Авиационная связь

Добавки
GOLD - Global Operational Data Link Document – doc 10037
PBCS – Performance Based Communication and Surveillance
Авар частота 121,5 МГц
20.11.2021

Типы связи
По назначению
Фиксированная
Мобильная
По технологии
Аналоговая голосовая
Цифровая
Спутниковая
20.11.2021

Фиксированная связь
Этапы развития
AFTN (Aeronautical Fixed Telecommunication Network) – 50 годы 20 века
CIDIN (Common ICAO Data Interchange Network) -реализовано в 1990х
AMHS (ATS Message handling System)
ATN Два поколения стандартов, от первого отказались.. Существует Doc 9896 от 2010 года -руководство по ATN, при этом также 19 версия проекта этого документа от 2011 года. В Европе в 2009 ввели PENS (Pan-European Network service См wiki)
20.11.2021

Подвижная связь
Функции связи
УВД
Двусторонняя
Вещательная
Авиакомпания
Пассажиры
20.11.2021

Связь в ОВЧ (поддиапазон УКВ) - метровом диапазоне
Преимущества и недостатки
Поляризация - вертикальная
Модуляция – амплитудная двухсторонняя Double Side Band Amplitude Modulation (DSB-AM)
Частоты в диапазоне 118-136Мгц;
Борьба с дефицитом частот
полосы 25, 8,3 кГц
Использование CPDLC
20.11.2021

Связь в КВ (декаметровом) диапазоне
Достоинства и недостатки
Поляризация горизонтальная, но подвержена повороту по ходу распространения
Модуляция Single Side Band (SSB)
Частоты (3-22Мгц), полоса (3кгц)
ALE - Automatic Link Establishing
Принципы назначения частот
20.11.2021

Декаметровая связь
20.11.2021

Правила связи
Приоритет голосовой связи
Позывные
Прослушивание частот
скорость речи
Язык
По буквам (bravo, tango, whisky)
20.11.2021

SELCAL
selective-calling
Цель – привлечь внимание пилота
Используется как при КВ так и ОВЧ каналах, но особенно актуально при КВ из-за обусловленных помехами трудностей прослушивания основных сообщений
Есть проблемы из-за нехватки кодов
20.11.2021

Достоинства цифровой связи
Использование современных методов представления информации
Исключение человеческого фактора
Быстрота передачи
Экономия спектра
20.11.2021

Кибербезопасность
Повышенная актуальность в авиационных применениях
Имитация проще, чем в случае голосовой связи
Применяемые методы защиты усложняют канал передачи
20.11.2021

Сетевые протоколы
Семиуровневые
Дальнейшее развитие
20.11.2021

Семиуровневые сетевые протоколы
Уровень приложений (Application) обеспечивает работу конечного пользователя
Уровень представления (Presentation) – представление информации в виде, удобном конечному пользователю
Сеансовый уровень (Session) маркирует данные, относящиеся к определенному сеансу связи
Транспортный (Transport) уровень контролирует прохождение информации по сети
Сетевой (Network) уровень определяет путь следования информации по сети
Канальный (Data Link) уровень обеспечивает синхронизацию, необходимую для бесконфликтного входа в передающую среду, и контроль информации, полученной с низшего (физического) уровня.
Физический (Physical) уровень обеспечивает необходимые электрические характеристики сигнала (например модуляцию)
20.11.2021

Борьба с помехами
Интерливинг и скремблирование
Избыточное кодирование
20.11.2021

ИНТЕРЛИВИНГ
Цель интерливинга – ослабить влияние помех, связанных с кратковременными вспышками в ионосфере. Идея интерливинга – увеличить временной интервал между последующими импульсами одного сообщения, не снижая общего темпа передачи информации (передавая в это время импульсы других сообщений). В этом случае помеха исказит не много идущих подряд импульсов одного сообщения, а некоторое количество не идущих подряд импульсов разных сообщений.
Матричный аналог – формируем по строкам, передаем по столбцам
20.11.2021

Скремблирование
Скремблирование - специальная процедура умножения на псевдослучайную последовательность с целью модификации кода перед передачей. В приемнике осуществляется обратная операция.
Смысл – избежать случаев, когда необходимо передавать длинные последовательности единиц или нулей, поскольку ошибки в таких последовательностях трудно исправлять.
20.11.2021

Избыточное кодирование
Основная причина - радиопомехи
Аналогия с естественными языками
Два уровня использования избыточности
Выявление ошибки (пример – проверка четности)
Выявление и устранение ошибки – много изощренных подходов
Аналогия с RAIM/FDE
20.11.2021

ACARS
Airborne Communications Addressing and Reporting System
Сначала применялся для связи с авиакомпанией для неответственных сообщений, затем функции стали расширяться
Это был первый опыт обмена цифровой информацией на амплитудном кодировании
Предстоит переход на более современные методы передачи данных
20.11.2021

CPDLC
Controller–pilot data link communications
Аналог СМС
Позволяет легко формировать типовые сообщения с автоматическим вводом необходимых цифровых данных
Позволит разгрузить голосовые каналы (там дефицит частот)
Начато не очень широкое применение
В срочных ситуациях приоритет голосовому каналу
20.11.2021

VDL
Very high frequency data link
Стандарты ИКАО
Метровый диапазон; полоса частот 117,975 — 137 МГц
Четыре варианта
VDL-1
VDL-2
VDL-3
VDL-4
20.11.2021

VDL-1
Предполагался для упрощенной реализации ACARS
Отменен
20.11.2021

VDL-2
Основной вариант VDL, рекомендованный ИКАО
Физический уровень - 8 позиционная фазовая манипуляция (сравнить с GNSS)
Канальный уровень - Carrier Sense Multiple Access (CSMA) - ключевая особенность – прослушивание несущей и начало передачи при свободном канале
Основная функция – CPDLC, ACARS
Единственный из VDL, нашедший применение; внедрение идет медленнее намеченных планов
20.11.2021

VDL-3
Канальный уровень - Time Division Multiple Access (TDMA)
Для разделения слотов требуется наземная станция Цифровая передача данных и голоса
Пока не применяется
20.11.2021

VDL-4
Self-organized Time Division Multiple Access (STDMA)
Не требуется наземный «дирижер»
Функции - цифровая передача данных, включая для ADS-B
В РФ официально считался одним из каналов ADS-B.
Планы реализации сорваны, работы прекращены
20.11.2021

VDL-4
VDL-4 в ICAO
VDL-4 в Европе
VDL-4 в РФ
Первый этап
Современный этап
20.11.2021

LDACS
LDACS – L-band Digital Aeronautical Communication System
Разрабатываемый перспективный канал цифровой связи
Выбранные для LDACS частоты диапазона L скоординированы с DME, что обеспечивает эффективное использование спектра
Разные варианты LDACS имеют скорость в 50 – 200 раз больше, чем VDL-2.
Широкая полоса позволяет предусмотреть меры кибербезопасности (Существующие системы не предусматривают аутентификации источника).
20.11.2021

LDACS
Предусмотрена передача разных видов информации, включая оцифрованную речь, CPDLC, карты погоды.
Могут обеспечиваться функции
Поддержки GBAS (вместо VDB)
ADS-C
Предусматриваются навигационные функции – измерение дальности между передатчиком и приемником, что будет использоваться в APNT – Alternative Position, Navigation and Timing
Определена приоритетность передачи разных видов информации.
20.11.2021

LDACS
В 2019 году проведены успешные демонстрационные испытания и выпущен документ White Paper ИКАО - сценарий развития системы
Продуман процесс мягкого перехода от VDL-2
Возможна многочастотная антенна с сохранением посадочного места
Оба приемопередатчика могут быть вписаны в габариты старого
20.11.2021

HFDL
High Frequency Data Link
Глобальная система обмена данными в декаметровом диапазоне
Обеспечивается автоматический выбор частоты для связи с одной из 15 наземных станций
Доведение информации до пользователя осуществляется наземной сетью
20.11.2021

С2
Для управления беспилотниками необходима высоконадежная двухсторонняя связь с наземным пилотом
Выбор стандартного канала пока не осуществлен
20.11.2021

Спутниковая связь
Спутник - ретранслятор
Сравнение геостационарных и низковысотных спутниковых систем связи
20.11.2021

INMARSAT
Геостационарные спутники
Основное назначение – обслуживание морских пользователей
Рекомендовано ИКАО
20.11.2021

IRIDIUM
66 низковысотных спутников на высоте 700 километров плюс запасные
Глобальное покрытие
Статус в ИКАО не ясен – в интернете только драфты документов
FAA разрешает использовать для полетов в океане
Используется для передачи данных ADS-B на большие расстояния (Flightradar24)
20.11.2021

Flightradar24
Flightradar24 — публичный веб-сервис, позволяющий в реальном времени наблюдать за положением воздушных судов.
Используется в основном ADS-B , но не только
Не для ответственных задач наблюдения, полнота информации не гарантируется; в сборе информации участвуют волонтеры с приемниками 1090
20.11.2021

ГОНЕЦ
Российский аналог IRIDIUM
Высота спутников около 1500 километров
Полного покрытия не достигнуто
Перспективы туманны
20.11.2021

RCP
20.11.2021

SWIM
System Wide Information Management
Глобальный авиационный интранет на принципах интернет
Облегчает обмен объемной информацией при высокой скорости и степени защищенности
Основа многочисленных усовершенствований в ОрВД
Поэтапное внедрение сначала земля – земля, а затем и с бортами
Начато внедрение в передовых странах
Doc 10039 ICAO 2015 года – руководство по концепции- до сих пор (осень 2021) только проект
20.11.2021