陈昀跃

摘要：时钟冲突问题常常导致雷达信号传输出现较高误码率导致其无法正常使用，为更好保障空管雷达信号传输。以成都区管引接天府一二次雷达信号为例，研究雷达信号传输中时钟冲突产生的原因。得出解决雷达信号在传输过程中出现时钟冲突的常规解决方法。这对快速定位因时钟问题导致雷达信号在传输过程中被引入高误码的故障有较高价值，有益于提高雷达管制下空管设备保障人员对雷达信号传输的保障力度。

关键词：传输;时钟;雷达信号

引言

随着我国民用航空的飞速发展，雷达管制早已完全替代程序管制。雷达信号一般来自于空管台站，因此保障雷达信号稳定可靠高质量的传输是实现雷达管制的基础。 影响雷达信号传输的因素较多，包括传输链路质量、传输设备本身等，而作为一种同步串行通信，时钟也是影响雷达信号传输的重要因素，本文从时钟角度出发研究分析传输链路上时钟冲突对雷达信号传输的影响及一般解决方法。

1  同步通信与时钟

同步通信指在约定的通信速率下，发送端和接收端的时钟信号频率和相位始终保持一致保证了通信双方在发送和接收数据时具有完全一致的定时关系。由于发送方和接收方采用统一时钟，所以在传送数据的同时还要传送时钟信号，以便接收方可以用时钟信号来确定每个信息位[1]。因此，时钟对同步通信至关重要，空管所涉及的雷达信号传输正是属于同步通信，在这一通信过程中，时钟信号常决定了雷达信号传输质量。

2  案例分析

2.1  案例描述

成都区管中心引接成都新终端区传送的天府一二次雷达信号，通过成都新终端区PCM传输网完成本次信号引接。具体使用设备为安装于成都新终端区和成都区管的一对瑞斯康达综合业务复用平台。但当天府一二次雷达信号送至成都区管后，技术人员使用HCT7000协议分析仪测试，发现传输数据的误码率达到10%，在进行雷达信号传输的通信系统中要求误码率至少在10-3-10-6范围信号才可用，该数据完全达不到通信系统传输误码的最低要求，为进一步求证，技术人员将该信号接入自动化系统测试平台进行测试，发现存在航迹目标丢失、航迹时有时无等现象，确定该路雷达信号不能正常使用。经过初步测试验证，该路信号在成都新终端区上传输设备之前误码率为0，可以明确信号送至成都区管后出现的严重误码是由传输通道带入的。

2.2  故障分析

2.2.1传输过程分析

雷达信号数据在接入传输设备前都正常，在经过传输通道后，对端能够接收数据但误码高。在同步通信中，当同步通信系统中时钟不一致时，通信双方不能够按照相同的节拍来进行数据的发送和接收，就会导致接收端能够收到数据，但数据错误率较高。根据同步通信的此特点，考虑以上案例是因传输系统定时时钟问题引起。为进一步探明原因，对上述传输过程进行详细分析。

案例中涉及用于传输雷达信号的传输系统是一对点对点的瑞斯康达综合业务复用器，该设备属于PCM设备，业务端口为DCE，中继为2M链路，单纯分析这个简单的点对点传输结构很难找到引起误码的原因，于是继续分析梳理雷达信号在上成都新终端区复用器之前的状况，天府一二次雷达从台站端引出后首先通过成都新终端区至台站的一对复用器引接至成都新终端区，而后接入一台RAD RSD-10数据分配器主口，该分配器子口再引出雷达信号接入前面提到的成都新终端区至成都区管的瑞斯康达复用器，拓扑如图1所示。

使用协议分析仪在几个关键点采样测试，其中雷达头COM口、数据分配器主口和子口数据都正常无误码。根据瑞斯康达复用器的特性，业务端口默认且只能设为DCE内时钟，雷达头设置为DTE外时钟，在第一段传输中，雷达源头发送数据时采用跟随线路上复用器业务端口提供的时钟，确保了雷达信号从台站传输至成都新终端区完全正常，在第二段传输中也就是产生严重误码的这段传输中，雷达信号送上复用器的这个业务端口依然是DCE内时钟，因此在此对数据分配器时钟信号的设置和处理就显得尤为重要。

2.2.2数据分配器的时钟处理

目前空管使用较多的雷达数据分配器包括RAD RSD-10和BLACK BOX等，在上述案例中所使用的即为RAD RSD-10，支持8个dte/dce子口通道，既可连接异步设备也可接同步设备，它对系统和数据完全透明。RSD-10从内部产生定时信号或利用来自主通道或子通道1的外部时钟，因此当其工作在同步模式时，也就是用于传输雷达数据时，它的同步工作模式又可以分为内时钟工作模式、主通道外时钟工作模式和子通道1外时钟工作模式，如图2所示。

1）内时钟模式设置要求：将RSD-10的内时钟设置为需要的速率，将连接到RSD-10子通道的DCE设备设置为外时钟，将连接到主通道的DCE设备设置为外时钟。

2）主通道外时钟模式设置要求：将连接到RSD-10主通道的设备设置为内时钟，将连接到子通道的DCE设备设置为外时钟。

3）子通道1外时钟模式设置要求：将RSD-10的时钟设置为使用子通道1的时钟模式，将连接到主通道的DCE设备设置为外时钟，将连接到子通道的DCE设备设置为外时钟，将连接到子通道1的设备设置为内时钟[2]。

2.2.3时钟冲突的产生

结合数据分配器对时钟信号的处理继续分析天府一二次雷达经传输通道出现高误码的原因。

案例中连接分配器主通道的复用器业务口设置为DCE内时钟，数据分配器子通道连接的复用器业务口同样设置为DCE内时钟。当分配器时钟设置为内时钟模式时，如图3所示，在线路段1内，双方设备均向线路侧发送定时时钟，导致时钟冲突，在线路段2内，线路两端设备同样均向线路侧发送定时时钟，也出现时钟冲突，导致信号传输高误码。

当分配器时钟设置为主通道外时钟，如图3，在线路段1内，由复用器发送定时时钟，数據可从复用器业务端口正常发送至分配器，但在线路段2内，分配器子口已带有时钟输出，对端复用器业务端口为DCE内时钟，出现时钟冲突。

当分配器时钟设置为子通道1外时钟模式，如图3，线路段2内复用器需对接子通道1，此时由复用器业务端口发送定时，雷达数据传输方向与时钟方向相反，不会引入高误码。在线路段1内，分配器主通道带入了子通道的时钟，导致在线路段1内，两侧设备同时向线路侧发送定时时钟，时钟会出现冲突。

由此分析可得在该传输拓扑下，不论哪种时钟方式，传输通道都会出现时钟冲突导致最后成都区管引接的天府一二次雷达信号不能正常使用。

3  解决时钟冲突问题的常用方法

通过上述案例可见，只有通过合理设置线路两端设备业务接口的时钟模式，才能确保在传输线路上不会出现时钟冲突，一旦冲突发生，诸如雷达信号这种同步传输通信，会因为发送方和接收方不能按照相同的节拍来收发数据而导致接收方接收信号误码率较高，信号无法正常使用。但有时，因为设备本身特性或设置修改成本等原因，比如大多数PCM设备业务端口只支持设置为DCE内时钟的工作模式，比如雷达站雷达头COM口可能只支持设置为内时钟或者只支持设置为外时钟，又比如調整雷达头输出数据时钟模式对在用生产信号造成较大影响等，都无法通过调整设备的时钟模式来达到不出现时钟冲突的目的，这时一般常见的解决办法是引入时钟隔离设备，通过它阻隔线路上收发双方设备发送至线路的时钟信号，达到时钟隔离作用，阻止时钟冲突产生。

常见的时钟隔离设备是路由器，路由器业务接口可以灵活设置为DET/DCE，既可设置为内时钟，也可设置为外时钟，在线路上插入路由器，再根据线路两侧收发数据设备的时钟工作模式调整路由器两端接口的时钟模式以适应数据收发设备的时钟即可达到隔离冲突的效果。下面如图4建立一个传输模型，将H3C路由器作为时钟隔离设备加入分配器子口与传输设备之间，用以详细讲解如何使用和配置该路由器实现时钟隔离。

当数据分配器工作在内时钟或外时钟模式时，子通道都向外输出时钟，这时将时钟隔离路由器对接分配器子通道的接口设置为外时钟。时钟隔离路由器对接PCM设备的接口设置为跟随线路时钟，对接TDM网设备的接口也根据线路对端TDM网设备的接口模式做相应设置即可。其关键配置截图如图5所示。

时钟隔离路由器中Serial5/0端口对接TDM网设备，Serial5/1端口对接PCM设备。Serial5/1端口的时钟模式要设置为clock dceclk3，根据华三厂商的设备定义，时钟模式设置为dceclk3，根据厂商定义，dceclk3为跟随线路时钟模式。

4  结语

目前民航空管所依赖的监视手段中，雷达是最为通用也是最重要的，雷达信号的传输属于同步通信。在构建这种监视信号的传输通道时，根据设备和传输链路的特性，合理设置设备端口的工作模式，必要时增加时钟隔离设备，可以有效避免传输通道中时钟冲突的产生，确保雷达等监视数据信号高传输，保障空管指挥准确高效。

参考文献：

[1]石磊，张广兰.串行同步通信的应用[J].煤矿机械，2004（5）：67-69.

[2]郭贺.浅谈RAD RSD—10功能及在雷达数据复接中的应用[J].民航科技，2011（2）：200-202.