淺談地區間二次雷達信號傳輸的技術應用

劉麗芳

【摘 要】本文論述了如何應用摩托羅拉Vanguard系列路由器及思科交換機設備組成傳輸網絡，并進行地區間二次雷達信號的傳輸和使用。利用Vanguard路由器組成語音數據網絡，通過Vanguard路由器接入光端機在地區間傳輸雷達信號。同時，利用思科交換機設備和ATM技術組成ATM數據網，通過MGX8800系列交換機接入光端機實現地區間雷達信號傳輸。此外，ATM數據網和華北語音數據網之間實現了互通，起到了很好的互備作用，有效保障了信號的不間斷性。

【關鍵字】雷達信號；VG數據網；ATM；雷達引接；傳輸

中圖分類號： TN957.51 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）31-0043-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.020

【Abstract】This paper discusses how to use Motorola Vanguard series routers and Cisco switch equipment to form a transmission network and to transmit and use secondary radar signals between regions. The voice data network is composed of Vanguard routers， which are used to access optical terminals to transmit radar signals in the ground. At the same time， the ATM data network is composed of Cisco switch equipment and ATM technology， and the MGX 8800 series switches are connected to optical terminals to realize inter-regional radar signal transmission. In addition， the ATM data network and the North China voice data network have realized intercommunication and played a very good role in mutual backup， effectively ensuring uninterrupted signal.

【Key words】Radar signal； VG data network； ATM； Radar connection and transmission

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的蓬勃發展，使得管制員對航班的精確引導變得非常重要。為了保障航班安全飛行，具有全天候探測和識別目標特性的雷達監視設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，解決了管制區域內雷達掉點和備份不足的問題，實現了雷達信號的多重覆蓋。以前，石家莊機場通過DDN、C波段衛星等手段引接北京、天津等地雷達信號。隨著傳輸技術的進步，引接雷達信號傳輸采用Vanguard語音數據網幀中繼技術和ATM數據網信元交換技術。

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。

1 Vanguard語音數據網雷達信號引接技術

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變為雷達管制，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運行十余年，設備日趨老化，信號覆蓋面積有限，存在盲區，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語音數據網引接了百花山和天津的雷達信號。在此基礎上，又增加了ATM數據網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語音數據網是民航華北空管局專業的綜合業務接入網絡。網絡拓撲采用以首都機場航管樓的1號和4號路由器，區管中心的1號和7號路由器為核心節點的星型網絡結構，石家莊使用Vanguard多業務接入路由器，其中SJZ1路由器通過聯通鏈路上連至SD1路由器，SJZ5路由器通過電信鏈路上連至ACC1路由器。當聯通線路故障時，通信鏈路使用電信線路傳輸業務，網絡的可靠性很高。

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標準。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。經過聯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協議是一種同步的V.24接口協議，符合雷達信號傳輸的時鐘同步要求。百花山雷達信號引接業務在Vanguard語音數據網內采用SVC呼叫方式進行通信。接收端通過呼叫發送端端口號，建立SVC鏈路。例如，信號源需要進行廣播通信，則使用Vanguard專有協議-內部共享傳輸協議（IDSD）進行通信，實現一點對多點的發送數據。

首都機場航管樓SD1路由器采用FRI中繼協議，通過DSD表連接SD9傳輸的雷達信號，標記符為10970，石家莊SJZ1路由器的Port35口和SJZ5路由器的Port17口都采用TBOP協議，標記符都是40*。

在首都機場航管樓將雷達信號通過TBOP協議輸入至VG路由器，雷達信號使用IDSD協議進行軟件內部通信，信號暫存在共享內存中，石家莊SJZ1路由器和SJZ5路由器對此內部共享區進行SVC呼叫，并建立虛電路連接，就可以在各自的路由器設備端口進行信號接收，互不干擾。這樣就實現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協議和IDSD協議，可以很好地解決雷達信號一端發送和多點接收的問題，為雷達信號傳輸提供了一種既節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，經過1對銀訊PCM，傳送到終端室的萊斯、川大設備上，兩個銀訊PCM分別放在終端室機房和網絡室機房，其中網絡室機房的SJZ1路由器35端口（DCE/DTE）到銀訊PCM接線方式是：

當傳輸雷達信號為DCE/DTE時鐘針腳連接為

終端室機房的銀訊PCM與分路器的接線方式如下

線路相連后，再接入萊斯、川大設備。

1.3 信號使用

在Vanguard語音數據網上引接百花山雷達信號時，需要對百花山雷達數據格式進行解析，也就是數據格式轉換，并對石家莊自動化系統雷達前端處理單元（RFP）軟件進行了更新，這樣就解決了兩地雷達數據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換并與石家莊本場雷達信號融合后送到自動化系統的交換機上，并通過一系列雷達數據處理，將雷達數據直接送到雷達綜合數據顯示終端（SDD）進行顯示。

根據目前石家莊自動化系統分配器現狀，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，不必對自動化系統配置進行改動，有效地保證了系統的穩定性。當主用VG鏈路的百花山雷達信號傳輸不穩定時，可手動選擇冷備份的ATM鏈路百花山雷達信號進行替換。

2 ATM數據網雷達信號引接技術

隨著石家莊機場管制區內航班流量壓力的不斷增加，單靠VG語音數據網傳輸雷達信號存在安全隱患。由于ATM數據網時延少、支持比特傳輸、透明傳輸等特性，使得民航的ATM數據網的多業務性能得到很好的支持。目前為實現雷達信號雙路由保障，石家莊機場通過ATM數據網引接天津和百花山雷達信號，以便自動化系統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波段衛星或DDN，如石家莊機場就是通過TES衛星向太原、通過DDN向北京等地傳送雷達信號。

由于衛星傳輸的雷達信號受天氣等因素影響，雷達信號傳輸的穩定性無法保證，而DDN雖然穩定，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設備和線路，不僅在傳送端需要增加信號分配設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、購買設備的開支，在石家莊當地多雷達信號相互引接呈網狀時這種開銷將更為巨大。ATM數據網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數據網引接百花山雷達信號為例，揭示ATM傳輸原理：

石家莊節點接入ATM數據網承載的業務由最初的報文傳輸，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，在北京節點與石家莊節點之間的中繼電路增加到9條E1電路。ATM數據網中使用的MGX8800系列交換機支持反向復用IMA（inverse multiplexing for ATM）技術，將9條價格低廉的E1電路經過捆綁，構成IMA組后，統一管理，擴大了網絡的帶寬應用，節約了帶寬費用。保障了時延敏感業務，例如實時語音、實時數據、視頻信號等實時業務的正常傳輸，避免由于信元時延抖動、比特錯誤、信元丟失等引起傳輸質量降低，減少ATM網絡傳輸時延。

民航ATM數據網一級節點配備的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信元復制建立點到多點的數據廣播，來達到雷達信號的一對多傳輸。

2.1 ATM數據網傳輸雷達信號

為使百花山雷達航跡或點跡信號能夠接入到ATM數據網中，還需要采用數據復用設備將雷達信號復用到ATM的64K，常用的復用設備是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備將雷達信號通過ATM數據網的幀中繼模塊PXM1E傳輸。

ATM 是一種基于信元的交換和復用技術，ATM的基本傳輸單位是ATM信元，也就是說數據都是被封裝在信元中進行傳輸的。ATM 信元長度是固定的，而且信元的長度較小，只有53 byte，分為信元頭和信元凈荷兩部分，信頭為5 byte，凈荷為48 byte。

如圖1，信頭在用戶——網絡接口（UNI）和網絡節點接口（NNI）中內容上有所差別，主要構成有：

VPI：虛通道標識。NNI 中為12bit，UNI 中為8 bit。

VCI：虛通路標識。16bit，標識虛通道中的虛通路，VPI/VCI 一起用來標識一個虛連接。

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的數據的相關性來識別信頭位置。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點使用MGX8830。利用北京節點的MGX8850交換機做數據分配并多播。首先將北京節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，用來中繼數據交換和協議轉換。由于北京到石家莊的雷達傳輸電路在石家莊端的對應端口為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為多路，可以借助ATM交換機的信元復制能力來實現數據分配， 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

如圖2，百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：

當傳輸雷達信號為DCE/DTE時鐘針腳連接為

終端設備室機房PCM到空管自動化設備接線方式如下

線路相連后，再接入萊斯、川大設備。

3 結束語

作為民航通信網最為重要的組成部分，VG語音數據網和ATM數據網的廣泛應用，提高了空管雷達、轉報業務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，結合華北地區空管系統語音數據網和ATM核心網絡應用技術，分析討論了石家莊采用的兩種傳輸系統的特點，以及引接雷達信號在上述系統中的技術應用，希望與廣大同行共同分享，不足之處懇請商榷。

【參考文獻】

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