航天測控通信系統(tǒng)多業(yè)務(wù)傳送設(shè)備(SMSTP)技術(shù)

航天測控通信系統(tǒng)是完成運(yùn)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(tǒng)，包括指揮通信、數(shù)據(jù)傳輸、天地通信、時(shí)間同步、實(shí)況電視監(jiān)視及傳輸、語音通信、幀中繼交換等子系統(tǒng)。由于地球曲率的影響，以無線電微波傳播為基礎(chǔ)的測控系統(tǒng)，用一個(gè)地點(diǎn)的地面站不可能實(shí)現(xiàn)對運(yùn)載火箭，航天器進(jìn)行全航程觀測，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(xiàn)測控通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、圖像、電視和電話等信息的互連互通，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(tǒng)多業(yè)務(wù)傳送設(shè)備（SMSTP）是基于測控通信系統(tǒng)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的，可實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)傳送的設(shè)備。它集成了DXC和IP邊緣路由交換功能，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)接入處理和傳送，并提供統(tǒng)一的網(wǎng)管，其功能框圖如圖1所示。這種設(shè)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(shù)據(jù)封裝的效率，多物理端口復(fù)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(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)不同廠家間的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互連。VC虛級聯(lián)實(shí)現(xiàn)了帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整以及業(yè)務(wù)帶寬和SDH 虛容器之間的適配，能比連續(xù)級聯(lián)更好地利用SDH鏈路帶寬，提高了傳送效率，并大大簡化了網(wǎng)管配置難度。LCAS可以根據(jù)業(yè)務(wù)流量對所分配的虛容器帶寬進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)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(diào)整過程中不會(huì)對數(shù)據(jù)傳送性能造成影響。
　
系統(tǒng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)

1 硬件模塊設(shè)計(jì)

航天測控通信系統(tǒng)多業(yè)務(wù)傳送設(shè)備（SMSTP）的主要作用是將多種數(shù)字信號復(fù)用成高速數(shù)字信號，再逆向進(jìn)行相應(yīng)的解復(fù)用，并提供集中的系統(tǒng)監(jiān)控、公務(wù)電話等功能。該設(shè)備具有多業(yè)務(wù)支持能力，在實(shí)際應(yīng)用中既可以配置作傳輸復(fù)用器件設(shè)備，也可配置作分插復(fù)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(fù)用成STM-16速率等級的線路信號。系統(tǒng)內(nèi)部能完成用戶端口信號的復(fù)用、解復(fù)用，VC的映射和開銷的處理。結(jié)合綜合網(wǎng)管系統(tǒng)，提供對各單元的配置、控制和性能監(jiān)視功能，在STM-16線路端還提供1+1線路保護(hù)。各功能盤間的信號關(guān)系模塊如圖2所示。

圖2 SMSTP設(shè)備模塊框圖

當(dāng)工作于分插復(fù)用方式時(shí)，HDB3編碼的準(zhǔn)同步E1信號在E1支路處理盤經(jīng)C-12→VC-12→TU-12異步映射和指針處理后，再經(jīng)TUG-2→TUG3復(fù)用，送入東側(cè)OHT/OLT盤。每塊E1支路處理盤對應(yīng)一個(gè)TUG-3，提供21個(gè)E1接口。送入東側(cè)OHT/OLT盤的3個(gè)TUG-3經(jīng)VC-4→AU-4→AUG復(fù)用及指針和開銷處理形成STM-1，擾碼后驅(qū)動(dòng)光發(fā)送模塊，形成155Mb/s光信號，通過光纜傳輸至對端設(shè)備的西側(cè)OHT/OLT盤。

來自西側(cè)的STM-1光信號由西側(cè)OHT/OLT盤進(jìn)行幀定位、去擾碼、指針處理后解復(fù)用至TUG-3，送至E1支路處理盤還原成E1信號送出。不在本節(jié)點(diǎn)分插的TUG-3直接由西側(cè)OHT/OLT盤送入東側(cè)OHT/OLT盤，其中含有需要在本地分插的E1信道的TUG-3。其中，不在本節(jié)點(diǎn)分插的E1信道則在E1支路處理盤內(nèi)通過TU-12直接轉(zhuǎn)接，來自東側(cè)的STM-1光信號則經(jīng)東側(cè)OHT/OLT盤處理形成TUG-3后直接轉(zhuǎn)送西側(cè)OHT/OLT盤。當(dāng)設(shè)備工作于終端復(fù)用器方式時(shí)，E1支路處理盤只與某一側(cè)的OHT/OLT盤進(jìn)行TUG-3信號交換。

數(shù)據(jù)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?jǐn)?shù)據(jù)的單播和組播。時(shí)鐘盤為設(shè)備提供工作時(shí)鐘，時(shí)鐘源可來自外部2MHz時(shí)鐘、STM-1線路時(shí)鐘，指定E1支路的提取時(shí)鐘或設(shè)備內(nèi)部振蕩源，并按設(shè)定的優(yōu)先級自動(dòng)切換；監(jiān)控盤實(shí)現(xiàn)對機(jī)箱內(nèi)各功能盤的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行設(shè)；公務(wù)盤提供公務(wù)通信；電源盤提供機(jī)內(nèi)電源（可熱備）。

2 設(shè)備配置設(shè)計(jì)

設(shè)備的主要功能單元包括：OHT/OLT開銷處理/光終端盤、E1TP支路處理盤、EHT以太網(wǎng)數(shù)據(jù)盤、SV監(jiān)控盤、CLK定時(shí)盤、OW公務(wù)盤、PWR電源盤等（見圖3）。

圖3 設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

按應(yīng)用方式可設(shè)計(jì)成中繼型設(shè)備或終端型設(shè)備。其中，中繼型設(shè)備用于鏈形網(wǎng)中繼機(jī)和環(huán)形自愈網(wǎng)節(jié)點(diǎn)機(jī)，而終端型設(shè)備則可用作鏈形網(wǎng)（包括點(diǎn)對點(diǎn)連接）的終端機(jī)。終端型分為始端型(H)和末端型(T)。終端機(jī)與中繼機(jī)的差異在于：終端機(jī)只配備一塊OHT/OLT盤，而中繼機(jī)則需要配備兩塊。如增添一塊OHT/OLT盤即可將終端機(jī)改變成中繼機(jī)，這一結(jié)構(gòu)適合于網(wǎng)絡(luò)的分階段建設(shè)與延伸。

3 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

光纖傳輸設(shè)備通過選配ETH數(shù)據(jù)盤提供以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。ETH數(shù)據(jù)盤完成以太網(wǎng)到SDH的適配，通過將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)適配到一個(gè)TUG3上實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)在STM-1上的傳輸。ETH數(shù)據(jù)盤不僅是一個(gè)接入設(shè)備，而且能夠?qū)崿F(xiàn)路由選擇，MAC地址學(xué)習(xí)等網(wǎng)絡(luò)功能，支持?jǐn)?shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)通道。根據(jù)需要，可以配置為64kb/s同步數(shù)字通道，或波特率不大于9.6k的異步數(shù)據(jù)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(jiān)控軟件設(shè)置。數(shù)據(jù)通道可設(shè)置成點(diǎn)對點(diǎn)型、廣播型或總線型。點(diǎn)對點(diǎn)型可以為網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)之間提供全雙工通信，但是兩條數(shù)據(jù)信道只能為兩對節(jié)點(diǎn)提供這種點(diǎn)對點(diǎn)通信。廣播型設(shè)置則可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)到多點(diǎn)的單工廣播型通信，總線型設(shè)置允許在一條數(shù)據(jù)信道上任意節(jié)點(diǎn)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，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(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的鏈路層協(xié)議；2）示閑節(jié)點(diǎn)發(fā)送高電平。

5 公務(wù)電話

通過STM-1幀結(jié)構(gòu)中的E1開銷字節(jié)提供一條公務(wù)電話線路。每端設(shè)備配備公務(wù)話機(jī)一臺，可為網(wǎng)上的各節(jié)點(diǎn)提供公務(wù)聯(lián)絡(luò)，能設(shè)置成熱線方式或撥號呼叫方式。在熱線方式下，任何一節(jié)點(diǎn)摘機(jī)，設(shè)置成熱線方式的各節(jié)點(diǎn)均振鈴；采用撥號呼叫時(shí)，話機(jī)必須工作于雙音多頻（DTMF）方式，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、點(diǎn)對群和點(diǎn)對全線的選擇性呼叫。當(dāng)三方以上參與通話時(shí)，進(jìn)入公務(wù)會(huì)議電話方式。

網(wǎng)管軟件監(jiān)控設(shè)計(jì)

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

1 信道分配

圖4為一個(gè)具有三個(gè)節(jié)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A與另外兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過TUG-3-1進(jìn)行交叉連接的分配。例如，主站（節(jié)點(diǎn)0）的A01端口通過TUG-3-1的CH01通道與節(jié)點(diǎn)1的A01端口互連，主站的A11端口則通過TUG-3-1的CH11通道與節(jié)點(diǎn)2的A01端口互連。依此類推，站甲和站乙中尚未分配的端口則可經(jīng)其他TUG-3繼續(xù)分配。交叉連接設(shè)置表中的每一列對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，表的大小隨網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)自動(dòng)變化。當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)較多，無法在窗口內(nèi)完全顯示時(shí)，可利用窗口上方的水平滾動(dòng)條。每個(gè)節(jié)點(diǎn)以卡片索引方式用字母A、B、C標(biāo)出該節(jié)點(diǎn)的E1支路處理盤E1TP配備情況。局端型設(shè)備可配置1～3塊I型E1TP盤，每盤對應(yīng)21個(gè)E1物理接口，用A1～A21，B1～B21，C1～C21表示。遠(yuǎn)端型設(shè)備可配置一塊II型E1TP盤，或一塊以上I型E1TP盤，每塊盤對應(yīng)21個(gè)E1物理接口，用A1～A21（B1～B21，C1～C21）表示。

圖4 交叉連接設(shè)置表

2 誤碼監(jiān)視

為了對網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)有全局的了解，誤碼監(jiān)視是作為網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控命令使用的。通過此命令，可以方便地發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)誤碼的光纖段。

3 監(jiān)控網(wǎng)關(guān)設(shè)定

監(jiān)控網(wǎng)關(guān)是指為另一個(gè)子網(wǎng)傳遞監(jiān)控命令的網(wǎng)元，通常與另一個(gè)子網(wǎng)的主控節(jié)點(diǎn)在同一機(jī)房。網(wǎng)關(guān)的設(shè)定取決于網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，通常在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)或擴(kuò)容時(shí)由承建廠商實(shí)施。但是作為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)元需要保存相關(guān)的路由表。在更換監(jiān)控盤時(shí)，要重新將路由表下載到各個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。

4 網(wǎng)元監(jiān)控

網(wǎng)元監(jiān)控的對象為構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備，監(jiān)控內(nèi)容分為兩類，即設(shè)備設(shè)置和單元盤監(jiān)控。設(shè)備設(shè)置包括節(jié)點(diǎn)地址設(shè)定和信息查詢等，通過與節(jié)點(diǎn)設(shè)備直接相連的RS232接口實(shí)施；單元盤監(jiān)控的對象是具體的單元盤，監(jiān)控內(nèi)容因盤而異。