民航KU衛星網優化調整方法總結

祝月娥+李偉

摘 要：民航KU衛星網于2007年正式投產運行。目前網內共有各類站點224個，KU網系統容量設計最大節點數為347個，目前使用節點330個，節點號資源僅剩余17個。因網絡規模大，電路信令信息、狀態信息、告警信息等的信息量已經達到控制信道容量的上限，造成網絡廣播信道經常擁塞，造成網內部分節點無法正常加載電路時隙分配表，導致電路無法正常建鏈。因網管軟件的某些功能模塊算法復雜，導致系統網管工作站經常死機，造成網管功能失效，無法實現網絡監視、控制和參數配置。因此，優化網絡結構、簡化網管系統、提升業務通信質量、改善民航KU網網絡運行穩定非常必要。本文把民航KU衛星網劃分為幾個子網，通過子網的通信來解決大網加載上線慢等問題，從而達到優化整個民航KU衛星網絡，并以沈陽地面站為案例進行優化分析。

關鍵詞：KU衛星網；優化調整；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 網絡現狀

民航KU波段衛星網使用亞洲四號衛星K-8V轉發器，衛星定點于東經122.1度。網絡采用加拿大PolarSat公司的VSATPlus II系統，該系統是基于跳頻TDMA體制系統平臺，網絡的拓撲結構為全網狀拓撲結構，并在此基礎上支持單向廣播回傳的星狀網絡結構以及星狀/網狀混合網絡結構。

1.1 電路及頻帶資源情況

目前民航KU波段衛星網總帶寬為54MHz，全網共有各類電路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 網管配置及運行情況

民航KU衛星通信網擁有主用網控中心、備用網控中心，分別配置兩套互為熱備份的網管系統，當主用網管系統出現不正常狀態時，可自動切換到備用網管。主網管系統位于民航空管設備保障基地主站內，備份網管位于網絡的備份網控中心站，主備網管系統之間使用ATM電路連接，速率為512kbps，數據接口V.35接口。

目前，隨著KU網絡規模的不斷擴大和電路數量的增加，KU網絡電路運行總體情況不太理想，電路時通時斷，無法持續提供高質量的通信；網管系統運行也不太穩定，多次出現數據庫不同步、時隙混疊導致電路不通、切換MAP圖導致部分節點下線、網管功能失效、主備時鐘無法自動切換、網管無故重啟和死機等問題，作為民航空管系統保障民航通信的傳輸手段“兩地一空”的空中網絡--衛星通信網，不能有效地起到應有的傳輸作用，因此優化勢在必行。

2 網絡優化原則和方法

為了盡量降低信令信道負荷，盡量簡化網絡結構，同時，還要具備跨地區通信的能力及一定的可擴展性。可進行以下優化：

（1）根據網絡覆蓋范圍，將網絡劃分為多個子網，各子網由網控統一管理、獨立工作。

（2）邏輯上隔離不同業務站點，新規劃的子網覆蓋有業務電路的站點。沒有業務電路的站點仍繼續保持在原網絡中，待將來有業務使用需求時再申請加入相應子網。即將有、無業務的站點可以在邏輯上隔離，避免無業務的站點由于設備故障、疏于維護等原因對有實際傳輸需求的節點造成影響。

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

3 網絡優化具體方法步驟

3.1 網絡優化

將目前的KU網絡拆分為多個獨立運行的子網，改變目前的組網方式，不再使用載波分組的頻率方式，各子網在頻率使用上不重疊，每個子網內各節點中頻載波頻率和ODU中心頻率設置一致；優化原有存在問題的數據庫同步機制和時隙分配算法，采用單機版網管軟件，提高網管的運行穩定性和運行效率。

3.2 子網劃分方式

按照地區對網絡進行拆分，便于網絡拆分為規模適度的子網，符合當前KU遠端站的行政及業務管理模式。

3.3 子網劃分

根據當前有電路節點的分布情況及業務電路所占帶寬的統計，將KU網絡劃分為4個子網。

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

子網2：北京網控中心網關節點（0號網關節點和1號節點）、西南、中南地區有電路的站點。

子網3：北京網控中心網關節點（0號網關節點和1號節點）、東北、西北、新疆地區有電路的站點。

子網4：其他無業務站點保持在原網絡不變，歸為子網4。

3.4 子網載波優化

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

3.5 子網網管系統優化

優化后的各子網網管不再采用異地備份的方式，采用單網管的工作方式，減少故障環節，簡化網管系統復雜度。每個子網僅配置一套網管工作站，實現對本網絡的監控和配置等，將采用單機版網管軟件，摒棄原有存在問題的數據庫同步機制和時隙分配算法。優化后，4臺網管工作站分別與4個0號節點連接，作為組成各子網的網關節點，網控中心負責對全網的監視和配置。

3.6 網管中心優化

優化后的網絡管理控制中心（網控中心）將承擔5個網絡的管理功能，和對每個網絡實現監控功能。網管中心采用6.2m天線，使用原有冗余熱備份ODU，實現網管通信和跨區通信，根據四個控制信道載波和跨區通信載波均優化于轉發器中間18MHz頻帶，需根據子網優化規劃將網控中心主站ODU中心頻率更改為14464MHz/12714MHz。endprint

網控中心需新增3個子網的網關節點，同時還要傳輸至各個子網的跨區業務，因此，網控中心共需配置至少6個機箱，3個分別作為各個子網的0號網關節點，3個分別用于傳輸至各地的跨區業務。

3.7 遠端站優化

優化不僅包含當前有業務站點，還包含所有無業務節點，只是無業務站點暫時不加入各子網，待到后續有需要時再加入。

4 下面以子網3沈陽節點為例，探討遠端站優化方法

子網3包含1個北京網控的0號網關節點、東北、西北、新疆地區站點。

沈陽KU衛星站點是民航KU衛星通信網絡的一類站點，通常作為網內主時鐘參考點，天線4.5米。

4.1 對星調整

為確保KU波段衛星天線對準所用的亞洲四號衛星，首先：調整天線指向，使其對星。調整天線俯仰角、天線方位角指標，用頻譜儀接收衛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，要大角度調整天線方位和俯仰角，使信號接收在主掰上；若接收的衛星信標信號載噪比不合格，應調整天線重新對星。直到4.5米天線接收信標信號載噪比不低于43dB。

4.2 極化隔離度調整

在確保天線對星指標合格后，需要在亞洲衛星公司指導下進行天線的極化標定工作。

調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衛星通信系統采用的是線極化方式，發射為垂直極化，接收為水平極化。

按網絡優化子網3分配單載波頻點，沈陽遠端站與亞洲衛星公司聯系，在亞洲衛星公司指導下恢復ODU供電，發射單載波上星，調整雙工器極化角，略微松開雙工器四個螺釘，旋轉到合適的角度，由亞洲衛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則無需調整，擰緊四個螺絲。反之需要重新進行極化角調整，直至符合亞洲衛星公司的入網要求。

4.3 功率調整

在完成極化調整后，需進行本站功率調整，功率調整分為發射功率調整和接收功率調整。

發射功率調整分為單節點站發射功率調整和多節點站發射功率調整，對于多節點KU站，需對每個節點分別進行一次發射功率調整。沈陽KU遠端站根據網絡優化統一規劃的子網3載波功率分配表修改載波功率設置，調整過程中須設置每個節點MODEM板中頻發射電平為0dB，然后每個節點發射一次單載波，由網控中心協助進行功率標定，調整ODU發射增益（或發射衰減）將發射電平調整到全網優化統一要求的電平值。

接收功率調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菜單中調整，MAIN MENU→SATELLITE LINK PARAMETERS→DISPLAY SATELLITE LINK PARAMETER菜單中查看各節點接收電平（RX LEV），調整ODU下行增益（或下行衰減），接收電平在-3-+3dB范圍內符合標準。

4.4 入網經緯度調整

沈陽節點在功率調整后，在MODEM板入網參數中設置節點經緯度，用GPS在沈陽遠端站天線處測量當地經緯度，并將MODEM板經緯度參數修改為與GPS實測經緯度一致。多節點KU站需檢查每個節點MODEM板經緯度設置。

5 業務的實現

KU網絡優化工作改變了原網絡結構，節點號進行了重新分配，網內原配置的業務電路將無法繼續使用。原KU網中主要的業務電路都是在區內傳輸雷達、甚高頻、自動轉報等業務，采用以地區行政歸屬為基礎的劃分方式可以使這部分業務電路的使用不受影響。受到此次網絡優化影響的主要是跨地區傳輸的業務電路，因此，在優化中需要特別考慮解決這部分業務的傳輸問題。

根據現有電路統計，KU網現有跨區電路30條，其中北京網控中心至各地的電路13條，其他地區間的跨區電路17條。對于網控中心與各遠端站的電路，使用網控中心對應每個子網的1號節點，實現與各地區的通信；而對于不同地區間的跨區電路，則按以下原則進行業務接入：

電路收發兩端分屬于不同地區，但屬于同一子網：直接配置電路實現子網內通信。

電路收發兩端分屬于不同地區、不同子網：有條件的一端加入對端子網。

電路收發兩端分屬于不同地區、不同子網，且無條件加入對端子網：無法實現跨區直接通信，建議在所屬地區業務匯聚站點（區域管制中心或地區空管局）落地后使用其他手段傳輸。

6 注意事項

6.1 KU衛星入網參數調整及電路開通測試

遠端站根據優化方案進行優化，逐個修改入子網參數并確認參數和指標符合要求后加入相應的子網；如果不滿足入網要求，逐個進行調整直至符合標準。加入子網后，需進行電路測試及業務接入測試，確保加入子網后業務可正常傳輸。如遇電路不通等問題，及時排查。

6.2 遠端站的應急措施

遠端站在調整前要做好業務傳輸保障，準備相應備品備件，并記錄調整前的室內Modem參數、ODU參數及設備連接情況。在調整過程中如果修改參數后無法正常入網，需及時聯系網控中心解決，若仍無法解決，則按照記錄恢復原參數，并加入原網絡；若在調整過程中發生設備故障，則更換備用設備；若遠端站在調整過程中出現影響網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優化調整工作。

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；將發射單載波與衛星公司聯系進行極化隔離度調整的極化隔離度指標和截圖傳至北京網控中心；保存修改MODEM板入網參數加入相應子網的數據；留存加載測試正常后各種通信數據及業務配置數據。

7 結語

這次優化，適應了民航KU衛星網的故障排查及優化調整并進行了驗證，為民航空管通信傳輸系統的提供了通信保障。優化后，民航KU網為單網管系統，網絡運行穩定，通信質量滿足業務使用要求。對沈陽KU衛星系統進行對星調整、極化調整、功率調整、入網經緯度調整后，系統運行指標良好，完全符合民航網控中心及衛星公司的指標要求，以上調整方法不僅在沈陽KU衛星系統上驗證過，同時也在西烏、錦州、通遼、朝陽等KU系統上驗證過，并且在新修建的沈陽區管KU衛星系統上也驗證過，這些優化調整方法仍需在今后的工作中不斷的完善和研究。endprint