Цифровые линии передачи данных «земля - воздух»

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 59 из 68Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Цифровая линия передачи «земля - воздух»разработана корпорацией ARINC в 1977 году и используется для оперативной связи на авиалиниях во всем мире.

Система цифровой линии передачи данных носит название ACARS (Aircraft Communications and Reporting System) и начала впервые применяться в североамериканском регионе

В Европе подобная система появилась в 1984 году. Она получила название SITA и имеет совместимость с ACARS. На сегодняшний день система SITA охватывает Европу, Средний Восток, Океанию и Юго-Восточную Азию.

В Канаде испытания посылки сообщений УВД по сети передачи данных начались в 1985 году для ВС, выполняющих полеты на восточном побережье Атлантики. В Англии подобное обслуживание полетов на западном побережье Атлантики системой AIRCOM, началось в 1989 году.

В настоящее время комиссией по аэронавигационной мобильной связи (АМСР) разработана бит-ориентированная система передачи данных с названием цифровая линия передачи данных VDL – VHF Data Link.

VDL имеет усовершенствованную схему модуляции по сравнению с ACARS. Новая система позволяет увеличить скорость передачи данных и дает возможность передавать речь в цифровом виде.

VDL работает в нескольких режимах. Первый почти аналогичен системе ACARS, второй имеет ряд отличий (табл.5.6). Главное отличие VDL в первом режиме от ACARS, уровень линии передачи данных. VDL использует бит-ориентированные протоколы, тогда как ACARS символ - ориентированные.

VDL в режиме 2 имеет принципиально иную схему модуляции, чем ACARS или VDL - 1. VDL - 2 имеет модуляцию с кодированным дифференциальным сдвигом фазы (D8PSK). Эта схема модуляции позволяет увеличить скорость передачи данных до 31,5 кбит/с и осуществлять передачу речи в цифровом виде. VDL – 3 дополнительно позволяет объединить передачу данных и речи в цифровом виде.

Таблица 5.6.Общие технические характеристики систем ACARS и VDL

VDL - 4 "борт-Земля", использует гауссовскую манипуляцию с минимальным фазовым сдвигом совместно с так называемым многостанционным доступом с самоорганизующимся временным разделением каналов связи STDMA (Self-organizing Time Division Multiplex Access), позволяет создать двухстороннюю цифровую линию связи со скоростью передачи данных до 19200 бит/с в расширенном ОВЧ диапазоне от 118 до 144 МГц.

Основные области применения VDL - 4 - это АЗН-В, то есть автоматическое зависимое наблюдение в режиме "вещания", и система предупреждения столкновений в "воздухе" и на Земле TCAS. С использованием СРНС типа GPS режим 4 позволяет обеспечить определение координат ВС с точностью до одного метра в реальном времени при использовании дифференциального режима DGPS. Для работы в составе сети этот режим требует точной временной синхронизации всех как воздушных, так и наземных объектов, для работы которых последовательно "нарезаются" временные интервалы, так называемые "слоты" (slote). При использовании многократного доступа с самоорганизующимся разделением времени проводится оптимизация при работе с периодической информацией, критичной ко времени, а также с непериодической информацией, некритической по времени. При этом возможно кодирование информации.

Наряду с ОВЧ линиями передачи данных используется цифровая ЛПД в ВЧ – диапазоне HFDL. Она совместима с наземной сетью ATN, дополняет службу спутниковой связи AMSS в океанических и отдалённых регионах и обеспечивает основную возможность связи с ВС в полярных районах.

В районах с высокой плотностью воздушного движения для организации линии передачи «земля - борт» может использоваться аппаратура системы вторичной радиолокации режима «S», работающая сигналами расширенного сквиттера.

Спутниковые средства связи

Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS – авиационная мобильная спутниковая связь) - система связи, основанная на спутниковой технологии. В этой системе используются спутники, синхронизированные с вращением Земли, находящиеся на геостационарной орбите на высоте 36000 км над экватором.

Воздушное судно, связное оборудование которого носит название "Aircraft Earth Station: AES", передает сигнал на один из таких спутников. Спутник принимает сигнал с AES, а затем преобразует частоту, усиливает и передает тот же сигнал на землю, которое принимается связным наземным оборудованием, называемым "Ground Earth Station: GES".В свою очередь, GES передает свой сигнал на спутник. Спутник принимает сигнал с GES, а затем преобразует частоту, усиливает и передает тот же сигнал на AES. Таков принцип связи, используемый в системе AMSS (рис.5.4).

Главное отличие от существующих систем связи, заключается в том, что геостационарный спутник перекрывает почти третью часть земной поверхности с использованием одной наземной антенны. То есть одна спутниковая система способна охватить связью множество FIR.

Другим отличием является то, что установление связи (речевая и передача данных) будет производится через компьютерные системы. Эти особенности относят систему AMSS к разряду сложных систем. Общий принцип работы системы AMSS представлен на рис5.19.

Рис.5.19. Принцип работы системы AMSS

AMSS состоит из четырех компонентов:

AES;

спутники;

GES;

станция взаимодействия сети (network coordination station NCS).

Существует еще один компонент - командная станция телеметрии и отслеживания (ТТС), которая не включена в саму связь, но занимается контролем и управлением спутниками.

Концептуально система AMSS представлена на рис.5.20.

Рис.5.20. Принцип связи в AMSS

Принцип связи в системе AMSS достаточно прост. Радиосигнал на частоте 1,6 ГГц, передается с AES на спутник, где принимается и преобразуется до 4 ГГц. После чего спутник пересылает этот сигнал на GES. Эта часть связи называется "обратным" каналом передачи данных.

Подобным образом сигнал с частотой 6 ГГц передается с GES на спутник, где он принимается и преобразуется до частоты 1,5 ГГц. Далее измененный сигнал со спутника передается на AES. Данная часть связи носит название "прямой" канал передачи данных.

Двойную часть связи между GES и спутником называются фидерной линией (С-канал: 4/6 ГГц), а двойную часть связи между спутником и AES называют сервисной линией (L-канал: 1,6/1,5 ГГц).

Спутник не выполняет никакой интеллектуальной функции, он играет лишь роль транслятора и преобразователя частоты с L-канала на С-канал (обратный канал передачи данных) и с С-канала на L-канал (прямой канал передачи данных). В зависимости от различий в конструкции антенны на L-канале, различают два различных спутника:

- спутник глобального действия (перекрывает треть территории земной поверхности);

- спутник локального действия.

Связь в системе AMSS классифицируется на четыре категории:

связь для обслуживания воздушного движения (ATS);

связь аэронавигационного оперативного контроля (АОС);

аэронавигационная административная связь (ААС);

авиационная связь для пассажиров (АРС).

Две первые категории определены ИКАО, как относящиеся к обеспечению безопасности полетов.

В прошлом связь по категориям осуществлялась на различных частотах. Теперь в системе AMSS все четыре категории связи осуществляются на одной частоте, с использованием одной антенны и радиооборудования. Отчасти это связано с высокой ценой спутниковых систем и рядом ограничений на установку космического оборудования на воздушное судно.

Связь между землей и воздушным судном осуществляется на четырех каналах (P, R, T и С), имеющих разные физические характеристики и функции.

P-channel: мультиплексный разделенный по времени канал в пакетном режиме.

Этот канал используется в "прямом" направлении (земля - воздушное судно) для переноса коротких сообщений пользователя. Передача на P-channel происходит постоянно с GES. AES контролирует этот канал в течении всего полета и принимает сигналы, направленные к воздушному судну.

R-channel: канал случайного доступа.

Этот канал используется в "обратном" направлении (воздушное судно - земля) для передачи коротких сообщений пользователя, первоначальных сигналов транзакции и обычных запросных сигналов. AES передает сигнал в импульсном режиме. В обычных ситуациях, каналы P и R должны использоваться для обмена информацией и через них осуществляется связь на каналах Т и С.

T-channel: резервный мультиплексный распределенный по времени канал.

Этот канал используется в "обратном" направлении (воздушное судно - земля) для передачи длинных сообщений пользователя. Сообщение передается в пределах времени, назначенного GES.

C-cannel: канал передачи речевых сообщений.

Этот канал используется в "прямом" и "обратном" направлениях при двусторонней голосовой связи. Частоты (пара частот) для данного канала выбираются из имеющихся частот на GES.

Aircraft Earth Station (AES) состоит из антенного оборудования, малошумящего усилителя и блока частотной развязки (LNA/DIP), усилитель высокой мощности (HPA), разделитель, смеситель, радиочастотный блок (RFU), и блок спутниковых данных (SDU). Расположение этой системы на воздушном судне представлено на рис.5.21.

Рис.5.21. Расположение Aircraft Earth Station на ВС

В кабине экипажа устанавливается соответствующие оборудование, позволяющее пилоту осуществлять диалог с диспетчером УВД и определять свое местоположение. Ниже (рис.5.22.) представлены примеры экранов отображения информации для различных режимов работы.

Эти станции обеспечивают фидерную связь между наземной и спутниковой сетью. Одна GES (обычно один спутник, плюс резерв) используется для полной сетевой спутниковой координации и называются Станцией Координации Сети (NCS). GES может обеспечивать любое обслуживание, тогда как NCS обычно осуществляет контроль за работой спутника. GES имеет смешанное антенное оборудование, C-band передатчик/приемник, L-band передатчик/приемник и оборудование контроля сети.

Связь на спутнике осуществляется многими элементами и подсистемами, которые часто разделены на функциональные части. Общая структура стабилизированного по трем осям спутника, представлена на рис.5.23.

Рис.5.23. Конструкция спутника связи

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология