双网融合IP化传输处理测控信号的方法技术

本发明专利技术公开的一种双网融合IP化传输处理测控信号的方法，旨在解决网络传输信号抖动、阻塞、掉包、延迟不确定的问题。本发明专利技术通过下述技术方案实现：前级两个万兆网卡恢复出两路数据源，分别送入网口1处理单元与网口2处理单元；帧起始读单元产生周期性的起始帧读脉冲，通过上述两个网口处理单元分别送入各路通道处理单元，各路通道处理单元将输入数据帧进行数据处理完成后并行送入帧对齐单元，在时间上对各通道并行数据对齐处理，将各路并行数据在时间上严格对齐后送双网对齐及融合单元，进行双网融合处理，双网对齐及融合单元将数据帧对齐后按各链路的总路数融合为总路数的一半输出融合后数据，送到后端解调单元。

A Method of Processing TT&C Signal by Integrating Two Networks and IP Transmission

【技术实现步骤摘要】
双网融合IP化传输处理测控信号的方法
本专利技术涉及一种可应用于航天测控领域，尤其是航天地面测控终端站，测控信号直接数字IP化传输处理方法。
技术介绍
测控系统是弹道试验和航天工程的重要组成部分，它既是航天运载器和航天发射、在轨及返回段的重要支持保障系统，又是运行大回路中的重要环节。地面测控终端站完成对目标(卫星、航天器)遥测接收、遥控、跟踪与数传功能。传统地面测控终端站采用“烟囱”式结构，信号处理是通过串接的设备传送到某一特定卫星或者航天器的。地面测控终端站虽然设备有冗余，但很难切换到其它目标的支持用户。这种结构限制了灵活性，增加了每个地面终端的设备数量。采用模拟电缆的方式，需要用到若干个开关矩阵，设备连接关系复杂，可扩展性差，并且单点故障多。万兆网是一种成熟的国际网络标准，其理论速度可达10Gbit/s，比局域网常用的千兆网快10倍，10Gb带宽满足多路测控信号带宽的传输要求。测控信号直接射频数字IP化利用万兆网直接传输成为新一代地面测控终端站发展趋势。以万兆网作为信号传输途径的地面测控终端站，去掉传统开关矩阵设计，采用数据“池”的概念，避免了传输过程中信号干扰问题，具有很强的扩展性、通用网络接口实现扩展。简化设备连接，并且设备备份、重组更灵活。测控信号直接射频数字IP化传输处理流程：天线接收射频模拟信号经场放放大送入射频数字IP化前端设备完成采样、数字IP处理形成万兆IP数据包，经万兆网交换机传输到IP化基带设备完成解调处理。测控信号采用的信号体制采用连续信号测距、测速、相干解调等处理对信号相位连续性有较高要求，IP化传输数据具有数据抖动、阻塞、掉包、延迟不确定等特征。因此测控信号处理对网络传输技术的数据传输和处理实时性要求更高。测控系统需同时传输多路信号，多通道需在时间上严格的同步，比如和信号和差信号，左旋信号和右旋信号。多路信号在数字IP化前端通过AD同时采集，保证信号产生源头是同时的，但网络传输是串行传输，因此到达收端的多路数据在时间上不一致。且网络传输中，可能出现少量的丢包或者误码。在航天测控领域，可靠性是所有设备的关键性能，采用双网融合是保证设备可靠性最直接有效的一种办法。采用双网传输测控信号，实现信号链路级备份，可以降低单链路故障率，明显提高了系统的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决测控信号数字IP化传输中存在掉包、乱序，时延不确定性等问题，并提供一种能够提高传输可靠性，具有很强扩展性的双网融合IP化传输处理测控信号的方法。本专利技术的上述目的可以通过以下措施来达到，一种双网融合IP化传输处理测控信号的方法，具有如下技术特征：在接收多路模拟射频信号的射频数字化前端设备与IP化基带设备之间连接两个相同的万兆交换机，并在IP化基带设备的前端设置对应连接万兆交换机的两个万兆网卡和并列相连帧起始读单元、以及两个相同电路的网口处理单元；射频数字化前端设备将接收到的多路模拟射频信号转换为两路数字IP化数据包，分别送入两台万兆交换机，通过IP化基带设备前级两个万兆网卡后，把恢复初两路数据源分别送入网口1处理单元与网口2处理单元，两个网口处理单元利用多通道处理单元向双网对齐及融合单元并行链路传送数据，将各路并行数据在时间上严格对齐后，进行双网融合处理来取代单链路射频信号直接数字IP化传输。一种使用上述双网融合IP化传输处理测控信号方法的，包括射频数字化前端设备和通过万兆网交换机相连的IP化基带设备；基带设备中了通过帧起始读单元并列相连的网口1处理单元与网口2处理单元及其同端相连的双网对齐及融合单元所构成的数字IP化双网融合处理单元，其特征在于：IP化基带设备通过两个万兆网卡将恢复出两路数据源分别送入网口1处理单元与网口2处理单元；帧起始读单元产生周期性的起始帧读脉冲，通过上述两个网口处理单元分别送入各路通道处理单元，将输入数据帧进行数据处理完成后并行送入帧对齐单元，在时间上对各通道并行数据对齐处理，将各路并行数据在时间上严格对齐后送双网对齐及融合单元，进行双网融合处理，双网对齐及融合单元将数据帧对齐后按各链路的总路数融合为总路数的一半输出融合后数据，然后传输到后端解调单元。本专利技术相比于现有技术具有以下有益效果：本专利技术针对测控系统对应多路的测控信号，需要在时间上严格的同步，在收端恢复的多路数据在时间上不再一致问题，采用两个相同电路的网口处理单元，利用多通道处理单元向双网对齐及融合单元并行链路传送数据，采用对齐单元实现多路信号的对齐处理；将各路并行数据在时间上严格对齐后，进行双网融合处理来取代单链路射频信号直接数字IP化传输方法，增加了传输的可靠性。采用帧对齐技术使得各路信号的严格对齐，消除了网络传输信号到达时延不一致对测控解调的影响，使得通过网络传输的测控信号时延与传统的电缆连接方式一样。利用多通道处理单元的循环缓存消除的网络引起的抖动，克服了高速的数字信号网络数据传输数据抖动、阻塞、掉包、延迟等不确定特征。提高了测控系统的可靠性。本专利技术针对网络传输中，可能出现少量的丢包或者误码，发端通过两个网口发送相同的数据包，经过不同的传输路径，到达收端时延可能不同，通过双网对齐单元实现两个网口的数据包对齐与双网对齐及融合处理，在其中一路出现丢包或者误利用另一路信号的替补，无缝切换，增加传输的可靠性。采用帧对齐、双网融合解决网络传输信号抖动、阻塞、掉包、延迟不确定等特征，解决了数字IP化传输中存掉包、乱序，时延不确定性在的问题。具有很强的扩展性。本专利技术采用相同电路的网口处理单元与双网对齐及融合单元实现双网融合数据传输系统，重组更灵活，可以根据实际需求灵活扩展，增加测控信号传输系统的灵活性，完全可以利用通用网络接口实现扩展。简化设备连接。并且采用双网传输测控信号可以实现信号链路级备份，直接有效的利用冗余备份保证设备的可靠性，降低单链路故障率。本专利技术在网口处理单元中采用格式化写及周期读同步读技术，消除了因网络质量不好时出现网路数据包乱序现象。附图说明图1是本专利技术方法原理示意图。图2是图1的双网对齐及融合处理流程图。下面结合附图和实施例对专利技术进一步说明。具体实施方式参阅图1。根据本专利技术，在接收多路模拟射频信号的射频数字化前端设备与IP化基带设备之间连接两个相同的万兆交换机，并在IP化基带设备的前端设置对应连接万兆交换机的两个万兆网卡，以及并列相连帧起始读单元的两个相同电路的网口处理单元。射频数字化前端设备将接收到的多路模拟射频信号产生两路数字IP化数据包，分别通过光纤接入两台万兆交换机，通过IP化基带设备前级两个万兆网卡后，把恢复出两路数据源分别送入网口1处理单元与网口2处理单元，两个网口处理单元内通过多通道处理单元完成对数据的CRC校验、解帧、多通道数据对齐处理后送到双网对齐及融合单元，双网对齐及融合单元将接帧后的两个网卡数据在时间上严格对齐后进行双网融合处理。在以下描述的优选实施例中，使用上述双网融合IP化传输处理测控信号的方法，硬件上包括：射频数字化前端设备和通过万兆网交换机相连的IP化基带设备。软件上IP化基带设备处理：包含：通过帧起始读单元并列相连的相同电路的网口1处理单元与网口2处理单元及其同端相连的双网对齐及融合单元所构成的数字IP化双网融合处理单元。IP化基带设备通过两个万兆网卡将恢复出两路数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双网融合IP化传输处理测控信号的方法，具有如下技术特征：在接收多路模拟射频信号的射频数字化前端设备与IP化基带设备之间连接两个相同的万兆交换机，并在IP化基带设备的前端设置对应连接万兆交换机的两个万兆网卡，以及并列连接两个相同电路的网口处理单元的帧起始读单元；射频数字化前端设备将接收到的多路模拟射频信号形成为两路数字IP化测控信号通过两台万兆交换机，将测控信号数据报文送入IP化基带设备前级的两个万兆网卡，恢复出两路数据源，并分别送入网口1处理单元与网口2处理单元，该两个网口处理单元利用多通道处理单元向对应的两路帧对齐单元并行链路传送数据，双网对齐及融合单元将各路并行数据在时间上严格对齐后，进行双网融合处理来取代单链路射频信号直接数字IP化传输。

【技术特征摘要】
1.一种双网融合IP化传输处理测控信号的方法，具有如下技术特征：在接收多路模拟射频信号的射频数字化前端设备与IP化基带设备之间连接两个相同的万兆交换机，并在IP化基带设备的前端设置对应连接万兆交换机的两个万兆网卡，以及并列连接两个相同电路的网口处理单元的帧起始读单元；射频数字化前端设备将接收到的多路模拟射频信号形成为两路数字IP化测控信号通过两台万兆交换机，将测控信号数据报文送入IP化基带设备前级的两个万兆网卡，恢复出两路数据源，并分别送入网口1处理单元与网口2处理单元，该两个网口处理单元利用多通道处理单元向对应的两路帧对齐单元并行链路传送数据，双网对齐及融合单元将各路并行数据在时间上严格对齐后，进行双网融合处理来取代单链路射频信号直接数字IP化传输。2.如权利要求1所述的测控信号数字IP化传输接收端，其特征在于：万兆万卡1、万兆万卡2分别将来自万兆交换机1、万兆交换机2的据IP化测控信号数据报文恢复出两路数据源，将每路包含的4路数据帧，分别送入两个网口处理单元的4个通道处理单元完成数据处理，4个通道处理完成后的4路数据帧送帧对齐单元，完成各自网口的4路数据在时间上的对齐处理后送双网对齐及融合单元；单个网口处理单元包含4通道的数据处理单元，且4个通道处理电路相同，并且每个通道1处理单元包含顺次串联的CRC译码单元、格式化写单元、数据缓存单元、解帧单元以及与格式化写单元并联的读控制单元；缓存单元针对网络传输的数据包存在抖动特性，在收端利用缓存平衡网络的抖动的影响，以固定深度，循环的存储的方式，分别在格式化写单元和读控制单元的作用下存入或者输出数据帧。3.如权利要求2所述的双网融合IP化传输处理测控信号的方法，其特征在于：帧起始读单元以帧为单位进行帧起始读，产生以帧为周期的脉冲电平，将脉冲电平送各通道中的读控制单元，用于同步读操作；读控制单元在帧起始读脉冲的作用下，产生保证缓存输出的信号相位连续性的读操作时序，同时根据读出数据包前后两帧的帧计数，判断该帧是否有效，并输出包有效标志。4.如权利要求3所述的双网融合IP化传输处理测控信号的方法，其特征在于：为了检测网络传输中可能产生的误码，两个网口处理单元将来自网口通道的数据帧通过CRC译码单元，完成CRC校验；帧起始读单元产生周期性的帧读脉冲送2个网口的处理单元，通过通道处理单元将帧起始读脉冲送入读控制单元。5.如权利要求4所述的双网融合IP化传输处理测控信号的方法，其特征在于：CRC译码单元完成CRC译码处理后送入格式化写单元，根据数据帧的帧计数完成数据帧的格式化重排，产生写时序送缓存单元，同时将写状态参数送读控制单元，读控制单元根据写状态参数以及接收端收到的帧起始读脉冲，将产生的读时序送缓存单元，缓存单元完成数据的存储及输出，解帧单元提取缓存单元的存储数据帧，并将帧计数，数据帧头及数据域信息送帧对齐...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帆，曾富华，赵星，杨博，卢欧欣，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51