CN109959903B - 一种在线检测雷达数据传输时延装置及检测方法 - Google Patents

一种在线检测雷达数据传输时延装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在线检测雷达数据传输时延装置及检测方法，涉及民航空管数据通信业务领域。该在线检测雷达数据传输时延装置首先通过实时统计数据帧的起止时间，估算线路占用率，再根据线路占用率，决定时间戳的插入方式，并插入第一时间戳信息。末端的检测配套装置监测带时间戳的数据帧，并更新第二时间戳信息。在末端，独立的传输时延检测系统可通过接收并处理第一和第二时间戳信息来统计雷达数据传输时延。另外，末端的检测配套装置可去除已插入的时间戳，输出原始的数据流。因此，本发明可在线方式工作，不影响用户的雷达数据接收端系统。

Description

一种在线检测雷达数据传输时延装置及检测方法
技术领域
本发明涉及民航空管数据通信业务领域，为一种在线检测雷达数据传输时延装置及检测方法；为民航空管通信部门提供检测和实时监视线路传输时延的有效手段。
背景技术
民航通信部门将各雷达站输出的雷达数据通过地面和卫星线路传输至各地的空管自动化系统。雷达数据在经过传输线路时，会引入一定的时延，从而对后端空管系统的处理构成影响。因此，通信部门需要有效手段来检测和实时监视雷达数据的传输时延情况，以及时发现和处理通信线路的问题。
发明内容
技术方案：一种在线检测雷达数据传输时延装置，包括雷达数据源、雷达数据接收处理设备、源端时延检测配套装置、末端时延检测配套装置；源端时延检测配套装置与末端时延检测配套装置均设置有控制器、GPS模块、数据输入接口、数据输出接口；其中GPS模块用以提供GPS时间信息及pps定时信号从而形成控制器内部的精度时钟；数据输入接口用于接收雷达数据帧；末端时延检测配套装置的数据输出结构包括第一数据输出接口及第二数据输出接口；第一数据输出接口输出包含附加时间戳信息的雷达数据帧；第二数据输出接口输出不含附加时间戳信息的原始雷达数据帧；
源端时延检测配套装置的控制器为雷达数据源输出的数据帧附加第一时间戳信息；末端时延检测配套装置接收源端时延检测配套装置输出的附加第一时间戳信息数据帧，并在该附加第一时间戳信息数据帧上附加第二时间戳信息。
进一步的，所述控制器包括接口输入处理模块、线路占用率计算处理模块、时间戳插入/更新处理模块、接口输出处理模块，
接口输入处理模块接收雷达数据帧；
线路占用率计算处理模块根据雷达数据帧的字节数和帧起止时刻，统计并计算每个统计周期的线路占用率；
时间戳插入/更新处理模块根据线路占用率决定是否需要在数据流中附加时间戳信息，并将输入的数据帧加工处理后，分别写入输出队列；
接口输出处理模块将输出队列的数据帧输出至输出接口。
有益效果：本发明的在线检测雷达数据传输时延装置可在雷达数据帧中插入毫秒单位的时间戳，便于后端系统进行线路传输时延的统计。
可在末端设备自动去除源端设备插入的时间戳信息，对现有的业务系统不构成影响。
而使用上述在线检测雷达数据传输时延装置的检测方法的技术方案为：根据第一时间戳信息与第二时间戳信息的时间戳的差值，进行线路传输时延的统计。
进一步的，实时处理接收到的数据帧，记录雷达数据帧起始时间和结束时间，从而获得每个雷达数据帧传输实际占用的时间，并进行累计处理；同时，累计雷达数据帧总数和总字节数；
当统计周期结束时，通过雷达数据帧累计起止时间和统计周期，计算获得该统计周期内，数据传输的线路占用率；同时，根据累计字节数和线路占用率可统计周期内理论上的可传输字节数；然后，更新统计数据，并重置累计起止时间、累计字节数和累计帧数，开始新的统计周期。
进一步的，在每个统计周期结束时，将上周期雷达数据帧总数乘以时间戳字段字节数，再加上上周期累计字节数，获得每个数据帧附加时间戳信息的情况下，总的输出字节数；将该总的输出字节数乘以系数k，k>1，获得预估总字节数；预估总字节数表示每个数据帧附加时间戳字段的情况下，一个统计周期需要的峰值传输能力；而线路占用率统计处理过程中获得的可传输字节数表示线路实际的传输能力；如果预估总字节数大于可传输字节数，则表示不能进行每个数据帧附加时间戳字段的处理，只能对接收到的数据帧进行直接转发，否则会造成传输拥塞和延迟；
实时检测每个接收数据帧，如果数据帧为独立时间戳信息帧或包含附加的时间戳字段，则表示数据流内包含附加的时间戳信息；表明当前的配套装置位于传输线路的末端，只需要改写可能含有的时间戳字段中的第二时间戳信息即可。
进一步的，如果数据流不含时间戳信息，则进行如下处理：
(1)、每周期插入1个独立时间戳信息帧，并在数据帧输出前改写其中的第一时间戳信息；
(2)、如果预估总字节数小于等于可传输字节数，则为每个数据帧附加时间戳字段；并在数据帧输出前改写其中的第一时间戳信息。
附图说明
图1为雷达数据传输业务场景示意图。
图2为时延检测方法原理图。
图3为配套装置结构图。
图4为配套装置内部处理框图。
图5为配套装置统计线路占用率处理流程图。
图6为配套装置插入/更新时间戳处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供一种在线检测雷达数据传输时延装置，请结合图1所示，为雷达数据传输业务场景。通常，雷达站的雷达数据源设备通过串口输出HDLC封装的雷达数据帧。数据帧经过传输线路(包含各级传输设备和通信线路)到达用户系统所在处，被业务系统(例如空管自动化系统)的数据接收处理设备接收。结合图2及图3所示，本发明的装置包括雷达数据源、雷达数据接收处理设备、源端时延检测配套装置、末端时延检测配套装置；源端时延检测配套装置与末端时延检测配套装置均设置有控制器、GPS模块、(HDLC)数据输入接口、(HDLC)数据输出接口；其中GPS模块用以提供GPS时间信息及pps定时信号从而形成控制器内部的精度时钟；数据输入接口用于接收雷达数据帧；末端时延检测配套装置的数据输出结构包括第一数据输出接口及第二数据输出接口；第一数据输出接口输出包含附加时间戳信息的雷达数据帧；第二数据输出接口输出不含附加时间戳信息的原始雷达数据帧；源端时延检测配套装置的控制器为雷达数据源输出的数据帧附加第一时间戳信息；末端时延检测配套装置接收源端时延检测配套装置输出的附加第一时间戳信息数据帧，并在该附加第一时间戳信息数据帧上附加第二时间戳信息。末端的时延检测配套装置将包含第一时间戳信息和第二时间戳信息的数据帧输出给独立的‘时延检测系统’，由其进行传输时延的统计处理。末端的时延检测配套装置去除数据流中可能添加的时间戳信息，并将原始雷达数据帧输出给数据用户端的雷达数据接收处理设备。
如图4所示，所述控制器包括接口输入处理模块、线路占用率计算处理模块、时间戳插入/更新处理模块、接口输出处理模块。接口输入处理模块接收雷达数据帧。线路占用率计算处理模块根据雷达数据帧的字节数和帧起止时刻，统计并计算每个统计周期的线路占用率。时间戳插入/更新处理模块根据线路占用率决定是否需要在数据流中附加时间戳信息，并将输入的数据帧加工处理后，分别写入输出队列。接口输出处理模块将输出队列的数据帧输出至输出接口。
而使用在线检测雷达数据传输时延装置的检测方法即为：根据第一时间戳信息与第二时间戳信息的时间戳的差值，进行线路传输时延的统计。
配套装置通过HDLC数据帧接收/发送模块，获取HDLC帧的起止时刻，据此可计算线路占用率。处理流程如图5所示：实时处理接收到的数据帧，记录雷达数据帧起始时间和结束时间，从而获得每个雷达数据帧传输实际占用的时间，并进行累计处理；同时，累计雷达数据帧总数和总字节数；
当统计周期结束时，通过雷达数据帧累计起止时间和统计周期，计算获得该统计周期内，数据传输的线路占用率；同时，根据累计字节数和线路占用率可统计周期内理论上的可传输字节数；然后，更新统计数据，并重置累计起止时间、累计字节数和累计帧数，开始新的统计周期。
配套装置根据线路占用率，选择时间戳插入/更新的模式。模式一用于线路占用率较高的场景，采取每秒钟插入一个独立数据帧的方式，用于携带时间戳。模式二用于线路占用率较低的场景，采取每个数据帧追加时间戳字段的方式。处理流程如图6所示：在每个统计周期结束时，将上周期雷达数据帧总数乘以时间戳字段字节数，再加上上周期累计字节数，获得每个数据帧附加时间戳信息的情况下，总的输出字节数；将该总的输出字节数乘以系数k，k>1，获得预估总字节数；预估总字节数表示每个数据帧附加时间戳字段的情况下，一个统计周期需要的峰值传输能力；而线路占用率统计处理过程中获得的可传输字节数表示线路实际的传输能力；如果预估总字节数大于可传输字节数，则表示不能进行每个数据帧附加时间戳字段的处理，只能对接收到的数据帧进行直接转发，否则会造成传输拥塞和延迟；
实时检测每个接收数据帧，如果数据帧为独立时间戳信息帧或包含附加的时间戳字段，则表示数据流内包含附加的时间戳信息；表明当前的配套装置位于传输线路的末端，只需要改写可能含有的时间戳字段中的第二时间戳信息即可。
如果数据流不含时间戳信息，则进行如下处理：
(1)、每周期插入1个独立时间戳信息帧，并在数据帧输出前改写其中的第一时间戳信息；
(2)、如果预估总字节数小于等于可传输字节数，则为每个数据帧附加时间戳字段；并在数据帧输出前改写其中的第一时间戳信息。

Claims (5)

1.一种在线检测雷达数据传输时延装置，其特征在于：包括雷达数据源、雷达数据接收处理设备、源端时延检测配套装置、末端时延检测配套装置；源端时延检测配套装置与末端时延检测配套装置均设置有控制器、GPS模块、数据输入接口、数据输出接口；其中GPS模块用以提供GPS时间信息及pps定时信号从而形成控制器内部的精度时钟；数据输入接口用于接收雷达数据帧；末端时延检测配套装置的数据输出结构包括第一数据输出接口及第二数据输出接口；第一数据输出接口输出包含附加时间戳信息的雷达数据帧；第二数据输出接口输出不含附加时间戳信息的原始雷达数据帧；
源端时延检测配套装置的控制器为雷达数据源输出的数据帧附加第一时间戳信息；末端时延检测配套装置接收源端时延检测配套装置输出的附加第一时间戳信息数据帧，并在该附加第一时间戳信息数据帧上附加第二时间戳信息；
所述控制器包括接口输入处理模块、线路占用率计算处理模块、时间戳插入/更新处理模块、接口输出处理模块，
接口输入处理模块接收雷达数据帧；
线路占用率计算处理模块根据雷达数据帧的字节数和帧起止时刻，统计并计算每个统计周期的线路占用率；
时间戳插入/更新处理模块根据线路占用率决定是否需要在数据流中附加时间戳信息，并将输入的数据帧加工处理后，分别写入输出队列；
接口输出处理模块将输出队列的数据帧输出至输出接口。
2.一种使用如权利要求1所述的在线检测雷达数据传输时延装置的检测方法，其特征在于：根据第一时间戳信息与第二时间戳信息的时间戳的差值，进行线路传输时延的统计。
3.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于：实时处理接收到的数据帧，记录雷达数据帧起始时间和结束时间，从而获得每个雷达数据帧传输实际占用的时间，并进行累计处理；同时，累计雷达数据帧总数和总字节数；
当统计周期结束时，通过雷达数据帧累计起止时间和统计周期，计算获得该统计周期内，数据传输的线路占用率；同时，根据累计字节数和线路占用率统计周期内理论上的可传输字节数；然后，更新统计数据，并重置累计起止时间、累计字节数和累计帧数，开始新的统计周期。
4.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于：在每个统计周期结束时，将上周期雷达数据帧总数乘以时间戳字段字节数，再加上所述上周期累计字节数，获得每个数据帧附加时间戳信息的情况下，总的输出字节数；将该总的输出字节数乘以系数k，k>1，获得预估总字节数；预估总字节数表示每个数据帧附加时间戳字段的情况下，一个统计周期需要的峰值传输能力；而线路占用率统计处理过程中获得的可传输字节数表示线路实际的传输能力；如果预估总字节数大于可传输字节数，则表示不能进行每个数据帧附加时间戳字段的处理，只能对接收到的数据帧进行直接转发，否则会造成传输拥塞和延迟；
实时检测每个接收数据帧，如果数据帧为独立时间戳信息帧或包含附加的时间戳字段，则表示数据流内包含附加的时间戳信息；表明当前的配套装置位于传输线路的末端，只需要改写可能含有的时间戳字段中的第二时间戳信息即可。
5.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于：如果数据流不含时间戳信息，则进行如下处理：
(1)、每周期插入1个独立时间戳信息帧，并在数据帧输出前改写其中的第一时间戳信息；
(2)、如果预估总字节数小于等于可传输字节数，则为每个数据帧附加时间戳字段；并在数据帧输出前改写其中的第一时间戳信息。
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