HCT-7000数据分析仪在民航通信传输中的应用

文/赵可欣

1 HCT-7000数据分析仪简介

HCT-7000 数据分析仪是一种完全针对协议分析与误码测试来设计的通讯协议测试仪器。支持的协议包括ASYNC、SYNC（BSC）、HDLC、SDLC 、X.25 、DDCMP 、帧中继、SNA 、SS7 、TCP/IP、PPP、SLIP、V5.1、V5.2、ISDN、PRI 等，测试的速度最高可达2.048Mbps（E1 速度），而且不仅在连线时可进行测试，在离线时也能预先下载资料来进行分析，还能够在一定程度上参与调测与界面开发。

在民航数据通信中，HCT-7000 数据分析仪主要适用于帧中继网、DDN 网、X.25 网等各类网络的安装调试、运行维护和故障排查等，因其用途多样、接入灵活、界面友好、操作简便等特点，在通信传输工作中得到了广泛的应用。

2 HCT-7000数据分析仪在民航通信传输中的应用

2.1 雷达信号传输质量测试

目前我国空中交通管制方式主要采用的是雷达管制。管制员根据屏幕上的雷达显示了解到本管制空域雷达波覆盖范围内航空器的准确位置，可以对航空器进行指挥调度，提供空中交通管制服务。民航自动化系统是面向管制人员的操作界面，其提供的雷达信息数据是从建设在远端的雷达站经过传输网络引接进来的。

2.1.1 CT-7000 设备雷达信号质量测试环境

民航华北语音数据网是雷达信号传输的主要方式，组网设备是Vanguard系列网络设备，中继电路主要采用运营商SDH 专线，民航ATM 网作为备份中继，核心节点作为中继连接使用，各个接入节点都连接到核心节点。核心节点与运营商提供的SDH 专线或民航ATM网连接使用E1 接口，和接入节点之间使用V.35接口，采用帧中继协议；各个接入节点通过标准的RS232 接口将雷达数据传输至自动化系统。如图1所示。

表1：HCT-7000 主菜单界面说明

图1：HCT-7000 设备雷达信号测试示意图

图2：HCT-7000 设备专线链路测试示意图

2.1.2 HCT-7000 数据分析仪接入测试

在HCT-7000 设备接入测量雷达信号传输质量时，不能影响到自动化系统的正常接收，因此可在自动化系统的PATCNMATE 端引出一路并行信号传输至HCT-7000 设备。

HTC-7000 设备在测量时，需要使用DATACOM 数据模块，将该模块插入插槽1，用RS232 缆将要检测的雷达信号从PATCNMATE 端引接数据模块至并开机。如表1所示。

开机后，点击任意键进入主界面，选择F1 : System Configuration Setup 进入配置界面，选择F1:Auto Configuration，系统会根据引接雷达的速率、时钟（内外）、端口（DETDCE）和协议类型完成自动配置。其中需要注意的是Protocol（协议）、Interface（端口）、Speed（速率）、Tx Clock（发时钟）和Source（数据源）的设置情况，有时需要以雷达信号的实际情况为准。完成端口配置后，选择F6: RUN 键开始测试。

2.1.3 雷达数据质量分析

开始测试后，可以在HCT-7000 设备的液晶显示器上看到接收到的雷达数据。观察FCS CRC 是否为GOOD，Abort 丢弃是否增长，大致可以判断接收雷达信号质量的优劣。也可以点击F2 键进入Disp Mode，得到更为直观的界面。其中DTE frames 或DCE frames 由雷达数据接收端口类型来确定，接收到数据时Total 值会根据雷达信号速率而增长，同时可观察FCS Err、Abort、FECN、BECN、DE值的增长情况，可对自动化系统接收雷达信号的质量做出初步的判断。其中FECN（前向显式拥塞通知）是由来源（发送）终端传输的需要目的地（接收）终端减缓数据要求请求的首位，BECN（后向显式拥塞通知）是由目的地终端传输的需要来源终端减缓发送数据请求的首位。

FECN 和BECN 都是当到达的信息包数量多于能处理的信息包数量时使信息包被丢弃（这样就必须重新发送）的可能性减至最小。如果在通讯线路上的来源终端频繁地产生FECN 位，它表示这时可用的网络带宽不足以被目的地终端支持。同样的，如果目的地频繁地产生BECN 位，它意味着这时可用的网络带宽不足以被来源终端支持。这两种情况下，根本原因是在产生FECN 或BECN 位期间内缺少可用的网络带宽。它的发生主要是因为过时的或不适当的网络构造、过大的网络传输量、高水平的线路噪音或者部分系统故障。

2.2 专线链路质量测试

2.2.1 HCT-7000 设备专线链路测试环境

图3：伪随机序列发生器原理

图4：误码检测过程

图5：HCT-7000 设备模拟数据源测试示意图

民航华北语音数据网是以首都机场为中心，通过电信、联通、移动运营商的SDH 链路辐射华北地区各省、市、区局，依托民航帧中继网连接相邻管理局所在地机场，通过DDN 连接部分外管局机场。作为网络干线链路的SDH（同步数字系列）链路，带宽为2M，采用传输设备主要是光端机和协议转换器，起到的作用是将2M 带宽的E1 信号转换成标准的V.35 信号，提供给Vanguard 系列网络设备，传输至自动化系统。如图2所示。

2.2.2 HCT-7000 数据分析仪接入测试

在HCT-7000 设备接入测试专线链路传输质量时，需要将链路两端的数据源和用户断开，因此测试前务必要通知用户。在测试期间，数据源端根据提供的数据类型（V.35/RS232），将自环头接在协议转换器的串口。在用户端，将DATACOM 数据模块插入HCT-7000 设备插槽1，将线缆连接数据模块和协议转换器串口。

开机后，点击任意键进入主界面，选择F2:IF # 1 Configuration 进入配置界面，根据端口类型（V.35RS232）配置好端口1。按ESC键退回主菜单。

选择F2 : BERT Analysis ，进入BERT 分析菜单，选择F2 :Datacom & Datacom 进入配置菜单，选择F1 : IF#1 BERT Setup，配置F1端口，需要配置的主要有Data port（设置DTE或DCE）、Pattern（设置511）、Test period（测试周期）、Speed（速率）、Datacom Tx Clk（发时钟）和Datacom Rx Clk（收时钟）等参数，以链路测的实际情况为准。完成端口配置后，选择F6: RUN 键开始测试。

2.2.3 专线链路质量分析

2.2.3.1 误码测试原理

误码测试的方法可分为两大类：中断通信业务的误码测试和不中断通信业务的误码测试。HCT-7000 设备自环测试属于前者，其采用的码组发生器是伪随机码发生器。

伪随机码即伪随机序列，一方面它可以预先确定并可以进行复制，一方面它又具有某些随机序列的统计特性。伪随机码发生器一般用n 位移位产生，可用生成多项式表达。例如：511 的表达式为X9+X5+1 ，模二加是第五位和第九位相同时输出一个“0”，不同时输出一个“1”，由于全0 的移位后模二加一直输出为0，因此不能有全0 状态，故29-1=511 位为一个序列。如图3所示。

HCT-7000 设备进行误码测试时，会在测试序列中插入帧同步序列，在接收端进行帧同步识别，并依靠帧同步信号控制本地序列发生器，产生与测试序列相位一致且起止位置一致的本地序列。当不一致时即为失步，会出现大量差错。这时，设备如图4所示，既可自动恢复同步，也可手动设置同步，使收到的信号序列与本地序列相一致。

2.2.3.2 HCT-7000 设备误码测试

测试期间，在HCT-7000 设备的液晶显示器上可以看到设备自收自发测试数据的情况。ELASED 项自测试开始时进行计时，Error Free Second 和Error Free Second 根据测试情况交替增长。STATUS 为当前链路状态，OK 表示链路质量良好，SYNC 表示链路可用，同步正常但有误码。在链路正常的情况下，Error Free Second、Received Bit Count、Available Second 等数值增长，Error Second、Sync Loss Second、Rx bit Error Count 数值为0 或极小，Severely ErrSec、Errored Second、Unavalable Second 数值为0 或极小，且百分比逐步下降。

Rx Bit Error Rate 即误码率，是判断链路质量优劣的重要指标。根据ITU G.821 建议，把误码状况分为三种类型:：

（1）可正常通信领域：误码率≤1×10-6；

（2）通信质量欠佳领域：误码率在10-3 —10-6 之间；

（3）不能通信的领域：误码率≥ 10-3。根据ITU G.821 建议，误码率的计算公式为：

由于在数据传输系统中存在着随机差错（差错比特分布较离散）和突发差错（差错比特分布较集中），误码率还不能准确的反映出差错对通信的影响，故根据ITU G.826 建议，定义了误组率来来衡量差错对通信的影响。

2.3 模拟终端数据源

HCT-7000 设备的模拟数据终端功能，对于诊断许多通信传输问题和辅助调试通信设备，是非常实用的。在终端模拟模式下，HCT-7000 可以模拟DTE 或是DCE 终端设备并且能够分析DTE 和DCE 通信流量。此模式是使用一組可以自行编写程序的命令集，总共可以编写到31 个程序集，而每个程序集最多可由255 个程序组合而成。

2.3.1 模拟测试环境

仍然以华北语音数据网为例。根据管制用户的需求，为其引接一路用于管制指挥的雷达信号，除了提供一条或多条可靠的传输干线路由（联通、移动、电信、ATM、卫星）之外，还需要对传输设备（例如Vanguard、FA36 系列网络设备）进行一系列相应的参数配置，包括设备节点、端口、协议、SVC 虚电路、助记符、路由表配置等。为检测配置是否正确，路由选择是否可行，需要引入雷达信号进行实际测试。鉴于各地传输部门雷达信号资源分配不均衡的现状，采用相关仪表进行模拟信号收发测试便成为了一种相对简便的方法。如图5所示。

2.3.2 模拟数据源测试

2.3.2.1 远端（数据发送）设置

在 远 端 架 设HCT-7000 设 备，将DATACOM 数据模块插入HCT-7000 设备插槽1，线缆连接至远端节点引接雷达数据的端口。开机后，点击任意键进入主界面，选择F4 : IF # 1 Emulate 进入仿真界面，选择F1：IF#1 Configure，配置数据发送端口。需要配置的主要有Interface Mode（端口模式）、Protocol（协议）、Interface（端口类型）、Speed（速率）、Code（码制）、Tx Clock（发时钟）、Data Bits（比特位）、Source（数据源）和Display Type（显示类别）等参数，以模拟信号的实际情况为准。数据发送端口配置完毕后，点击F6，进入编程界面，下面以最简单的数据发送为例。

可以看出，该程序所要实现的功能是发送一条THE QUICK BROWN FOX 字符串，发送后等待500 毫秒后回到LABEL 001，继续执行下面的命令，即再次发送一条THE QUICK BROWN FOX 字符串，发送后等待500 毫秒后在次回到LABEL 001……循环执行，这样就可以实现简单的、持续的数据发送。

编程完毕后，点击F6 执行，可在液晶屏幕上看到数据发送情况，FCS CRC GOOD 表示数据发送正常，此时可点击F2，更直观地监测数据发送情况。

2.3.2.2 本端（数据接收）设置

本端HTC-7000 设备在测量时，需要使用DATACOM 数据模块，将该模块插入插槽1，线缆连接至本端节点引接雷达数据的端口，按照雷达信号传输质量测试的方法配置并测试远端HTC-7000 设备发送的数据，这样就实现了HCT-7000 设备模拟数据收发的功能。

3 小结

HCT-7000 设备由于其强大的功能，在民航通信技术支持、故障应急处置、新技术新功能的开发与研究上成为不可或缺的工具之一。本文从实际应用角度出发，简单的分析了HCT-7000 设备在民航通信传输中的雷达信号质量检测、链路传输质量检测和模拟终端数据源等几个方面的成功运用。实际上HCT-7000设备不但可以作为一台评测数据通信传输质量的仪表，还具备协议分析、网络环境监视、资料收集等诸多用途。当然，任何精准的测量仪表和工具，必须要结合正确的方法和严谨的思路才能发挥最大的效用。笔者所列举的也只是在日常运行维护工作中的一些经验总结，旨在起到一个抛砖引玉的作用，以便在今后的学习实践中为民航通信传输提供更为有力的保障。