航天測控通信系統多業務傳送設備(SMSTP)技術

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、遙控信號發送任務的綜合電子系統，包括指揮通信、數據傳輸、天地通信、時間同步、實況電視監視及傳輸、語音通信、幀中繼交換等子系統。由于地球曲率的影響，以無線電微波傳播為基礎的測控系統，用一個地點的地面站不可能實現對運載火箭，航天器進行全航程觀測，需要用分布在不同地點的多個地面站“接力”連接才能完成測控任務。因此，如何實現測控通信系統的數據、圖像、電視和電話等信息的互連互通，是關系航天任務成敗的關鍵所在。

功能模型及關鍵技術

1 SMSTP功能模型

航天測控通信系統多業務傳送設備（SMSTP）是基于測控通信系統特點而設計的，可實現多種業務傳送的設備。它集成了DXC和IP邊緣路由交換功能，可以同時實現TDM、ATM、以太網等業務接入處理和傳送，并提供統一的網管，其功能框圖如圖1所示。這種設備的關鍵特征為：以太網業務適配到MPLS層，然后映射到SDH通道中傳送；也可以將以太網業務適配到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關鍵技術

SMSTP的關鍵技術有封裝方式、級聯方式、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，支持點對點和環網結構，并實現不同廠家間的數據業務互連。VC虛級聯實現了帶寬動態調整以及業務帶寬和SDH 虛容器之間的適配，能比連續級聯更好地利用SDH鏈路帶寬，提高了傳送效率，并大大簡化了網管配置難度。LCAS可以根據業務流量對所分配的虛容器帶寬進行動態調整，極大提高了以太網透傳業務的可靠性和帶寬利用率，而且在這個調整過程中不會對數據傳送性能造成影響。
　
系統設備實現

1 硬件模塊設計

航天測控通信系統多業務傳送設備（SMSTP）的主要作用是將多種數字信號復用成高速數字信號，再逆向進行相應的解復用，并提供集中的系統監控、公務電話等功能。該設備具有多業務支持能力，在實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、千兆以太網接口，可以將上述各種支路信號復用成STM-16速率等級的線路信號。系統內部能完成用戶端口信號的復用、解復用，VC的映射和開銷的處理。結合綜合網管系統，提供對各單元的配置、控制和性能監視功能，在STM-16線路端還提供1+1線路保護。各功能盤間的信號關系模塊如圖2所示。

圖2 SMSTP設備模塊框圖

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

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

數據業務的接入和傳輸占用1個TUG-3，支持100M以太網，提供50M帶寬，可支持數據的單播和組播。時鐘盤為設備提供工作時鐘，時鐘源可來自外部2MHz時鐘、STM-1線路時鐘，指定E1支路的提取時鐘或設備內部振蕩源，并按設定的優先級自動切換；監控盤實現對機箱內各功能盤的實時監控，并對運行狀態進行設；公務盤提供公務通信；電源盤提供機內電源（可熱備）。

2 設備配置設計

設備的主要功能單元包括：OHT/OLT開銷處理/光終端盤、E1TP支路處理盤、EHT以太網數據盤、SV監控盤、CLK定時盤、OW公務盤、PWR電源盤等（見圖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中繼機和環形自愈網節點機，而終端型設備則可用作鏈形網（包括點對點連接）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，而中繼機則需要配備兩塊。如增添一塊OHT/OLT盤即可將終端機改變成中繼機，這一結構適合于網絡的分階段建設與延伸。

3 以太網數據業務

光纖傳輸設備通過選配ETH數據盤提供以太網數據業務。ETH數據盤完成以太網到SDH的適配，通過將以太網數據適配到一個TUG3上實現以太網在STM-1上的傳輸。ETH數據盤不僅是一個接入設備，而且能夠實現路由選擇，MAC地址學習等網絡功能，支持數據的單播和組播，因而可以方便的組成各種以太網，具有很好的網絡性能。

4 數據通道

光纖傳輸網在提供網元間透明傳輸信道的同時，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對點型、廣播型或總線型。點對點型可以為網絡上任意節點之間提供全雙工通信，但是兩條數據信道只能為兩對節點提供這種點對點通信。廣播型設置則可以實現一點到多點的單工廣播型通信，總線型設置允許在一條數據信道上任意節點向其他節點發送數據，前提條件是：1）參加通信的各方采用某種可以保證任意時刻最多只有一個節點發送數據的鏈路層協議；2）示閑節點發送高電平。

5 公務電話

通過STM-1幀結構中的E1開銷字節提供一條公務電話線路。每端設備配備公務話機一臺，可為網上的各節點提供公務聯絡，能設置成熱線方式或撥號呼叫方式。在熱線方式下，任何一節點摘機，設置成熱線方式的各節點均振鈴；采用撥號呼叫時，話機必須工作于雙音多頻（DTMF）方式，可實現點對點、點對多點、點對群和點對全線的選擇性呼叫。當三方以上參與通話時，進入公務會議電話方式。

網管軟件監控設計

網絡監控的對象為整個子網，監控內容包括信道分配、誤碼監視、網關監控等。

1 信道分配

圖4為一個具有三個節點的環形或鏈形網的信道分配表，表中顯示了主站支路盤A與另外兩個節點之間通過TUG-3-1進行交叉連接的分配。例如，主站（節點0）的A01端口通過TUG-3-1的CH01通道與節點1的A01端口互連，主站的A11端口則通過TUG-3-1的CH11通道與節點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其他TUG-3繼續分配。交叉連接設置表中的每一列對應網絡上的一個節點，表的大小隨網絡節點數自動變化。當節點數較多，無法在窗口內完全顯示時，可利用窗口上方的水平滾動條。每個節點以卡片索引方式用字母A、B、C標出該節點的E1支路處理盤E1TP配備情況。局端型設備可配置1～3塊I型E1TP盤，每盤對應21個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，或一塊以上I型E1TP盤，每塊盤對應21個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

為了對網絡的運行狀態有全局的了解，誤碼監視是作為網絡監控命令使用的。通過此命令，可以方便地發現出現誤碼的光纖段。

3 監控網關設定

監控網關是指為另一個子網傳遞監控命令的網元，通常與另一個子網的主控節點在同一機房。網關的設定取決于網絡的結構，通常在網絡建設或擴容時由承建廠商實施。但是作為網關節點的網元需要保存相關的路由表。在更換監控盤時，要重新將路由表下載到各個網關節點。

4 網元監控

網元監控的對象為構成網絡節點的設備，監控內容分為兩類，即設備設置和單元盤監控。設備設置包括節點地址設定和信息查詢等，通過與節點設備直接相連的RS232接口實施；單元盤監控的對象是具體的單元盤，監控內容因盤而異。