TDM承載網(wǎng)和ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸?shù)膮^(qū)別

劉麗芳

【摘 要】隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速增長，以TDM技術(shù)構(gòu)建新的傳輸網(wǎng)正在被民航空管系統(tǒng)所采用，如何從傳統(tǒng)的ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸過渡到TDM承載網(wǎng)傳輸是擺在民航空管系統(tǒng)的一個(gè)迫切的問題。本文論述了ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)和TDM承載網(wǎng)的技術(shù)原理及其在實(shí)現(xiàn)過程中所需技術(shù)方法。

【關(guān)鍵字】ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)；TDM承載網(wǎng)；工作原理；實(shí)現(xiàn)方式

中圖分類號(hào)： TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-2457（2018）03-0133-002

TDM bearer network and ATM data transmission network difference

LIU Li-fang

（Civil Aviation Hebei Branch， Shijiazhuang， Hebei 050802， China）

【Abstract】With the rapid growth of data services， the construction of a new transmission network based on TDM technology is being adopted by the air traffic control system. How to transfer from the traditional ATM data network to the TDM bearer network is one of the components of the ATC system Urgent problems. This paper discusses the technical principle of ATM data network and TDM bearer network and the technical methods required in the realization process.

【Key words】ATM data network； TDM bearer network； Working principle； Implementation method

0 引言

隨著民航事業(yè)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，航空通信業(yè)務(wù)也隨之不斷完善和拓寬，對(duì)快捷的通信方式，和多種信息適時(shí)處理的要求越來越高，TDM承載網(wǎng)技術(shù)便應(yīng)用而生。目前在全國范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)網(wǎng)ATM傳輸技術(shù)正逐步被承載網(wǎng)TDM傳輸技術(shù)所取代，光纖通信網(wǎng)絡(luò)已建設(shè)成多數(shù)地區(qū)覆蓋的光纖專用網(wǎng)絡(luò)。在通信系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行過程中，不僅需要光纖通信網(wǎng)絡(luò)提供非常可靠的支持，同時(shí)還需要通信網(wǎng)絡(luò)具有更高的安全性。在這樣的背景下，作為通信系統(tǒng)重要的組成部分，本地傳輸網(wǎng)光纖通信的可靠性及安全性建設(shè)與管理就顯得極為重要。目前民航空管核心業(yè)務(wù)主要包括甚高頻話音、監(jiān)視（雷達(dá)和ADS-B）、自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)、管制移交電話等。TDM承載網(wǎng)主要用于甚高頻話音、雷達(dá)、自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)等關(guān)鍵業(yè)務(wù)的接入，同時(shí)支持ADS-B、管制移交電話業(yè)務(wù)接入滿足未來業(yè)務(wù)拓展的需要。

以前民航空管系統(tǒng)的傳輸是以ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)為主要傳輸鏈路，根據(jù)ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)的傳輸，目前存在的問題是CS域采用ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行傳輸，現(xiàn)有的基于TDM TMSC設(shè)備將無法繼續(xù)使用，并且ATM交換機(jī)傳輸之間，會(huì)使網(wǎng)絡(luò)中的故障信元增加，而ATM交換機(jī)的停機(jī)時(shí)間將降低網(wǎng)絡(luò)的可靠性，所以TDM承載網(wǎng)傳輸是必然要取而代之的，雖然TDM承載網(wǎng)將需要占用較多的帶寬資源，但是可以重新使用TMSC、STP設(shè)備。TDM承載網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較清晰，設(shè)備維護(hù)具有延續(xù)性，CS域業(yè)務(wù)的QoS和安全性能夠得到保障。綜合比較分析，目前采用ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)不如采用TDM承載網(wǎng)。

1 ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)簡介

ATM全稱是Asynchronous Transfer Mode即異步傳輸模式，是一種在寬帶電路上可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、語音和視頻信號(hào)的技術(shù)，其硬件和軟件平臺(tái)組成了一個(gè)基于交換和信元中繼的基本通信架構(gòu)。ATM是一種基于信元的交換和復(fù)用技術(shù)，綜合了電路交換和分組交換的特點(diǎn)。ATM是面向連接的，即任何一個(gè)ATM終端用戶在于另一用戶通信時(shí)都需要建立連接。ATM的特點(diǎn)是對(duì)于任何形式的業(yè)務(wù)都能達(dá)到最佳的網(wǎng)絡(luò)資源利用率。ATM具有多業(yè)務(wù)適配，適應(yīng)1Kbps至幾百M(fèi)bps的各種業(yè)務(wù)，它采用類似于電路交換的呼叫連接方式，在用戶之間建立虛電路，使用STDM（統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用）， 帶寬分配靈活。簡化了分組交換中的許多通信規(guī)程。

ATM工作原理是其交換結(jié)構(gòu)應(yīng)該能夠完成兩方面基本功能，一是空間交換，即將信元從一條傳輸線上交換到另一條上，又叫路由選擇；另一功能是時(shí)間交換，即將信元從一個(gè)時(shí)隙轉(zhuǎn)移到另一時(shí)隙。

ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為物理層、ATM層、AAL層及高層。

物理層是傳輸信息流的載體，物理層有傳輸會(huì)聚（TC）和物理媒體（PMD）連接兩個(gè)子層。ATM層利用物理層提供的信元傳送功能，向外部提供傳送ATM業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元的功能。AAL層的主要作用是將高層的用戶信息分段裝配成信元，吸收信元延時(shí)抖動(dòng)和信元丟失，并進(jìn)行流量控制和差錯(cuò)控制。

ATM民航數(shù)據(jù)網(wǎng)支持的業(yè)務(wù)類型及實(shí)現(xiàn)方式有：ATM業(yè)務(wù)，幀中繼業(yè)務(wù)，IP業(yè)務(wù)，VOLP業(yè)務(wù)（語音IP業(yè)務(wù)），X.25/異步業(yè)務(wù)，電路仿真業(yè)務(wù)及幀透傳業(yè)務(wù)。

2 TDM承載網(wǎng)簡介

在民航空管系統(tǒng)中， 雖然ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)現(xiàn)在還處于主要的傳輸鏈路。但是ATM傳輸?shù)腎P定時(shí)性不好，無法實(shí)現(xiàn)透傳，帶來維護(hù)的難度高和設(shè)備備件價(jià)格昂貴，設(shè)備一次性投入成本高，傳輸協(xié)議的復(fù)雜性開銷等缺點(diǎn)，所以ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸將逐步被TDM承載網(wǎng)傳輸所取代。

TDM是時(shí)分復(fù)用的一種技術(shù)，時(shí)分復(fù)用是指一種通過不同信道或時(shí)隙中的交叉位脈沖，同時(shí)在同一個(gè)通信媒體上傳輸多個(gè)數(shù)字化數(shù)據(jù)、語音和視頻信號(hào)等的技術(shù)。對(duì)于時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)來說，全網(wǎng)的時(shí)間同步是很重要的，否則不能精準(zhǔn)地傳遞信息。目前存在兩種同步時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)：準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH和同步數(shù)字系列SDH。準(zhǔn)同步數(shù)字系列的通信網(wǎng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的高精度時(shí)鐘還是有微小差別的，嚴(yán)格來說并不是真正的同步，因此通常都用在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信中。在目前復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)中，SDH應(yīng)用更多，SDH的幀結(jié)構(gòu)中有豐富的開銷比例，可以大大增加網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理功能，便于網(wǎng)絡(luò)集中統(tǒng)一管理。

隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，TDM承載網(wǎng)被更加廣泛地應(yīng)用，例如光時(shí)分復(fù)用OTDM技術(shù)。OTDM技術(shù)是在一根光纖上只傳輸一個(gè)波長的光信號(hào)，它首先要求光脈沖必須是RZ 碼，各路光信號(hào)通過占用不同時(shí)隙復(fù)用成一路，即在一路光脈沖之間插入幾路相對(duì)于第一路具有不同時(shí)延的光脈沖，以提高單根光纖的傳輸速率。OTDM技術(shù)將傳統(tǒng)的電信號(hào)傳輸載體換成了光信號(hào)，這也是未來光纖通信的一個(gè)發(fā)展趨勢。

TDM技術(shù)主要用于將多個(gè)低速率數(shù)據(jù)流結(jié)合為單個(gè)高速率數(shù)據(jù)流來進(jìn)行傳輸，并且來自多個(gè)不同源的數(shù)據(jù)被分解為各個(gè)部分（位或位組），這些部分以規(guī)定的次序進(jìn)行傳輸。這樣就使每個(gè)輸入數(shù)據(jù)流即成為輸出數(shù)據(jù)流中的一個(gè)"時(shí)間片段"。必須維持好傳輸順序，從而輸入數(shù)據(jù)流才可以在目的端進(jìn)行重組。特別值得注意的一點(diǎn)是相同設(shè)備通過相同 TDM 技術(shù)原理卻可以執(zhí)行相反過程，就是將高速率數(shù)據(jù)流分解為多個(gè)低速率數(shù)據(jù)流，該過程稱為解除復(fù)用技術(shù)。因此，在同一個(gè)箱子中同時(shí)存在時(shí)分復(fù)用器和解復(fù)用器（Demultiplexer）是非常常見的。

民航空管系統(tǒng)的TDM承載網(wǎng)設(shè)備分為：高級(jí)匯聚交換設(shè)備、匯聚交換設(shè)備、臺(tái)站接入設(shè)備、綜合接入設(shè)備、TDM業(yè)務(wù)落地設(shè)備。如圖1。

隨著TDM承載網(wǎng)的建設(shè)，目前民航河北空管分局內(nèi)部開始使用SDH環(huán)網(wǎng)進(jìn)行傳輸。它是一個(gè)綜合傳輸環(huán)網(wǎng)，用于傳輸雷達(dá)、甚高頻、氣象、導(dǎo)航、視頻、環(huán)境監(jiān)控、OA等業(yè)務(wù)。

根據(jù)民航河北空管分局的現(xiàn)狀，將在石家莊機(jī)場內(nèi)建設(shè)一個(gè)傳輸速率為622M的SDH光環(huán)網(wǎng)。民航河北空管分局本地骨干環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括：新建航管樓、現(xiàn)有航管樓、現(xiàn)有二次雷達(dá)站、本場VOR/DME 臺(tái)、新建氣象雷達(dá)站以及新建二次雷達(dá)站六個(gè)站點(diǎn)。

新建光纖環(huán)網(wǎng)以SDH設(shè)備組網(wǎng)，全網(wǎng)均采用智能光網(wǎng)絡(luò)系列產(chǎn)品。本次在新建航管樓采用大容量的高端SDH設(shè)備；在現(xiàn)有航管樓、現(xiàn)有二次雷達(dá)站、本場VOR/DME 臺(tái)、新建氣象雷達(dá)站以及新建二次雷達(dá)站采用網(wǎng)絡(luò)容量小，配備低端的SDH 設(shè)備。在新航管樓配置一套網(wǎng)管系統(tǒng)，對(duì)6 個(gè)站點(diǎn)光傳輸設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)管理和維護(hù)，并且SDH設(shè)備仍保留升級(jí)至2.5G環(huán)的能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張明華，吳芳，蔣澤明，黃肇明.2×1.244Gb/s光時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的研究[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1997（05）.

[2]樊斌.硬實(shí)時(shí)綜合業(yè)務(wù)以太網(wǎng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2005.

[3]齊江，喬耀軍，陳樹強(qiáng)，管克儉.ATM無源光網(wǎng)絡(luò)中直流耦合突發(fā)模式光接收機(jī)分析[J].光子技術(shù)，2001（01）.

[4]王艷麗，龐偉正，李岳霖.基于時(shí)分復(fù)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究[J].傳感器與微系統(tǒng)，2006（12）.

[5]劉小英，陳曉明，朱勇.“通信原理”課程建設(shè)探討[J].安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（02）.

[6]克萊爾·懷特克羅斯.ATM的戰(zhàn)略威力[J].世界電信，1996（02）.

[7]何花.用于TDMoIP實(shí)現(xiàn)的E_1功能卡單片機(jī)控制研究[D].電子科技大學(xué)，2004.

[8]李欣，楊傳厚.多媒體通信時(shí)分多路復(fù)用器的設(shè)計(jì)[J].四川通信技術(shù)，1998（03）.