SDH光纤环网在舰船通信系统改造中的应用＊

曾 耀

（中国舰船研究设计中心 武汉 430064）

1 引言

通信是现代军事指挥的基本要素，是军队指挥系统的神经。特别是对于在海上遂行作战任务的舰船来说，通信联络显得尤为重要。现代战争对于通信快速、抗干扰、可靠、准确和保密的要求，使得舰船通信必须采用一切可能的技术手段来满足信息传输的要求。近年来国内外大型水面舰船通信系统开始采用双冗余SDH光纤环网，通过网络单元分布式连接各信道设备、终端设备及用户设备等实现用户间信息的交换传输。

对于部分已经服役若干年的现役舰船，为提高舰船通信能力和信息共享水平，在舰船总体资源允许的基础上结合通信系统改造机会，将基于集中接入和控制体系结构的中控系统改造成基于双冗余SDH光纤环网的综合控制宽带传输系统，实现了舰船平台上多部位的各类通信终端分布接入和集中控制，不仅使得平台传感器信息可以共享，而且编队内不同舰船平台间的各种态势及目标信息可以共享，本舰、编队、海区内战况等各种状态及信息可以通过多种通信手段畅通的上传下达，实现综合控制和处理，实现了编队内各平台及编队间不同平台之间信息高效、迅速、准确、可靠的传输。

2 SDH光纤环网在舰船上的应用

2.1 光纤在舰船上的应用

作为海军在舰艇大规模使用光纤技术的开始，美国海军海洋司令部早在1981年开始研制AEGIS舰载光纤通信系统，其目的是在CC－47AEGIS巡洋舰上建立光纤通信系统，该系统包括三个部分，即舱室间光纤业务系统、综合话音通信系统数据总线以及光纤损伤控制管理系统。为了解决舰艇通信存在严重电磁干扰、射频干扰和电磁泄漏问题，使舰艇通信系统适合未来战争的需求，美国海军曾提出了一个“舰载高级光纤敷设网络（SAFENET）”计划，拟上世纪90年代在全部航空母舰、巡洋舰、驱逐舰和潜艇上普遍采用标准的SAFENET光纤通信网。

光纤传输相对普通导线传输而言具有传输频带宽、通信容量大、误码率低、抗电磁干扰能力和抗辐射能力强、重量轻、尺寸小以及可以较好地支持系统升级扩充改造要求等显著优点，在舰艇通信系统中使用具有较多的优势并得到广泛应用，成为舰船大容量信息传输线路的首选。舰船设备间的连接电缆重量一般达到设备重量的10%～20%，部分设备间的连接电缆重量甚至达到设备重量的100%～150%；舰船设计中尽可能用光纤替代原有电缆，能一定程度上减少上舰线缆重量，有利于改善舰船的重量重心和稳性等重要指标。

2.2 SDH在舰船上的应用

进入20世纪90年代，传输网正面临着从点到点通信的准同步数字传输体制，向以光纤为主要传输媒质的同步数字传输网（SONET／SDH）体制的转变。同步光通信网是一种成熟的高速率、高可靠自愈光纤双环拓扑、具有实时性和优先处理能力的先进通信网络。目前，新一代舰载C3I系统已广泛采用了SDH光通信网络。例如：洛杉矶攻击型核潜艇、杜鲁门号航母、里根号航母、尼米兹号航母等。

图1 SDH传输平台示意图

舰船上采用以SDH传输体制为平台，以光缆作为传输介质，这种新一代的理想传输体制和传输介质的结合，极大的提高了舰船的综合指标。这种应用可以透明传输舰船的各种通信信号，具有宽带化、分布化、数字化、模块化、综合化的特点，能有效避免功能重叠现象，提高通信系统的可靠性。通过SDH平台，舰船上的通信系统可以实现各种用户设备、终端设备和信道设备的接入、控制、交换、传输和管理。这些用户设备包括SDH网管、通信监控台、通信服务器、用户单元、文电终端、外线服务台、勤务电话、广播系统、分组声力电话等。同时舰上视频监视网和指控网也能接入通信系统，如图1所示。系统中传输的信息包括话音、音频、数据及视频，因而该传输系统是已具有接入、控制、交换、传输和管理等功能的综合业务平台。

3 基于SDH光纤环网的综合控制宽带传输系统

综合控制宽带传输系统是连接通信系统内部和外部各种信道设备及终端设备，完成设备分散配置接入，在相关设备间提供各种通信及控制信息的交换、传输功能，实现系统运行状态的集中监视和控制管理的平台。它改变了通信系统中内部通信与外部通信分离的格局，避免设备功能重叠的现象，使舰船通信系统成为内外通综合一体的完整系统。

综合控制宽带传输系统一般由舰艇光纤宽带传输交换系统、SDH网管设备、通信监控台和通信服务器、无线接入设备等设备组成（见图2）。基于舰艇光纤宽带传输交换系统构建了舰内综合信息传输网，作为舰内通信系统信息骨干传输网络。SDH网管设备、通信监控台、通信服务器和无线接入设备则为通信系统综合管理控制部分。

图2 综合控制宽带传输系统框图

3.1 舰艇光纤宽带传输交换系统

舰艇光纤宽带传输交换系统采用SDH（同步数字体制）以及双环状网络拓扑结构，采用通道保护、自愈环结构等保护措施，其可靠性和抗毁性较好，并能根据舰船情况，将网元（NE）灵活的配置到舰船的各个部分，利于通信系统或其他系统各种信息的接入。舰艇光纤宽带传输交换系统作为舰船上骨干传输交换网络，具有网络传输容量大，扩容方便的特点，并能较好地支持舰船通信系统改造和功能扩展。

3.2 SDH网管设备

SDH网管设备（NMS）实现对全部网络单元（NE）的性能管理、配置管理、安全管理和故障管理，并负责将内部通信的通信计划下载到网元（NE）。SDH网管设备提供以太网接口，接入通信综合管理网络，为通信综合管理提供所需的相关信息和控制信号。SDH网管设备采用主／备机方式运行，以确保整个通信系统的稳定可靠运行。

3.3 通信监控台和通信服务器

通信监控台和通信服务器为用户提供操作使用系统的友好人机界面，负责本舰通信系统的管理。通信监控台和通信服务器为主、备配置，可互相替代。为提高系统可靠性，通信监控台和通信服务器布置在舰上不同部位。用户根据通信文件，可在通信监控台或通信服务器上运行相应软件，完成通信计划的编制，生成并贮存本舰的一套或数套通信计划。系统管理员可选择其中一套通信计划下载作为当前通信计划运行。

3.4 无线接入设备

舰艇光纤宽带传输交换系统通过无线接入设备与信道设备和终端设备连接，实现信道设备和终端设备接入舰内综合信息传输网。信道、终端设备通过无线接入设备的E1／E3接口和舰艇光纤宽带传输交换系统网元（NE）的U接口进出SDH光纤传输平台，无线接入设备与舰艇光纤宽带传输交换系统相互配合，共同实现信道、终端设备音频、控制信号的交换传输。

4 舰船通信系统改造

4.1 舰船通信系统现状

在舰船通信系统未采用基于SDH体制的光纤环网之前，舰船通信设备通常划分为内部通信设备和外部（无线电）通信设备。通信系统内外通分离，各类通信终端设备处于离散状态，无集中监控和统一管理的手段，只是单机单控。单机单控的体系结构下，通信业务功能基本无法扩充，新通信技术和新通信手段无法加入系统，对外通信保障能力弱，缺乏多数与三军互联互通的手段。上世纪90年代，通过引进国外技术和研仿国外设备，通信系统增加无线电控制分配系统，即中控系统。采用了系统综合原理，打破了原单机单控局面，实现了集中接入、控制、测试与显示，将当时的国内外通信设备进行了最大可能的综合化集成，但通信系统功能扩充受限，设备集中接入和控制的体系结构，也使系统的中控部位成为全系统的可靠性瓶颈。

本世纪以来，国内外大型水面舰船通信系统普遍采用综合控制宽带传输系统取代了无线电控制分配系统，综合控制宽带传输系统采用了当时推出不久的基于SDH光纤传输平台，用双环状网络拓扑结构的光纤环网作为舰上通信骨干交换传输网络，可灵活配置网络单元，方便通信系统及其它系统的接入。对于通信设备，综合控制宽带传输系统通过外挂通信控制总线方式实现信道设备、终端设备的控制接入，信道设备、终端设备的音频信息通过ISDN标准接口（2B＋D）进出SDH光纤传输平台。内部通信设备通过接入光纤输出平台，由通信控制管理站统一进行管理。

4.2 舰船通信系统改造的必要性

舰船通信系统改造反映了海军舰船发展的客观规律。一般的作战舰船，在其航行性能良好的20～30年的服役期内，其作战武器系统可能发展2～4代，电子设备可能发展4～6代。舰船装备技术发展这一特点决定了利用高新技术改造现有装备的必然性。结合国情和军情，经济不够发达、军费开支有限，用较少的投入办更多的事情，采用成熟的现有技术改造现役舰船通信系统，具有技术风险小、改造周期短等优点，可以大大提高我海军现役舰船的综合作战效能。

以某船通信系统为例，由于系统研制及装备年代的关系未配备近年来的一些新型通信设备，数据通信能力较弱，缺乏多数与三军互连互通的手段，与现有的使命任务要求不相适应。该船通信系统受中控系统技术体制及容量限制，不能满足更多信道和终端设备的加装和接入，系统功能扩充受限。该船结合较大规模的现代化改造工程，将该船中控系统改造为基于SDH光纤环网的综合控制宽带传输系统后，可满足近年来装备于各型舰船和岸基通信台站的新型通信设备的加装需求，现役舰船通信系统改造是提高现役舰船通信保障能力和综合作战能力的必然之路。

4.3 舰船通信系统改造的前景展望

目前国内外海军水面舰船通信系统普遍配置有基于双冗余光纤环网技术的综合控制宽带传输系统，采用此种体系结构的通信系统可靠性高，开放性好，可扩充性强，同时还兼顾了海军舰船通信系统发展的统一规划，适应技术进步和军事需求的发展变化。进入21世纪，在快速发展的通信技术推动和新的作战思想、作战模式需求牵引下，新型通信设备研制生产及装备呈逐年加速之势。为提供新的通信能力，满足新的使用要求，各型舰船通信系统改造需求随之增加。特别是由于作战使命任务的变化，迫使通信系统需要覆盖的通信对象广泛，担负的通信任务繁杂。为适应作战要求的变化，对通信系统的要求变化相对更为频繁。

表1 中控体制与SDH光纤环网体制的比较

参照国内外舰船装备使用的规律，水面舰船平台的设计寿命一般为20～30年，而舰载电子设备的有效寿命为7～10年。中控体制与SDH光纤环网体制的优缺点比较见表1。在舰船总体资源允许的基础上，充分借鉴海军新研舰船采用光纤环网技术的成功经验，将现役舰船通信系统中控体制下的无线电分配系统改造成基于SDH光纤环网的综合控制宽带传输系统，改造后可满足更多信道和终端设备的加装和接入，较易完成系统功能扩充，形成了多种新的通信手段和通信能力。

5 结语

选用成熟的通信技术对进行现役舰船通信系统的改造，提高系统接入和扩展能力，使其具备与海军当前通信体系相适应的通信手段和通信能力，在设计和工程上是合理可行，技术风险是可控的。充分利用现役舰船平台，特别是90年代以后服役的优良舰船平台，积极采用SDH光纤环网对现役舰船通信系统进行改造，是提高海军现役舰船通信保障能力和信息化共享水平的重要途径。

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