航天測控通信系統多業(yè)務(wù)傳送設備(SMSTP)技術(shù)

航天測控通信系統是完成運載火箭、航天器跟蹤測軌、遙測信號接收與處理、遙控信號發(fā)送任務(wù)的綜合電子系統，包括指揮通信、數據傳輸、天地通信、時(shí)間同步、實(shí)況電視監視及傳輸、語(yǔ)音通信、幀中繼交換等子系統。由于地球曲率的影響，以無(wú)線(xiàn)電微波傳播為基礎的測控系統，用一個(gè)地點(diǎn)的地面站不可能實(shí)現對運載火箭，航天器進(jìn)行全航程觀(guān)測，需要用分布在不同地點(diǎn)的多個(gè)地面站“接力”連接才能完成測控任務(wù)。因此，如何實(shí)現測控通信系統的數據、圖像、電視和電話(huà)等信息的互連互通，是關(guān)系航天任務(wù)成敗的關(guān)鍵所在。

功能模型及關(guān)鍵技術(shù)

1 SMSTP功能模型

航天測控通信系統多業(yè)務(wù)傳送設備（SMSTP）是基于測控通信系統特點(diǎn)而設計的，可實(shí)現多種業(yè)務(wù)傳送的設備。它集成了DXC和IP邊緣路由交換功能，可以同時(shí)實(shí)現TDM、ATM、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)接入處理和傳送，并提供統一的網(wǎng)管，其功能框圖如圖1所示。這種設備的關(guān)鍵特征為：以太網(wǎng)業(yè)務(wù)適配到MPLS層，然后映射到SDH通道中傳送；也可以將以太網(wǎng)業(yè)務(wù)適配到MPLS層，然后映射到RPR層，最后映射到SDH通道中傳送。

圖1 SMSTP功能原理模型

2 SMSTP關(guān)鍵技術(shù)

SMSTP的關(guān)鍵技術(shù)有封裝方式、級聯(lián)方式、LCAS功能、二層交換和對ATM的支持等。GFP封裝能提高數據封裝的效率，多物理端口復用到同一通道減少了對帶寬的需求，支持點(diǎn)對點(diǎn)和環(huán)網(wǎng)結構，并實(shí)現不同廠(chǎng)家間的數據業(yè)務(wù)互連。VC虛級聯(lián)實(shí)現了帶寬動(dòng)態(tài)調整以及業(yè)務(wù)帶寬和SDH 虛容器之間的適配，能比連續級聯(lián)更好地利用SDH鏈路帶寬，提高了傳送效率，并大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)管配置難度。LCAS可以根據業(yè)務(wù)流量對所分配的虛容器帶寬進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整，極大提高了以太網(wǎng)透傳業(yè)務(wù)的可靠性和帶寬利用率，而且在這個(gè)調整過(guò)程中不會(huì )對數據傳送性能造成影響。
　
系統設備實(shí)現

1 硬件模塊設計

航天測控通信系統多業(yè)務(wù)傳送設備（SMSTP）的主要作用是將多種數字信號復用成高速數字信號，再逆向進(jìn)行相應的解復用，并提供集中的系統監控、公務(wù)電話(huà)等功能。該設備具有多業(yè)務(wù)支持能力，在實(shí)際應用中既可以配置作傳輸復用器件設備，也可配置作分插復用器。其提供了E1、E3、STM-1、100M以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)接口，可以將上述各種支路信號復用成STM-16速率等級的線(xiàn)路信號。系統內部能完成用戶(hù)端口信號的復用、解復用，VC的映射和開(kāi)銷(xiāo)的處理。結合綜合網(wǎng)管系統，提供對各單元的配置、控制和性能監視功能，在STM-16線(xiàn)路端還提供1+1線(xiàn)路保護。各功能盤(pán)間的信號關(guān)系模塊如圖2所示。

圖2 SMSTP設備模塊框圖

當工作于分插復用方式時(shí)，HDB3編碼的準同步E1信號在E1支路處理盤(pán)經(jīng)C-12→VC-12→TU-12異步映射和指針處理后，再經(jīng)TUG-2→TUG3復用，送入東側OHT/OLT盤(pán)。每塊E1支路處理盤(pán)對應一個(gè)TUG-3，提供21個(gè)E1接口。送入東側OHT/OLT盤(pán)的3個(gè)TUG-3經(jīng)VC-4→AU-4→AUG復用及指針和開(kāi)銷(xiāo)處理形成STM-1，擾碼后驅動(dòng)光發(fā)送模塊，形成155Mb/s光信號，通過(guò)光纜傳輸至對端設備的西側OHT/OLT盤(pán)。

來(lái)自西側的STM-1光信號由西側OHT/OLT盤(pán)進(jìn)行幀定位、去擾碼、指針處理后解復用至TUG-3，送至E1支路處理盤(pán)還原成E1信號送出。不在本節點(diǎn)分插的TUG-3直接由西側OHT/OLT盤(pán)送入東側OHT/OLT盤(pán)，其中含有需要在本地分插的E1信道的TUG-3。其中，不在本節點(diǎn)分插的E1信道則在E1支路處理盤(pán)內通過(guò)TU-12直接轉接，來(lái)自東側的STM-1光信號則經(jīng)東側OHT/OLT盤(pán)處理形成TUG-3后直接轉送西側OHT/OLT盤(pán)。當設備工作于終端復用器方式時(shí)，E1支路處理盤(pán)只與某一側的OHT/OLT盤(pán)進(jìn)行TUG-3信號交換。

數據業(yè)務(wù)的接入和傳輸占用1個(gè)TUG-3，支持100M以太網(wǎng)，提供50M帶寬，可支持數據的單播和組播。時(shí)鐘盤(pán)為設備提供工作時(shí)鐘，時(shí)鐘源可來(lái)自外部2MHz時(shí)鐘、STM-1線(xiàn)路時(shí)鐘，指定E1支路的提取時(shí)鐘或設備內部振蕩源，并按設定的優(yōu)先級自動(dòng)切換；監控盤(pán)實(shí)現對機箱內各功能盤(pán)的實(shí)時(shí)監控，并對運行狀態(tài)進(jìn)行設；公務(wù)盤(pán)提供公務(wù)通信；電源盤(pán)提供機內電源（可熱備）。

2 設備配置設計

設備的主要功能單元包括：OHT/OLT開(kāi)銷(xiāo)處理/光終端盤(pán)、E1TP支路處理盤(pán)、EHT以太網(wǎng)數據盤(pán)、SV監控盤(pán)、CLK定時(shí)盤(pán)、OW公務(wù)盤(pán)、PWR電源盤(pán)等（見(jiàn)圖3）。

圖3 設備結構示意圖

按應用方式可設計成中繼型設備或終端型設備。其中，中繼型設備用于鏈形網(wǎng)中繼機和環(huán)形自愈網(wǎng)節點(diǎn)機，而終端型設備則可用作鏈形網(wǎng)（包括點(diǎn)對點(diǎn)連接）的終端機。終端型分為始端型(H)和末端型(T)。終端機與中繼機的差異在于：終端機只配備一塊OHT/OLT盤(pán)，而中繼機則需要配備兩塊。如增添一塊OHT/OLT盤(pán)即可將終端機改變成中繼機，這一結構適合于網(wǎng)絡(luò )的分階段建設與延伸。

3 以太網(wǎng)數據業(yè)務(wù)

光纖傳輸設備通過(guò)選配ETH數據盤(pán)提供以太網(wǎng)數據業(yè)務(wù)。ETH數據盤(pán)完成以太網(wǎng)到SDH的適配，通過(guò)將以太網(wǎng)數據適配到一個(gè)TUG3上實(shí)現以太網(wǎng)在STM-1上的傳輸。ETH數據盤(pán)不僅是一個(gè)接入設備，而且能夠實(shí)現路由選擇，MAC地址學(xué)習等網(wǎng)絡(luò )功能，支持數據的單播和組播，因而可以方便的組成各種以太網(wǎng)，具有很好的網(wǎng)絡(luò )性能。

4 數據通道

光纖傳輸網(wǎng)在提供網(wǎng)元間透明傳輸信道的同時(shí)，還可提供兩條數據通道。根據需要，可以配置為64kb/s同步數字通道，或波特率不大于9.6k的異步數據通道。64kb/s信道采用V.35接口，異步通道采用RS232或RS485接口，通道分配由監控軟件設置。數據通道可設置成點(diǎn)對點(diǎn)型、廣播型或總線(xiàn)型。點(diǎn)對點(diǎn)型可以為網(wǎng)絡(luò )上任意節點(diǎn)之間提供全雙工通信，但是兩條數據信道只能為兩對節點(diǎn)提供這種點(diǎn)對點(diǎn)通信。廣播型設置則可以實(shí)現一點(diǎn)到多點(diǎn)的單工廣播型通信，總線(xiàn)型設置允許在一條數據信道上任意節點(diǎn)向其他節點(diǎn)發(fā)送數據，前提條件是：1）參加通信的各方采用某種可以保證任意時(shí)刻最多只有一個(gè)節點(diǎn)發(fā)送數據的鏈路層協(xié)議；2）示閑節點(diǎn)發(fā)送高電平。

5 公務(wù)電話(huà)

通過(guò)STM-1幀結構中的E1開(kāi)銷(xiāo)字節提供一條公務(wù)電話(huà)線(xiàn)路。每端設備配備公務(wù)話(huà)機一臺，可為網(wǎng)上的各節點(diǎn)提供公務(wù)聯(lián)絡(luò )，能設置成熱線(xiàn)方式或撥號呼叫方式。在熱線(xiàn)方式下，任何一節點(diǎn)摘機，設置成熱線(xiàn)方式的各節點(diǎn)均振鈴；采用撥號呼叫時(shí)，話(huà)機必須工作于雙音多頻（DTMF）方式，可實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、點(diǎn)對群和點(diǎn)對全線(xiàn)的選擇性呼叫。當三方以上參與通話(huà)時(shí)，進(jìn)入公務(wù)會(huì )議電話(huà)方式。

網(wǎng)管軟件監控設計

網(wǎng)絡(luò )監控的對象為整個(gè)子網(wǎng)，監控內容包括信道分配、誤碼監視、網(wǎng)關(guān)監控等。

1 信道分配

圖4為一個(gè)具有三個(gè)節點(diǎn)的環(huán)形或鏈形網(wǎng)的信道分配表，表中顯示了主站支路盤(pán)A與另外兩個(gè)節點(diǎn)之間通過(guò)TUG-3-1進(jìn)行交叉連接的分配。例如，主站（節點(diǎn)0）的A01端口通過(guò)TUG-3-1的CH01通道與節點(diǎn)1的A01端口互連，主站的A11端口則通過(guò)TUG-3-1的CH11通道與節點(diǎn)2的A01端口互連。依此類(lèi)推，站甲和站乙中尚未分配的端口則可經(jīng)其他TUG-3繼續分配。交叉連接設置表中的每一列對應網(wǎng)絡(luò )上的一個(gè)節點(diǎn)，表的大小隨網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數自動(dòng)變化。當節點(diǎn)數較多，無(wú)法在窗口內完全顯示時(shí)，可利用窗口上方的水平滾動(dòng)條。每個(gè)節點(diǎn)以卡片索引方式用字母A、B、C標出該節點(diǎn)的E1支路處理盤(pán)E1TP配備情況。局端型設備可配置1～3塊I型E1TP盤(pán)，每盤(pán)對應21個(gè)E1物理接口，用A1～A21，B1～B21，C1～C21表示。遠端型設備可配置一塊II型E1TP盤(pán)，或一塊以上I型E1TP盤(pán)，每塊盤(pán)對應21個(gè)E1物理接口，用A1～A21（B1～B21，C1～C21）表示。

圖4 交叉連接設置表

2 誤碼監視

為了對網(wǎng)絡(luò )的運行狀態(tài)有全局的了解，誤碼監視是作為網(wǎng)絡(luò )監控命令使用的。通過(guò)此命令，可以方便地發(fā)現出現誤碼的光纖段。

3 監控網(wǎng)關(guān)設定

監控網(wǎng)關(guān)是指為另一個(gè)子網(wǎng)傳遞監控命令的網(wǎng)元，通常與另一個(gè)子網(wǎng)的主控節點(diǎn)在同一機房。網(wǎng)關(guān)的設定取決于網(wǎng)絡(luò )的結構，通常在網(wǎng)絡(luò )建設或擴容時(shí)由承建廠(chǎng)商實(shí)施。但是作為網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)的網(wǎng)元需要保存相關(guān)的路由表。在更換監控盤(pán)時(shí)，要重新將路由表下載到各個(gè)網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)。

4 網(wǎng)元監控

網(wǎng)元監控的對象為構成網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的設備，監控內容分為兩類(lèi)，即設備設置和單元盤(pán)監控。設備設置包括節點(diǎn)地址設定和信息查詢(xún)等，通過(guò)與節點(diǎn)設備直接相連的RS232接口實(shí)施；單元盤(pán)監控的對象是具體的單元盤(pán)，監控內容因盤(pán)而異。