1 TDMA數(shù)字衛(wèi)星通信加/解密系統(tǒng)基本組成
　　由于在“921”工程項(xiàng)目中，采用了TDMA數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)，以滿足系統(tǒng)的大容量、高速率數(shù)據(jù)通信的要求。然而，在該系統(tǒng)所需的專用通信網(wǎng)中，信息的保密與安全(INFOSEC)特性也顯得非常重要。為保證該系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒉槐桓`取，自行開發(fā)與研制TDMA數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)的加/解密系統(tǒng)是十分必要的。而在加/解密系統(tǒng)中的接口管理部分對該系統(tǒng)中其它部分承擔(dān)著尤為重要的控制管理功能。
　　為了更好地設(shè)計(jì)出TDMA數(shù)字衛(wèi)星通信加/解密系統(tǒng)的接口管理部分，有必要先對其加/解密系統(tǒng)的基本組成作一介紹?！?21”工程項(xiàng)目中的TDMA加/解密系統(tǒng)必須能夠保證在TDMA系統(tǒng)EI卡的DAMA環(huán)境下正常工作，以實(shí)現(xiàn)30個(gè)話路相互獨(dú)立的保密功能。此外，該加/解密系統(tǒng)的介入不能降低整個(gè)TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)原有的技術(shù)性能指標(biāo)。與此同時(shí)，它還必須具備較完備的控制、監(jiān)視和管理功能；為保證整個(gè)衛(wèi)星通信網(wǎng)加/解密系統(tǒng)的正常運(yùn)行，它也必須具備完善的網(wǎng)絡(luò)管理功能，并具有集中監(jiān)控裝置，對整個(gè)網(wǎng)中的加/解密設(shè)備進(jìn)行集中管理與協(xié)調(diào)?；谶@些，可得到TDMA衛(wèi)星通信加/解密系統(tǒng)原理框圖，如圖1所示。

　　該系統(tǒng)主要由加/解密主機(jī)、本端監(jiān)控系統(tǒng)、集中監(jiān)控系統(tǒng)、TDMA設(shè)備等部分組成。其中加/解密主機(jī)采用兩級監(jiān)控管理方式，并且其遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理的優(yōu)先權(quán)要高于本端監(jiān)控管理的優(yōu)先權(quán)。而且本地監(jiān)控管理與遠(yuǎn)程的監(jiān)控管理是相互獨(dú)立的，即使任一監(jiān)控管理失效，也不會(huì)影響加/解密主機(jī)的正常工作。若兩級監(jiān)控均失效，則加/解密主機(jī)可以按原置的狀態(tài)工作。系統(tǒng)中監(jiān)控的接口符合EIARS－422A標(biāo)準(zhǔn)串行異步接口，其集中監(jiān)控可以完成本地監(jiān)控的所有功能。
2 接口管理子系統(tǒng)功能
　　為確保衛(wèi)星通信網(wǎng)中加/解密系統(tǒng)能夠順暢運(yùn)行，必須提供一個(gè)性能可靠、功能完善、時(shí)效性高的接口管理系統(tǒng)。系統(tǒng)中接口管理的主要任務(wù)是對加/解密主機(jī)、本端監(jiān)控系統(tǒng)與集中監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行管理和信息的交換。它一方面要接收來自本端和集中監(jiān)控系統(tǒng)送來的數(shù)據(jù)，完成接收數(shù)據(jù)的譯碼、分類，并將相應(yīng)的指令代碼送入加/解密主機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對主機(jī)的控制；另一方面，它要對加/解密主機(jī)的工作狀態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對信息的編碼進(jìn)行封裝，并按預(yù)定的接口協(xié)議分別送到本端和集中監(jiān)控系統(tǒng)，以保證監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)視加/解密主機(jī)的工作狀態(tài)。
　　接口管理還需提供對EI接口進(jìn)行誤碼檢測的功能。也即它能在衛(wèi)通網(wǎng)傳送信息前，或在其傳輸過程中根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的指令，檢查加/解密系統(tǒng)的工作狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)加/解密過程中的誤碼。僅當(dāng)確認(rèn)其工作狀態(tài)良好后，整個(gè)系統(tǒng)才開始傳送信息。
3 接口管理的設(shè)計(jì)思想及方案
　　TDMA數(shù)字衛(wèi)星通信加/解密系統(tǒng)的接口管理部分必須滿足《921工程TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)加/解密設(shè)備研制技術(shù)任務(wù)書》的相應(yīng)指標(biāo)要求。尤其是對影響整個(gè)通信系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，如系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性及傳輸?shù)目煽啃缘戎笜?biāo)應(yīng)按比任務(wù)書規(guī)定的高出一至二個(gè)數(shù)量級來設(shè)計(jì)。
　　在具體的接口管理設(shè)計(jì)方案中，考慮到衛(wèi)通網(wǎng)中系統(tǒng)的信息傳輸格式的不同，差錯(cuò)控制方法及誤碼檢測與通信接口等關(guān)鍵技術(shù)方案的選擇，對系統(tǒng)的接口管理性能均有的幾方面因素影響，我們已設(shè)計(jì)出符合系統(tǒng)信息傳輸要求的優(yōu)化應(yīng)用層結(jié)構(gòu)，以確保系統(tǒng)中信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理與傳輸。在分析了差錯(cuò)控制理論在實(shí)際工程實(shí)現(xiàn)中的誤差，以及傳統(tǒng)糾錯(cuò)電路復(fù)雜的缺陷性之后，我們提出了一種改進(jìn)的混合差錯(cuò)控制方式(HFC)，并采用了軟件編碼及SCR大數(shù)邏輯譯碼方案，以實(shí)現(xiàn)接口管理中的高效可靠的差錯(cuò)控制。我們已設(shè)計(jì)出符合G.703/G.704建議的EI標(biāo)準(zhǔn)接口，以實(shí)現(xiàn)對加/解密主機(jī)EI接口、加密、解密模塊工作流程的準(zhǔn)確檢測，并能定量地給出工作誤碼的情形；使接口符合EIARS－422A串行異步標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中本端、集中監(jiān)控系統(tǒng)的全雙工通信，并確保集中監(jiān)控的優(yōu)先權(quán)高于本端監(jiān)控的優(yōu)先權(quán)。
　　在電路設(shè)計(jì)直到元器件選用等方面，我們采用了現(xiàn)代微電子及數(shù)字技術(shù)中的新技術(shù)、新器件。如采用了高速DSP器件TMS320C50作為主處理器，并且使用了新型的EPLD可編程芯片，ASIC器件等，以充分利用微處理器以及大規(guī)模集成工藝新發(fā)展帶來的降低系統(tǒng)成本的可能性，使系統(tǒng)的整體性能提高?？紤]到接口管理系統(tǒng)的可維護(hù)性和操作簡便性，可采用模塊化設(shè)計(jì)方案，各模塊可獨(dú)立完成一項(xiàng)或幾項(xiàng)功能，而相關(guān)模塊之間的通信可由CPU統(tǒng)一協(xié)調(diào)。這樣可以減少電路硬件的規(guī)模與復(fù)雜性，同時(shí)減少系統(tǒng)耗散功率，提高系統(tǒng)的可靠性，也有利于將來系統(tǒng)設(shè)備的改造與升級。
　　具體而言，我們可根據(jù)加/解密系統(tǒng)對監(jiān)控系統(tǒng)的要求，采用一種前后臺(tái)聯(lián)合監(jiān)控的技術(shù)方案。即可使操作人員通過監(jiān)控器發(fā)出各種控制指令，經(jīng)監(jiān)控接口送往接口管理模塊。駐留在板上的控制模塊根據(jù)指令實(shí)施前臺(tái)控制，模塊通過中斷或查詢來收集加/解密主機(jī)各模塊的運(yùn)行狀態(tài)信息，并以適當(dāng)?shù)姆绞剿徒o本端和集中監(jiān)控設(shè)備。操作人員也可隨時(shí)根據(jù)需要通過監(jiān)控器來改變TDMA加/解密設(shè)備的工作狀態(tài)和收集顯示加/解密設(shè)備的運(yùn)行狀況，從而使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的靈活性。
4 接口管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
　　根據(jù)上述設(shè)計(jì)思想及方案，設(shè)計(jì)出的TDMA數(shù)字衛(wèi)星通信加/解密系統(tǒng)接口管理部分的實(shí)現(xiàn)框圖，如圖2所示。

　　從圖2可知，該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要包含中央處理單元，EIARS－422A異步通信接口電路，存儲(chǔ)單元，內(nèi)部接口總線以及功能模塊等幾部分。接口管理板的主處理器選用了TI公司生產(chǎn)的TMS320芯片系列的第五代器件TMS320C50DSP。它是一個(gè)16位的定點(diǎn)處理器，與其它的微處理器和定點(diǎn)DSP芯片相比，其運(yùn)算速度快，片內(nèi)存儲(chǔ)器豐富，它的外部接口豐富，兼容性好，可方便地與其外部設(shè)備相連。如有接口管理中提供的誤碼檢測電路和糾錯(cuò)譯碼電路，即可通過其串口方便地與該芯片相連，而不需附加邏輯電路。而且采用TMS320C50芯片便于接口管理軟件的開發(fā)與調(diào)試。并且，由于C50芯片工作于微計(jì)算機(jī)方式時(shí)，它能在系統(tǒng)上電后自動(dòng)地將所需程序從EPROM中加載到高速RAM中。這種程序加載功能既方便了接口管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也能使系統(tǒng)脫件運(yùn)行。通信接口電路可由一片串行異步接收/發(fā)送芯片MC2681和兩個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片MAX491組成，如圖3所示。它的監(jiān)控接口符合EIARS－422A標(biāo)準(zhǔn)串行異步接口標(biāo)準(zhǔn)，而且保證本端與遠(yuǎn)端的RS－422接口相互獨(dú)立，并可為本端和集中監(jiān)控提供雙向通信，使集中監(jiān)控接口的優(yōu)先權(quán)高于本端監(jiān)控管理的優(yōu)先權(quán)。存儲(chǔ)單元可采用8位并行的EPROM17512芯片以及少量的片外高速RAM芯片(由于C50中包含了高達(dá)10K的片內(nèi)存貯器資源，可基本滿足程序運(yùn)行的要求)，以存儲(chǔ)接口管理的初始化數(shù)據(jù)及應(yīng)用程序，保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，也大大節(jié)省了硬件空間。

　　由于接口管理板與加/解密主機(jī)之間的信息傳遞是通過加/解密設(shè)備中的雙口RAM來實(shí)現(xiàn)的，而與雙口RAM通信則是通過內(nèi)部接口總線來完成的。因此，我們可采用握手方式來完成這種內(nèi)部總線功能，即由狀態(tài)口來控制對雙口RAM的控制權(quán)，狀態(tài)口可由一片74LS244構(gòu)成，用于控制與查詢雙口RAM的訪問權(quán)，接口管理的功能模塊主要包括糾錯(cuò)譯碼電路、EI接口電路以完成對加/解密主機(jī)工作過程誤碼的檢測以及對信息的差錯(cuò)控制功能。其中糾錯(cuò)譯碼器可采用一片EPLD器件，EPM5032來完成，它通過主處理器C50芯片的串行接口接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，其電路如圖4所示。

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