HCT-7000數據分析儀在民航通信傳輸中的應用

文/趙可欣

1 HCT-7000數據分析儀簡介

HCT-7000 數據分析儀是一種完全針對協議分析與誤碼測試來設計的通訊協議測試儀器。支持的協議包括ASYNC、SYNC（BSC）、HDLC、SDLC 、X.25 、DDCMP 、幀中繼、SNA 、SS7 、TCP/IP、PPP、SLIP、V5.1、V5.2、ISDN、PRI 等，測試的速度最高可達2.048Mbps（E1 速度），而且不僅在連線時可進行測試，在離線時也能預先下載資料來進行分析，還能夠在一定程度上參與調測與界面開發。

在民航數據通信中，HCT-7000 數據分析儀主要適用于幀中繼網、DDN 網、X.25 網等各類網絡的安裝調試、運行維護和故障排查等，因其用途多樣、接入靈活、界面友好、操作簡便等特點，在通信傳輸工作中得到了廣泛的應用。

2 HCT-7000數據分析儀在民航通信傳輸中的應用

2.1 雷達信號傳輸質量測試

目前我國空中交通管制方式主要采用的是雷達管制。管制員根據屏幕上的雷達顯示了解到本管制空域雷達波覆蓋范圍內航空器的準確位置，可以對航空器進行指揮調度，提供空中交通管制服務。民航自動化系統是面向管制人員的操作界面，其提供的雷達信息數據是從建設在遠端的雷達站經過傳輸網絡引接進來的。

2.1.1 CT-7000 設備雷達信號質量測試環境

民航華北語音數據網是雷達信號傳輸的主要方式，組網設備是Vanguard系列網絡設備，中繼電路主要采用運營商SDH 專線，民航ATM 網作為備份中繼，核心節點作為中繼連接使用，各個接入節點都連接到核心節點。核心節點與運營商提供的SDH 專線或民航ATM網連接使用E1 接口，和接入節點之間使用V.35接口，采用幀中繼協議；各個接入節點通過標準的RS232 接口將雷達數據傳輸至自動化系統。如圖1所示。

表1：HCT-7000 主菜單界面說明

圖1：HCT-7000 設備雷達信號測試示意圖

圖2：HCT-7000 設備專線鏈路測試示意圖

2.1.2 HCT-7000 數據分析儀接入測試

在HCT-7000 設備接入測量雷達信號傳輸質量時，不能影響到自動化系統的正常接收，因此可在自動化系統的PATCNMATE 端引出一路并行信號傳輸至HCT-7000 設備。

HTC-7000 設備在測量時，需要使用DATACOM 數據模塊，將該模塊插入插槽1，用RS232 纜將要檢測的雷達信號從PATCNMATE 端引接數據模塊至并開機。如表1所示。

開機后，點擊任意鍵進入主界面，選擇F1 : System Configuration Setup 進入配置界面，選擇F1:Auto Configuration，系統會根據引接雷達的速率、時鐘（內外）、端口（DETDCE）和協議類型完成自動配置。其中需要注意的是Protocol（協議）、Interface（端口）、Speed（速率）、Tx Clock（發時鐘）和Source（數據源）的設置情況，有時需要以雷達信號的實際情況為準。完成端口配置后，選擇F6: RUN 鍵開始測試。

2.1.3 雷達數據質量分析

開始測試后，可以在HCT-7000 設備的液晶顯示器上看到接收到的雷達數據。觀察FCS CRC 是否為GOOD，Abort 丟棄是否增長，大致可以判斷接收雷達信號質量的優劣。也可以點擊F2 鍵進入Disp Mode，得到更為直觀的界面。其中DTE frames 或DCE frames 由雷達數據接收端口類型來確定，接收到數據時Total 值會根據雷達信號速率而增長，同時可觀察FCS Err、Abort、FECN、BECN、DE值的增長情況，可對自動化系統接收雷達信號的質量做出初步的判斷。其中FECN（前向顯式擁塞通知）是由來源（發送）終端傳輸的需要目的地（接收）終端減緩數據要求請求的首位，BECN（后向顯式擁塞通知）是由目的地終端傳輸的需要來源終端減緩發送數據請求的首位。

FECN 和BECN 都是當到達的信息包數量多于能處理的信息包數量時使信息包被丟棄（這樣就必須重新發送）的可能性減至最小。如果在通訊線路上的來源終端頻繁地產生FECN 位，它表示這時可用的網絡帶寬不足以被目的地終端支持。同樣的，如果目的地頻繁地產生BECN 位，它意味著這時可用的網絡帶寬不足以被來源終端支持。這兩種情況下，根本原因是在產生FECN 或BECN 位期間內缺少可用的網絡帶寬。它的發生主要是因為過時的或不適當的網絡構造、過大的網絡傳輸量、高水平的線路噪音或者部分系統故障。

2.2 專線鏈路質量測試

2.2.1 HCT-7000 設備專線鏈路測試環境

圖3：偽隨機序列發生器原理

圖4：誤碼檢測過程

圖5：HCT-7000 設備模擬數據源測試示意圖

民航華北語音數據網是以首都機場為中心，通過電信、聯通、移動運營商的SDH 鏈路輻射華北地區各省、市、區局，依托民航幀中繼網連接相鄰管理局所在地機場，通過DDN 連接部分外管局機場。作為網絡干線鏈路的SDH（同步數字系列）鏈路，帶寬為2M，采用傳輸設備主要是光端機和協議轉換器，起到的作用是將2M 帶寬的E1 信號轉換成標準的V.35 信號，提供給Vanguard 系列網絡設備，傳輸至自動化系統。如圖2所示。

2.2.2 HCT-7000 數據分析儀接入測試

在HCT-7000 設備接入測試專線鏈路傳輸質量時，需要將鏈路兩端的數據源和用戶斷開，因此測試前務必要通知用戶。在測試期間，數據源端根據提供的數據類型（V.35/RS232），將自環頭接在協議轉換器的串口。在用戶端，將DATACOM 數據模塊插入HCT-7000 設備插槽1，將線纜連接數據模塊和協議轉換器串口。

開機后，點擊任意鍵進入主界面，選擇F2:IF # 1 Configuration 進入配置界面，根據端口類型（V.35RS232）配置好端口1。按ESC鍵退回主菜單。

選擇F2 : BERT Analysis ，進入BERT 分析菜單，選擇F2 :Datacom & Datacom 進入配置菜單，選擇F1 : IF#1 BERT Setup，配置F1端口，需要配置的主要有Data port（設置DTE或DCE）、Pattern（設置511）、Test period（測試周期）、Speed（速率）、Datacom Tx Clk（發時鐘）和Datacom Rx Clk（收時鐘）等參數，以鏈路測的實際情況為準。完成端口配置后，選擇F6: RUN 鍵開始測試。

2.2.3 專線鏈路質量分析

2.2.3.1 誤碼測試原理

誤碼測試的方法可分為兩大類：中斷通信業務的誤碼測試和不中斷通信業務的誤碼測試。HCT-7000 設備自環測試屬于前者，其采用的碼組發生器是偽隨機碼發生器。

偽隨機碼即偽隨機序列，一方面它可以預先確定并可以進行復制，一方面它又具有某些隨機序列的統計特性。偽隨機碼發生器一般用n 位移位產生，可用生成多項式表達。例如：511 的表達式為X9+X5+1 ，模二加是第五位和第九位相同時輸出一個“0”，不同時輸出一個“1”，由于全0 的移位后模二加一直輸出為0，因此不能有全0 狀態，故29-1=511 位為一個序列。如圖3所示。

HCT-7000 設備進行誤碼測試時，會在測試序列中插入幀同步序列，在接收端進行幀同步識別，并依靠幀同步信號控制本地序列發生器，產生與測試序列相位一致且起止位置一致的本地序列。當不一致時即為失步，會出現大量差錯。這時，設備如圖4所示，既可自動恢復同步，也可手動設置同步，使收到的信號序列與本地序列相一致。

2.2.3.2 HCT-7000 設備誤碼測試

測試期間，在HCT-7000 設備的液晶顯示器上可以看到設備自收自發測試數據的情況。ELASED 項自測試開始時進行計時，Error Free Second 和Error Free Second 根據測試情況交替增長。STATUS 為當前鏈路狀態，OK 表示鏈路質量良好，SYNC 表示鏈路可用，同步正常但有誤碼。在鏈路正常的情況下，Error Free Second、Received Bit Count、Available Second 等數值增長，Error Second、Sync Loss Second、Rx bit Error Count 數值為0 或極小，Severely ErrSec、Errored Second、Unavalable Second 數值為0 或極小，且百分比逐步下降。

Rx Bit Error Rate 即誤碼率，是判斷鏈路質量優劣的重要指標。根據ITU G.821 建議，把誤碼狀況分為三種類型:：

（1）可正常通信領域：誤碼率≤1×10-6；

（2）通信質量欠佳領域：誤碼率在10-3 —10-6 之間；

（3）不能通信的領域：誤碼率≥ 10-3。根據ITU G.821 建議，誤碼率的計算公式為：

由于在數據傳輸系統中存在著隨機差錯（差錯比特分布較離散）和突發差錯（差錯比特分布較集中），誤碼率還不能準確的反映出差錯對通信的影響，故根據ITU G.826 建議，定義了誤組率來來衡量差錯對通信的影響。

2.3 模擬終端數據源

HCT-7000 設備的模擬數據終端功能，對于診斷許多通信傳輸問題和輔助調試通信設備，是非常實用的。在終端模擬模式下，HCT-7000 可以模擬DTE 或是DCE 終端設備并且能夠分析DTE 和DCE 通信流量。此模式是使用一組可以自行編寫程序的命令集，總共可以編寫到31 個程序集，而每個程序集最多可由255 個程序組合而成。

2.3.1 模擬測試環境

仍然以華北語音數據網為例。根據管制用戶的需求，為其引接一路用于管制指揮的雷達信號，除了提供一條或多條可靠的傳輸干線路由（聯通、移動、電信、ATM、衛星）之外，還需要對傳輸設備（例如Vanguard、FA36 系列網絡設備）進行一系列相應的參數配置，包括設備節點、端口、協議、SVC 虛電路、助記符、路由表配置等。為檢測配置是否正確，路由選擇是否可行，需要引入雷達信號進行實際測試。鑒于各地傳輸部門雷達信號資源分配不均衡的現狀，采用相關儀表進行模擬信號收發測試便成為了一種相對簡便的方法。如圖5所示。

2.3.2 模擬數據源測試

2.3.2.1 遠端（數據發送）設置

在 遠 端 架 設HCT-7000 設 備，將DATACOM 數據模塊插入HCT-7000 設備插槽1，線纜連接至遠端節點引接雷達數據的端口。開機后，點擊任意鍵進入主界面，選擇F4 : IF # 1 Emulate 進入仿真界面，選擇F1：IF#1 Configure，配置數據發送端口。需要配置的主要有Interface Mode（端口模式）、Protocol（協議）、Interface（端口類型）、Speed（速率）、Code（碼制）、Tx Clock（發時鐘）、Data Bits（比特位）、Source（數據源）和Display Type（顯示類別）等參數，以模擬信號的實際情況為準。數據發送端口配置完畢后，點擊F6，進入編程界面，下面以最簡單的數據發送為例。

可以看出，該程序所要實現的功能是發送一條THE QUICK BROWN FOX 字符串，發送后等待500 毫秒后回到LABEL 001，繼續執行下面的命令，即再次發送一條THE QUICK BROWN FOX 字符串，發送后等待500 毫秒后在次回到LABEL 001……循環執行，這樣就可以實現簡單的、持續的數據發送。

編程完畢后，點擊F6 執行，可在液晶屏幕上看到數據發送情況，FCS CRC GOOD 表示數據發送正常，此時可點擊F2，更直觀地監測數據發送情況。

2.3.2.2 本端（數據接收）設置

本端HTC-7000 設備在測量時，需要使用DATACOM 數據模塊，將該模塊插入插槽1，線纜連接至本端節點引接雷達數據的端口，按照雷達信號傳輸質量測試的方法配置并測試遠端HTC-7000 設備發送的數據，這樣就實現了HCT-7000 設備模擬數據收發的功能。

3 小結

HCT-7000 設備由于其強大的功能，在民航通信技術支持、故障應急處置、新技術新功能的開發與研究上成為不可或缺的工具之一。本文從實際應用角度出發，簡單的分析了HCT-7000 設備在民航通信傳輸中的雷達信號質量檢測、鏈路傳輸質量檢測和模擬終端數據源等幾個方面的成功運用。實際上HCT-7000設備不但可以作為一臺評測數據通信傳輸質量的儀表，還具備協議分析、網絡環境監視、資料收集等諸多用途。當然，任何精準的測量儀表和工具，必須要結合正確的方法和嚴謹的思路才能發揮最大的效用。筆者所列舉的也只是在日常運行維護工作中的一些經驗總結，旨在起到一個拋磚引玉的作用，以便在今后的學習實踐中為民航通信傳輸提供更為有力的保障。