SDH和WDM光通信技術(shù)如何應用在分布式雷達系統(tǒng)中

　　隨著雷達技術(shù)的發(fā)展，雷達對信號的傳輸提出了很多新要求。現(xiàn)代很多新體制雷達系統(tǒng)由多個雷達站協(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)等只需傳輸點跡和航跡信息，其數(shù)據(jù)通信速率較低，通信容量較?。环植际嚼走_需傳輸接收信號A／D轉(zhuǎn)換后的實時回波數(shù)據(jù)，其通信需求的最大特點也是最大難點在于超寬帶大容量數(shù)據(jù)的長距離實時傳輸。

　　分布式雷達系統(tǒng)由一個聯(lián)合處理控制中心和多個發(fā)射站及多個接收站組成。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間基準，便于各雷達之間的時間同步；不同接收站、不同頻率的接收信號傳輸?shù)铰?lián)合處理控制中心，綜合起來進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：采用多個同頻或不同頻輻射信號，采用多個接收站接收信號，將多站接收到的多個頻段信號傳輸?shù)教幚碇行倪M行積累（相參或非相參）處理。

　　寬帶通信網(wǎng)絡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于通信網(wǎng)絡的支持，其性能的好壞直接影響整個系統(tǒng)的性能發(fā)揮。

　　2光通信技術(shù)

　　光纖通信系統(tǒng)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(tǒng)，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。

　　在目前的雷達通信系統(tǒng)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?shù)臄?shù)據(jù)復接成專用的高速數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，經(jīng)電光轉(zhuǎn)換變成光信號在光纖中傳輸，在對端經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、分接后恢復所需數(shù)據(jù)。這種方法的好處是采用自定義高速傳輸協(xié)議，協(xié)議開銷少，傳輸效率高。缺點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(tǒng)中采用SDH（同步數(shù)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(tǒng)的通信容量，在必要時能夠接入公共通信網(wǎng)，大大擴展了雷達系統(tǒng)的布防范圍。

　　2.1 SDH技術(shù)

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

　　SDH有一套標準的信息速率結(jié)構(gòu)等級，稱為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STM-1同步復用、字節(jié)間插后形成。SDH標準接口速率見表1。

　　國際電聯(lián)在ITU-T G.707中對STM-N信號的幀結(jié)構(gòu)作了規(guī)定。STM-N的幀是以字節(jié)為單位的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)，由縱向9行和橫向270×N列字節(jié)組成。傳輸時按從左至右、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(jié)構(gòu)由SOH（段開銷）、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(jié)構(gòu)中存放各種信息碼塊的地方，其中還含有POH（通道開銷字節(jié)）。

　　SDH傳輸業(yè)務信號時各種業(yè)務信號要進入SDH的幀結(jié)構(gòu)都要經(jīng)過映射、定位和復用3個步驟。映射是將各種速率的信號先經(jīng)過碼速調(diào)整裝入相應的標準容器（C），再加入POH形成VC（虛容器）的過程。幀相位發(fā)生偏差稱為幀偏移，定位即是將幀偏移信息收進TU（支路單元）或AU（管理單元）的過程，它通過TUPTR（TU指針）或AUPTR（管理指針）的功能來實現(xiàn)。復用則是將多個低價通道層信號通過碼速調(diào)整使之進入高價通道，或?qū)⒍鄠€高價通道層信號通過碼速調(diào)整使之進入復用層的過程。

　　隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多不同類型的應用需要通過SDH傳送網(wǎng)絡承載。由于SDH自身能夠?qū)ν馓峁┑臉藴式涌诜N類有限，為了更高效的承載某些速率類型的業(yè)務，出現(xiàn)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VC組合起來，形成一個組合容量更大的容器，使SDH設備可以滿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，采用多個波長的光作為載波，允許各載波信道在同一根光纖內(nèi)同時傳輸。WDM技術(shù)采用光路復用器（光合波器）將多路不同波長的光信號合在一起，在同一根光纖中傳輸；在對端采用光路解復用器（光分波器）將來自同一根光纖中的合波信號分解成多路不同波長的光信號，分別進行處理。與通用的單信道系統(tǒng)相比，WDM不僅極大地提高了網(wǎng)絡系統(tǒng)的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴容簡單和性能可靠等優(yōu)點，特別是它可以直接接人多種業(yè)務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稱為DWDM（密集波分復用）。隨著科技的進步，現(xiàn)代的技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)波長間隔為納米級的復用，甚至可以實現(xiàn)波長間隔為零點幾納米級的復用。

　　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。要實現(xiàn)長距離通信，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(tǒng)工作原理

　　3.1總體方案

　　該分布式雷達通信系統(tǒng)總體方案如圖2所示。

　　該通信系統(tǒng)由1個中心站和多個外圍站組成，采用光纖通信方式進行數(shù)據(jù)傳輸。中心站和各個外圍站之間采用同纜雙向光纖相連，構(gòu)成星形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

　　中心站至外圍站作為下行線路，外圍站至中心站作為上行線路。

下行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)經(jīng)過復用成一路高速串行數(shù)據(jù)，采用高速低抖動復接光傳輸技術(shù)將光信號分送至各外圍站光通信控制分機內(nèi)。外圍站光通信控制分機將信號解復用后恢復各路定時信號、控制信號和話音信號，分送至雷達處理單元和話音終端。

　　上行數(shù)據(jù)主要是各通道接收機A／D轉(zhuǎn)換后的大量數(shù)字基帶IQ數(shù)據(jù)、各單元監(jiān)測信息及話音信號，加上傳輸協(xié)議開銷，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）將A／D數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、幀定位信號等復用組合起來構(gòu)成用戶幀，數(shù)據(jù)速率約為600 Mbit／s。

　　本系統(tǒng)將非標準數(shù)據(jù)映射到標準的SDH幀結(jié)構(gòu)，使其符合ITU-T標準，能夠在后續(xù)處理中應用成熟的SDH技術(shù)，使用許多通信的常規(guī)技術(shù)和設備，在必要時也可接入公共通信網(wǎng)。

　　分布式雷達系統(tǒng)各外圍雷達站的接收通道數(shù)目前為幾十個，在未來將擴展到成百上千個，因此要求通信容量可擴展，考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀?，結(jié)合當前光通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，采用SDH技術(shù)和DWDM技術(shù)相結(jié)合的方案。

　　當雷達系統(tǒng)某外圍站通信容量較低時（小于4×600 Mbit／s），可只配置1塊業(yè)務盤，光路盤可不配置WDM模塊。當雷達系統(tǒng)某外圍站通信容量較高時，可配置WDM光路盤和多塊業(yè)務盤。業(yè)務盤最多可配置8塊，實現(xiàn)單纖20 Gbit／s大容量數(shù)據(jù)傳輸；也可4塊實用、4塊備用，實現(xiàn)單纖10 Gbit／s大容量數(shù)據(jù)熱備份傳輸。

　　下行數(shù)據(jù)傳輸較簡單，下面只對上行的單向數(shù)據(jù)傳輸進行說明。

　　3.2單向數(shù)據(jù)SDH+WDM傳輸原理

　　本系統(tǒng)上行數(shù)據(jù)SDH+WDM傳輸原理如圖3。

　　首先用SDH技術(shù)實現(xiàn)單波2.5 Gbit／s數(shù)據(jù)傳輸，再結(jié)合WDM技術(shù)，采用8波道光信號在同一根光纖中傳輸，實現(xiàn)單纖20 Gbit／s大容量數(shù)據(jù)傳輸。

　　在發(fā)送端，來自多個用戶的600 Mbit／s用戶數(shù)據(jù)經(jīng)用戶接口送入用戶業(yè)務發(fā)送盤，4路用戶數(shù)據(jù)映射到