李斌

四川九洲空管科技有限責(zé)任公司 四川綿陽 621000

1 S模式數(shù)據(jù)鏈子網(wǎng)概述

S模式數(shù)據(jù)鏈子網(wǎng)是空-地?cái)?shù)據(jù)通信子網(wǎng)的一部分，為飛機(jī)上和地面上的附屬子網(wǎng)點(diǎn)提供面向連接的通信服務(wù)和S模式特定服務(wù)。S模式數(shù)據(jù)鏈子網(wǎng)主要由S模式應(yīng)答機(jī)、機(jī)載數(shù)據(jù)鏈處理器（ADLP）、地面數(shù)據(jù)鏈處理器（GDLP）、S模式詢問機(jī)組成，其系統(tǒng)框圖如下圖所示。

圖1 S模式數(shù)據(jù)鏈子網(wǎng)框圖

GDLP可以通過GDLP/DLF接口控制協(xié)議與S模式二次雷達(dá)通信，以固定格式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。S模式二次雷達(dá)進(jìn)行鏈路管理，并提供S模式特定服務(wù)，包括廣播、GICB、SVC/MSP服務(wù)，主要功能包括：

（1）鏈路管理，包括建立、維護(hù)、取消和釋放GDLP/DLF連接；（2）廣播管理，包括上行鏈路廣播管理和下行鏈路廣播管理：①上行鏈路廣播管理。根據(jù)GDLP/DLF接口收到的廣播請(qǐng)求，產(chǎn)生詢問指令，通過射頻鏈路發(fā)送CommA廣播詢問；②下行鏈路廣播管理。接收應(yīng)答機(jī)發(fā)出的CommB廣播應(yīng)答，并將CommB廣播數(shù)據(jù)分發(fā)GDLP/DLF接口；（3）GICB管理。將GDLP/DLF接口收到的GICB數(shù)據(jù)請(qǐng)求，與雷達(dá)內(nèi)部應(yīng)用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)請(qǐng)求進(jìn)行合并，生成詢問時(shí)序和詢問信號(hào)，通過射頻鏈路傳送給指定目標(biāo)；（4）SVC/MSP管理，包括上行鏈路SVC/MSP數(shù)據(jù)包管理和下行鏈路SVC/MSP數(shù)據(jù)包管理：

（1）將GDLP/DLF接口收到的SVC或MSP上行數(shù)據(jù)包（packet）拆分成SLM或ELM幀后緩存到隊(duì)列中，并對(duì)隊(duì)列緩存的數(shù)據(jù)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)緩存的數(shù)據(jù)幀超過預(yù)設(shè)的閥值后則通知GDLP/LU接口模塊，限制外部上傳的數(shù)據(jù)流量；（2）將多個(gè)邏輯上鏈接在一起的Comm-B應(yīng)答消息組裝成一個(gè)SLM幀，或多個(gè)邏輯上鏈接在一起的Comm-D應(yīng)答消息組裝成一個(gè)ELM幀，并將SLM或ELM幀數(shù)據(jù)通過GDLP/DLF接口轉(zhuǎn)發(fā)給GDLP。

2 通信協(xié)議分析與功能驗(yàn)證

2.1 鏈路管理

（1）通信協(xié)議。

①建立連接。GDLP首先向S模式二次雷達(dá)DLF（以下簡(jiǎn)稱DLF）發(fā)送建立連接請(qǐng)求消息（Associate_req），在收到建立連接響應(yīng)消息（Associate_Resp）之前，GDLP將每隔T1（Associate_req重傳定時(shí)器，通常為1秒）時(shí)間發(fā)送一次該消息。DLF在收到Associate_req消息后，將刪除與該鏈路有關(guān)的飛機(jī)數(shù)據(jù)，重置內(nèi)部定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，并回饋Associate_Resp消息。Associate_Resp消息的D_result設(shè)置為：CAUSE=3h（finished），DIAG=0h（Nodiagnosticavailable）。

②保持連接。如果GDLP與DLF之間沒有數(shù)據(jù)消息時(shí)，GDLP將每隔T2（無事務(wù)時(shí)的Keep_alive周期，通常為1秒）時(shí)間發(fā)送1次保持（Keep_alive）消息，以維護(hù)與DLF之間的連接。

③關(guān)閉連接。GDLP通過向DLF發(fā)送中斷連接請(qǐng)求（Abort_req）或釋放連接請(qǐng)求（Release_req）消息來關(guān)閉連接。a）Abort_req用于立即終止處于連接建立階段的GDLP/DLF連接。b）Release_req用于正常終止GDLP/DLF連接，并需要DLF確認(rèn)。當(dāng)DLF能夠終止GDLP/DLF連接時(shí)，DLF發(fā)送接收關(guān)閉連接的Release_resp消息，將該消息的D_result設(shè)置為：CAUSE=3h（finished），DIAG=0h（Nodiagnosticavailable），并丟棄與該特定連接相關(guān)的所有飛機(jī)數(shù)據(jù)。如果DLF不能立即終止該連接，DLF發(fā)送拒絕關(guān)閉連接的Release_resp，并 將 該 消 息 的 D_result設(shè) 置 為：CAUSE=1h（rejected），DIAG=0h（Nodiagnosticavailable）。GDLP將等待T4（Release_req重傳定時(shí)器，通常為3秒）時(shí)間后繼續(xù)發(fā)送Release_req，然后每隔T4時(shí)間發(fā)送1次，共發(fā)送R4（Release_req傳輸次數(shù)，通常為4）次。如果GDLP在T3（GDLP連接超時(shí)，通常為4秒）時(shí)間段內(nèi)沒有收到任何消息，將向DLF發(fā)送Abort_req消息，并將該消息的D_result設(shè)置為：CAUSE=6h（invalidresult），DIAG=8h（timerT3expiry）。此時(shí)，中斷連接請(qǐng)求（Abort_req）不需要確認(rèn)，GDLP將會(huì)清除與該連接相關(guān)的所有飛機(jī)數(shù)據(jù)。

2.2 功能驗(yàn)證

下面以S模式二次雷達(dá)DLF為主，GDLP為從，進(jìn)行GDLP/DLF鏈路管理功能驗(yàn)證。其中，Associate_req重傳定時(shí)器T1設(shè)置為1秒，無事務(wù)時(shí)的Keep_alive周期T2設(shè)為1秒，GDLP連接超時(shí)T3設(shè)為4秒，Release_req重傳定時(shí)器T4設(shè)為3秒，Release_req傳輸次數(shù)R4設(shè)為4次。

GDLP每隔1秒向S模式二次雷達(dá)發(fā)送1次建立連接請(qǐng)求，直到雷達(dá)的GDLP/DLF接口回饋建立連接響應(yīng)。在GDLP與雷達(dá)之間沒有數(shù)據(jù)通信時(shí)，雷達(dá)將定期發(fā)送保持連接信息，直到GDLP發(fā)出終止連接請(qǐng)求和釋放連接請(qǐng)求：a）若GICB_extraction請(qǐng)求消息中缺少D_time，請(qǐng)求將一直存在，直到鏈路/GDLP/S模式二次雷達(dá)詢問機(jī)故障，或飛機(jī)離開；b）GICB_extraction請(qǐng)求消息中缺少D_GICB_properties。

然而，若S模式二次雷達(dá)的天線波束已經(jīng)掃描過該飛機(jī)，則DLF應(yīng)向GDLP發(fā)送GICB_response消息，用于指示失敗的GICB請(qǐng)求編號(hào)和嘗試的錄取時(shí)間，并將D_result設(shè)置為：CAUSE=4h（Delayed），DIAG=0h（Nodiagnosticavailable）。對(duì)于將周期約束指標(biāo)設(shè)置為0的請(qǐng)求，即使在波束駐留期內(nèi)重新詢問后仍然錄取失敗，下一次嘗試將在下一個(gè)天線掃描時(shí)進(jìn)行（即在要求的錄取周期內(nèi)多次嘗試才能成功錄?。?。對(duì)于周期約束指標(biāo)為1的請(qǐng)求，即使在波束駐留期內(nèi)重新詢問后仍然錄取失敗，下一次嘗試將根據(jù)請(qǐng)求的周期確定。

3 功能驗(yàn)證

下面以S模式二次雷達(dá)DLF為主，GDLP為從，進(jìn)行上行數(shù)據(jù)包傳輸功能驗(yàn)證。主要對(duì)Packet_number、飛機(jī)的S模式地址、Packet_properties等參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置，未進(jìn)行數(shù)據(jù)流量控制項(xiàng)參數(shù)設(shè)置。

GDLP可向地面S模式二次雷達(dá)發(fā)起UplinkPacket傳輸請(qǐng)求，雷達(dá)根據(jù)數(shù)據(jù)包的大小將從GDLP/DLF接口收到的SVC或MSP上行數(shù)據(jù)包（packet）拆分成SLM或ELM幀后緩存到隊(duì)列中，并對(duì)隊(duì)列緩存的數(shù)據(jù)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)緩存的數(shù)據(jù)幀超過預(yù)設(shè)的閥值后則通知GDLP/LU接口模塊，限制GDLP上傳的數(shù)據(jù)流量。地面S模式二次雷達(dá)按照擴(kuò)展長(zhǎng)度通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)包的內(nèi)容以幀的形式發(fā)送給目標(biāo)的應(yīng)答機(jī)，應(yīng)答機(jī)將收到的幀數(shù)據(jù)合并成一個(gè)包含完整的CommC數(shù)據(jù)的消息以packet數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給ADLP。

機(jī)載應(yīng)答機(jī)在收到ADLP發(fā)出的CommD數(shù)據(jù)傳輸事件后，產(chǎn)生包含CommD數(shù)據(jù)錄取通知的應(yīng)答信號(hào)，地面S模式二次雷達(dá)收到錄取通知后，隨即產(chǎn)生包含CommD消息預(yù)訂的詢問信號(hào)；目標(biāo)的應(yīng)答機(jī)收到預(yù)訂請(qǐng)求后，產(chǎn)生包含CommD消息預(yù)訂確認(rèn)的應(yīng)答信號(hào)；接著，地面S模式二次雷達(dá)發(fā)送包含CommD消息錄取請(qǐng)求的詢問信號(hào)，應(yīng)答機(jī)產(chǎn)生包含CommD消息數(shù)據(jù)的應(yīng)答信號(hào)；雷達(dá)在收到最后一個(gè)CommD應(yīng)答信號(hào)后，將收到的幀數(shù)據(jù)合并成一個(gè)包含完整的CommD數(shù)據(jù)的消息以packet數(shù)據(jù)包的形式按ASTERIXCAT018格式發(fā)送給GDLP。同時(shí)，雷達(dá)關(guān)閉此次CommD消息傳輸。

4 結(jié)語

本文介紹了S模式二次雷達(dá)數(shù)據(jù)鏈接口控制協(xié)議，并對(duì)其提供的GICB服務(wù)、上行SVC/MSP服務(wù)和下行SVC/MSP服務(wù)進(jìn)行了詳細(xì)分析和功能驗(yàn)證。S模式二次雷達(dá)能夠提供S模式特定服務(wù)，實(shí)現(xiàn)S模式地-空數(shù)據(jù)通信，為航空電信網(wǎng)設(shè)備提供了一種新的地-空數(shù)據(jù)通信技術(shù)手段。