氣雷達的作用外，還可有效監控各種災害性天氣，定量估測大范圍降水。新一代多普勒天氣雷達的工作頻率有S、C兩種波段，在沿海地區及主要降雨流域使用工作頻率為S波段的新一代氣象雷達，而在內陸地區使用C波段的雷達[1-7]。

SDH是由美國貝爾通信技術研究所在上個世紀八十年代末提出的同步光網絡（SONET），該技術是一種將復接、線路傳輸及交換功能融為一體，并由統一網管系統操作的綜合信息傳送網絡。在現如今各種光纖寬帶接入網絡中，SDH技術的應用最為普遍[8-10]。

同時，SDH技術可滿足氣象雷達數據傳輸中對帶寬的要求，且即使在未來雷達數據量增加，也只需租用更高帶寬的端口，即可滿足數據傳輸要求，價格相對于DDN等線路要低廉的多。因此，本文在充分了解通信技術的發展與氣象雷達數據傳輸要求的基礎上，構建了基于SDH技術的氣象雷達數據傳輸系統。

1 系統分析與模塊構建

本數據傳輸系統主要由數據采集機、交換機、協議轉換器、控制臺和SDH線路組成。系統架構如圖1所示[11-15]。

圖1 系統功能模塊

氣象雷達到數據中心的直線距離為25 km，雷達將原始數據傳輸至數據中心。氣象雷達的掃描的速度為36度/s，數據傳輸速度0.5度傳輸3 k字節，強度、速度、帶寬均為1 k，則要求的網絡最小的傳輸速率為

所以，SDH線路采用帶寬為2 M即可，協議轉換器采用帶寬為2 M的西安大唐公司生產的轉換器。

系統的工作流程為：雷達數據通過數據采集機進行采集，采集的信號送至交換機后通過100 Mbps的雙絞線到達協議轉換器。在協議轉換器中，電信號被轉化為光信號，轉化后的信號經帶寬為2 M的SDH數據傳輸線傳送到數據中心，再由協議轉換器轉換為電信號，交于控制臺。在控制臺中進行雷達信號處理，獲得信號中的信息，并通過刻錄機、激光打印機等設備進行數據備份和保存。

2 系統實現

2.1 SDH技術

SDH中以同步傳送模塊STM－N（Synchronous Transport Mode，N=1，4，16，64）采用的信息結構，其中最基本的模塊為STM－1，4個STM－1同步復用構成STM－4。采用SDH傳輸各種信號，當各信號進入SDH幀均必須有3個步驟：映射、定位和復用。其過程如圖2所示。

映射：映射指將不同速率的信號編碼后裝入相應的標準容器（C）內，然后加入通道開銷（POH），最后形成虛擬容器。

定位：定位中將幀發生的相位偏差（幀偏移）信息通過指針定位后，放入支路單元（TU）或管理單元（AU）。

復用：復用指使用多個低階通道層的信號適配高階通道，或是將高階信道的信號適配到復用層。復用中采用字節交叉方式將支路單元放入虛擬容器或將管理單元放入STM-N。

2.2 系統測試

測試環境為：氣象雷達到數據中心的直線距離為25 km，雷達將原始數據傳輸至數據中心。氣象雷達的掃描速度為36度/s，數據傳輸速度0.5度傳輸3 k字節，強度、速度、帶寬均為1 k。采用2 M帶寬的SDH線路，協議轉換器采用帶寬為2 M的西安大唐公司生產的轉換器。雷達發送端的波形圖，如圖3所示。

接收端的波形如圖4所示。

圖2 SDH服用映射結構

圖3 發送端波形

圖4 接收端波形

對比分析圖3、圖4的波形圖可看出，通道0正確的完成了數據包的發送與接收，并在校驗無誤后給發送端發送了確認信號。通道1在接收校驗后發生了數據包的錯誤，進行了重新發送，并最終在接收無誤后發送了確認信號，完成了數據的傳輸。

3 結束語

隨著現代通信與雷達技術的發展，氣象雷達數據的傳輸面臨著諸如大數據量、高實時性等更多的新挑戰。文中基于SDH技術設計并實現了一套氣象雷達的數據傳輸系統，可準確的完成雷達數據包的發送與接收。由于以成熟的SDH技術為基礎，本系統成本低，運行穩定，且即使在未來雷達數據量不斷的增加，也只需租用更高帶寬的端口，即可滿足數據傳輸要求。

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Research and implementation of meteorological radar data transmission technology based on SDH

HU Ji-rong
（CAAC East China Air Traffic Control Meteorological Center，Shanghai 200335，China）

The new demand for data transmission after weather radar along with development of communication technology，paper，synchronous digital hierarchy （SDH）study and implement a set of radar data transmission system，a radar-based data transmission public telecommunications data transmission network.System has been test run，to meet the meteorological radar data transfer large amounts of data，high real-time requirements.

meteorological radar；system design；RADATS；SDH

TP311

A

1674－6236（2016）15-0039-03

2016-01-29 稿件編號：201601278

胡繼榮（1978—），男，江蘇蘇州人，工程師。研究方向：氣象探測。