SDH和WDM光通信技术在分布式雷达系统中的应用

3分布式雷达通信系统工作原理

3.1总体方案

该分布式雷达通信系统总体方案如图2所示。

该通信系统由1个中心站和多个外围站组成，采用光纤通信方式进行数据传输。中心站和各个外围站之间采用同缆双向光纤相连，构成星形网络结构。

中心站至外围站作为下行线路，外围站至中心站作为上行线路。

下行数据速率较低，为公共信息，可采用广播形式发送。将下行的多路低速数据经过复用成一路高速串行数据，采用高速低抖动复接光传输技术将光信号分送至各外围站光通信控制分机内。外围站光通信控制分机将信号解复用后恢复各路定时信号、控制信号和话音信号，分送至雷达处理单元和话音终端。

上行数据主要是各通道接收机A／D转换后的大量数字基带IQ数据、各单元监测信息及话音信号，加上传输协议开销，其基本处理单元的传输速率约为600 Mbit／s。由雷达处理单元(用户)将A／D数据、管理数据、帧定位信号等复用组合起来构成用户帧，数据速率约为600 Mbit／s。

本系统将非标准数据映射到标准的SDH帧结构，使其符合ITU-T标准，能够在后续处理中应用成熟的SDH技术，使用许多通信的常规技术和设备，在必要时也可接入公共通信网。

分布式雷达系统各外围雷达站的接收通道数目前为几十个，在未来将扩展到成百上千个，因此要求通信容量可扩展，考虑到数据传输的成本，结合当前光通信技术的发展现状，采用SDH技术和DWDM技术相结合的方案。

当雷达系统某外围站通信容量较低时(小于4×600 Mbit／s)，可只配置1块业务盘，光路盘可不配置WDM模块。当雷达系统某外围站通信容量较高时，可配置WDM光路盘和多块业务盘。业务盘最多可配置8块，实现单纤20 Gbit／s大容量数据传输；也可4块实用、4块备用，实现单纤10 Gbit／s大容量数据热备份传输。

下行数据传输较简单，下面只对上行的单向数据传输进行说明。

3.2单向数据SDH+WDM传输原理

本系统上行数据SDH+WDM传输原理如图3。

首先用SDH技术实现单波2.5 Gbit／s数据传输，再结合WDM技术，采用8波道光信号在同一根光纤中传输，实现单纤20 Gbit／s大容量数据传输。

在发送端，来自多个用户的600 Mbit／s用户数据经用户接口送入用户业务发送盘，4路用户数据映射到SDH体制级联的VC-4-4虚容器(622 Mbit／s)，装入标准的STM-16帧(2.5 Gbit／s)结构，成为STM-16电信号，送入WDM光路盘。WDM光路盘将STM-16电信号经电光转换成光信号，送到光合波器。光合波器将来自多块发送盘的多路不同波长的光信号合在一起，在同一根光纤中传输。

在接收端，光分波器将来自同一根光纤中的合波信号分解成8路不同波长的光信号，分别送入接收业务盘对应的光电转换器，变换成STM-16电信号，送到用户业务接收盘。接收盘解复用、去映射后恢复各路600 Mbit／s用户数据帧，送至雷达各处理单元。

电路采用模块化设计，便于系统的维修和扩展。系统扩展时，只需增加用户业务发送和接收业务盘。

每对业务盘(一块发送盘和一块接收盘)对应一个波长，业务盘的配置数量按照系统要求确定，本系统按照4～8对配置。

对于一个接收通道数据速率约为几十Mbit／s的系统，每对业务盘可处理几十个接收通道的回波A／D数据，线路数据速率为2.5 Gbit／s。

8对业务盘可处理几百个接收通道的回波A／D数据，线路数据速率为20 Gbit／s。

3.3发送电路工作原理

发送端的数据主要由用户业务发送盘处理，每个雷达处理单元作为一个用户，每一块用户业务发送盘最多可处理4个用户的数据，其原理如图4所示。

雷达处理单元(用户)将A／D数据、管理数据、帧定位信号等组合起来构成用户帧，约600 Mbit／s的高速数据，加入有效数据指示(data_valid)信号来指出当前并行输入到SERDES中的数据是否有效，然后采用SERDES将并行数据串行化传输。在雷达处理单元与光通信控制分机之间采用光互联或双芯电缆相连。在光通信控制分机侧采用相同的SERDES将数据接收下来，只有有效的数据被传输。这种方法的好处是雷达处理单元侧时钟设计会简化，数据速率发生变化时对整个系统几乎没有什么影响，在接收端进行业务去映射时时钟抖动小。在对端的用户板上经过SERDES串并变换后得到与发端完全相同的信号关系，同样包括有效数据指示(data_valid)信号指出当前并行数据是有效数据。

用户业务发送盘由FPGA电路将每个用户业务数据映射到SDH级联的VC-4-4虚容器(622 Mbit／s)，4个VC-4-4复用成一个STM-16帧(2.5 Gbit／s)，送入WDM光路盘进行波分复用传输。

3.4接收电路工作原理

用户业务接收盘接收光路盘送来的高速数据电信号，经解复用、去映射处理后恢复各路A／D数据、管理数据、帧定位信号等组合起来的用户帧，送至雷达各处理单元，与用户业务发送盘相对应，每一块用户业务接收盘最多可处理4个用户的数据，其原理如图5所示。