航天测控通信系统多业务传送技术

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航天测控通信系统是完成运载火箭、航天器跟踪测轨、遥测信号接收与处理、遥控信号发送任务的综合电子系统，包括指挥通信、数据传输、天地通信、时间同步、实况电视监视及传输、语音通信、帧中继交换等子系统。由于地球曲率的影响，以无线电微波传播为基础的测控系统，用一个地点的地面站不可能实现对运载火箭，航天器进行全航程观测，需要用分布在不同地点的多个地面站“接力”连接才能完成测控任务。因此，如何实现测控通信系统的数据、图像、电视和电话等信息的互连互通，是关系航天任务成败的关键所在。
功能模型及关键技术

1 SMSTP功能模型

航天测控通信系统多业务传送设备（SMSTP）是基于测控通信系统特点而设计的，可实现多种业务传送的设备。它集成了DXC和IP边缘路由交换功能，可以同时实现TDM、ATM、以太网等业务接入处理和传送，并提供统一的网管，其功能框图如图1所示。这种设备的关键特征为：以太网业务适配到MPLS层，然后映射到SDH通道中传送；也可以将以太网业务适配到MPLS层，然后映射到RPR层，最后映射到SDH通道中传送。

图1 SMSTP功能原理模型

2 SMSTP关键技术

SMSTP的关键技术有封装方式、级联方式、LCAS功能、二层交换和对ATM的支持等。GFP封装能提高数据封装的效率，多物理端口复用到同一通道减少了对带宽的需求，支持点对点和环网结构，并实现不同厂家间的数据业务互连。VC虚级联实现了带宽动态调整以及业务带宽和SDH 虚容器之间的适配，能比连续级联更好地利用SDH链路带宽，提高了传送效率，并大大简化了网管配置难度。LCAS可以根据业务流量对所分配的虚容器带宽进行动态调整，极大提高了以太网透传业务的可靠性和带宽利用率，而且在这个调整过程中不会对数据传送性能造成影响。
　
系统设备实现

1 硬件模块设计

航天测控通信系统多业务传送设备（SMSTP）的主要作用是将多种数字信号复用成高速数字信号，再逆向进行相应的解复用，并提供集中的系统监控、公务电话等功能。该设备具有多业务支持能力，在实际应用中既可以配置作传输复用器件设备，也可配置作分插复用器。其提供了E1、E3、STM-1、100M以太网、千兆以太网接口，可以将上述各种支路信号复用成STM-16速率等级的线路信号。系统内部能完成用户端口信号的复用、解复用，VC的映射和开销的处理。结合综合网管系统，提供对各单元的配置、控制和性能监视功能，在STM-16线路端还提供1+1线路保护。各功能盘间的信号关系模块如图2所示。

图2 SMSTP设备模块框图

当工作于分插复用方式时，HDB3编码的准同步E1信号在E1支路处理盘经C-12→VC-12→TU-12异步映射和指针处理后，再经TUG-2→TUG3复用，送入东侧OHT/OLT盘。每块E1支路处理盘对应一个TUG-3，提供21个E1接口。送入东侧OHT/OLT盘的3个TUG-3经VC-4→AU-4→AUG复用及指针和开销处理形成STM-1，扰码后驱动光发送模块，形成155Mb/s光信号，通过光缆传输至对端设备的西侧OHT/OLT盘。

来自西侧的STM-1光信号由西侧OHT/OLT盘进行帧定位、去扰码、指针处理后解复用至TUG-3，送至E1支路处理盘还原成E1信号送出。不在本节点分插的TUG-3直接由西侧OHT/OLT盘送入东侧OHT/OLT盘，其中含有需要在本地分插的E1信道的TUG-3。其中，不在本节点分插的E1信道则在E1支路处理盘内通过TU-12直接转接，来自东侧的STM-1光信号则经东侧OHT/OLT盘处理形成TUG-3后直接转送西侧OHT/OLT盘。当设备工作于终端复用器方式时，E1支路处理盘只与某一侧的OHT/OLT盘进行TUG-3信号交换。

数据业务的接入和传输占用1个TUG-3，支持100M以太网，提供50M带宽，可支持数据的单播和组播。时钟盘为设备提供工作时钟，时钟源可来自外部2MHz时钟、STM-1线路时钟，指定E1支路的提取时钟或设备内部振荡源，并按设定的优先级自动切换；监控盘实现对机箱内各功能盘的实时监控，并对运行状态进行设；公务盘提供公务通信；电源盘提供机内电源（可热备）。

2 设备配置设计

设备的主要功能单元包括：OHT/OLT开销处理/光终端盘、E1TP支路处理盘、EHT以太网数据盘、SV监控盘、CLK定时盘、OW公务盘、PWR电源盘等（见图3）。

图3 设备结构示意图

按应用方式可设计成中继型设备或终端型设备。其中，中继型设备用于链形网中继机和环形自愈网节点机，而终端型设备则可用作链形网（包括点对点连接）的终端机。终端型分为始端型(H)和末端型(T)。终端机与中继机的差异在于：终端机只配备一块OHT/OLT盘，而中继机则需要配备两块。如增添一块OHT/OLT盘即可将终端机改变成中继机，这一结构适合于网络的分阶段建设与延伸。

3 以太网数据业务

光纤传输设备通过选配ETH数据盘提供以太网数据业务。ETH数据盘完成以太网到SDH的适配，通过将以太网数据适配到一个TUG3上实现以太网在STM-1上的传输。ETH数据盘不仅是一个接入设备，而且能够实现路由选择，MAC地址学习等网络功能，支持数据的单播和组播，因而可以方便的组成各种以太网，具有很好的网络性能。

4 数据通道

光纤传输网在提供网元间透明传输信道的同时，还可提供两条数据通道。根据需要，可以配置为64kb/s同步数字通道，或波特率不大于9.6k的异步数据通道。64kb/s信道采用V.35接口，异步通道采用RS232或RS485接口，通道分配由监控软件设置。数据通道可设置成点对点型、广播型或总线型。点对点型可以为网络上任意节点之间提供全双工通信，但是两条数据信道只能为两对节点提供这种点对点通信。广播型设置则可以实现一点到多点的单工广播型通信，总线型设置允许在一条数据信道上任意节点向其他节点发送数据，前提条件是：1）参加通信的各方采用某种可以保证任意时刻最多只有一个节点发送数据的链路层协议；2）示闲节点发送高电平。

5 公务电话

通过STM-1帧结构中的E1开销字节提供一条公务电话线路。每端设备配备公务话机一台，可为网上的各节点提供公务联络，能设置成热线方式或拨号呼叫方式。在热线方式下，任何一节点摘机，设置成热线方式的各节点均振铃；采用拨号呼叫时，话机必须工作于双音多频（DTMF）方式，可实现点对点、点对多点、点对群和点对全线的选择性呼叫。当三方以上参与通话时，进入公务会议电话方式。
网管软件监控设计

网络监控的对象为整个子网，监控内容包括信道分配、误码监视、网关监控等。

1 信道分配

图4为一个具有三个节点的环形或链形网的信道分配表，表中显示了主站支路盘A与另外两个节点之间通过TUG-3-1进行交叉连接的分配。例如，主站（节点0）的A01端口通过TUG-3-1的CH01通道与节点1的A01端口互连，主站的A11端口则通过TUG-3-1的CH11通道与节点2的A01端口互连。依此类推，站甲和站乙中尚未分配的端口则可经其他TUG-3继续分配。交叉连接设置表中的每一列对应网络上的一个节点，表的大小随网络节点数自动变化。当节点数较多，无法在窗口内完全显示时，可利用窗口上方的水平滚动条。每个节点以卡片索引方式用字母A、B、C标出该节点的E1支路处理盘E1TP配备情况。局端型设备可配置1～3块I型E1TP盘，每盘对应21个E1物理接口，用A1～A21，B1～B21，C1～C21表示。远端型设备可配置一块II型E1TP盘，或一块以上I型E1TP盘，每块盘对应21个E1物理接口，用A1～A21（B1～B21，C1～C21）表示。

图4 交叉连接设置表

2 误码监视

为了对网络的运行状态有全局的了解，误码监视是作为网络监控命令使用的。通过此命令，可以方便地发现出现误码的光纤段。

3 监控网关设定

监控网关是指为另一个子网传递监控命令的网元，通常与另一个子网的主控节点在同一机房。网关的设定取决于网络的结构，通常在网络建设或扩容时由承建厂商实施。但是作为网关节点的网元需要保存相关的路由表。在更换监控盘时，要重新将路由表下载到各个网关节点。

4 网元监控

网元监控的对象为构成网络节点的设备，监控内容分为两类，即设备设置和单元盘监控。设备设置包括节点地址设定和信息查询等，通过与节点设备直接相连的RS232接口实施；单元盘监控的对象是具体的单元盘，监控内容因盘而异。


　　北京航天测控技术开发公司以通用测控产品为主，主要有六大类：基础测试测量仪器，包括16大类230余种的VXI/PXI/LXI/CPCI/CAN/GPIB总线系列化仪器模块及信号调理模块；软件及信息化产品，包括虚拟仪器测试开发环境和远程分布式测试与故障诊断系统；通用测试系统，包括“广灵通”通用测试平台及其系列产品；测试与维修保障系统，包括“华佗”电子设备电路板维修测试与诊断系统及其系列产品和装备维修测试与诊断系统；自动化控制系统，包括遥测遥控及工业自动化等系统产品；测试系统辅助配套产品。同时公司还可以根据用户的具体需求，提供ATE/ATS、DCS/FCS的系统集成、方案设计、技术咨询、软件开发、结构设计以及远程信息化测试、测试/诊断程序开发及技术培训与维护等服务。