從IP傳輸網(wǎng)角度分析網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延對(duì)雷達(dá)信號(hào)的影響

龍翔

摘要：雷達(dá)通過電磁波的輻射和接收實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的探測和定位，空管雷達(dá)組網(wǎng)擴(kuò)展了雷達(dá)探測和跟蹤的空域，改善了雷達(dá)探測性能，提高了雷達(dá)的抗干擾能力。雷達(dá)網(wǎng)數(shù)據(jù)在傳輸過程中存在網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延，在雷達(dá)網(wǎng)控制系統(tǒng)的控制器和執(zhí)行器前加入一定長度的隊(duì)列作為緩沖區(qū)，可以減少雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)證明，插入隊(duì)列補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的方法是有效的。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)組網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)時(shí)延;網(wǎng)絡(luò)擁塞

1 航管雷達(dá)

民航空中交通管理人員在日常工作期間，需要實(shí)時(shí)掌握各自管轄空域中全部航班的空中位置，預(yù)估其飛行軌跡，在確保各個(gè)航班滿足安全間隔的首要前提下，指揮航班安全有序的飛行。航管雷達(dá)就是民航空中交通管理人員最重要的工具，航管雷達(dá)是幫助空管管制員了解航班空中位置的專用雷達(dá)，主要分為一次監(jiān)視雷達(dá)和二次監(jiān)視雷達(dá)兩類。它是通過電磁波的輻射和接收的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的探測和定位。對(duì)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)，雷達(dá)需要不間斷地對(duì)之探測和定位，航管雷達(dá)要求雷達(dá)技能可靠地探測和跟蹤目標(biāo)，又能精確地對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。

2 民航傳輸網(wǎng)

在二十世紀(jì)八十年代，我國民航業(yè)務(wù)的傳輸主要采用專線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，雷達(dá)、甚高頻通信、電報(bào)、管制移交電話每種業(yè)務(wù)都有各自獨(dú)立的傳輸專線。隨著民航空管業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，爆炸式增長的業(yè)務(wù)量迫使空管建立自己的傳輸接入網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，效益性推動(dòng)著空管業(yè)務(wù)由原先的經(jīng)各自的傳輸專線逐步向同一傳輸平臺(tái)整合轉(zhuǎn)變。通過復(fù)用器傳輸完成多種業(yè)務(wù)的混合傳輸。二十一世紀(jì)初，民航空管業(yè)務(wù)迎來高速增長期，不同種類的業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求也不同，于是根據(jù)所承載的業(yè)務(wù)類型，不同特點(diǎn)的傳輸接入網(wǎng)絡(luò)逐步形成。同時(shí)各種接入網(wǎng)對(duì)傳輸承載提出了要求，因此傳輸承載網(wǎng)從中分離出來。分離出來的傳輸承載網(wǎng)，能更好地滿足接入網(wǎng)的多元化。

2.1 空管雷達(dá)組網(wǎng)

隨著現(xiàn)代電子干擾技術(shù)的不斷發(fā)展，單部雷達(dá)面臨的威脅越來越大。雷達(dá)組網(wǎng)可以充分利用各單部雷達(dá)的資源和信息融合優(yōu)勢，將多部不同體制、不同頻段、不同極化方式的雷達(dá)組成一個(gè)整體，極大提高了整體探測和抗干擾能力?？展芾走_(dá)組網(wǎng)是雷達(dá)組網(wǎng)的一個(gè)應(yīng)用分支，空管雷達(dá)通過對(duì)多部空管雷達(dá)適當(dāng)布站，對(duì)網(wǎng)內(nèi)各部雷達(dá)的信息形成“網(wǎng)”狀收集與傳遞，集中到組網(wǎng)中心站綜合處理、合成，形成一個(gè)統(tǒng)一的，功能強(qiáng)大的獨(dú)立雷達(dá)網(wǎng)。

2.2雷達(dá)通信網(wǎng)

現(xiàn)代科技的發(fā)展，使得網(wǎng)絡(luò)通信成為通信技術(shù)的主流。在雷達(dá)網(wǎng)通信中，單一雷達(dá)分組數(shù)據(jù)沿著由鏈路和路由器構(gòu)成的雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇M網(wǎng)雷達(dá)的中央處理器。當(dāng)突發(fā)的分組同時(shí)到達(dá)時(shí)，到達(dá)的分組數(shù)量會(huì)超過路由器的瞬時(shí)分組傳送能力。當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生瞬時(shí)擁塞時(shí)，路由器提供的響應(yīng)時(shí)間是不確定的，這必然造成傳輸數(shù)據(jù)不能順利的到達(dá)目的站，這些試圖通過該路由器的分組都將經(jīng)歷一個(gè)附加的延遲時(shí)間，這就造成了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延。為了保證空管雷達(dá)組網(wǎng)的效率，雷達(dá)組網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸必須保證最小的傳輸時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)，并在發(fā)生瞬時(shí)網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)進(jìn)行相關(guān)的處理并保證丟包率最小[1]。關(guān)于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延分析的研究成果有：Nilsson將時(shí)延建模成Markov鏈;Bauer提出了最新采樣保持模型和延遲最大化模型;Feng-li Lian 對(duì)時(shí)延的構(gòu)成做了詳盡的分析，研究了時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)控制性能之間的關(guān)系。通過以上時(shí)延分析可知，雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸端到端時(shí)延是由傳輸網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備共同決定的。網(wǎng)絡(luò)帶寬決定信息的發(fā)送時(shí)間，傳輸時(shí)間在小范圍內(nèi)可忽略不計(jì)，因此傳輸時(shí)延Ttrans是確定的，雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延的不確定性主要來自Twait。

2.3 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延

民航空管業(yè)務(wù)中，雷達(dá)信號(hào)對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)延尤為敏感，當(dāng)傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)延過大，自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)判斷其接收的雷達(dá)信號(hào)為過時(shí)數(shù)據(jù)，將其丟棄。若某路雷達(dá)數(shù)據(jù)一直因傳輸時(shí)延被系統(tǒng)丟棄，空管將認(rèn)為該路雷達(dá)無法使用。從而失去對(duì)這一片空域情況的監(jiān)控。衡量網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的重要指標(biāo)之一是將一個(gè)分組從源節(jié)點(diǎn)傳到目的節(jié)點(diǎn)的時(shí)延。對(duì)時(shí)延的考慮會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)算法和協(xié)議的選擇。網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)延通常包括四個(gè)部分：處理時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延、傳輸時(shí)延和傳播時(shí)延。互聯(lián)網(wǎng)端到端之間主要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括：城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)路由器、交換連接設(shè)備、底層傳輸設(shè)備和傳輸鏈路等。各部分設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中引入的時(shí)延各不相同[2]。

（1）路由器和交換連接設(shè)備在處理分組包時(shí)，引入的時(shí)延一般在幾十個(gè) μs，網(wǎng)絡(luò)無擁塞的情況下一般不超過 50個(gè) μs。

（2）傳輸設(shè)備：在光中繼放大的過程中，引入的時(shí)延一般可以忽略，但在光電轉(zhuǎn)換過程中，電再生中繼會(huì)引入較大的時(shí)延，主要是由于先解調(diào)除電信號(hào)再調(diào)制成光信號(hào)，一般在幾次功率放大后需要電再生一次，提高信噪比，因此時(shí)延的增加也不可避免。

（3）傳輸鏈路：由于傳輸距離的影響產(chǎn)生傳輸時(shí)延。理論上，光的傳輸速度是 30 萬公里 / 秒，但光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)，由于光纖內(nèi)芯的折射率一般在 1.5 左右，因此，光在光纖中的速度是 200，000 Km/S，即：100ms 只能傳輸 2 萬公里。

在實(shí)際應(yīng)用中，以目前在中南各地部署最為廣泛的 IP傳輸設(shè)備——H3C 的 FA36 路由器 MSR 系列為例，在雷達(dá)站部署的 FA36 設(shè)備上配置 RTA 終端，作為服務(wù)端引入雷達(dá)信號(hào)，通過運(yùn)營商的傳輸干線，送至廣州區(qū)域管制中心和廣州新機(jī)場航管樓，并通過部署在這兩個(gè)中心節(jié)點(diǎn)的 FA36 設(shè)備實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)下地，即可以將雷達(dá)信號(hào)送至自動(dòng)化設(shè)備或其他需要雷達(dá)信號(hào)的設(shè)備予以使用。而實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)下地的 FA36 路由器設(shè)備，在 IP 傳輸網(wǎng)中稱為客戶端的角色。由于完成一路雷達(dá)信號(hào)的引接工作，都需要分別在異地的 FA36 路由器設(shè)備上完成服務(wù)端和客戶端的 RTA 終端配置，從而開通用于雷達(dá)信號(hào)傳輸?shù)奶摂M業(yè)務(wù)通道。

3 結(jié)束語

這是一個(gè)科技改革飛速發(fā)展的時(shí)代，許多技術(shù)尚未被成熟運(yùn)用便被淘汰也是不無可能。尤其是在傳輸技術(shù)領(lǐng)域，日新月異的傳輸技術(shù)手段要合上民航以安全為首要任務(wù)的步伐，需要不斷進(jìn)行嘗試工作，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下反復(fù)測試。在民航業(yè)，許多”過時(shí)“的技術(shù)手段，如 ATM、PCM、PDH 仍在使用，對(duì)于技術(shù)的要求，安全、可靠、穩(wěn)定在民航系統(tǒng)是擺在首位的。對(duì)于在傳輸網(wǎng)中，因傳輸時(shí)延導(dǎo)致的雷達(dá)信號(hào)不準(zhǔn)確，無法被空管自動(dòng)化設(shè)備使用，可以通過對(duì)傳輸設(shè)備的配置優(yōu)化，減小傳輸時(shí)延對(duì)空管雷達(dá)的影響，使雷達(dá)信號(hào)可以正常使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李巍屹.WLAN漫游及與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合的關(guān)鍵技術(shù)分析[J].電信科學(xué)，2019，8（3）：22-23.