2 兆传输链路的无缝切换技术在民航空管业务中的应用

潘云飞

（民航内蒙古空管分局技术保障部，内蒙古 呼和浩特 010070）

2 兆传输链路的无缝切换技术在民航空管业务中的应用

潘云飞

（民航内蒙古空管分局技术保障部，内蒙古 呼和浩特 010070）

目前，我国民航空管的传输接口业务大部分采用G.703 2048kbit/s（E1的2兆链路）接口，其手段可以租用运营商（如联通、电信、广电）、卫星网管的两兆，也可自行架设微波中继设备。本文着重从空管在用银讯PCM复用设备的E1保护着手，进一步阐述了2兆传输链路的无缝切换技术在空管传输业务中的应用。

E1的2兆链路；G.703；PCM；无缝切换；E1保护

1 概述

随着民航飞行量的逐年飞速递增，空域扇区进一步细化。民航空管业务的雷达站、ADSB（多点定位系统）、甚高频遥控台的站点分布日益增多。如何让将大量的雷达数据、飞行动态数据、地空管制话音信息及时可靠地传输至管制用户，已成为民航空管保障的重要环节。而在这条传输大动脉上，传输链路的冗余备份及无缝切换技术已成为高效稳定传输的核心支撑。

2 2兆传输链路的无缝切换技术原理分析

2.1 E1（2兆传输）链路接口的电气特性。G.703接口是ITU-T（国际电信联盟）在ITU-T G.703建议中制定的一组关于PDH的数字系列比特率接口。其主要电气特性如下：

比特速率：2.048kb/s±10ppm。线路编码方式：HDB3。传号（有脉冲）标称峰值电压：在同轴线对75Ω时，标称值：2.37V；在对称线对120Ω时，标称值：3.00V。空号（无脉冲）标称峰值电压：在同轴线对75Ω时，标称值：0±0.237V；在对称线对120Ω时，标称值：0±0.3V。标称脉冲宽度：244ns。脉宽中点处正负脉冲幅度比：0.95-1.05。标称半幅度处正负脉冲宽度比：0.95-1.05。

2.2 30 路基群（E1）复用原理。为了提高线路利用率，实现多路传输，在E1 PCM系统中将30路信号采用时分复用的技术复用到基群上去。复用的方法是这样的，取样的8bit组成一个时隙（TS）。一个“循环”的数字信号组成了一个“帧”。为了能使对端识别出哪些数字信号是一帧，在每一帧中加入了“帧定位信号”，另外还要传输电话的摘/挂机、拨号等信令信号以及其他所需的业务信号，这样还需增加两个时隙。于是就要由32个时隙组成一个帧（F），其中TS0主要用于传送帧定位信号（FAS）、CRC-4（循环冗余校验）和对端告警指示，TS16主要传送随路信令（CAS）、复帧定位信号和复帧对端告警指示，TS1～TS15和TS17～TS31共30个时隙传送话音或数据等信息。表1示出了PCM30/32路帧结构TS0和TS16中的比特含义。其中E为CRC-4差错指示比特，X为勤务比特，Y为复帧失步告警指示，Sa4～Sa8为备用比特，C1～C4为循环冗余校验比特，A为对端告警指示。

表1 TS0和TS16中的比特安排

2.3 E1（2兆传输）链路的无缝切换技术原理。根据以上介绍的E1（2兆传输）链路接口的电气特性与30路基群（E1）复用原理中的帧格式出发，我们可以从以下两个角度，进行E1链路的无缝切换技术原理的阐述。

2.3.1 利用E1线路端口的电气特性进行无缝切换

2.3.1.1 通过E1接口电平和频率测量，以便判断线路传输衰减后，能否正常工作。

2.3.1.2 波罩分析，能够按照G.703标准，验证接口接收信号的质量。

2.3.2 利用E1线路PCM30/32路帧结构TS0和TS16中的比特告警信息在线监测差错，进而判断通信传输质量，以便在恰当的时刻进行无缝切换。

2.3.2.1 利用幀同步字进行在线监测帧比特差错：依据2兆信号的幀结构，偶幀第0时隙的第2至8比特为同步字，即：0011011。通过在线测试这7个比特情况，可对传输过程中的误码率情况进行分析。

2.3.2.2 利用每个复帧中第0号帧中TS16的第1至4比特（0000）是复帧定位信号判断复帧同步情况。

2.3.2.3 在线监测CRC-4差错：对CRC-4幀结构及这种循环冗余校验，可较为准确地确认某一子复幀（2048个比特）中是否出现过误码。准确地测出误码秒率。在实际测试中，银讯PCM复用设备利用仪器的循环冗余校验功能，对实际传输的信号进行校验测试。

2.3.2.4 利用编码误码进行在线测试：E1电路上传输数字信号时，为避免连0和连1过长，采用HDB3编码规则，如果传输过程中，出现了不符合HDB3规则的交替传号反转，即出现双极性扰乱（BPV），或称编码差错，则可以进行切换。

2.3.2.5 在线监测E-bit差错。当远端收到数字信号经CRC后出现误码时，将在其回送的线路中，利用E和A比特进行远端告警。因此，利用监测E和A比特的变化情况，间接监测发往远端的线路传输情况。因此，利用CRC-4幀结构进行在线测试，可实现双向监测。

2.3.2.6 利用在线告警指示。如奇数帧TS0的第3比特（A）是对端告警指示，正常工作时为“0”，告警时为“1”。每个复帧中第0号帧中TS16的第6比特（Y）是复帧对端告警指示比特。正常工作时为“0”，告警时为“1”。

3 银讯PCM复用设备ZMUX-3036的E1保护方式

银讯PCM复用设备ZMUX-3036具有4个E1接口，这些接口之间可以根据用户提供相互之间的传输保护功能，进而实现E1（2兆传输）链路的无缝切换。通过网管系统可设置具体的保护模式。

3.1 E1-1和E1-2之间采用（1＋1）保护模式

图2 1：1保护模式的E1切换原理框图

图3 银讯PCM复用设备ZMUX-3036的E1保护方式在两地一空中的应用实例图

[E1-1]为主用传输接口，传输其承载的业务；[E1-2]为备用传输接口，不能承载业务（平常空闲热备份）。当[E1-1]无故障时，[E1-1]、[E1-3]和[E1-4]各自传输其承载的业务。当[E1-1]出现故障时，其承载的业务自动切换到[E1-2] 进行传输， [E1-1]的故障不会导致业务信号误码。当[E1-1]故障消除时，其承载的业务由[E1-2] 自动切回到[E1-1] 进行传输，信道切换不会导致业务信号误码。同理 E1-3和E1-4之间也可以配置成（1＋1）保护模式。

3.2 E1-1和E1-2之间采用（1：1）保护模式。[E1-1]为主用传输接口，传输其承载的业务；[E1-2]为保护传输接口，可传输其承载的业务（非主要业务）。当[E1-1]出现故障时，其承载的业务自动切换到[E1-2] 进行传输， [E1-2]自身承载的业务将中断。当[E1-1]故障消除时，其承载的业务由[E1-2] 切回到[E1-1] 进行传输， [E1-2]自身承载的业务将恢复。同理 E1-3和E1-4之间也可以配置成（1：1）保护模式。

4 银讯PCM复用设备ZMUX-3036的E1保护方式在民航空管传输业务中的应用

目前民航空管的主要业务，考虑到冗余备份的可靠性，其传输方式大部分采一地一空或两地一空的传输方式。对于主用雷达站或甚高频台的E1数据一旦中断，影响比较大。为了提高通信可靠性，局端可以提供两条E1传输通道，通过E1通道无损伤自动保护切换设备实现1+1热备份。当主用E1链路中断时，重要远端站的E1数据会自动无损伤切换到备用链路传输，因此客户正在进行的业务不会受到影响，正在传送的数据丢包率为零，正在打的电话或指挥飞机也不会因此中断，用2M误码仪测试可达零的丢包率。

在两地一空中传输的应用实例中，如图3所示ZMUX-3036设备是集PCM接入，E1线路切换于一体的设备，可实现E1线路无损伤自动切换保护。 平时以太网数据可用备用E1通道，当主用E1通道需要检修或故障时，以太网数据中断，备用通道优先保证雷达、甚高频数据的传输。

结语

对于民航空管这样高风险的行业，冗余备份是安全保障的基础。而传输的无缝切换技术又是实现冗余备份切换的核心。银讯PCM复用设备ZMUX-3036的E1保护方式在两地一空的应用中实现了2兆传输链路的无缝切换。

［1］毛京丽，常永宇，张丽，李文海.数据通信原理［M］.北京：北京邮电大学出版社，2003.

［2］姚予疆.通信设备接口协议手册［M］.北京：人民邮电出版社，2005.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.014