浅谈地区间二次雷达信号传输的技术应用

刘丽芳

【摘 要】本文论述了如何应用摩托罗拉Vanguard系列路由器及思科交换机设备组成传输网络，并进行地区间二次雷达信号的传输和使用。利用Vanguard路由器组成语音数据网络，通过Vanguard路由器接入光端机在地区间传输雷达信号。同时，利用思科交换机设备和ATM技术组成ATM数据网，通过MGX8800系列交换机接入光端机实现地区间雷达信号传输。此外，ATM数据网和华北语音数据网之间实现了互通，起到了很好的互备作用，有效保障了信号的不间断性。

【关键字】雷达信号；VG数据网；ATM；雷达引接；传输

中图分类号： TN957.51 文献标识码： A 文章编号： 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

隨着石家庄国际机场客货吞吐量的快速增长和民航事业的蓬勃发展，使得管制员对航班的精确引导变得非常重要。为了保障航班安全飞行，具有全天候探测和识别目标特性的雷达监视设备成为管制员指挥飞机正常飞行的基本条件。因此，对雷达信号的传输保障要求越来越高。

目前，石家庄机场通过引接异地雷达信号作为本场雷达的有效补充，解决了管制区域内雷达掉点和备份不足的问题，实现了雷达信号的多重覆盖。以前，石家庄机场通过DDN、C波段卫星等手段引接北京、天津等地雷达信号。随着传输技术的进步，引接雷达信号传输采用Vanguard语音数据网帧中继技术和ATM数据网信元交换技术。

为了更加可靠的传输雷达信号，石家庄机场采用了地面有线和空中无线两种方式进行雷达信号传输，从而有效的保障了雷达信号的不间断性，确保了飞行安全。

1 Vanguard语音数据网雷达信号引接技术

近年来，随着石家庄机场飞行流量的不断增加，管制方式由过去的程序管制转变为雷达管制，空管雷达信号在管制指挥中的作用越来越重要。石家庄本场雷神雷达已经运行十余年，设备日趋老化，信号覆盖面积有限，存在盲区，有一定安全隐患。为了较好地解决这些问题，石家庄机场利用传输链路Vanguard语音数据网引接了百花山和天津的雷达信号。在此基础上，又增加了ATM数据网传输链路作为备份链路，进一步提高了雷达信号的保障能力。

Vanguard语音数据网是民航华北空管局专业的综合业务接入网络。网络拓扑采用以首都机场航管楼的1号和4号路由器，区管中心的1号和7号路由器为核心节点的星型网络结构，石家庄使用Vanguard多业务接入路由器，其中SJZ1路由器通过联通链路上连至SD1路由器，SJZ5路由器通过电信链路上连至ACC1路由器。当联通线路故障时，通信链路使用电信线路传输业务，网络的可靠性很高。

在此，以引接百花山雷达信号为例进行分析：

1.1 百花山雷达信号接入石家庄VG6455路由器

百花山雷达信号采用的格式为民航MH/T4010-2016标准。在百花山雷达终端有雷达原始信号，从分配器可以分别选择输出，石家庄选择使用百花山雷达信号。经过联通的瑞斯康达光端机上连至SD1路由器，通过SD1路由器获取SD9路由器中的百花山雷达信号，并接入到石家庄SJZ1路由器的Port1端口。由于雷达信号的传输对实时性要求很高，Vanguard路由器专有TBOP协议是一种同步的V.24接口协议，符合雷达信号传输的时钟同步要求。百花山雷达信号引接业务在Vanguard语音数据网内采用SVC呼叫方式进行通信。接收端通过呼叫发送端端口号，建立SVC链路。例如，信号源需要进行广播通信，则使用Vanguard专有协议-内部共享传输协议（IDSD）进行通信，实现一点对多点的发送数据。

首都机场航管楼SD1路由器采用FRI中继协议，通过DSD表连接SD9传输的雷达信号，标记符为10970，石家庄SJZ1路由器的Port35口和SJZ5路由器的Port17口都采用TBOP协议，标记符都是40*。

在首都機场航管楼将雷达信号通过TBOP协议输入至VG路由器，雷达信号使用IDSD协议进行软件内部通信，信号暂存在共享内存中，石家庄SJZ1路由器和SJZ5路由器对此内部共享区进行SVC呼叫，并建立虚电路连接，就可以在各自的路由器设备端口进行信号接收，互不干扰。这样就实现了石家庄两个路由器同时接收百花山雷达信号的功能。通过使用Vanguard的TBOP协议和IDSD协议，可以很好地解决雷达信号一端发送和多点接收的问题，为雷达信号传输提供了一种既节约又高效的通信手段。

1.2 石家庄SJZ1输出百花山雷达信号

从石家庄SJZ1路由器的Port35端口输出百花山雷达信号，经过1对银讯PCM，传送到终端室的莱斯、川大设备上，两个银讯PCM分别放在终端室机房和网络室机房，其中网络室机房的SJZ1路由器35端口（DCE/DTE）到银讯PCM接线方式是：

当传输雷达信号为DCE/DTE时钟针脚连接为

终端室机房的银讯PCM与分路器的接线方式如下

线路相连后，再接入莱斯、川大设备。

1.3 信号使用

在Vanguard语音数据网上引接百花山雷达信号时，需要对百花山雷达数据格式进行解析，也就是数据格式转换，并对石家庄自动化系统雷达前端处理单元（RFP）软件进行了更新，这样就解决了两地雷达数据信号存在的冲突问题。RFP单元将接收到的百花山雷达信号进行格式转换并与石家庄本场雷达信号融合后送到自动化系统的交换机上，并通过一系列雷达数据处理，将雷达数据直接送到雷达综合数据显示终端（SDD）进行显示。

根据目前石家庄自动化系统分配器现状，将ATM链路作为冷备份，与VG链路引接的百花山雷达信号共用一个分配器通道，不必对自动化系统配置进行改动，有效地保证了系统的稳定性。当主用VG链路的百花山雷达信号传输不稳定时，可手动选择冷备份的ATM链路百花山雷达信号进行替换。

2 ATM数据网雷达信号引接技术

随着石家庄机场管制区内航班流量压力的不断增加，单靠VG语音数据网传输雷达信号存在安全隐患。由于ATM数据网时延少、支持比特传输、透明传输等特性，使得民航的ATM数据网的多业务性能得到很好的支持。目前为实现雷达信号双路由保障，石家庄机场通过ATM数据网引接天津和百花山雷达信号，以便自动化系统有足够的备份雷达信号接入，为管制员实施空中管制提供可靠保障。

以前，雷达信号引接一般是通过C波段卫星或DDN，如石家庄机场就是通过TES卫星向太原、通过DDN向北京等地传送雷达信号。

由于卫星传输的雷达信号受天气等因素影响，雷达信号传输的稳定性无法保证，而DDN虽然稳定，但是无法解决广播问题，如石家庄雷达信号通过DDN要送北京、天津等地，则需要多套DDN设备和线路，不仅在传送端需要增加信号分配设备以提供更多路信号的传送，还一定程度上增加了租用线路、购买设备的开支，在石家庄当地多雷达信号相互引接呈网状时这种开销将更为巨大。ATM数据网为雷达信号的点对点引接和点对多点的广播提供了解决方案。

以ATM数据网引接百花山雷达信号为例，揭示ATM传输原理：

石家庄节点接入ATM数据网承载的业务由最初的报文传输，先后增加了气象621广播、空管视频会议信号、安管办监控信息和雷达信号。为了解决中继电路传输过程中的瓶颈问题，在北京节点与石家庄节点之间的中继电路增加到9条E1电路。ATM数据网中使用的MGX8800系列交换机支持反向复用IMA（inverse multiplexing for ATM）技术，将9条价格低廉的E1电路经过捆绑，构成IMA组后，统一管理，扩大了网络的带宽应用，节约了带宽费用。保障了时延敏感业务，例如实时语音、实时数据、视频信号等实时业务的正常传输，避免由于信元时延抖动、比特错误、信元丢失等引起传输质量降低，减少ATM网络传输时延。

民航ATM数据网一级节点配备的MGX8850交换机具有高达45G的交换带宽，利用其高容量的交换能力，通过ATM信元复制建立点到多点的数据广播，来达到雷达信号的一对多传输。

2.1 ATM数据网传输雷达信号

为使百花山雷达航迹或点迹信号能够接入到ATM数据网中，还需要采用数据复用设备将雷达信号复用到ATM的64K，常用的复用设备是Vanguard系列路由器。由于Vanguard路由器具备封装帧中继帧的功能，因此石家庄借助该设备将雷达信号通过ATM数据网的帧中继模块PXM1E传输。

ATM 是一种基于信元的交换和复用技术，ATM的基本传输单位是ATM信元，也就是说数据都是被封装在信元中进行传输的。ATM 信元长度是固定的，而且信元的长度较小，只有53 byte，分为信元头和信元净荷两部分，信头为5 byte，净荷为48 byte。

如图1，信头在用户——网络接口（UNI）和网络节点接口（NNI）中内容上有所差别，主要构成有：

VPI：虚通道标识。NNI 中为12bit，UNI 中为8 bit。

VCI：虚通路标识。16bit，标识虚通道中的虚通路，VPI/VCI 一起用来标识一个虚连接。

HEC：信头差错控制，8bit，可对有错误的信头进行检测，可纠正信头中1bit的差错。它的另一个作用是进行信元定界，利用它和它之前的2byte的数据的相关性来识别信头位置。在不同的链路中VPI/VCI 的值不同，所以每一条链路都要重新计算信元的HEC字段。

例如，以北京为节点的雷达源向天津、石家庄做多播，在接收雷达信号的石家庄节点使用MGX8830。利用北京节点的MGX8850交换机做数据分配并多播。首先将北京节点的雷达信号通过其PXM1E的E1电路传送到石家庄，与MGX8830不同，MGX8850的ATM接口有专门的板卡AXSM，用来中继数据交换和协议转换。由于北京到石家庄的雷达传输电路在石家庄端的对应端口为MPSM的Port4，使用PXME1将雷达信号送到MPSM的Port4端口。如前所述，如果将一路雷达信号变为多路，可以借助ATM交换机的信元复制能力来实现数据分配， 完成了雷达信号的一点到多点多播。

2.2 石家庄机场输出雷达信号

如图2，百花山雷达头输出的雷达信号传输给MGX8850，通过MGX8850传输给石家庄机场MGX8830，石家庄机场在接收到百花山雷达信号后，传输给VG6840路由器的7端口，通过路由器的13端口传输给一对银讯PCM传送到终端室机房，接入莱斯、川大设备。

以下讨论它们的针脚接线方式：

VG6840路由器到银讯PCM接线方式如下：

当传输雷达信号为DCE/DTE时钟针脚连接为

终端设备室机房PCM到空管自动化设备接线方式如下

线路相连后，再接入莱斯、川大设备。

3 结束语

作为民航通信网最为重要的组成部分，VG语音数据网和ATM数据网的广泛应用，提高了空管雷达、转报业务的传输效率和可靠性。本文以石家庄引接北京雷达信号为例，结合华北地区空管系统语音数据网和ATM核心网络应用技术，分析讨论了石家庄采用的两种传输系统的特点，以及引接雷达信号在上述系统中的技术应用，希望与广大同行共同分享，不足之处恳请商榷。

【参考文献】

[1]曾志伟，冯小平.雷达信号脉内调制特征分析[J].雷达与对抗；2005年04期.

[2]王秀英.ATM网故障处理简述[J].现代营销（学苑版），2011（05）.

[3]粟小玲，朱春祥.ATM技术的特点及应用[A].2008年“ICT助力两型社会建设”学术研讨会论文集[C].2008.