從IP傳輸網角度分析網絡傳輸時延對雷達信號的影響

龍翔

摘要：雷達通過電磁波的輻射和接收實現對目標的探測和定位，空管雷達組網擴展了雷達探測和跟蹤的空域，改善了雷達探測性能，提高了雷達的抗干擾能力。雷達網數據在傳輸過程中存在網絡傳輸時延，在雷達網控制系統的控制器和執行器前加入一定長度的隊列作為緩沖區，可以減少雷達網絡時延。網絡實驗證明，插入隊列補償網絡時延的方法是有效的。

關鍵詞：雷達組網;網絡時延;網絡擁塞

1 航管雷達

民航空中交通管理人員在日常工作期間，需要實時掌握各自管轄空域中全部航班的空中位置，預估其飛行軌跡，在確保各個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。航管雷達就是民航空中交通管理人員最重要的工具，航管雷達是幫助空管管制員了解航班空中位置的專用雷達，主要分為一次監視雷達和二次監視雷達兩類。它是通過電磁波的輻射和接收的方法，實現對目標的探測和定位。對運動的目標，雷達需要不間斷地對之探測和定位，航管雷達要求雷達技能可靠地探測和跟蹤目標，又能精確地對目標進行定位。

2 民航傳輸網

在二十世紀八十年代，我國民航業務的傳輸主要采用專線點對點方式，雷達、甚高頻通信、電報、管制移交電話每種業務都有各自獨立的傳輸專線。隨著民航空管業務的快速發展，爆炸式增長的業務量迫使空管建立自己的傳輸接入網絡。同時，效益性推動著空管業務由原先的經各自的傳輸專線逐步向同一傳輸平臺整合轉變。通過復用器傳輸完成多種業務的混合傳輸。二十一世紀初，民航空管業務迎來高速增長期，不同種類的業務對網絡的要求也不同，于是根據所承載的業務類型，不同特點的傳輸接入網絡逐步形成。同時各種接入網對傳輸承載提出了要求，因此傳輸承載網從中分離出來。分離出來的傳輸承載網，能更好地滿足接入網的多元化。

2.1 空管雷達組網

隨著現代電子干擾技術的不斷發展，單部雷達面臨的威脅越來越大。雷達組網可以充分利用各單部雷達的資源和信息融合優勢，將多部不同體制、不同頻段、不同極化方式的雷達組成一個整體，極大提高了整體探測和抗干擾能力?？展芾走_組網是雷達組網的一個應用分支，空管雷達通過對多部空管雷達適當布站，對網內各部雷達的信息形成“網”狀收集與傳遞，集中到組網中心站綜合處理、合成，形成一個統一的，功能強大的獨立雷達網。

2.2雷達通信網

現代科技的發展，使得網絡通信成為通信技術的主流。在雷達網通信中，單一雷達分組數據沿著由鏈路和路由器構成的雷達數據傳輸網絡傳輸到組網雷達的中央處理器。當突發的分組同時到達時，到達的分組數量會超過路由器的瞬時分組傳送能力。當傳輸數據發生瞬時擁塞時，路由器提供的響應時間是不確定的，這必然造成傳輸數據不能順利的到達目的站，這些試圖通過該路由器的分組都將經歷一個附加的延遲時間，這就造成了網絡時延。為了保證空管雷達組網的效率，雷達組網的數據傳輸必須保證最小的傳輸時延和時延抖動，并在發生瞬時網絡擁塞時進行相關的處理并保證丟包率最小[1]。關于網絡時延分析的研究成果有：Nilsson將時延建模成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 對時延的構成做了詳盡的分析，研究了時延和網絡控制性能之間的關系。通過以上時延分析可知，雷達數據傳輸端到端時延是由傳輸網絡和設備共同決定的。網絡帶寬決定信息的發送時間，傳輸時間在小范圍內可忽略不計，因此傳輸時延Ttrans是確定的，雷達數據傳輸時延的不確定性主要來自Twait。

2.3 網絡時延

民航空管業務中，雷達信號對傳輸網絡時延尤為敏感，當傳輸網絡時延過大，自動化系統會判斷其接收的雷達信號為過時數據，將其丟棄。若某路雷達數據一直因傳輸時延被系統丟棄，空管將認為該路雷達無法使用。從而失去對這一片空域情況的監控。衡量網絡傳輸能力的重要指標之一是將一個分組從源節點傳到目的節點的時延。對時延的考慮會影響網絡算法和協議的選擇。網絡中的時延通常包括四個部分：處理時延、排隊時延、傳輸時延和傳播時延?；ヂ摼W端到端之間主要的網絡設備包括：城域網、骨干網路由器、交換連接設備、底層傳輸設備和傳輸鏈路等。各部分設備在網絡中引入的時延各不相同[2]。

（1）路由器和交換連接設備在處理分組包時，引入的時延一般在幾十個 μs，網絡無擁塞的情況下一般不超過 50個 μs。

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

（3）傳輸鏈路：由于傳輸距離的影響產生傳輸時延。理論上，光的傳輸速度是 30 萬公里 / 秒，但光信號在光纖中傳輸時，由于光纖內芯的折射率一般在 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。

在實際應用中，以目前在中南各地部署最為廣泛的 IP傳輸設備——H3C 的 FA36 路由器 MSR 系列為例，在雷達站部署的 FA36 設備上配置 RTA 終端，作為服務端引入雷達信號，通過運營商的傳輸干線，送至廣州區域管制中心和廣州新機場航管樓，并通過部署在這兩個中心節點的 FA36 設備實現雷達信號下地，即可以將雷達信號送至自動化設備或其他需要雷達信號的設備予以使用。而實現雷達信號下地的 FA36 路由器設備，在 IP 傳輸網中稱為客戶端的角色。由于完成一路雷達信號的引接工作，都需要分別在異地的 FA36 路由器設備上完成服務端和客戶端的 RTA 終端配置，從而開通用于雷達信號傳輸的虛擬業務通道。

3 結束語

這是一個科技改革飛速發展的時代，許多技術尚未被成熟運用便被淘汰也是不無可能。尤其是在傳輸技術領域，日新月異的傳輸技術手段要合上民航以安全為首要任務的步伐，需要不斷進行嘗試工作，在實驗環境下反復測試。在民航業，許多”過時“的技術手段，如 ATM、PCM、PDH 仍在使用，對于技術的要求，安全、可靠、穩定在民航系統是擺在首位的。對于在傳輸網中，因傳輸時延導致的雷達信號不準確，無法被空管自動化設備使用，可以通過對傳輸設備的配置優化，減小傳輸時延對空管雷達的影響，使雷達信號可以正常使用。

參考文獻：

[1]李巍屹.WLAN漫游及與移動網絡融合的關鍵技術分析[J].電信科學，2019，8（3）：22-23.