Ứng dụng VHF offset trong liên lạc hàng không dân dụng Việt Nam

Header Page of 27 ĐạI HọC QUốC GIA Hà NộI TRƯờNG ĐạI HọC CÔNG NGHệ Nguyễn Thị Minh Ngọc ứng dụng VHF offset liên lạc hàng không dân dụng Việt Nam Ngành: Công nghệ Điện tử Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60 52 70 LN V¡N TH¹C SÜ Ng-êi h-íng dÉn khoa häc PGS TS Ngun ViÕt KÝnh Hµ Néi – 2009 Footer Page of 27 Header Page of 27 Mơc lơc Lêi cam ®oan Mơc lơc Danh mơc chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị 10 12 Lời mở đầu 14 Ch-ơng 1: Quản lý bay Việt Nam trạng khó khăn 15 1.1 Hoạt động Tổng công ty bảo đảm hoạt động bay 1.2 Hiện trạng hệ thống 1.3 Phân tích, đánh giá trạng hệ thống VHF FIR Hà Nội 15 16 19 Ch-ơng 2: Giới thiệu giải pháp kỹ thuật 21 (trong quản lý bay) 2.1 VHF Datalink 2.2 B – VHF 2.2.1 Nguyªn lý 2.2.2 Cấu trúc 2.2.3 Các dịch vụ hỗ trợ 2.3 VHF offset 2.3.1 Mục đích 2.3.2 Mô tả hoạt động 2.4 Đánh giá 22 23 23 26 28 29 29 30 30 Ch-ơng 3: Nguyên lý kỹ thuật VHF offset 32 tính toán tuyến truyền thông 3.1 Nguyên lý 3.1.1 Hoạt động 3.1.2 ảnh h-ởng trễ thời gian Footer Page of 27 32 32 35 Header Page of 27 3.1.2.1 HiÖu øng tiÕng väng 3.1.2.2 Fading 3.1.3 Giải pháp khắc phục a Đối với liên lạc không địa b Đối với liên lạc địa không 3.1.4 Kết nối trạm VHF offset thông qua vệ tinh 3.2 Ph-ơng án tổ chức VHF offset cho FIR Hà Nội 3.2.1 Thiết lập thiết bị phát 3.2.2 ThiÕt lËp ®é trƠ thêi gian cho hƯ thèng phát 3.2.2.1 Các trễ tín hiệu điểm xử lý đ-ờng truyền 3.2.2.2 Tính toán cho tuyến Nội Bbài Vinh a Theo đ-ờng landline b Theo đ-ờng vệ tinh 3.2.2.3 Tính toán cho tuyến Nội Bài Mộc Châu 3.2.3 Với hệ thống thu 3.3 Tính toán thiết kế tuyến liên lạc VHF A/G 3.3.1 Cho trạm Nội Bài 3.3.1.1 Các tham số tính toán 3.3.1.2 Tính toán đảm bảo tính ổn định cự ly cần liên lạc 3.3.1.2.1 LOS 3.3.1.2.2 Công suất cho thiết bị phát trạm mặt đất 3.3.1.3 Tính toán độ nhạy máy thu 3.3.1.3.1 Công suất tối thiểu 3.3.1.3.2 Tiêu hao tuyến thu 3.3.1.3.3 Yêu cầu độ nhạy máy thu 3.3.1.4 Tính toán chống nhiễu 3.3.1.4.1 Nhiễu dải tần thiết bị phát tạo 3.3.1.4.2 Nhiễu điều chế t-ơng hỗ 3.3.1.4.3 Ngẹt máy thu 3.3.1.4.4 Điều chế chéo 3.3.2 Cho trạm Mộc Châu 3.3.2.1 Các tham số tính toán 3.3.2.2 Tính toán đảm bảo tính ổn định cự ly cần liên lạc 3.3.2.2.1 LOS 3.3.2.2.2 Công suất cho thiết bị phát trạm mặt đất 3.3.2.3 Tính toán độ nhạy máy thu 3.3.2.3.1 Công suất tối thiểu Footer Page of 27 35 36 36 36 37 38 39 39 39 39 40 40 40 40 40 41 41 41 43 43 43 45 45 46 46 46 47 50 52 52 53 53 54 54 55 56 56 Header Page of 27 3.3.2.3.2 Tiªu hao tuyÕn thu 3.3.2.3.3 Yêu cầu độ nhạy máy thu 3.3.2.4 Tính toán chống nhiễu 3.3.2.4.1 Nhiễu dải tần thiết bị phát tạo 3.3.2.4.2 Nhiễu điều chế t-ơng hỗ 3.3.2.4.3 Ngẹt máy thu 3.3.2.4.4 Điều chế chéo 3.3.3 Cho trạm Vinh 3.3.3.1 Các tham số tính toán 3.3.3.2 Tính toán đảm bảo tính ổn định cự ly cần liên lạc 3.3.3.2.1 LOS 3.3.3.2.2 Công suất cho thiết bị phát trạm mặt đất 3.3.3.3 Tính toán độ nhạy máy thu 3.3.3.3.1 Công suất tối thiểu 3.3.3.3.2 Tiêu hao tuyến thu 3.3.3.3.3 Yêu cầu độ nhạy máy thu 3.3.3.4 Tính toán chống nhiễu 3.3.3.4.1 Nhiễu dải tần thiết bị phát tạo 3.3.3.4.2 Nhiễu điều chế t-ơng hỗ 3.3.3.4.3 Ngẹt máy thu 3.3.3.4.4 Điều chế chéo 56 56 57 57 58 59 60 60 60 61 61 61 62 62 62 62 62 63 63 64 64 Ch-ơng 4: Triển khai hệ thống VHF offset công ty Bảo đảm hoạt 65 động bay miền Bắc 4.1 Triển khai VHF offset 4.1.1 Trạm Nội Bài 4.1.2 Trạm Mộc Châu 4.1.3 Trạm Vinh 4.2 Mô vùng phủ sóng trạm dùng RMD 4.2.1 Vẽ vùng phđ sãng cđa tõng tr¹m 4.2.2 VÏ vïng phđ sãng hai trạm 4.2.3 Vẽ LOS tàu bay trạm mặt đất 4.2.4 Vẽ tầm phủ ảnh h-ởng nhiễu hai trạm 4.2.4.1 Giữa Nội Bài Mộc Châu 4.2.4.2 Giữa Nội Bài Vinh 4.2.5 Vẽ tầm phủ trạm theo vùng Fresnel Footer Page of 27 65 65 66 66 67 67 69 70 74 74 76 77 Header Page of 27 4.3 Đánh giá hoạt động hệ thống 79 Kết luận kiến nghị 80 Tài liệu tham khảo 81 Phơ lơc 82 Tõ viÕt t¾t: ACARS ACC A/D ADPCM ADS – B Footer Page of 27 Aircraft Communication and Reporting System (Hệ thống báo cáo chuyển thông tin tàu bay) Area Control Centre (Trung tâm kiểm soát bay đ-ờng dài) Analog/ Digital (Chuyển đổi t-ơng tự/ sè) Adaptive Differential Pulse Code Modulation (§iỊu chÕ xung m· vi sai thÝch nghi) Automatic Dependent Surveillance – Broadcast Header Page of 27 AEEC AGC ALRS AM AMCP AMSC AMRS AMS AOC APP ARINC ATC ATM ATN ATS B-DA B-DB B-DN Footer Page of 27 (Gi¸m s¸t độc lập tự động phát quảng bá) Airline Electronic Engineering Committee (Hội kỹ s- điện tử hàng không) Automatic Gain Control (Mạch điều khiển khuếch đại tự động) Alarm Service (Dịch vụ cảnh báo) Amplitude Modulation (Điều chế biên độ) Aeronautical Mobile Communication Panel (Ban thông tin di động hàng không) Automatic Message Switching Centre (Trung tâm chuyển tiếp điện văn tự động) Aeronautical Mobile Routing Service (Dịch vụ định tuyến di động hàng không) Audio Management System (Hệ thống quản lý âm thanh) Airline Operational Centre (Trung tâm khai thác hàng không) Approach Control (Kiểm soát tiếp cận) Aeronautical Radio, Incorporated (Tập đoàn vô tuyến hàng không) Air Traffic Control (Công tác kiểm soát không l-u) Air Traffic Management (Quản lý bay) Aeronautical Telecommunications Network (Mạng viễn thông hàng không) Air Traffic Service (Dịch vụ không l-u) Acknowledged Data link Service (Dịch vụ liên kết liệu có xác nhận) Broadcast Data link Service (Dịch vụ liên kết liệu quảng bá) Not acknowledged Data link Service Header Page of 27 BSS B-VHF B-VB B-VP B-VS CDMA CLIMAX CMU CNS CPDLC CRC CS CSMA D8PSK DCDU DLL DLS Footer Page of 27 (Dịch vụ liên kết liệu không xác nhận) Best signal Selection B-VHF Specific Services (Chọn tín hiệu tốt nhất) (Dịch vụ B-VHF đặc tr-ng) Broadband VHF (VHF băng rộng) Broadcast Voice Service (Dịch vụ thoại quảng bá) Party-line Voice Service (Dịch vụ thoại đ-ờng dây chung) Selective Voice Service (Dịch vụ thoại chọn lựa) Code Division Multiple Access (Đa truy cập phân chia theo m·) Multi-station carrier offset mode, with voting override (ChÕ ®é trƠ sãng mang ®a tr¹m) Communications Management Unit (Khèi quản lý Thông tin) Communications, Navigation and Surveillance (Thông tin, dẫn đ-ờng giám sát) Controller-Pilot Data Link Communications (Thông tin kết nối liệu kiểm soát viên không l-u phi công) Cyclic Redundancy Check (Mã kiểm tra d- vòng) Communication Service (Dịch vụ thông tin) Carrier Sence Multiple Access (Đa truy cập phát sóng mang) Differential Phase Shift Key (Khãa dÞch pha vi sai 8) Dedicated Control and Display Unit (Khối hiển thị điều khiển chuyên dụng) Data Link Layer (Lớp liên kết liệu) VDL Mode Data Link Services (Các dịch vụ VDL mode 4) Header Page of 27 DME Distance Measuring Equipment (Thiết bị đo khoảng cách) DSB - AM Double side band AM (Điều chế biên độ hai biên tần) EUROCONTROL European Organisation for the safety of Air Navigation (Tổ chức Châu Âu an toànd dẫn đ-ờng hàng không) FAA Federal Aviation Agency (Chi nhánh hàng không liên bang) FEC Forward Error Correction (Sửa lỗi phía tr-ớc) FIR Flight Information Region (Vùng thông báo bay) FIS Flight Information Service (Dịch vụ thông báo bay) FL Flight Level Forward Link (Liên kết phát) (Mực bay) FMS GNI Gr GS GSC GSM HDLC HF ICAO ILS Footer Page of 27 Flight Management System (HƯ thèng qu¶n lý bay) Ground Network Interface (Giao diện mạng mặt đất) Ground Control (Kiểm soát mặt đất) Ground Station (Trạm mặt đất) Ground Station Controller (Kiểm soát viên trạm mặt đất) Global System for Mobile Communication (HƯ thèng trun th«ng di động toàn cầu) High-level Data Link Control (Điều khiển liên kÕt sè liƯu møc cao) High Frequency (TÇn sè cao) International Civil Aviation Organization (Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế) Instrument Landing System (Hệ thống hỗ trợ tàu bay hạ cánh) Header Page of 27 IP ITU ITU – T LME LOS MAC MC – CDMA MCDU M/S MS NDB NM NS OFDM PCM PP PSR PTT Footer Page of 27 Internet Protocol (Giao thøc internet) International Telecommunication Union (Tỉ chøc viƠn th«ng qc tÕ) International Telecommunications Union Telecommunication Standardization Sector) (LÜnh vùc Tiªu chuÈn viễn thông thuộc ITU) Link Management Entity (Phần tử quản lý liên kết) Line of Sight (Tầm nhìn thẳng) Medium Access Control (§iỊu khiĨn truy nhËp trung gian) Multi Carrier CDMA (Đa truy nhập phân chia theo mã ®a sãng mang) Multi-purpose Control and Display Unit (Khèi hiÓn thị điều khiển đa mục đích) Main / Standby (Chính/phụ) Meteorological Service (Dịch vụ khí t-ợng hàng không) Non-directional Beacon (Đèn hiệu không định h-ớng vô h-ớng) Nautical Mile (Hải lý) Navigation Service (Dịch vụ dẫn đ-ờng) Orthogonal Frequency Division Multiplexing (Ghép kênh phân chia theo tần số trùc giao) Pulse Code Modulation (§iỊu chÕ xung m·) Point Point (Điểm Điểm) Primary Surveillance Radar (Radar giám sát sơ cấp) Push To Talk Header Page 10 of 27 QoS RCE RF RL RMP SAR SDLS SITA S/N SQU SS SS – MC – MA SSR STDMA TDD TDMA TWR USFAA Footer Page 10 of 27 (Nhấn để nói) Quality of Service (Chất l-ợng dịch vụ) Radio Control Equipment (Thiết bị điều khiển vô tuyến) Radio Frequency (Cao tần) Reverse Link (Liên kết thu) Radio Management Panels (Các bảng quản lý vô tuyến) Search and Rescue (Tìm kiếm cứu nạn) Satellite Data Link Standards (Các chuẩn liên kết liệu vệ tinh) Société Internationale de Télécommunications Aéronautiques (Hiệp hội viễn thông hàng không quốc tế ) Signal/ Noise (Tín/ tạp) Squelch hay gọi A/C ~ Aircraft call Surveillance Service (Dịch vụ giám sát) Spread Spectrum – Multiple Carrier – Multiple Access (Tr¶i phỉ - §a sãng mang – §a truy cËp) Secondary Surveillance Radar (Radar gi¸m s¸t thø cÊp) Self-organising Time Division Multiple Access (Đa truy nhập phân chia thời gian tự tổ chức) Time Division Duplex (Song công phân chia theo thời gian) Time Division Multiple Access (Đa truy nhập phân chia thời gian) Tower Control (Kiểm soát sân) United State FAA 10 Header Page 16 of 27 Lời mở đầu: Trong lịch sử xây dựng phát triển nửa kỷ qua, ngành Hàng không dân dụng Việt Nam có b-ớc phát triển đáng tự hào, tạo đ-ợc điều kiện t-ơng đối vững để không bị tụt hậu b-ớc hòa nhập với phát triển chung Hàng không giới Trong Quản lý bay ba chuyên ngành mũi nhọn ngành Hàng không dân dụng Việt Nam ngày đóng góp cố gắng việc đ-a Hàng không Việt Nam lên tầm cao xứng với phát triển khu vực giới Luận văn ứng dụng VHF offset liên lạc hàng không dân dụng Việt Nam nghiên cứu kü thuËt VHF offset – mét kü thuËt th«ng tin liên lạc thoại kiểm soát viên không l-u phi công sử dụng sóng vô tuyến VHF đ-ợc làm trễ, phát tần số nhiều trạm giải toán xây dựng tuyến truyền thông VHF offset trạm với nh- trạm với tàu bay Đây nhiều kỹ thuật đ-ợc đề để nghiên cứu, lựa chọn ph-ơng án thay cho trạm thu phát VHF Tam Đảo Và kỹ thuật đ-ợc chọn nhờ lợi tính đơn giản, hiệu kinh tế nâng cấp hệ thống VHF cũ, là: Vẫn truyền dẫn VHF truyền thống, nên thay đổi mặt công nghệ kỹ thuật không nhiều đào tạo cho ng-ời vận hành khai thác thời gian ngắn Đảm bảo đ-ợc tầm phủ sóng rộng sau bỏ trạm VHF Tam Đảo Chỉ cần đầu t- trang thiết bị cho phần hệ thống VHF offset mà toàn dây chuyền Giúp cho kiểm soát viên không l-u đ-ờng dài thuận tiện điều hành bay Trong trình thực luận văn không tránh khỏi nhiều thiếu sót, mong nhận đ-ợc ý kiến đóng góp để luận văn đ-ợc hoàn thiện Qua lời mở đầu này, xin đ-ợc gửi lời trân trọng cảm ơn Phã Gi¸o s-, TiÕn sÜ Ngun ViÕt KÝnh, tËp thĨ giảng viên Khoa Sau đại học, tr-ờng Đại học Công nghệ Đại học Quốc gia Hà Nội, đội ngũ cán kỹ thuật Công ty bảo đảm hoạt động bay miền Bắc đồng nghiệp tận tình giúp đỡ, h-ớng dẫn tạo điều kiện cho hoàn thành tốt luận văn Xin chân thành cảm ¬n! Footer Page 16 of 27 16 Header Page 17 of 27 Ch-ơng 1: Quản lý bay Việt Nam trạng khó khăn 1 Hoạt động Trung tâm quản lý bay dân dụng Việt Nam (VATM) chuyển tên Tổng công ty bảo đảm hoạt động bay Việt Nam (VANSCORP): Trung tâm quản lý bay dân dụng Việt Nam công ty nhà n-ớc có nhiệm vụ cung ứng bảo đảm hoạt động bay nhằm bảo đảm hoạt động bay an toàn, điều hoà, liên tục hiệu Chức nhiệm vụ VATM là: Cung cấp dịch vụ không l-u bao gồm: Dịch vụ điều hành không l-u cho sân (TWR), vùng tiếp cận (APP) đ-ờng dài (ACC) Công tác thông báo bay (FIS) dịch vụ cảnh báo (ALRS) Quản lý vùng trời, không phận quốc gia: Quản lý ph-ơng tiện sở hạ tầng cho không vận Thiết lập đ-ờng bay phối hợp việc sử dụng vùng trời Ngoài có dịch vụ khác nh- dịch vụ khí t-ợng, tìm kiếm cứu nguy, huấn luyện, đào tạo, Cùng với yêu cầu phát triển ngành hàng không quốc tế, tổ chức hàng không dân dụng quốc tế ICAO có giám sát, khuyến nghị h-ớng dẫn quốc gia hệ thống tổ chức quản lý không l-u Theo ICAO yêu cầu, để cung cấp dịch vụ tốt theo yêu cầu khách hàng hệ thống quản lý bay cần phải cung cấp tất dịch vụ là: Quản lý không l-u ATN: Quản lý chung dịch vụ cung cấp, phối kết hợp đồng dịch vụ để đạt đ-ợc kết tốt Dịch vụ không l-u ATS: Điều hành bay trực tiếp tàu bay vùng thông báo bay Dịch vụ thông tin liên lạc CS: Hay gọi dịch vụ thông tin cố định hàng không, bao gồm: thông tin thoại, số liệu đơn vị kiểm soát không l-u nội địa, quốc tế với với tàu bay Mạng bao gồm hệ thống thông tin trực thoại, hệ thống chuyển tiếp điện văn tự động sử dụng đ-ờng truyền dẫn viễn thông quy m« lín Footer Page 17 of 27 17 Header Page 18 of 27 Dịch vụ giám sát SS: giám sát tất hoạt động bay vùng thông báo bay, sử dụng Radar trạm thu thập xử lý, l-u trữ phân phát liệu bay trung tâm phục vụ cho việc điều hành bay Dịch vụ dẫn đ-ờng NS: Sử dụng ph-ơng tiện dẫn đ-ờng nh- đèn hiệu, NDB, VOR/DME vệ tinh để dẫn đ-ờng cho tàu bay Dịch vụ khí t-ợng hàng không MS: Giám sát t-ợng thời tiết vùng thông báo bay, xử lý số liệu thời tiết cấp phát cho tất đơn vị liên quan Dịch vụ cảnh báo, tìm kiếm cứu nạn SAR: tổ chức tốt mạng l-ới tìm kiếm, cứu nguy quy mô quốc gia, quốc tế, sẵn sàng ứng phó với tình lâm nạn tàu bay Ngoài việc huấn luyện, đào tạo chuyên môn có vai trò to lớn việc trì phát triển hệ thống, loại dịch vụ thiếu đ-ợc việc quản lý nguồn nhân lực cho ngành quản lý bay Hiện trạng hệ thống tại: Không phận Việt Nam đ-ợc chia thành vùng thông báo bay (FIR) FIR Hà Nội FIR Hồ Chí Minh Việc điều hành hoạt động bay FIR Hà Nội Trung tâm quản lý bay miền Bắc Công ty bảo đảm hoạt động bay miền Bắc, đảm trách Footer Page 18 of 27 18 Header Page 19 of 27 H×nh – 1: FIR Hµ Néi vµ FIR Hå ChÝ Minh FIR Hµ Néi bao gåm 16 ®-êng bay, ®ã cã ®-êng bay quèc tÕ (A202, A206, B465, R474, R471) vµ 11 đ-ờng bay nội địa (W1, W2, W3, W4, W5, W6, W10, W14, W20, W21, W22) víi s©n bay quốc tế (Nội Bài, Cát Bi) sân bay quốc nội (Điện Biên, Nà Sản (đang tạm ngừng để nâng cấp), Vinh, Đồng Hới) Nó đ-ợc chia thành phân khu, phân khu Bắc phân khu Nam có nhiệm vụ cung cấp dịch vụ không l-u cho tàu bay đến/đi cảnh qua FIR Hà Néi Footer Page 19 of 27 19 Header Page 20 of 27 Hình 2: Các trạm VHF tầm phủ sóng t-ơng ứng lãnh thổ Việt Nam Hệ thống thông tin trực thoại hàng không sử dụng tuyến truyền dẫn VSAT, Viba cáp quang cung cấp dịch vụ trực thoại đ-ờng dây nóng Trung tâm huy bay Việc liên lạc không địa sử dụng hệ thống điều khiển xa VHF với chế điều biên AM 25kHz công suất phát lớn đến 250W tạo nên mạng l-ới trạm VHF bao phđ toµn bé FIR vµ hƯ thèng thu phát HF đơn biên Cụ thể nh- sau: - Hệ thống thiết bị VHF Nội Bài (VHF EXICOM 50W) đ-ợc đặt ACC Hà Nội lắp đặt đ-a vào sử dụng từ năm 1993, trang bị cho hai phân khu điều hành bay FIR Hà Nội (phân khu Bắc phân khu Nam) - Trạm VHF Tam Đảo (VHF EXICOM 50W) đ-ợc sử dụng để phủ sóng cho phân khu Bắc phần phân khu Nam Footer Page 20 of 27 20 Header Page 21 of 27 - Trạm VHF Vinh (VHF EXICOM 50W) đ-ợc triển khai, lắp đặt đ-a vào sử dụng từ năm 1997 với mục đích đáp ứng việc phủ sóng cho phân khu Nam - Trạm VHF Sơn Trà đ-ợc thiết lập với mục đích ban đầu để phục vụ công tác điều hành bay cho phân khu I ACC Hồ Chí Minh Đến năm 2000 triển khai thêm hệ thống VHF để bổ trợ cho trạm VHF Vinh VHF Nội Bài - Hệ thống thiết bị VHF Vinh, Điện Biên, Cát Bi dùng thiết bị thu phát công suất 7W Hệ thống chuyển tiếp điện văn tự động AMSC đ-ợc đặt trung tâm HAN, DNA, HCM Trung tâm điều hành huy bay kết nối sử dụng ph-ơng tiện truyền dẫn nêu Hệ thống giám sát đ-ợc cấu trạm Radar sơ cấp PSR tầm phủ 80 dặm trạm Radar thứ cấp SSR tầm phủ 250 dặm có nhiệm vụ thu thập thông tin tàu bay cung cấp cho trung tâm xử lý số liệu Radar hai FIR Sơ đồ trạm tầm phủ đ-ợc mô tả nh- hình d-ới Hình 3: Tầm phủ Radar lãnh thổ Việt Nam Dich vụ dẫn đ-ờng đ-ợc cung cấp đài NDB VOR/DME trải dài tuyến bay nội địa quốc tế Tại sân bay với yêu cầu cao l-u l-ợng có phối hỵp Footer Page 21 of 27 21 Header Page 22 of 27 đài NDB, hệ thống đèn tín hiệu ph-ơng tiện hạ cánh ILS lắp đặt đ-ờng băng Dịch vụ cảnh báo, tìm kiếm cứu nạn SAR đ-ợc tổ chức thành ba trung tâm chịu quản lý trực tiếp VATM, bao gồm: - trung tâm tìm kiếm cứu nạn HAN HCM - trung tâm DNA Các trung tâm hoạt động có phối hợp nhà chức trách, cụm cảng hàng không trung tâm tìm kiếm cứu nạn quốc gia đảm bảo dịch vụ nhanh tr-ờng hợp khẩn cấp Hình 4: Hệ thống ph-ơng tiện dẫn đ-ờng kết hợp Footer Page 22 of 27 22 Header Page 23 of 27 Phân tích đánh giá trạng hệ thống VHF FIR Hà Nội:[1] Do đặc điểm địa hình phần phân khu Bắc rộng có dãy núi Hoàng Liên Sơn chia cắt làm phần, phần phía Tây hẹp nh-ng núi non hiểm trở, có nhiều núi cao, phần phía Đông rộng gồm núi cao, đồng bằng, biển Phân khu Nam hẹp nh-ng lại dài Do đặc thù địa hình nêu trên, nên nay, FIR Hà Nôị lắp đặt trạm VHF (Nội Bài, Tam Đảo, Vinh, Sơn Trà) phục vụ công tác điều hành bay nh-ng thùc tÕ cho thÊy vïng phđ sãng VHF cđa c¸c trạm có nhiều hạn chế: - Phân khu Bắc với trạm thu/phát sóng VHF đặt Nội Bài Tam Đảo (Kiểm soát viên không l-u chọn đ-ợc hai trạm) phủ sóng phần lớn vùng trách nhiệm, nhiên vùng ch-a đ-ợc phủ sóng nh- phần phía Tây Bắc nơi có sân bay Nà Sản Điện Biên đ-ờng W4, vùng biển khu vực Hải Phòng, Quảng Ninh, đ-ờng bay W10 mực bay thấp - Phân khu Nam với trạm thu/phát sóng VHF đặt Nội Bài, Vinh, Sơn Trà thực tế thời điểm phát đ-ợc trạm VHF Hiện phân khu Nam đ-ợc điều hành trạm VHF Vinh Trạm VHF Sơn Trà để dự phòng tr-ờng hợp trạm Vinh có cố kỹ thuật Với cách tổ chức nay, tầm phủ sóng VHF trạm VHF Vinh ch-a đảm bảo phủ sóng toàn phân khu Nam Cụ thể số đ-ờng bay nhW20, phần đ-ờng bay W1, W2, W10 Vấn đề nhiễu sóng VHF có khả khắc phục điểm cần ý Do việc quản lý tần số đồng thời ph-ơng thức điều chế AM dùng ph-ơng thức phổ thông mã hoá chống nhiễu nên bị nhiễu tần số vùng cục Ta khắc phục tạm thời sử dụng tần số dự phòng khác đăng ký Nh- vậy, trạng hệ thống đảm bảo cho nhu cầu l-u l-ợng bay Theo số liệu thống kê FIR Hà Nội tính từ năm thành lập 1993 đến năm 2003, tổng số chuyến bay đ-ợc điều hành đạt 230000 chuyến (dựa báo cáo hàng năm VATM) Tính từ ngày tháng đến ngày 30 tháng năm 2009, FIR Hà Nội điều hành bay đ-ợc khoảng 49000 chuyến bao gồm quốc tế quốc nội (đ-ợc lấy từ số liệu bay công ty bảo đảm hoạt động bay miền Bắc) Do l-u l-ợng bay tăng lên, nhu cầu cung cấp dịch vụ không l-u vùng trời tăng lên Đối với tiêu chuẩn phân cách trang thiết bị tại, số l-ợng chuyến bay lựa chọn đ-ờng bay tối -u ngày tăng Nếu thời điểm năm 1995 ta giải cách tăng thêm trạm thiết bị, nh-ng áp dụng ph-ơng pháp mà cần phải nâng cấp hệ thống CNS để bắt kịp phát triển toàn cầu tránh chi phí phụ trội, lãng phí tắc nghẽn hàng không gây Sự thay đổi giống nh- công nghệ điện thoại di động, tăng thªm sè Cell (GSM) thuª Footer Page 23 of 27 23 Header Page 24 of 27 bao tăng thêm cần có nâng cấp thay đổi dịch vụ nh- tiến lên hệ Trong luận văn đề cập đến giải pháp khắc phục cho hệ thống thông tin liên lạc VHF hàng không đ-ợc trình bày chi tiết ch-ơng sau Ch-ơng 2: Giới thiệu giải pháp kỹ thuật (trong QUản lý bay) Dải tần thông tin liên lạc VHF hàng không từ 118 137MHz đ-ợc dùng chủ yếu cho thông tin liên lạc thoại ATC Ban đầu dải VHF đ-ợc chia thành 760 kênh với phân cách 25kHz DSB-AM, hệ thống thông tin liên lạc t-ơng tự đ-ợc dùng ngày Hệ thống thoại DSB-AM đ-ợc dùng để phân cách h-ớng dẫn máy bay từ năm 40 Thoại vô tuyến hoạt động theo kiểu PTT đơn, với tần số đ-ợc sử dụng cho truyền dẫn liên kết phát (kiểm soát viên không l-u phát tín hiệu huấn lệnh đến phi công) liên kết thu (phi công yêu cầu hay xác nhận huấn lệnh đến kiểm soát viên không l-u) Điều cho phép thành viên nhóm ng-ời dùng (bao gồm kiểm soát viên không l-u tất tàu bay dịch vụ xác định) giám sát đàm thoại Đặc tính biết đường nhóm làm tăng nhận biết tình trạng phi công Ngày kết hợp kiểm soát viên không l-u tàu bay đ-ợc hỗ trợ tần số thông tin liên lạc VHF R/T1 cho phân vùng Với giả thuyết phân vùng phải dùng kênh VHF đ-ợc dành cho nó, nhà quản lý tần số làm việc chăm để đạt Footer Page 24 of 27 24 Header Page 25 of 27 đ-ợc hiệu st phỉ tèt nhÊt cã thĨ d¶i VHF Tuy nhiên, việc tìm cách phân chia kênh VHF để mở rộng dung l-ợng dải VHF qua việc tổ chức lại giảm kích th-ớc phân vùng ATC trở nên hầu nh- đ-ợc Vì thế, dải VHF đ-ợc cho hoàn toàn dùng đ-ợc với kênh VHF đ-ợc phân Khi kênh thoại VHF Châu Âu sử dụng hết số l-ợng không l-u tiếp tục tăng, phân cách kênh 8,33kHz đ-ợc đề nghị đ-ợc thực cách không lâu Việc làm tăng thêm chút dung l-ợng kênh tạm thời đẩy lùi thời điểm hết kênh dùng đến t-ơng lai EUROCONTROL cho giới hạn dung l-ợng hệ thống thông tin liên lạc thoại đạt đ-ợc vòng từ năm 2015 năm 2020 Vì phải đ-ợc thay hệ thống hỗ trợ thoại tin liệu có đủ dung l-ợng phổ đ-ợc tìm cho phép truyền dẫn nh- hệ thống vô tuyến Một vài kỹ thuật cho liên lạc hàng không t-ơng lai đ-ợc thảo luận từ tr-ớc, phải thực đủ mong đợi sau: - Hỗ trợ tăng dung l-ợng cho thoại liệu - Triển khai phải khả thi - Dùng lại kỹ thuật biết đến Nhiều đề xuất đ-ợc cho ch-ơng trình cần nhiều thời gian để hoàn thành Những đề xuất xếp từ phân cách đơn giản 25kHz sang phân cách 8,33kHz với hệ thống liên kết liệu riêng biệt (VDL mode 2) qua khái niệm hệ thống tích hợp liệu thoại số đến hệ thống dải rộng trạm mặt đất (CDMA 2000) vệ tinh (SDLS) Các khái niệm liên kết liệu hai đề xuất đ-ợc dựa đ-ờng quét tần số nay, cách sử dụng kỹ thuật băng hẹp phải tồn với hệ thống thoại băng hẹp suốt giai đoạn truyền dẫn kéo dài Các kỹ thuật khác yêu cầu thêm phổ bảo vệ đ-ợc cho để dành cho thông tin liên lạc hàng không hay sở hạ tầng khác [6] 2.1.VHF Datalink [2,9,15,16]: VHF datalink hay VHF Digital Link (VDL) ph-ơng tiện gửi thông tin tàu bay trạm mặt đất (với tr-ờng hợp VDL mode truyền thông tin tàu bay) Các liên kết liệu VHF hàng không sử dụng dải 117.975 – 137Mhz hiƯp héi viƠn th«ng thÕ giíi ITU phân cho dịch vụ định tuyến di động hàng không AMRS Đây chuẩn ngành hàng không (AEEC) cho VHF datalink ACARS đ-ợc lắp khoảng 14000 tàu bay chuẩn ICAO đ-ợc xác định Tổ chức thông tin liên lạc di động hàng không AMCP năm 1990 VDL Footer Page 25 of 27 25 Header Page 26 of 27 mode lµ mode đ-ợc triển khai hoạt động hỗ trợ thông tin liên lạc datalink kiểm soát viên không l-u phi công CPDLC VDL mode 1: AMCP ICAO xác định mode cho mục đích hợp thức hoá Nó giống với VDL mode ngoại trừ việc sử dụng liên kết VHF t-ơng tự nh- ACARS VHF nên đ-ợc triển khai nhờ sử dụng vô tuyến t-ơng tự tr-ớc triển khai vô tuyến số VHF đ-ợc hoàn thành AMCP ICAO hoàn toàn xác nhận VDL mode vào năm 1994, sau mode không cần thiết đ-ợc loại khỏi c¸c chn cđa ICAO VDL mode 2: VDL mode ICAO phiên VDL Nó đ-ợc triển khai ch-ơng trình EUROCONTROL link 2000+ đ-ợc quy định liên kết chuẩn EU single sky đ-ợc chấp nhận yêu cầu tất tàu bay bay Châu Âu phải đ-ợc trang bị CPDLC Tr-ớc CPDLC, VDL mode đ-ợc triển khai với xấp xỉ 2000 tàu bay để chuyển tin ACARS đơn giản hoá phần thêm vào CPDLC Mạng l-ới trạm mặt đất cung cấp dịch vụ VDL mode đ-ợc ARINC SITA triển khai với mức tầm phủ khác Chuẩn ICAO cho VDL mode xác định lớp, là: lớp vật lý, lớp liên kết lớp mạng Lớp mạng tuân thủ yêu cầu chuẩn mạng viễn thông hàng không (ATN) ICAO để xác định giao thức liệu đầu cuối đ-ợc dùng nhiều mạng mặt đất không - địa bao gồm VDL Lớp liên kết VDL mode đ-ợc tạo thành từ hai lớp con, lớp dịch vụ liên kết liệu lớp điều khiển truy nhập môi tr-ờng (MAC) Giao thức liên kết liệu dựa chuẩn ISO đ-ợc dùng cho HDLC quay số truy nhập vào mạng X25 Nó cung cấp cho tàu bay mét thiÕt lËp liªn kÕt tÝch cùc tíi mét trạm mặt đất xác định bảng địa cho trạm mặt đất Giao thức MAC phiên đa truy nhập phát sóng mang CSMA Lớp vật lý VDL mode xác định cách sử dụng kênh VHF rộng 25kHz kiểu điều chế D8PSK cách cung cấp tốc độ liệu 31.5kbit/s Đây tốc độ liệu cao đạt đ-ợc kênh 25kHz với phạm vi tối đa 200NM Điều yêu cầu triển khai VHF vô tuyến sè VDL mode 3: ChuÈn ICAO cho VDL mode xác định giao thức cung cấp cho tàu bay thông tin liên lạc liệu thoại đ-ợc số hoá US FAA xác định với hỗ trợ Mitre Hỗ trợ thoại số hoá làm cho giao thức mode phức tạp VDL mode C¸c gãi Footer Page 26 of 27 26 Header Page 27 of 27 liệu thoại số hoá vào khe đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA đ-ợc phân trạm mặt đất FAA thực hệ thống mẫu vào năm 2003 nh-ng không thành công thuyết phục hãng hàng không lắp đặt điện tử hàng không VDL mode đến năm 2004 huỷ bỏ VDL mode 4: Chuẩn ICAO cho VDL mode xác định giao thức cho phép tàu bay trao đổi liệu với trạm mặt đất với tàu bay khác VDL mode sử dụng giao thức đa truy nhập phân chia theo thời gian tự tổ chức STDMA (đ-ợc Hakan Lans, ng-ời Thụy Điển phát minh vào năm 1988) cho phép tự tổ chức, tức không đòi hỏi trạm mặt đất Vì nên dễ triển khai VDL mode Tháng 11 năm 2001, giao thức đ-ợc ICAO chấp nhận nh- chuẩn toàn cầu Chức cung cấp lớp vật lý tần số VHF cho truyền dẫn ADSB Tuy nhiên, bắt kịp nh- liên kết cho ADS-B nhờ hoạt động liên kết radar mode S dải 1090MHz đ-ợc Hội nghị dẫn đ-ờng hàng không ICAO chọn liên kết vào năm 2003 Môi tr-ờng VDL mode đ-ợc dùng cho chuyển đổi không - địa Tốt dùng cho truyền dẫn tin ngắn mét l-ỵng lín ng-êi sư dơng, vÝ dơ: cung cÊp nhận thức tình huống, quản lý thông tin hàng không số D-AIM, Những thử nghiệm đại hoá quản lý không l-u Châu Âu triển khai ADS-B truyền dẫn không - địa cách sử dụng hệ thống VDL mode Tuy nhiên, tàu bay không vận, hoạt động triển khai ADS-B dùng liên kÕt mode S vµ CPDLC sÏ dïng VDL mode Hai hƯ thèng VDL mode vµ VDL mode đ-ợc phát triển sử dụng Châu Âu Mỹ Việt Nam vừa đ-a vào sử dụng hệ thống VDL mode (đang giai đoạn thử nghiệm) t¹i FIR Hå ChÝ Minh 2.2 B – VHF [5,6,7]: 2.2.1 Nguyên lý: B-VHF hệ thống thông tin liên lạc mặt đất với trạm mặt đất GS hoạt động nh- kiểm soát viên mạng cung cấp đa dịch vụ tế bào B-VHF Mỗi tế bào sử dụng kênh thông tin liên lạc băng rộng chuyên dụng cung cấp tầm phủ vật lý cho vùng không phận t-ơng ứng Nếu tầm phủ vật lý tế bào nhỏ tầm phủ vận hành dịch vụ yêu cầu dịch vụ đ-ợc cài đặt số tế bào láng giềng thÝch hỵp víi vïng bao phđ chång lÊn Trong suốt trình chuyển giao dịch vụ đ-ợc thực tàu bay bay qua đ-ờng biên tế bào liên quan điều xảy suốt trình phát thoại liên tục kiểm soát viên phi công Khi hệ thống B-VHF cung cấp tầm phủ dịch vụ thoại liệu phạm vi rộng lớn, Footer Page 27 of 27 27 Header Page 28 of 27 hiÖu tách khỏi cấu trúc không phận chuẩn bị cho khái niệm ATM t-ơng lai bao gồm quản lý không phận động B-VHF hệ thống song công dựa TDD (song công phân chia theo thời gian) tách rời liên kết phát (FL tức trạm mặt đất phát) liên kết thu (RL tức tàu bay phát) Hình 1: Cấu trúc khung B-VHF Dữ liệu ng-ời dùng, thoại đ-ợc số hóa khối liệu hệ thống đ-ợc chuyển vào khung ngắn (hình 1) Các loại khung bao gồm khung FL RL mang l-u l-ợng ng-ời dùng tốt nh- khung FL quảng bá khung RL truy cập ngẫu nhiên mang liệu hệ thống Cấu trúc khung sau đ-ợc xếp vào đa khung, siêu khung hyper-frames Hệ thống hỗ trợ dịch vụ đ-ờng thoại truyền thống tốt nh- liên kết liệu thoại quảng bá từ GS đến tàu bay Thông tin liệu điểm điểm (PP) tàu bay GS đ-ợc hỗ trợ tốt Hệ thống cung cấp tùy ý thông tin thoại không địa đ-ợc định địa GS dùng địa tàu bay rời rạc Khi tất truyền dẫn RL có h-ớng đến GS điều khiển, dịch vụ thông tin liên lạc đòi hỏi kết nối không không giống nh- đ-ờng dây thoại hay chuyển đổi liệu không đ-ợc xây dựng lại cách sử dụng phát lại tự động qua GS Nếu vài GS liên quan đ-ợc kết nối qua mạng mặt đất thông tin đ-ợc phát lại tất GS B-VHF sư dơng líp vËt lý mét hƯ thèng đa sóng mang dựa ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM B-VHF hoạt động phổ thông tin liên lạc VHF đ-ợc dùng hệ thống thông tin liên lạc băng hẹp, sử dụng lại tập sóng mang OFDM có sẵn xác định kênh B-VHF băng rộng cấp cho tế bào Chòm sóng mang có sẵn cho mét tÕ bµo cho tr-íc tïy thc vµo cÊu trúc chi tiết thiết bị phát thu băng hẹp hoạt động dải thông kênh B-VHF tế bào vài vùng quanh tế bào Một phân tÝch tØ mØ vỊ viƯc sư dơng cơc bé c¸c kªnh Footer Page 28 of 27 28 Header Page 29 of 27 băng hẹp đ-ợc thực tr-ớc triển khai tế bào B-VHF đ-ợc bảo đảm hoạt động không gây nhiễu sang hệ thống băng hẹp lân cận bảo đảm hệ B-VHF thân không bị nhiễu hệ thống Tài liệu tham khảo: Tiếng Việt: [1] Trung tâm quản lý bay miền Bắc (2006), Dự án Trạm VHF tầm xa cho ACC Hà Nội Đầu tư nâng cấp mạng VHF cho FIR Hµ Néi” TiÕng Anh: [2] Alan Malvern (2002), Improvements to VHF air – to – ground communication [3] Alexander Storm (2007), “Speech Quality Investigation using PESQ in a simulated CLIMAX system for ATM” Arroyo Romera, Alonso, Daniel & PÐrez Garrido (2007), Radio Wave Propagation [4] [6] Bernhard Haindl, Micheal Schnell, C.H.Rokitansky (2005), Report D-09: Interference on B – VHF Overlay System Bernhard Haindl, Miodrag Sajatovie, Christoph Rihacek, Johannes Prinz (), “BVHF – A multi-carrier based Broadband VHF communications concept for Air Traffic Management” [7] Bernhard Haindl, Miodrag Sajatovie, Christoph Rihacek (2008), “Operational [5] Concept for Multi-Carrier Broadband VHF Communications” [8] Eric Martin (2005), WG 67 SG2: Offset - carrier Operation [9] Hyoun-Kyoung Kim, Tea-Sik Kim, Joong-Woo Bae (2008), Datalink Mode Ground System Supporting The ATS Services Based on the ACARS over AVLC (AOA) [10] Prof Ivan MarkeziÐ Ph.D, Stefica Mrvelj M Sc, Miro CvitkoviÐ B.Eng (2007), Air - Ground voice communication in ATM [11] J.J MacBride (2003), Information Paper on 8.33 Climax Operations in UK, Germany and the rest of Europe [12] AIC 72/2008 (Pink 144): Compatibility of airborne VHF receivers with offset carrier systems [13] Annex 10: Aeronautical Telecommunications [14] DOC 4444 ATM/501(2001): Procedures for air navigation services Footer Page 29 of 27 29 Header Page 30 of 27 [15] Honeywell-VHF datalink (VDL) Primer [16] C¸c trang web: - www.wikipedia.org - www.eurocontrol.int - http://www.aviationtoday.com - www.icao.int - http://www.cplus.org/rmw/english1.html Footer Page 30 of 27 30 ... văn ứng dụng VHF offset liên lạc hàng không dân dụng ViƯt Nam nghiªn cøu vỊ kü tht VHF offset – kỹ thuật thông tin liên lạc thoại kiểm soát viên không l-u phi công sử dụng sóng vô tuyến VHF. .. phát triển chung Hàng không giới Trong Quản lý bay ba chuyên ngành mũi nhọn ngành Hàng không dân dụng Việt Nam ngày đóng góp cố gắng việc đ-a Hàng không Việt Nam lên tầm cao xứng với phát triển... bay Việt Nam trạng khó khăn 1 Hoạt động Trung tâm quản lý bay dân dụng Việt Nam (VATM) chuyển tên Tổng công ty bảo đảm hoạt động bay Việt Nam (VANSCORP): Trung tâm quản lý bay dân dụng Việt Nam