从IP传输网角度分析网络传输时延对雷达信号的影响

龙翔

摘要：雷达通过电磁波的辐射和接收实现对目标的探测和定位，空管雷达组网扩展了雷达探测和跟踪的空域，改善了雷达探测性能，提高了雷达的抗干扰能力。雷达网数据在传输过程中存在网络传输时延，在雷达网控制系统的控制器和执行器前加入一定长度的队列作为缓冲区，可以减少雷达网络时延。网络实验证明，插入队列补偿网络时延的方法是有效的。

关键词：雷达组网;网络时延;网络拥塞

1 航管雷达

民航空中交通管理人员在日常工作期间，需要实时掌握各自管辖空域中全部航班的空中位置，预估其飞行轨迹，在确保各个航班满足安全间隔的首要前提下，指挥航班安全有序的飞行。航管雷达就是民航空中交通管理人员最重要的工具，航管雷达是帮助空管管制员了解航班空中位置的专用雷达，主要分为一次监视雷达和二次监视雷达两类。它是通过电磁波的辐射和接收的方法，实现对目标的探测和定位。对运动的目标，雷达需要不间断地对之探测和定位，航管雷达要求雷达技能可靠地探测和跟踪目标，又能精确地对目标进行定位。

2 民航传输网

在二十世纪八十年代，我国民航业务的传输主要采用专线点对点方式，雷达、甚高频通信、电报、管制移交电话每种业务都有各自独立的传输专线。随着民航空管业务的快速发展，爆炸式增长的业务量迫使空管建立自己的传输接入网络。同时，效益性推动着空管业务由原先的经各自的传输专线逐步向同一传输平台整合转变。通过复用器传输完成多种业务的混合传输。二十一世纪初，民航空管业务迎来高速增长期，不同种类的业务对网络的要求也不同，于是根据所承载的业务类型，不同特点的传输接入网络逐步形成。同时各种接入网对传输承载提出了要求，因此传输承载网从中分离出来。分离出来的传输承载网，能更好地满足接入网的多元化。

2.1 空管雷达组网

随着现代电子干扰技术的不断发展，单部雷达面临的威胁越来越大。雷达组网可以充分利用各单部雷达的资源和信息融合优势，将多部不同体制、不同频段、不同极化方式的雷达组成一个整体，极大提高了整体探测和抗干扰能力。空管雷达组网是雷达组网的一个应用分支，空管雷达通过对多部空管雷达适当布站，对网内各部雷达的信息形成“网”状收集与传递，集中到组网中心站综合处理、合成，形成一个统一的，功能强大的独立雷达网。

2.2雷达通信网

现代科技的发展，使得网络通信成为通信技术的主流。在雷达网通信中，单一雷达分组数据沿着由链路和路由器构成的雷达数据传输网络传输到组网雷达的中央处理器。当突发的分组同时到达时，到达的分组数量会超过路由器的瞬时分组传送能力。当传输数据发生瞬时拥塞时，路由器提供的响应时间是不确定的，这必然造成传输数据不能顺利的到达目的站，这些试图通过该路由器的分组都将经历一个附加的延迟时间，这就造成了网络时延。为了保证空管雷达组网的效率，雷达组网的数据传输必须保证最小的传输时延和时延抖动，并在发生瞬时网络拥塞时进行相关的处理并保证丢包率最小[1]。关于网络时延分析的研究成果有：Nilsson将时延建模成Markov链;Bauer提出了最新采样保持模型和延迟最大化模型;Feng-li Lian 对时延的构成做了详尽的分析，研究了时延和网络控制性能之间的关系。通过以上时延分析可知，雷达数据传输端到端时延是由传输网络和设备共同决定的。网络带宽决定信息的发送时间，传输时间在小范围内可忽略不计，因此传输时延Ttrans是确定的，雷达数据传输时延的不确定性主要来自Twait。

2.3 网络时延

民航空管业务中，雷达信号对传输网络时延尤为敏感，当传输网络时延过大，自动化系统会判断其接收的雷达信号为过时数据，将其丢弃。若某路雷达数据一直因传输时延被系统丢弃，空管将认为该路雷达无法使用。从而失去对这一片空域情况的监控。衡量网络传输能力的重要指标之一是将一个分组从源节点传到目的节点的时延。对时延的考虑会影响网络算法和协议的选择。网络中的时延通常包括四个部分：处理时延、排队时延、传输时延和传播时延。互联网端到端之间主要的网络设备包括：城域网、骨干网路由器、交换连接设备、底层传输设备和传输链路等。各部分设备在网络中引入的时延各不相同[2]。

（1）路由器和交换连接设备在处理分组包时，引入的时延一般在几十个 μs，网络无拥塞的情况下一般不超过 50个 μs。

（2）传输设备：在光中继放大的过程中，引入的时延一般可以忽略，但在光电转换过程中，电再生中继会引入较大的时延，主要是由于先解调除电信号再调制成光信号，一般在几次功率放大后需要电再生一次，提高信噪比，因此时延的增加也不可避免。

（3）传输链路：由于传输距离的影响产生传输时延。理论上，光的传输速度是 30 万公里 / 秒，但光信号在光纤中传输时，由于光纤内芯的折射率一般在 1.5 左右，因此，光在光纤中的速度是 200，000 Km/S，即：100ms 只能传输 2 万公里。

在实际应用中，以目前在中南各地部署最为广泛的 IP传输设备——H3C 的 FA36 路由器 MSR 系列为例，在雷达站部署的 FA36 设备上配置 RTA 终端，作为服务端引入雷达信号，通过运营商的传输干线，送至广州区域管制中心和广州新机场航管楼，并通过部署在这两个中心节点的 FA36 设备实现雷达信号下地，即可以将雷达信号送至自动化设备或其他需要雷达信号的设备予以使用。而实现雷达信号下地的 FA36 路由器设备，在 IP 传输网中称为客户端的角色。由于完成一路雷达信号的引接工作，都需要分别在异地的 FA36 路由器设备上完成服务端和客户端的 RTA 终端配置，从而开通用于雷达信号传输的虚拟业务通道。

3 结束语

这是一个科技改革飞速发展的时代，许多技术尚未被成熟运用便被淘汰也是不無可能。尤其是在传输技术领域，日新月异的传输技术手段要合上民航以安全为首要任务的步伐，需要不断进行尝试工作，在实验环境下反复测试。在民航业，许多”过时“的技术手段，如 ATM、PCM、PDH 仍在使用，对于技术的要求，安全、可靠、稳定在民航系统是摆在首位的。对于在传输网中，因传输时延导致的雷达信号不准确，无法被空管自动化设备使用，可以通过对传输设备的配置优化，减小传输时延对空管雷达的影响，使雷达信号可以正常使用。

参考文献：

[1]李巍屹.WLAN漫游及与移动网络融合的关键技术分析[J].电信科学，2019，8（3）：22-23.