SDH和WDM光通信技術(shù)如何應用在分布式雷達系統中

　　隨著(zhù)雷達技術(shù)的發(fā)展，雷達對信號的傳輸提出了很多新要求?，F代很多新體制雷達系統由多個(gè)雷達站協(xié)同工作，各雷達站相距較遠，達幾十公里甚至幾百公里，雷達信號的遠距離傳輸是多站協(xié)同工作的基礎。這種多站協(xié)同工作雷達體制有多基地雷達、柵欄雷達、雷達組網(wǎng)和分布式雷達等。多基地雷達、柵欄雷達、雷達組網(wǎng)等只需傳輸點(diǎn)跡和航跡信息，其數據通信速率較低，通信容量較??；分布式雷達需傳輸接收信號A／D轉換后的實(shí)時(shí)回波數據，其通信需求的最大特點(diǎn)也是最大難點(diǎn)在于超寬帶大容量數據的長(cháng)距離實(shí)時(shí)傳輸。

　　分布式雷達系統由一個(gè)聯(lián)合處理控制中心和多個(gè)發(fā)射站及多個(gè)接收站組成。聯(lián)合處理控制中心產(chǎn)生基準信號送到各雷達，使各雷達具有相同的時(shí)間基準，便于各雷達之間的時(shí)間同步；不同接收站、不同頻率的接收信號傳輸到聯(lián)合處理控制中心，綜合起來(lái)進(jìn)行信號級的積累處理（相參和非相參）。分布式雷達的本質(zhì)特征是：采用多個(gè)同頻或不同頻輻射信號，采用多個(gè)接收站接收信號，將多站接收到的多個(gè)頻段信號傳輸到處理中心進(jìn)行積累（相參或非相參）處理。

　　寬帶通信網(wǎng)絡(luò )是分布式雷達的主干神經(jīng)，雷達信號和控制信息的傳輸完全依賴(lài)于通信網(wǎng)絡(luò )的支持，其性能的好壞直接影響整個(gè)系統的性能發(fā)揮。

　　2光通信技術(shù)

　　光纖通信系統是以光波作為傳輸信息的載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的一種通信系統，具有速率高、損耗低、抗干擾能力強、保密性好、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)。

　　在目前的雷達通信系統中，常常采用自定義的高速傳輸協(xié)議。用高速復接技術(shù)將要傳輸的數據復接成專(zhuān)用的高速數據幀結構，經(jīng)電光轉換變成光信號在光纖中傳輸，在對端經(jīng)光電轉換、分接后恢復所需數據。這種方法的好處是采用自定義高速傳輸協(xié)議，協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)少，傳輸效率高。缺點(diǎn)是自定義高速傳輸協(xié)議與通信標準協(xié)議不兼容，不能利用成熟的光通信技術(shù)與設備，不能接入公共通信網(wǎng)。隨著(zhù)通信容量需求的增加，不但需要增加光通信設備，還需要增加光纖鋪設，使成本成倍增加。

　　在分布式雷達通信系統中采用SDH（同步數字體系）和WDM（波分復用）光通信技術(shù)，可以很好地利用成熟的光通信技術(shù)與設備，大大提高系統的通信容量，在必要時(shí)能夠接入公共通信網(wǎng)，大大擴展了雷達系統的布防范圍。

　　2.1 SDH技術(shù)

　　SDH是一種將復接、線(xiàn)路傳輸及交換功能融為一體、并由統一網(wǎng)管系統操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò )。

　　SDH有一套標準的信息速率結構等級，稱(chēng)為STM（同步傳送模塊）。最基本、也是最重要的模塊是STM-1，接口速率155.52 Mbit／s。更高等級的STM-N信號是將N個(gè)STM-1同步復用、字節間插后形成。SDH標準接口速率見(jiàn)表1。

　　國際電聯(lián)在ITU-T G.707中對STM-N信號的幀結構作了規定。STM-N的幀是以字節為單位的矩形塊狀幀結構，由縱向9行和橫向270×N列字節組成。傳輸時(shí)按從左至右、從上之下的順序依次傳輸，幀周期為125μs。

　　如圖l所示，STM-N的幀結構由SOH（段開(kāi)銷(xiāo)）、Au-PTR（管理單元指針）、信息凈負荷（payload）3部分組成。信息凈負荷是在STM-N幀結構中存放各種信息碼塊的地方，其中還含有POH（通道開(kāi)銷(xiāo)字節）。

　　SDH傳輸業(yè)務(wù)信號時(shí)各種業(yè)務(wù)信號要進(jìn)入SDH的幀結構都要經(jīng)過(guò)映射、定位和復用3個(gè)步驟。映射是將各種速率的信號先經(jīng)過(guò)碼速調整裝入相應的標準容器（C），再加入POH形成VC（虛容器）的過(guò)程。幀相位發(fā)生偏差稱(chēng)為幀偏移，定位即是將幀偏移信息收進(jìn)TU（支路單元）或AU（管理單元）的過(guò)程，它通過(guò)TUPTR（TU指針）或AUPTR（管理指針）的功能來(lái)實(shí)現。復用則是將多個(gè)低價(jià)通道層信號通過(guò)碼速調整使之進(jìn)入高價(jià)通道，或將多個(gè)高價(jià)通道層信號通過(guò)碼速調整使之進(jìn)入復用層的過(guò)程。

　　隨著(zhù)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多不同類(lèi)型的應用需要通過(guò)SDH傳送網(wǎng)絡(luò )承載。由于SDH自身能夠對外提供的標準接口種類(lèi)有限，為了更高效的承載某些速率類(lèi)型的業(yè)務(wù)，出現了VC-4帶寬捆綁的級聯(lián)技術(shù)和虛級聯(lián)技術(shù)。采用VC級聯(lián)的技術(shù)，將多個(gè)VC組合起來(lái)，形成一個(gè)組合容量更大的容器，使SDH設備可以滿(mǎn)足任意速率的高效接入。

　　2.2 WDM技術(shù)

　　WDM技術(shù)是利用單模光纖的寬帶及低損耗的特性，采用多個(gè)波長(cháng)的光作為載波，允許各載波信道在同一根光纖內同時(shí)傳輸。WDM技術(shù)采用光路復用器（光合波器）將多路不同波長(cháng)的光信號合在一起，在同一根光纖中傳輸；在對端采用光路解復用器（光分波器）將來(lái)自同一根光纖中的合波信號分解成多路不同波長(cháng)的光信號，分別進(jìn)行處理。與通用的單信道系統相比，WDM不僅極大地提高了網(wǎng)絡(luò )系統的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴容簡(jiǎn)單和性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，特別是它可以直接接人多種業(yè)務(wù)更使得它的應用前景十分光明。

　　人們通常把光信道間隔較大（甚至在光纖不同窗口上）的WDM稱(chēng)為CWDM（稀疏波分復用），而把在同一窗口中信道間隔較小的WDM稱(chēng)為DWDM（密集波分復用）。隨著(zhù)科技的進(jìn)步，現代的技術(shù)已經(jīng)能夠實(shí)現波長(cháng)間隔為納米級的復用，甚至可以實(shí)現波長(cháng)間隔為零點(diǎn)幾納米級的復用。

　　如果采用CWDM，一般可用到10多波，通信距離一般為40 km左右，小于80 km。要實(shí)現長(cháng)距離通信，必須采用DWDM技術(shù)。DWDM技術(shù)目前可用到100多波，無(wú)中繼傳輸距離已經(jīng)可以達到400 km。

　　3分布式雷達通信系統工作原理

　　3.1總體方案

　　該分布式雷達通信系統總體方案如圖2所示。

　　該通信系統由1個(gè)中心站和多個(gè)外圍站組成，采用光纖通信方式進(jìn)行數據傳輸。中心站和各個(gè)外圍站之間采用同纜雙向光纖相連，構成星形網(wǎng)絡(luò )結構。

　　中心站至外圍站作為下行線(xiàn)路，外圍站至中心站作為上行線(xiàn)路。

下行數據速率較低，為公共信息，可采用廣播形式發(fā)送。將下行的多路低速數據經(jīng)過(guò)復用成一路高速串行數據，采用高速低抖動(dòng)復接光傳輸技術(shù)將光信號分送至各外圍站光通信控制分機內。外圍站光通信控制分機將信號解復用后恢復各路定時(shí)信號、控制信號和話(huà)音信號，分送至雷達處理單元和話(huà)音終端。

　　上行數據主要是各通道接收機A／D轉換后的大量數字基帶IQ數據、各單元監測信息及話(huà)音信號，加上傳輸協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)，其基本處理單元的傳輸速率約為600 Mbit／s。由雷達處理單元（用戶(hù)）將A／D數據、管理數據、幀定位信號等復用組合起來(lái)構成用戶(hù)幀，數據速率約為600 Mbit／s。

　　本系統將非標準數據映射到標準的SDH幀結構，使其符合ITU-T標準，能夠在后續處理中應用成熟的SDH技術(shù)，使用許多通信的常規技術(shù)和設備，在必要時(shí)也可接入公共通信網(wǎng)。

　　分布式雷達系統各外圍雷達站的接收通道數目前為幾十個(gè)，在未來(lái)將擴展到成百上千個(gè)，因此要求通信容量可擴展，考慮到數據傳輸的成本，結合當前光通信技術(shù)的發(fā)展現狀，采用SDH技術(shù)和DWDM技術(shù)相結合的方案。

　　當雷達系統某外圍站通信容量較低時(shí)（小于4×600 Mbit／s），可只配置1塊業(yè)務(wù)盤(pán)，光路盤(pán)可不配置WDM模塊。當雷達系統某外圍站通信容量較高時(shí)，可配置WDM光路盤(pán)和多塊業(yè)務(wù)盤(pán)。業(yè)務(wù)盤(pán)最多可配置8塊，實(shí)現單纖20 Gbit／s大容量數據傳輸；也可4塊實(shí)用、4塊備用，實(shí)現單纖10 Gbit／s大容量數據熱備份傳輸。

　　下行數據傳輸較簡(jiǎn)單，下面只對上行的單向數據傳輸進(jìn)行說(shuō)明。

　　3.2單向數據SDH+WDM傳輸原理

　　本系統上行數據SDH+WDM傳輸原理如圖3。

　　首先用SDH技術(shù)實(shí)現單波2.5 Gbit／s數據傳輸，再結合WDM技術(shù)，采用8波道光信號在同一根光纖中傳輸，實(shí)現單纖20 Gbit／s大容量數據傳輸。

　　在發(fā)送端，來(lái)自多個(gè)用戶(hù)的600 Mbit／s用戶(hù)數據經(jīng)用戶(hù)接口送入用戶(hù)業(yè)務(wù)發(fā)送盤(pán)，4路用戶(hù)數據映射到