祝月娥+李偉

摘 要：民航KU衛(wèi)星網(wǎng)于2007年正式投產(chǎn)運行。目前網(wǎng)內(nèi)共有各類站點224個，KU網(wǎng)系統(tǒng)容量設計最大節(jié)點數(shù)為347個，目前使用節(jié)點330個，節(jié)點號資源僅剩余17個。因網(wǎng)絡規(guī)模大，電路信令信息、狀態(tài)信息、告警信息等的信息量已經(jīng)達到控制信道容量的上限，造成網(wǎng)絡廣播信道經(jīng)常擁塞，造成網(wǎng)內(nèi)部分節(jié)點無法正常加載電路時隙分配表，導致電路無法正常建鏈。因網(wǎng)管軟件的某些功能模塊算法復雜，導致系統(tǒng)網(wǎng)管工作站經(jīng)常死機，造成網(wǎng)管功能失效，無法實現(xiàn)網(wǎng)絡監(jiān)視、控制和參數(shù)配置。因此，優(yōu)化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、簡化網(wǎng)管系統(tǒng)、提升業(yè)務通信質(zhì)量、改善民航KU網(wǎng)網(wǎng)絡運行穩(wěn)定非常必要。本文把民航KU衛(wèi)星網(wǎng)劃分為幾個子網(wǎng)，通過子網(wǎng)的通信來解決大網(wǎng)加載上線慢等問題，從而達到優(yōu)化整個民航KU衛(wèi)星網(wǎng)絡，并以沈陽地面站為案例進行優(yōu)化分析。

關鍵詞：KU衛(wèi)星網(wǎng)；優(yōu)化調(diào)整；方法

中圖分類號：TN713 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0048-03

1 網(wǎng)絡現(xiàn)狀

民航KU波段衛(wèi)星網(wǎng)使用亞洲四號衛(wèi)星K-8V轉(zhuǎn)發(fā)器，衛(wèi)星定點于東經(jīng)122.1度。網(wǎng)絡采用加拿大PolarSat公司的VSATPlus II系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于跳頻TDMA體制系統(tǒng)平臺，網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)為全網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)，并在此基礎上支持單向廣播回傳的星狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)以及星狀/網(wǎng)狀混合網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

1.1 電路及頻帶資源情況

目前民航KU波段衛(wèi)星網(wǎng)總帶寬為54MHz，全網(wǎng)共有各類電路221條，其中雙向電路172條，廣播電路46條，單向電路3條。使用21個TDMA載波，載波之間的帶寬系數(shù)為1.4。21個TDMA載波分為三組，每組包括13或14個載波共36MHz頻帶。

1.2 網(wǎng)管配置及運行情況

民航KU衛(wèi)星通信網(wǎng)擁有主用網(wǎng)控中心、備用網(wǎng)控中心，分別配置兩套互為熱備份的網(wǎng)管系統(tǒng)，當主用網(wǎng)管系統(tǒng)出現(xiàn)不正常狀態(tài)時，可自動切換到備用網(wǎng)管。主網(wǎng)管系統(tǒng)位于民航空管設備保障基地主站內(nèi)，備份網(wǎng)管位于網(wǎng)絡的備份網(wǎng)控中心站，主備網(wǎng)管系統(tǒng)之間使用ATM電路連接，速率為512kbps，數(shù)據(jù)接口V.35接口。

目前，隨著KU網(wǎng)絡規(guī)模的不斷擴大和電路數(shù)量的增加，KU網(wǎng)絡電路運行總體情況不太理想，電路時通時斷，無法持續(xù)提供高質(zhì)量的通信；網(wǎng)管系統(tǒng)運行也不太穩(wěn)定，多次出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫不同步、時隙混疊導致電路不通、切換MAP圖導致部分節(jié)點下線、網(wǎng)管功能失效、主備時鐘無法自動切換、網(wǎng)管無故重啟和死機等問題，作為民航空管系統(tǒng)保障民航通信的傳輸手段“兩地一空”的空中網(wǎng)絡--衛(wèi)星通信網(wǎng)，不能有效地起到應有的傳輸作用，因此優(yōu)化勢在必行。

2 網(wǎng)絡優(yōu)化原則和方法

為了盡量降低信令信道負荷，盡量簡化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，同時，還要具備跨地區(qū)通信的能力及一定的可擴展性?？蛇M行以下優(yōu)化：

（1）根據(jù)網(wǎng)絡覆蓋范圍，將網(wǎng)絡劃分為多個子網(wǎng)，各子網(wǎng)由網(wǎng)控統(tǒng)一管理、獨立工作。

（2）邏輯上隔離不同業(yè)務站點，新規(guī)劃的子網(wǎng)覆蓋有業(yè)務電路的站點。沒有業(yè)務電路的站點仍繼續(xù)保持在原網(wǎng)絡中，待將來有業(yè)務使用需求時再申請加入相應子網(wǎng)。即將有、無業(yè)務的站點可以在邏輯上隔離，避免無業(yè)務的站點由于設備故障、疏于維護等原因?qū)τ袑嶋H傳輸需求的節(jié)點造成影響。

（3）化繁為簡，劃分子網(wǎng)可以把規(guī)模龐大、構(gòu)成復雜的網(wǎng)絡隔離成多個規(guī)模適中、構(gòu)成簡單的網(wǎng)絡，使各子網(wǎng)的控制信息量及相應的網(wǎng)管工作負荷降低到合理水平，從而進一步優(yōu)化網(wǎng)絡。

3 網(wǎng)絡優(yōu)化具體方法步驟

3.1 網(wǎng)絡優(yōu)化

將目前的KU網(wǎng)絡拆分為多個獨立運行的子網(wǎng)，改變目前的組網(wǎng)方式，不再使用載波分組的頻率方式，各子網(wǎng)在頻率使用上不重疊，每個子網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點中頻載波頻率和ODU中心頻率設置一致；優(yōu)化原有存在問題的數(shù)據(jù)庫同步機制和時隙分配算法，采用單機版網(wǎng)管軟件，提高網(wǎng)管的運行穩(wěn)定性和運行效率。

3.2 子網(wǎng)劃分方式

按照地區(qū)對網(wǎng)絡進行拆分，便于網(wǎng)絡拆分為規(guī)模適度的子網(wǎng)，符合當前KU遠端站的行政及業(yè)務管理模式。

3.3 子網(wǎng)劃分

根據(jù)當前有電路節(jié)點的分布情況及業(yè)務電路所占帶寬的統(tǒng)計，將KU網(wǎng)絡劃分為4個子網(wǎng)。

子網(wǎng)1：北京網(wǎng)控中心網(wǎng)關節(jié)點（0號網(wǎng)關節(jié)點和1號節(jié)點）、民航局KU站、十里河KU站、華北、華東地區(qū)有電路的站點。

子網(wǎng)2：北京網(wǎng)控中心網(wǎng)關節(jié)點（0號網(wǎng)關節(jié)點和1號節(jié)點）、西南、中南地區(qū)有電路的站點。

子網(wǎng)3：北京網(wǎng)控中心網(wǎng)關節(jié)點（0號網(wǎng)關節(jié)點和1號節(jié)點）、東北、西北、新疆地區(qū)有電路的站點。

子網(wǎng)4：其他無業(yè)務站點保持在原網(wǎng)絡不變，歸為子網(wǎng)4。

3.4 子網(wǎng)載波優(yōu)化

劃分為4個子網(wǎng)后，根據(jù)站點所屬子網(wǎng)的不同，ODU中心頻率值也不相同。按照優(yōu)化，子網(wǎng)1和子網(wǎng)2站點ODU中心頻率設置為14456MHz/12706MHz；子網(wǎng)3站點ODU中心頻率設置為14474MHz/12724MHz；子網(wǎng)4的各個站點ODU中心頻率保持不變。

3.5 子網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)優(yōu)化

優(yōu)化后的各子網(wǎng)網(wǎng)管不再采用異地備份的方式，采用單網(wǎng)管的工作方式，減少故障環(huán)節(jié)，簡化網(wǎng)管系統(tǒng)復雜度。每個子網(wǎng)僅配置一套網(wǎng)管工作站，實現(xiàn)對本網(wǎng)絡的監(jiān)控和配置等，將采用單機版網(wǎng)管軟件，摒棄原有存在問題的數(shù)據(jù)庫同步機制和時隙分配算法。優(yōu)化后，4臺網(wǎng)管工作站分別與4個0號節(jié)點連接，作為組成各子網(wǎng)的網(wǎng)關節(jié)點，網(wǎng)控中心負責對全網(wǎng)的監(jiān)視和配置。

3.6 網(wǎng)管中心優(yōu)化

優(yōu)化后的網(wǎng)絡管理控制中心（網(wǎng)控中心）將承擔5個網(wǎng)絡的管理功能，和對每個網(wǎng)絡實現(xiàn)監(jiān)控功能。網(wǎng)管中心采用6.2m天線，使用原有冗余熱備份ODU，實現(xiàn)網(wǎng)管通信和跨區(qū)通信，根據(jù)四個控制信道載波和跨區(qū)通信載波均優(yōu)化于轉(zhuǎn)發(fā)器中間18MHz頻帶，需根據(jù)子網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃將網(wǎng)控中心主站ODU中心頻率更改為14464MHz/12714MHz。endprint

網(wǎng)控中心需新增3個子網(wǎng)的網(wǎng)關節(jié)點，同時還要傳輸至各個子網(wǎng)的跨區(qū)業(yè)務，因此，網(wǎng)控中心共需配置至少6個機箱，3個分別作為各個子網(wǎng)的0號網(wǎng)關節(jié)點，3個分別用于傳輸至各地的跨區(qū)業(yè)務。

3.7 遠端站優(yōu)化

優(yōu)化不僅包含當前有業(yè)務站點，還包含所有無業(yè)務節(jié)點，只是無業(yè)務站點暫時不加入各子網(wǎng)，待到后續(xù)有需要時再加入。

4 下面以子網(wǎng)3沈陽節(jié)點為例，探討遠端站優(yōu)化方法

子網(wǎng)3包含1個北京網(wǎng)控的0號網(wǎng)關節(jié)點、東北、西北、新疆地區(qū)站點。

沈陽KU衛(wèi)星站點是民航KU衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的一類站點，通常作為網(wǎng)內(nèi)主時鐘參考點，天線4.5米。

4.1 對星調(diào)整

為確保KU波段衛(wèi)星天線對準所用的亞洲四號衛(wèi)星，首先：調(diào)整天線指向，使其對星。調(diào)整天線俯仰角、天線方位角指標，用頻譜儀接收衛(wèi)星信標信號并進行測定，需要注意射頻電纜連接頻譜儀時一定要加隔直器，將直流隔開，否則頻譜儀容易損壞，接收信號不夠強時，要大角度調(diào)整天線方位和俯仰角，使信號接收在主掰上；若接收的衛(wèi)星信標信號載噪比不合格，應調(diào)整天線重新對星。直到4.5米天線接收信標信號載噪比不低于43dB。

4.2 極化隔離度調(diào)整

在確保天線對星指標合格后，需要在亞洲衛(wèi)星公司指導下進行天線的極化標定工作。

調(diào)整天線的極化角是為了避免上行載波干擾反極化用戶，以及避免下行載波被反極化用戶所干擾。極化方式是衛(wèi)星天線信號的傳播方式，有“水平極化”、“垂直極化”、“左旋極化”、“右旋極化”等方式，KU衛(wèi)星通信系統(tǒng)采用的是線極化方式，發(fā)射為垂直極化，接收為水平極化。

按網(wǎng)絡優(yōu)化子網(wǎng)3分配單載波頻點，沈陽遠端站與亞洲衛(wèi)星公司聯(lián)系，在亞洲衛(wèi)星公司指導下恢復ODU供電，發(fā)射單載波上星，調(diào)整雙工器極化角，略微松開雙工器四個螺釘，旋轉(zhuǎn)到合適的角度，由亞洲衛(wèi)星對該單載波極化隔離度進行捕獲觀測，若極化隔離度大于30dB則無需調(diào)整，擰緊四個螺絲。反之需要重新進行極化角調(diào)整，直至符合亞洲衛(wèi)星公司的入網(wǎng)要求。

4.3 功率調(diào)整

在完成極化調(diào)整后，需進行本站功率調(diào)整，功率調(diào)整分為發(fā)射功率調(diào)整和接收功率調(diào)整。

發(fā)射功率調(diào)整分為單節(jié)點站發(fā)射功率調(diào)整和多節(jié)點站發(fā)射功率調(diào)整，對于多節(jié)點KU站，需對每個節(jié)點分別進行一次發(fā)射功率調(diào)整。沈陽KU遠端站根據(jù)網(wǎng)絡優(yōu)化統(tǒng)一規(guī)劃的子網(wǎng)3載波功率分配表修改載波功率設置，調(diào)整過程中須設置每個節(jié)點MODEM板中頻發(fā)射電平為0dB，然后每個節(jié)點發(fā)射一次單載波，由網(wǎng)控中心協(xié)助進行功率標定，調(diào)整ODU發(fā)射增益（或發(fā)射衰減）將發(fā)射電平調(diào)整到全網(wǎng)優(yōu)化統(tǒng)一要求的電平值。

接收功率調(diào)整由遠端站自行完成，注意接收時需在中頻電纜上串接20或30dB衰減器。上線后在MODEM菜單中調(diào)整，MAIN MENU→SATELLITE LINK PARAMETERS→DISPLAY SATELLITE LINK PARAMETER菜單中查看各節(jié)點接收電平（RX LEV），調(diào)整ODU下行增益（或下行衰減），接收電平在-3-+3dB范圍內(nèi)符合標準。

4.4 入網(wǎng)經(jīng)緯度調(diào)整

沈陽節(jié)點在功率調(diào)整后，在MODEM板入網(wǎng)參數(shù)中設置節(jié)點經(jīng)緯度，用GPS在沈陽遠端站天線處測量當?shù)亟?jīng)緯度，并將MODEM板經(jīng)緯度參數(shù)修改為與GPS實測經(jīng)緯度一致。多節(jié)點KU站需檢查每個節(jié)點MODEM板經(jīng)緯度設置。

5 業(yè)務的實現(xiàn)

KU網(wǎng)絡優(yōu)化工作改變了原網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，節(jié)點號進行了重新分配，網(wǎng)內(nèi)原配置的業(yè)務電路將無法繼續(xù)使用。原KU網(wǎng)中主要的業(yè)務電路都是在區(qū)內(nèi)傳輸雷達、甚高頻、自動轉(zhuǎn)報等業(yè)務，采用以地區(qū)行政歸屬為基礎的劃分方式可以使這部分業(yè)務電路的使用不受影響。受到此次網(wǎng)絡優(yōu)化影響的主要是跨地區(qū)傳輸?shù)臉I(yè)務電路，因此，在優(yōu)化中需要特別考慮解決這部分業(yè)務的傳輸問題。

根據(jù)現(xiàn)有電路統(tǒng)計，KU網(wǎng)現(xiàn)有跨區(qū)電路30條，其中北京網(wǎng)控中心至各地的電路13條，其他地區(qū)間的跨區(qū)電路17條。對于網(wǎng)控中心與各遠端站的電路，使用網(wǎng)控中心對應每個子網(wǎng)的1號節(jié)點，實現(xiàn)與各地區(qū)的通信；而對于不同地區(qū)間的跨區(qū)電路，則按以下原則進行業(yè)務接入：

電路收發(fā)兩端分屬于不同地區(qū)，但屬于同一子網(wǎng)：直接配置電路實現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)通信。

電路收發(fā)兩端分屬于不同地區(qū)、不同子網(wǎng)：有條件的一端加入對端子網(wǎng)。

電路收發(fā)兩端分屬于不同地區(qū)、不同子網(wǎng)，且無條件加入對端子網(wǎng)：無法實現(xiàn)跨區(qū)直接通信，建議在所屬地區(qū)業(yè)務匯聚站點（區(qū)域管制中心或地區(qū)空管局）落地后使用其他手段傳輸。

6 注意事項

6.1 KU衛(wèi)星入網(wǎng)參數(shù)調(diào)整及電路開通測試

遠端站根據(jù)優(yōu)化方案進行優(yōu)化，逐個修改入子網(wǎng)參數(shù)并確認參數(shù)和指標符合要求后加入相應的子網(wǎng)；如果不滿足入網(wǎng)要求，逐個進行調(diào)整直至符合標準。加入子網(wǎng)后，需進行電路測試及業(yè)務接入測試，確保加入子網(wǎng)后業(yè)務可正常傳輸。如遇電路不通等問題，及時排查。

6.2 遠端站的應急措施

遠端站在調(diào)整前要做好業(yè)務傳輸保障，準備相應備品備件，并記錄調(diào)整前的室內(nèi)Modem參數(shù)、ODU參數(shù)及設備連接情況。在調(diào)整過程中如果修改參數(shù)后無法正常入網(wǎng)，需及時聯(lián)系網(wǎng)控中心解決，若仍無法解決，則按照記錄恢復原參數(shù)，并加入原網(wǎng)絡；若在調(diào)整過程中發(fā)生設備故障，則更換備用設備；若遠端站在調(diào)整過程中出現(xiàn)影響網(wǎng)絡其他站點運行的情況，則須關閉設備電源，待故障排除后再進行后續(xù)優(yōu)化調(diào)整工作。

6.3 做好資料留檔

完成天線對星標定并達到接收信標信號信噪比>43dB后，保存頻譜圖；將發(fā)射單載波與衛(wèi)星公司聯(lián)系進行極化隔離度調(diào)整的極化隔離度指標和截圖傳至北京網(wǎng)控中心；保存修改MODEM板入網(wǎng)參數(shù)加入相應子網(wǎng)的數(shù)據(jù)；留存加載測試正常后各種通信數(shù)據(jù)及業(yè)務配置數(shù)據(jù)。

7 結(jié)語

這次優(yōu)化，適應了民航KU衛(wèi)星網(wǎng)的故障排查及優(yōu)化調(diào)整并進行了驗證，為民航空管通信傳輸系統(tǒng)的提供了通信保障。優(yōu)化后，民航KU網(wǎng)為單網(wǎng)管系統(tǒng)，網(wǎng)絡運行穩(wěn)定，通信質(zhì)量滿足業(yè)務使用要求。對沈陽KU衛(wèi)星系統(tǒng)進行對星調(diào)整、極化調(diào)整、功率調(diào)整、入網(wǎng)經(jīng)緯度調(diào)整后，系統(tǒng)運行指標良好，完全符合民航網(wǎng)控中心及衛(wèi)星公司的指標要求，以上調(diào)整方法不僅在沈陽KU衛(wèi)星系統(tǒng)上驗證過，同時也在西烏、錦州、通遼、朝陽等KU系統(tǒng)上驗證過，并且在新修建的沈陽區(qū)管KU衛(wèi)星系統(tǒng)上也驗證過，這些優(yōu)化調(diào)整方法仍需在今后的工作中不斷的完善和研究。endprint