RS4200主备机系统热冗余切换原理及故障解决

于洪峰

摘   要：在自动化水平持续深化的大背景下，控制网络也被广泛应用于航空行业之中，要求控制网络具备高度的稳定性，这是进一步提升系统稳定性的基本保障。对此，必须在最大程度上提升控制网络可靠性，这也成为了系统得以正常运行的基本前提。事实上，提升控制网络的稳定性一直是航空设备研发、保障较为棘手的问题，就当前行业发展现状而言，主要以冗余控制系统为主，它能够满足所提出的稳定性要求，所以也被广泛使用。

关键词：RS4200  主备机系统  热冗余切换

中图分类号：TP27                                   文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）06（b）-0015-02

当前经济发展规模大，人们的外出频率也随之增加，在航班量持续上升的同时确保飞行安全性变得尤为重要。参考相关行业规范，本场收发分体机SU4200＼EU4200，在此环境下设备主备热冗余，如果出现故障，主、备机之间可以进行高效的切换。在冗余备份的影响下，可以显著提升系统的稳定性，如果需要使用到备用设备，此时可以通过手动的方式完成切换操作，而这一转换时间甚至可以控制在200ms以内。工作人员能够灵活的对备用电台做以全面檢查，即便出现了异常状况，运转过程依然可以保持在指定的频率上。

1  本场系统介绍

RS4200系列甚高频超高频设备主要是由收发机、发射机、接收机等几个形式。相关系列无线电甚高频频率范围（112～144MHz）主要是用于民用。而相关系列无线电超高频频率范围（225～400MHz）主要是用于军用交通管制。从当前所常用的甚高频设备数字化处理来进行分析，其信号处理过程已经实现了完全数字化处理。但由于射频输出所时的调制信号还是以模拟信号为主。所以，音频信号输入输出同样以模拟方式完成。在进行电台系统架设过程中，所需要考虑的影响因素非常多。想要真正完成甚高频链路的架设，必须要通过台站设备、传输设备、终端遥控单元、供配电、录音、监控等许多设备所组成。本场甚高频采用的是RS4200收发分体机，发射机SU4200和接收机EU4200，收发信机各有4台，天线部分为接收机共用一根天线，发射机共用一根天线，其具体组成为以下几个部分。

（1）台站设备。在此环节中主要是由天线、收信机、发信机、滤波器以及馈线等相关设备所组成。

（2）传输设备。本场建设中，由于设备与航管楼机房距离较近，可以利用网线到遥控盒、记录仪等进行各个设备端口的连接与传输。

（3）终端遥控单元。其中包含了内话、遥控盒等相关设备。

（4）供电设备。本场系统架设时，选择了UPS不间断电源、直流供电、油机发电三种供电方式。

（5）在内话系统的作用下进行相关的通话控制。

（6）机柜内设置了高精度的连接单元，由此实现与内话与录音系统、遥控盒三大部分的高效连接。

（7）任何一台收发信机都配备了内置测试单元，此时可以灵活的掌控系统各信道的实际情况，充分涉及到了状态、参数等信息，一旦发生故障后还可以做出进一步判断，并将数据传输给监控系统。

（8）任何一个监控终端所具备的功能都一致，它可以获得收、发信机的实际运行状态，此外还可以实现主备机的高效切换，并通过远程的方式控制系统的启停。

（9）关于VHF话音以及控制信号，必须为二者的传输适配一个话音接口，在此基础上基于4线E&M-Ⅴ方式实现与内化系统的高效连接。

（10）将系统预定为365d无中止运行状态，并且内部各器件的运行时长都需要超过15年。

（11）设备为交、直流相结合的方式，其中交流为主用供电，二者之间可以灵活进行切换。本系统所涉及到的滤波器等装置都被集中安装于19英寸的机柜之中，因此内部线路也具有高度的集成化特性。从整个系统的构成上考虑，其设置有1个机柜，其中又可细分为4台收发信机，并且采用的是1+1的主备配置形式。除此之外，机柜中设置了双腔滤波器，其总量达到了4台，共分为两组，彼此对应有2个信道。机柜中还设置了其它部分的内容，诸如电台安装轨道以及控制线等。无论是电台音频线还是各类控制线，二者都可以直接连接到KRONE极限板结构上，整体来说接线配置具有高度的灵活性。此外，接线板也具有高度的灵活性，诸如主备机信号两路输出的方式较为典型，此外两路并联输出的方式也具有高度的可行性。无论是VHF话音还是控制信号，二者都可以借助于传输设备而实现与遥控单元等组件的高效连接，任何一个信道都为之适配了两个标准科隆卡线单元，其均设置在机柜背板上，各个卡线单元之间均做以合理的阻抗匹配工作，加之音频分配机制，因此可以良好的连接到录音系统等相关系统之中。要想实现甚高频系统与周边系统的稳定连接，要求单个信道均需要对应四条线，除了两对基本的音频线外，还涉及到PPT线以及SQL线各一对。但无论是何种形式的界限，其采用的都是标准的E&M信令，在此基础上可以与所有模拟音频系统实现高度的兼容。从阻抗的角度考虑，遥控单元与内话两部分均对应为600Ω，所以并不存在阻抗不匹配的问题。

2  电台配置方法

SU4200＼EU4200电台在进行配置时，主要是以系统配置软件为主。通过其软件能够使用笔记本电脑对电台的各类参数、IP地址等进行遥控配置。在具体配置过程中，需要将收信电台与电脑进行连接，然后按照配置软件中的操作提示，点击connect按键。软件头部会以绿色字体显示电台版本号，如果电台版本号与软件不相符，则需要通过Device，选择“command set file”中“command set file path”选择相应的版本号。完成版号选择之后，点击“configuration”按键。通过软件中的配置文件可以读取相应文件。再通过“read from file”选择桌面上“ZS4200信道配置”中需要的配置信号，确定后点击交互模式“interactive”。完成上述操作之后，进入到写入电台环节。通过点击“write to radio”按键，可以发现软件界面右下角的红色BUSY，首行为黄色，当写入结束后右下角变为ready绿色，首行绿色。再点击“noactive”退出交互模式，并重启电台，调到对应频率。

3  案例分析

以实际案例为背景展开探讨：在维护过程中，将主用机由I号机切换为II号机后发现，I号机LCD屏显示“INACT”字样，而II号机显示屏在“ACT”和“INACT”间不断变换。

对上述现象展开分析：I 号机显示器所显示出的内容代表的是备用的状态;而对于II 号机而言，其显示出的内容则代表主备用切换状态。

展开原理分析：RS 4200电台上适配了一台主备机切换控制信号，具体可分为TEST_OC 和*OFF两大类，在此基础上可以实现主备电台的信号线交叉连接，前者为控制信号，当电台处于主用状态时，基于TEST_OC 引脚便可以向备用机发送低电平，此时电台将会处于备用状态;如果主用电台发生切换时，或者系统处于故障状态时，此时TEST_OC 引脚将会进一步发出开路信号，当备机接收到该信号后便会随即转变为主用状态，而对于原备机而言，它会进一步发出低电平，然后原主机将会接收到，因此会抑制其备用状态。但需要认识的是，如果TEST_OC 引脚发出了某一电压，此时会在低电平以及开路电平间发生持续性切换，此时II 号机的 *OFF 口接收将会受到影响，致使信号在开路以及接地间发生高频率跳变现象，此时II 号机的主备状态也将发生波动，因此显示器字样跳动现象尤为普遍。

补充：在进行故障排除工作中，通导人员曾对Z2板进行了处理，此时7、8 号拨码挑开，在此影响下I、II号机发模块间的 TEST_OC 和 *OFF 交叉线断开，由此发现主备机之间发生了极为频繁的切换现象。之所以出现此现象，是因为信道对应的收发模块都对应有一对交叉信号，具体为TEST_OC和 *OFF 信号;如果将故障模块断开，则可以顺利进行主备机切换。

结论：一旦发生故障且不具备完善的备件体系后，为了确保整个系统的稳定运行，则需要对收、发两大模块进行处理，具体操作对象为Z2板7、8 号拨码，由此确保主备机切换处于稳定运行状态，降低对系统运行的影响。电台采用的是模块化的组装方式，加之其内部电路较为复杂，因此难以实现故障元件的高效切换，当出现故障后则需要对整个模块做以修复处理。

4  结语

在RS4200主备机热冗余系统中，主备电台之间借助于Z2板实现高效的连接，一旦发生故障后也可以达到无缝切换的效果，系统的运行稳定性并不会受到影响。

参考文献

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