Ứng dụng của hệ thống VDL, đặc biệt là VDL Mode 4, trong môi trường CNS/ATM
MỤC LỤC
KẾ HOẠCH QUỐC GIA CHO CÁC HỆ THỐNG CNS/ATM Nội dung của chương này đề cập đến các vấn đề sau
SỰ CHUYỂN DỊCH SANG CÁC HỆ THỐNG MỚI
- Nền tảng
- Hệ thống CNS/ATM
- Các thành phần của hệ thống CNS/ATM
Trong các vùng khác ngoài châu Âu và Mỹ, mật độ bay không phải là vấn đề chính, nhưng sự thiếu hụt các hạ tầng cơ sở thích hợp, các phương tiện thông tin, giám sát, dẫn đường không tương xứng dưới mặt đất dẫn đến hậu quả là các hệ thống không chắc chắn, không hiệu quả và tiềm tàng hiểm hoạ mất an toàn. An toàn hàng không cũng được tăng cường thông qua hệ thống giám sát lẫm nhau của các tầu bay cung cấp cảnh báo tình huống và tính năng phát hiện va chạm cho phi công và tất cả các loại tầu bay trên tất cả các địa hình lục địa/ biển với hạ tầng cơ sở tối thiểu hoặc không cần thiết.
CÁC KỸ THUẬT VDL VÀ VAI TRề CỦA VDL MODE 4 TRONG HỆ THỐNG CNS/ATM
- Tổng quan các dịch vụ VDL 1. VHF Digital Link
Băng tần thông tin hàng không từ 118- 137 MHz là dùng cho thoại tương tự di động hàng không và thông tin dữ liệu cho các ứng dụng của ADB – S và GNSS GBAS, ICAO và các nhà chức trách hàng không quốc gia đang đề xuất một sửa đổi sao cho những ứng dụng này được ấn định ở băng tần vô tuyến hàng không từ 108 – 118 MHz. Rừ ràng rằng cỏc ứng dụng ADS/ATN khụng đỏp ứng đầy đủ trong những vựng có lưu lượng bay lớn do đó nhóm chịu trách nhiệm về ADS đã quyết định thiết kế một hệ thống ADS quảng bá (ADS-B ) trong đó tất cả máy bay định kỳ phát quảng bá một bản tin có chứa thông tin về vị trí sử dụng GNSS.
MÔ TẢ KỸ THUẬT VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
- Cấu hình vật lý
- Các thành phần chức năng 1. Lược đồ điều chế
- Các chế độ hoạt động
- Quản lý truy cập khe thời gian
- Các cơ chế thông tin end-to-end
- Quản trị kết nối
- Hoạt động
Sự xung đột các khe dành riêng là kết quả của việc tái sử dụng khe trong sự bảo vệ nhiễu đồng kênh (CCI). Trong trường hợp phát hiện ra xung đột, tiêu chuẩn lựa chọn kênh sẽ được đưa ra để áp dụng trở lại để xem xét khe đó có còn được lựa chọn trong nữa không. Nếu còn thì một số các luật sẽ được áp dụng để trạm di chuyển sự dành riêng sang nơi khác. Chi tiết các luật chống xung đột khe được mô tả như sau:. Các thủ tục xung đột khe được sử dụng trong trường hợp khi trạm A đặt chỗ dành riêng để thông tin trong một hoặc một nhóm khe. Sau đó trạm A nhận được chùm thông tin từ trạm B bao gồm nôi dung dành riêng cùng các khe thời gian đó. Trạm A sau đó phải quyết định tình huống đó như sau:. a) Nếu sự xung đột khe dành riêng trong khi trạm B đồng thời còn yêu cầu trạm A phát tín hiệu thì trạm A sẽ: (1) phát trả lời với một mức ưu tiên cao hơn, hoặc (2) bản tin trả lời đầu tiên sẽ bao gồm mức ưu tiên ngang hàng. b) Nếu trạm A không còn yêu cầu phát trên khe đó nữa hoặc không có nhu cầu nhất thiết phải thông tin thời điểm đó thì nó sẽ không phát trên khe đó. c) Nếu sự dành riêng khe đó cho trạm A phát là do sự đặt trước của trạm khác (ví dụ trong trường hợp Giao thức yêu cầu một hướng (sdf=1) hoặc Giao thức dành riêng yêu cầu trực tiếp), trạm A sẽ phát trên khe đã dành riêng đó. Điều này được thực hiện bởi vì khi một trạm dành riêng khe để yêu cầu trạm A trả lời thông tin thì nó có đủ quyền để yêu cầu rtrạm A trả lời, do đó A sẽ gây xung đột nếu huỷ bỏ khe đó. d) Nếu khe thời gian đó là do trạm A tự dành riêng, thì A sẽ thực hiện ngay tiêu chuẩn lựa chọn khe để xem nó có nên lựa chọn khe đó nữa không. Phương pháp truy nhập mạng cơ bản (sử dụng cho GSC) yêu cầu trạm mới phải nghe trên kênh ít nhất là 60 giây rồi mới phát đi dữ liệu đầu tiên. Việc này nhằm kiểm tra sự dành riêng các khe của các trạm khác, sau đó chọn ra các kênh chưa đăng ký để lựa chọn ngẫu nhiên. Một trạm sẽ sử dụng giao thức truy nhập mạng khi : 1) Bật nguồn. 2) Chuyển sang kênh khác mà tại đó trạm sẽ hoạt động độc lập. 3) Bắt đầu lắng nghe trên một kênh khi đã dừng nghe trên kênh đó vì chờ quá lâu. 4) Phát hiện ra một số lượng lớn các trạm khác chưa nhận dạng được. Hiện tượng này có thể sảy ra khi:. • Tầu bay cất cánh và nhanh chóng nhận ra nhiều tầu bay khác chắn theo phương ngang trước đó. • Tầu bay khuất bay qua vùng che chắn đến một vùng trời mật độ bay đông. • Kết hợp các giao thức quảng bá định kỳ và quảng bá tăng cường, yêu cầu tầu bay chờ một khoảng 60 giây trước khi bắt đầu quảng bá vị trí của nó. • Sử dụng các giao thức plea/response và BND, điều này cho phép tầu bay quảng bá thông tin vị trí trong vài giây để truy nhập mạng. Truy nhập mạng kết hợp các giao thức quảng bá định kỳ và quảng bá tăng cường. VDL Mode 4 cho phép các chùm giao thức Quảng bá định kỳ và Quảng bá tăng cường có thể kết hợp với nhau. Việc kết hợp hữu ích cho trạm mới đặt khe dành riêng lần đầu tiên. Giả sử trạm mới bắt đầu hoạt động, các thủ tục sau đây sẽ được thức hiện:. 1) Nghe trên kênh GSC cho đến khi nhận được trọn vẹn một siêu khung (khoản 1 phút ). 2) Thông tin nhận được trong quá trình nghe sẽ được sử dụng để lập lên bảng danh sách dành riêng chứa các dữ liệu nhận được trong từng khe. Trạm sẽ tính toán sự che chắn và khoảng cách đến từng trạm khác trong tầm phủ sóng. Các thông tin này được sử dụng để điều khiển truy nhập trong trường hợp trạm muốn chiếm khe thời gian của một trạm khác đang ở xa. Đồng thời còn chỉ định giá trị time-out là giá trị điều khiển việc xoá các thông tin cũ không còn hiệu lực trên thư mục danh sách. 3) Trạm mới tính toán vị trí của các khe danh nghĩa để có thể bắt đầu truyền dữ liệu. 4) Trạm mới chọn khe để truyền thông tin.
CÁC VẤN ĐỀ VỀ QUẢN LÝ HỆ THỐNG VDL MODE 4
- Các bản tin quản lý kết nối – Link Management
- Phần thay đổi – Variable data field
Các kênh bổ xung được sử dụng trong VDL Mode 4 nhằm tăng dung lượng cho các ứng dụng và dịch vụ ADS-B tại các vùng lưu lượng cao hoặc hỗ trợ các tính năng đặc biệt như giám sát tiếp cận song song và ASMGCS, hỗ trợ các dịch vụ quảng bá mặt đất như TIS-B, FIS-B, GRAS. Trong một khoảng thời gian xác định (từ 1 đến 2 phút tương đương với 1 đến 2 siêu khung), tầu bay sẽ xây dựng một bảng liệt kê khe dành riêng trên kênh đó nhằm cho phép tầu bay chủ động trong việc truy nhập khe thời gian trong việc báo cáo độc lập khi thời gian kia hết hiệu lực. Sự truyền phát của trạm mặt đất. Trang thiết bị của trạm mặt đất cho việc sử dụng đa kênh. Trạm mặt đất luôn có thể trang bị nhiều hơn 1 cặp máy thu phát VHF trong khi tầu bay bị hạn chế bởi khả năng di động của nó. Một cấu hình tối thiểu là một máy phát và 2 máy thu sẽ đủ cho ứng dụng ADS-B và tuỳ thuộc vào việc sử dụng kênh trong vùng hiện thời mà cấu hình có thể hỗ trợ thêm các ứng dụng khác. Tuy nhiên các tầu bay nên trang bị thêm máy phát và máy thu khác để có thể hoạt động đồng thời trên từ 2 kênh trở lên. Các nhà sản xuất hiện nay đều chế tạo bộ phát đáp có từ 2 đến 4 máy thu và một máy phát để hoạt động trên một kênh. Các tầu bay dân dụng hiện nay đều phải trang bị từ 2 bộ phát đáp độc lập trở lên để hoạt động trên các kênh khác nhau và tăng khả năng giám sát. Việc sử dụng hơn 1 bộ phát đáp cho phép các tầu bay vừa nhận các thông tin quảng bá từ mặt đất vừa thực hiện các ứng dụng khác. Các máy phát và thu sử dụng chung nhau một số ăng ten trên tầu bay, các ăng ten cần được đặt theo các vị trí phù hợp thì tầu bay mới có thể hoạt động được đồng thời các kênh khác nhau. Kế hoạch chuyển giao cho tương lai. TIS-B là các bản tin sử dụng để phát các thông tin mà Radar thu được lên cho các trạm di động cả hỗ trợ ADS-B và không hỗ trợ ADS-B đảm bảo thông tin về vị trí của các trạm này vẫn được hiển thị lên màn hình của trạm. Dịch vụ TIS-B sẽ được tiếp tục sử dụng trong quá trình chuyển giao trước khi tất cả các tầu bay đều trang bị ADS- B. Một số mô hình đặc trưng của quản lý kênh. Phần này sẽ đề cập đến các mô hình để áp dụng trong các giai đoạn chuyển giao để bảo đảm dịch vụ ADS-B được cung cấp liên tục. Các mô hình ban đầu nhằm mục đích mô tả việc cấp dịch vụ ADS-B, nhưng sau đó có thêm các dịch vụ FIS-B và GRAS và thêm nữa là TIS-B. Mô hình mật độ bay thấp. Hình 5.6 mô tả mô hình mật độ bay thấp, trong đó chỉ sử dụng các kênh GSC cho tất cả các loại trạm. thời gian trên một siêu khung).
CẤU TRÚC TRẠM VDL MODE 4
- Cấu hình trang bị trên tầu bay 1. Cấu hình cơ bản
- Cấu trúc trạm mặt đất
Đối với các phương tiện hoạt động dưới đất như xe hàng, xe dẫn đường, xe dọn đường băng, xe xăng, nạp điện … thì cấu hình thông thường là máy thu phát VHF, bộ xử lý thông tin, máy thu GNSS thu các tín hiệu GNSS đã hiệu chỉnh phát từ trạm mặt đất. Trạm mặt cơ bản phải bao gồm máy thu phát VDL Mode 4 sử dụng máy thu phát VHF, máy thu DGNSS chuẩn, bộ xử lý thông tin và các ăng ten VHF/DGNSS, modem kết nối các trạm mặt đất với máy chủ để cung cấp sự kết nối tới ATS, AOC và nhiều cơ sở dữ liệu khác thông qua mạng LAN, WAN.
