Системы связи по линиям передачи данных

Цифровые системы обмена информацией применяются для передачи коротких, относительно простых сообщений между радиостанциями, установленными на ВС и в наземных пунктах напрямую, либо через спутниковые системы. Такие системы значительно уменьшая объем речевого обмена, позволят разгрузить перегруженные радиоканалы голосовой связи и повысить пропускную способность каналов связи за счёт существенного увеличения скорости передачи данных и мультиплексирования, снизить ошибки при приеме информации, обеспечить автоматизацию рутинных функций по обмену стандартных сообщений, уменьшить тем самым рабочую нагрузку на диспетчеров и пилотов. Данные могут быть сохранены и восстановлены. Обеспечивается селективность передачи данных от одного абонента к другому. Голосовая связь должна обеспечиваться всегда, применяться в чрезвычайных и нестандартных ситуациях, иметь самый высокий приоритет и высокое качество. Цифровая система обмена данными используется с 1978 года.

В 1983 году в связи с ростом интенсивности воздушного движения, ICAO создает комитет по Будущей Аэронавигационной системе FANS. Его работа привела к появлению концепции CNS/ATM – связь (Communication), навигация (Navigation), наблюдение (Surveillance) / организация воздушного движения (Air Traffic Management).

Эта концепция, используя спутниковые технологии и цифровую связь, позволяет увеличить вместимость воздушного пространства, улучшить операционную гибкость и глобальную безопасность воздушного движения. Передача данных может быть осуществлена тремя способами:

- МВ (УКВ) связь – VHF Data Link (VDL);

- спутниковая связь - Satcom;

- ДКМВ (КВ) связь – HF Data Link.

Основополагающими составляющими системы является использование линии передачи данных VHF Data Link: CPDLC, ADS-C, ADS-B, Link 2000+.

Протокол использовал формат телекс, разработанный ARINC. Позже организация SITA внедрила станции, работающие в системе ACARS. Такие линии обеспечивали передачу данных со скоростью 2,3 кбит/с в диапазоне МВ (118-149 МГц) при использовании двухтональной амплитудной модуляции (АМ) 1,2 и 2,4 кГц. Приемник подключался к компьютеру через звуковой вход по обычному шнуру с использованием одной из программ декодирования, например, AirNav ACARS Decoder.

Происходит замещение ACARS протоколом Aeronautical Telecommunication Network (ATN) для связи с ОВД и протоколом Internet Protocol (IP) для других видом связи с увеличенной скоростью передачи данных.

Внедрение оборудования систем FANS1/A, FANS2/B A623 Applications, LINK2000+ (Nord Atlantic) и др., соответствующего требованиям ATN, привело к повсеместному использование линии связи VDL-2 (VHF Data Link Mode 2) со скоростью передачи данных 31,5 кбит/с в которой применяется дифференциальная восьмипозиционная манипуляция фазовым сдвигом (D8PSK).

Основной чертой VDL-2 является значительное повышение пропускной способности канала и эффективности использования радиочастотного спектра. В силу этого преимущества предполагается, что VDL-2 заменит имеющиеся линии ACARS. Однако, в течение переходного периода существует возможность использования физического канала VDL-2 в существующих системах.

Технологии связи по линии передачи данных начинают также использоваться для приложений ОВД, чем и является система связи CPDLC. При полетах над удаленным воздушным пространством используются средства дальней связи SATCOM, HFDL.

На ВС блок управления ACARS ATSU (ACARS MU) получает данные, для передачи через VHF3 (HF2) или SATCOM от FMGS и других связанных систем. Ручной выбор функций ACARS осуществляется с MCDU.

Использовать коммерческую услугу ACARS, могут авиакомпании, которые заключили договор с одним или несколькими провайдерами ARINC, SITA, Air Canada, имеющих свои сети наземных радиостанций и пользовательское программное обеспечение. Сеть ARINC изначально развертывалась в США, в то время как SITA – европейская компания и ориентировалась на европейских пользователей. Традиционное деление рынка сохраняется и сегодня.

Поставщик услуг по передаче данных SITA, обеспечивает передачу данных между ВС и авиакомпанией, а также центром ОВД через сеть ACARS. Подразделения авиакомпании подключены к ACARS сети через AIRCOM Server.

На рис. 9 показан охват сети VHF Data Link различных провайдеров с указанием частот используемых каналов.

Частоты каналов ACARS расположены в диапазоне 126,900-136,900 МГц.

Пилоту не требуется устанавливать частоту: все частоты каналов связи заранее запрограммированы и автоматически выбираются в зависимости от региона полета. При большом трафике передачи данных на одном частотном канале происходит автоматическое переключение на другой. Если ACARS недоступен из-за потери связи, то информация, которая должна передаться, сохраняется и передается автоматически, когда связь появилась.

Поскольку дальность действия УКВ связи ограничена линией прямой видимости, то радиус действия одной станции составляет около 300-350 км для высоты полета 8000-10000 м. Исходя из этого, рассчитывается зона покрытия. На сегодняшний день покрытие над территорией РФ неполное, особенно в азиатской части, однако ARINC и SITA проявляют большой интерес к российскому рынку, ежегодно расширяя сеть станций.

Что же касается спутниковых каналов передачи данных, для обеспечения нужд ACARS используются коммерческие спутниковые системы связи INMARSAT или Iridium. В этом случае зона покрытия становится глобальной, однако на сегодняшнем этапе развития спутниковая связь обходится в 4-5 раз дороже, что не позволяет отказаться от традиционных каналов передачи данных через VHF-радиостанции. Протоколы спутниковой подсети описаны в документах ARINC618/5.

Услуги ДКМВ адаптивной цифровой линии данных по ARINC 635 (HFDL) позволяют самолету, оборудованному ДКМВ радиостанцией, передавать и принимать пакеты данных через сеть наземных ДКМВ радиоцентров в диапазоне декаметровых волн от 10 до 100 м (3 – 30 МГц). В системе HFDL используется автоматический режим ведения связи с регистрацией самолета на наземной станции.