Tải bản đầy đủ

ATN và phân hệ VHF kết nối giữa máy bay và trạm điều khiển không lưu

TIỂU LUẬN
Tìm hiểu tổng quan về mạng thông tin hàng không ATN và
phân hệ VHF kết nối giữa máy bay và trạm điều khiển không lưu



MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN HÀNG
KHÔNG ATN................................................................................................. 5
1.1. Khái quát ATN.............................................................................................5
1.1.1. Khái niệm ATN.......................................................................................5
1.1.2. Đặc điểm của ATN.................................................................................6
1.1.3. Chức năng của ATN................................................................................7
1.1.4. Ưu điểm của ATN..................................................................................9
1.2. Các ứng dụng trên ATN...............................................................................9
1.2.1. Ứng dụng đất - đất G/G.........................................................................9
1.2.1.1. Ứng dụng AMHS............................................................................10
1.2.1.2. Ứng dụng AIDC.............................................................................10
1.2.2. Ứng dụng không - địa A/G..................................................................10
1.2.2.1. Ứng dụng CM.................................................................................10
1.2.2.2. Ứng dụng CPDLC..........................................................................10

1.2.2.3. Ứng dụng ADS...............................................................................10
1.2.2.4. Ứng dụng FIS.................................................................................11
1.3. Các thành phần cơ bản của ATN................................................................11
1.3.1. ATN routers.........................................................................................12
1.3.2 Hệ thống cuối ATN...............................................................................12
1.3.3. Các mạng con ATN..............................................................................13
1.3.3.1. Mạng con mặt đất...........................................................................13
1.3.3.2. Mạng con không - địa.....................................................................13
1.3.3.3. Mạng con trên không......................................................................14


CHƯƠNG 2: PHÂN HỆ VHF KẾT NỐI GIỮA MÁY BAY VÀ
TRẠM ĐIỀU KHIỂN KHÔNG LƯU........................................................15
2.1. Giới thiệu...................................................................................................15
2.2. Nguyên lý hoạt động của máy thu phát VHF.............................................15
2.2.1. Máy phát..............................................................................................15
2.2.2. Máy thu................................................................................................16
2.2.3. Sơ đồ khối máy thu phát VHF-AM:.....................................................17
2.3. Một số kỹ thuật VHF kết nối giữa máy bay và trạm điều khiển không lưu 18
2.3.1. VHF Datalink.......................................................................................18
2.3.2. B – VHF..............................................................................................20
2.3.3. VHF – Offset.......................................................................................21
2.3.4. Đánh giá..............................................................................................22
2.4. Hiện trạng hệ thống VHF tại Việt Nam......................................................22

LỜI CẢM ƠN....................................................................................... 24

4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN HÀNG KHÔNG
ATN
1.1. Khái quát ATN
1.1.1. Khái niệm ATN
Mạng ATN được xem là cơ sở hạ tầng liên mạng cho mạng viễn thông Hàng
không. ATN sử dụng một tập các giao thức truyền dữ liệu dựa trên mô hình OSI của tổ
chức định chuẩn quốc tế ISO để liên kết các hệ thống liên lạc air – ground và
ground - ground với nhau.

Hình 1.1. Mô hình khái quát của ATN
- Hệ thống cuối (ES-End System): Một hệ thống có cấu trúc 7 lớp theo mô hình OSI và
có một hay nhiều đầu cuối ứng dụng.
- Hệ thống trung gian (IS-Intermediate System): Một hệ thống có chức năng định tuyến
và chuyển tiếp có cấu trúc 3 lớp thấp nhất theo mô hình OSI.
- Mạng phụ (SubNetwork): Một sự thực hiện thực tế của một mạng dữ liệu mà nó có thủ
tục đồng nhất và có hoạch định địa chỉ dưới sự kiểm soát của một cấp có thẩm quyền.
- Thực thể (Entity): là một phần tử tích cực trong một lớp bất kỳ có thể là phần mềm (như
là một quá trình xử lý) hay phần cứng (như là chip vào/ra thông minh).
5


- Ứng dụng (Application): việc sử dụng cuối cùng của một hệ thống thông tin mà nhận
biết như là tự chính bản thân hệ thống.
- Thực thể ứng dụng (Application Entity): một phần của một quá trình ứng dụng mà nó
liên quan đến thông tin trong môi trường OSI. Các khía cạnh của một quá trình ứng dụng
cần một tài khoản đưa vào cho các mục đích của mô hình OSI mà được đại diện bởi một
hay nhiều Hệ thống cuối.
- Đầu cuối đến đầu cuối (End-to-end): việc gắn liền hay liên quan đến phần thông tin của
một thực thể, một cách tiêu biểu là từ giao diện giữa nguồn tin tức và hệ thống thông tin
tại đầu cuối phát đến giao diện giữa hệ thống thông tin và người sử dụng tin tức hay một
quá trình (ứng dụng) tại đầu cuối thu.
1.1.2. Đặc điểm của ATN
- ATN chỉ cung cấp dịch vụ thông tin liên lạc dữ liệu cho ngành hàng không.
- ATN cung cấp dịch vụ liên lạc thông suốt giữa các hệ thống tại mặt đất và trên máy
bay cũng như giữa các hệ thống tại mặt đất với nhau. Mặc dù có sự khác nhau rất xa
về mặt kỹ thuật của các hệ thống thông tin liên lạc này.
- ATN cung cấp dịch vụ thông tin liên lạc đáp ứng được các yêu cầu về an ninh, an
toàn cho các ứng dụng.
- Các ứng dụng ATN khác nhau hỗ trợ nhiều loại dịch vụ và điện văn có yêu cầu
mức độ ưu tiên khác nhau.
-

ATN sử dụng và kết hợp các mạng dữ liệu khác nhau như: hàng không, thương
mại và công cộng) tạo thành mạng thông tin hàng không toàn cầu.

-

ATN bao hàm cả mảng thông tin mặt đất và trên không. Ứng dụng thông tin vệ
tinh trong ATN giúp ATN đảm bảo tính bao phủ toàn cầu.

6


Hình 1.2. Khái niệm ATN
1.1.3. Chức năng của ATN
Mạng ATN và các tiến trình ứng dụng tương ứng được thiết lập nhằm hỗ trợ cho hệ
thống CNS/STM. Mạng ATN có những chức năng sau:
 Mạng chuyên dụng và dành riêng để cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu cho các
tổ chức cung cấp dịch vụ không lưu (ATM) và các hàng Hàng không theo các
hình thức sau:
- Công tác thông tin cho dịch vụ không lưu (ATSC).
- Công tác điều hành khai thác Hàng không (AOC).
- Công tác thông tin phục vụ cho các hãng Hàng không (AAC).
- Công tác thông tin cho hàng khách (APC).
 Mạng cung cấp, theo nghĩa hoàn toàn trong suốt với người dùng, dịch vụ truyền
từ người dùng đến người dùng tin cậy và cho phép các dịch vụ không lưu cung
cấp dữ liệu an toàn và hiệu quả giữa:
- Các hệ thống trên máy bay với các hệ thống dưới đất.
- Các hệ thống dưới đất.
 Mạng cung cấp một dịch vụ truyền dữ liệu mà có khả năng đáp ứng tính bảo mật
và an toàn của người dùng
 Mạng dựa trên các tiêu chuẩn truyền dữ liệu được quốc tế thừa nhận là một
thuận lợi cho việc phát triển những hệ thống theo ý muốn và khuyến khích các
dịch vụ mạng có tính cạnh tranh.
7


 Mạng cung cấp nhiều kiểu, loại, lớp dịch vụ khác nhau (bao gồm các mạng con
air-ground ưa thích hay được lựa chọn) được yêu cầu bởi các ứng dụng
khác nhau.
 Mạng định nghĩa một kiến trúc mà cho phép kết hợp các mạng con công cộng
hay dành riêng, cả air-ground và ground-ground. Kiến trúc này cho phép sử dụng
lại các cơ sở hạ tầng và các công nghệ mạng đã có, ngoài ra còn cho phép
những người thực hiện mạng tự do trong việc thay đổi kích cỡ mạng cho phù
hợp với sự phát triển của người dùng và mạng sử dụng hiệu quả băng thông của
các mạng con air-ground, vốn là những mạng có băng thông giới hạn, và như
thế giảm được giá thành sử dụng.
Các ứng dụng trong mạng ATN được định nghĩa ở đây đã được phát triển nhằm
cung cấp cho các dịch vụ truyền tin, giám sát và thông tin Hàng không. Các ứng dụng
này dùng để hỗ trợ cho các dịch vụ quản lý không lưu (ATMS) dưới đây:
 Dịch vụ không lưu ATS:
- Dịch vụ kiểm soát không lưu (ATC)
- Dịch vụ thông tin bay (FIS)
- Dịch vụ cảnh báo
 Quản lý luồng không lưu ATFM.
 Quản lý bầu trời Airspace Management.

Hình 1.3. Chức năng của ATN
8


1.1.4. Ưu điểm của ATN
ATN cung cấp một giải pháp duy nhất để thỏa mãn một dải rộng nhu cầu thông tin
liên lạc bằng dữ liệu. ATN đưa ra những dịch vụ thông tin nhanh, sẵn sàng và có tính
thống nhất cao. Điều này rất cần thiết cho việc cải thiện khả năng sử dụng vùng trời
(giảm phân cách bay để tăng lưu lượng bay). Hơn nữa cấu trúc ATN cho phép kết nối các
ứng dụng mới vào mạng một cách dễ dàng.
Việc sử dụng các đường truyền dữ liệu ATN sẽ làm giảm đi sự tắc nghẽn của các kênh
thông tin thoại. Vì thế sẽ giảm đi sự trễ của các hoạt động bay trong những vùng chung
cận và vùng có mật độ bay cao.
ATN cung cấp phương tiện để cải thiện hiệu quả trong liên lạc giữa kiểm soát viên
không lưu và phi hành đoàn, có khả năng hoạt động trong môi trường đa quốc gia với các
nhà cung cấp dịch vụ truyền số liệu khác nhau. Đồng thời ATN cũng cung cấp dịch vụ
thông tin cho tất cả các ứng dụng của ATSC và AINSC.
ATN được xem như là một mạng intemet dành riêng cho ngành hàng không, đáp ứng
được tất cả các dịch vụ liên quan đến ngành hàng không dân dụng.
So sánh với hệ thống liên lạc thoại thông thường, ATN và các ứng đụng ATM của nó
đem lại những lợi ích sau:
- Thông tin liên lạc rõ ràng hơn dẫn đến giảm bớt những lỗi trong giao tiếp
- Việc sử dụng các kênh thông tin hiệu quả hơn đưa đến các kênh liên lạc giữa mặt
đất và máy bay và các đường truyền trên mặt đất được giảm đi. Có khả năng kết nối
bất kỳ hai đầu cuối người sử dụng nào ở trên máy bay hoặc ở mặt đất trong mạng
ATN.
-

Giảm bớt khối lượng công việc cho phi công và kiểm soát viên không lưu hay các
bộ phận liên quan đến hoạt động ATM.

- Giảm bớt yêu cầu cho đa số những hệ thống liên lạc đo các ứng dụng ATSC, AOC,
AAC, APC của nó.
ATN còn đem lại các lợi ích khác : Giảm nhiên liệu bay, thời gian bay.
1.2. Các ứng dụng trên ATN
1.2.1. Ứng dụng đất - đất G/G

9


1.2.1.1. Ứng dụng AMHS
Ứng dụng AMHS cho phép các điện văn ATS được trao đổi giữa những người sử
dụng dịch vụ. Hai dịch vụ AMHS chính là:
- ATS Message Service: Là dịch vụ nhận và chuyển điện văn dạng AMHS trên mạng
ATN.
- ATN Pass Through Service: Là một phương tiện truyền điện văn AFTN trên mạng
ATN.
1.2.1.2. Ứng dụng AIDC
Ứng dụng AIDC cho phép trao đổi thông tin giữa các trung tâm ATS nhằm hỗ trợ cho
các chức năng kiểm soát không lưu (ATC). Như thông báo các máy bay tiếp cận vùng
thông báo bay (FIR) cũng như chuyển quyền kiểm soát và quyền trao đổi thông tin với
máy bay đối với các trung tâm ATS.
1.2.2. Ứng dụng không - địa A/G
1.2.2.1. Ứng dụng CM
Ứng dụng CM cho phép hệ thống trên máy bay và hệ thống trên mặt đất hoặc hai hệ
thống trên mặt đất được trang bị thích hợp trao đổi và cập nhật thông tin ứng dụng giữa
chúng với nhau. Tức là, ứng dụng CM cung cấp khả năng thiết lập logo giữa hệ thống
ATS tại mặt đất với hệ thống trên máy bay hoặc giữa hai ATS tại mặt đất với nhau. Khi
một liên kết thích hợp được thiết lập, thì giữa các hệ thống trên có thể trao đổi thông tin
ứng dụng cụ thể (ADS, CPDLC, FIS).
1.2.2.2. Ứng dụng CPDLC
CPDLC là ứng dụng cho phép kiểm soát viên không lưu và phi công trao đổi các
thông tin hoạt động bay bằng điện văn thông qua đường truyền dữ liệu.
1.2.2.3. Ứng dụng ADS
Ứng dụng ADS được thiết kế dùng để báo cáo tự động đến người sử dụng các thông
tin về vị trí máy bay. Các thông in này được cung cấp từ hệ thống dẫn đường và hệ thống
thu GPS trên máy bay.
Máy bay cung cấp thông tin cho người sử dụng ở một trong bốn trường hợp sau:
- Hợp đồng theo yêu cầu: Máy bay cung cấp thông tin về vị trí cho hệ thống tại mặt
đất ngay lập tức khi có yêu cầu.
10


- Hợp đồng theo định kỳ: Máy bay cung cấp thông tin về vị trí cho hệ thống tại mặt
đất định kỳ theo khoảng theo khoảng thời gian nhất định (ví dụ 30 phút máy bay
phát cho hệ thống dưới mặt đất một lần).
- Hợp đồng theo sự kiện: Máy bay cung cấp thông tin về vị trí cho hệ thống tại mặt
đất khi máy bay phát hiện các sự kiện nào đó.
- Hợp đồng khẩn nguy: Máy bay cung cấp thông tin về vị trí cho hệ thống tại mặt đất
khi có nguy hiểm xảy ra. Một hợp đồng theo sự kiện hay hợp đồng theo định kỳ
phải tồn tại trước một hợp đồng khẩn nguy được thiết lập.
Một hệ thống trên máy bay có khả năng cung cấp hợp đồng tới ít nhất bốn trung tâm
kiểm soát không lưu (ATC) ở mặt đất cùng một lúc. Ngoài ra, nó cũng có thể cung cấp
đồng thời một hợp đồng theo yêu cầu, một hợp đồng theo sự kiện, một hợp đồng theo
định kỳ với mỗi một hệ thống tại mặt đất.
1.2.2.4. Ứng dụng FIS
Ứng dụng FIS cho phép phi công yêu cầu và nhận thông tin ATIS từ các hệ thống FIS
ở mặt đất qua đường truyền dữ liệu. Ứng dụng FIS được thiết kế để cho phép các dịch vụ
FIS được cung cấp tới phi công qua việc trao đổi bản in giữa các hệ thống trên máy bay
và các hệ thống FIS ở mặt đất.
Máy bay yêu cầu dịch vụ bằng cách phát bản tin yêu cầu tới hệ thống FIS ở mặt đất.
Có hai loại hợp đồng có thể được thiết lập theo yêu cầu của phi công.
- FIS Demand Contract: Hệ thống FIS ở mặt đất cung cấp thông tin khi có yêu cầu
FIS Update Contract: Hệ thống FIS ở mặt đất cung cấp thông tin và cập nhật cho các
thông tin này.
1.3. Các thành phần cơ bản của ATN
Thành phần chủ yếu của mạng ATN là các mạng con (Subnetworks), ATN routers (ISs)
và các hệ thống đầu cuối (ESs).

11


Hình 1.4. Các thành phần chủ yếu của ATN
1.3.1. ATN routers
ATN routers là các hệ thống trung gian (IS), về mặt cấu trúc ATN router được phân
thành ba lớp tương ứng với ba tầng thấp nhất trong mô hình tham chiếu OSI thực hiện
chức năng truyền dữ liệu, định tuyến và liên kết các mạng con khác nhau. Vì thế các hệ
thống cuối có thể trao đổi thông tin với nhau ngay cả khi chúng không được kết nối trực
tiếp vào cùng một mạng con.
Việc trao đổi dữ liệu giữa các routers thông qua các giao thức định tuyến. Các giao
thức định tuyến thì khác các giao thức truyền dữ liệu người sử dựng. Thông tin định
tuyến và thông tin dữ liệu người sử dụng được truyền qua cùng một mạng.
ATN router thực hiện truyền các gói dữ liệu người sử dụng qua đường đi thích hợp
nhất, bằng cách thu thập các yêu cầu dịch vụ cụ thể được đóng trên header của các gói dữ
liệu. Khi truyền các gói dữ liệu qua mạng, router sẽ chọn lựa mạng con thích hợp để
truyền dựa vào sự xem xét về liên kết, an toàn, chất lượng dịch vụ.
1.3.2 Hệ thống cuối ATN
Các hệ thống cuối ATN là các ESs thể hiện theo mô hình tham chiếu OSI của ISO.
12


Hệ thống cuối ATN trao đổi dữ liệu với các hệ thống cuối ATN khác trong mạng nhằm
cung cấp các dịch vụ thông tin liên lạc giữa hai đầu cuối (end to end) cho các ứng dụng
của ATN. Hệ thống cuối ATN có cấu trúc hoàn toàn tuân thủ theo mô hình phân lớp (7
lớp) OSI của ISO .
1.3.3. Các mạng con ATN
Dữ liệu qua mạng ATN được hỗ trợ bằng ba dạng mạng con thông tin sau:
- Mạng con mặt đất (Ground - ground subnetworks).
- Mạng con không địa (Air - ground subnetworks).
- Mạng con trên không (Avionics subnetworks).
1.3.3.1. Mạng con mặt đất
Các mạng con mặt đất thông thường là các mạng LANs thường dùng để liên kết ESs
và ESs, WAN thường dùng cho liên kết giữa ISs và ISs. Ngoài ra, mạng trao đổi dữ liệu
chung của ICAO dựa trên dịch vụ thông tin X25 cũng được sử dụng như mạng con ATN.
Mục đích của các mạng con này là dùng để kết nối các quá trình ứng dụng khác nhau trên
mặt đất cũng như cho phép kết nối các quá trình ứng dụng ở mặt đất với các quá trình
truyền dữ liệu tại mặt đất nhằm để truy cập các quá trình ứng dụng thường trú trên máy
bay.
1.3.3.2. Mạng con không - địa
Mạng con không địa có nhiệm vụ đảm bảo việc kết nối giữa các người sử dụng mạng
con mặt đất với các người sử dụng mạng con trên không. Mạng con không địa thực hiện
chức năng này bằng cách truyền các thông báo đến mạng con trên không từ mạng con
mặt đất và ngược lại. Mạng con không địa bao gồm:
- Mạng con radar thứ cấp mode S .
- Mạng con VHF datalink.
- Mạng con truyền dữ liệu qua vệ tinh.
- Mạng con HF datalink.
Bất kỳ mạng con không địa nào cũng có thể liên kết với các mạng con ATS trên mặt
đất cũng như với các dịch vụ dùng chung hay dành riêng trên mặt đất.

13


1.3.3.3. Mạng con trên không
Tương tự các hệ thống trên mặt đất, các mạng LAN sẵn có trên máy bay là các mạng
con trên không. Mạng con này dùng để liên kết các hệ thống thiết bị trên máy bay để
phục vụ cho việc liên lạc với mặt đất qua mạng con không địa tương ứng.

14


CHƯƠNG 2: PHÂN HỆ VHF KẾT NỐI GIỮA MÁY BAY VÀ TRẠM ĐIỀU
KHIỂN KHÔNG LƯU
2.1. Giới thiệu
- Hệ thống thông tin thoại giữa máy bay và mặt đất trên sóng VHF bao gồm:
• Hệ thống thông tin không/đất (tại sân bay và các trung tâm kiểm soát xa)
• Hệ thống thông tin tại sân tự động
• Hệ thống thông tin dịch vụ đường dài
• Hệ thống thông tin dùng cho công tác cứu nguy
- Hệ thống thông tin không/đất: Dùng cho liên lạc thoại giữa KSVKL với các máy bay
tại tháp điều khiển, tại sân và các liên lạc thoại giữa các điều phái viên hàng không tại
ACC với phi công khi máy bay thuộc vùng thông báo bay ACC quản lí.
Chỉ tiêu kĩ thuật:
Tần số VHF: 118 đến 136MHz
Khoảng cách kênh: 50kHz, 25KHz và 125 KHz.
Công suất cực đại: 200W dùng cho đường dài, 30W, 50W dùng cho tại sân bay.
- Hệ thống thông tin dịch vụ tại sân tự động: Cung cấp cho máy bay các thông tin thời
tiết, trạng thái hoạt động của các hệ thống an toàn hàng không. Hệ thống có các chỉ tiêu
kĩ thuật sau:
Tần số VHF: 118 đến 136MHz
Công suất cực đại: 50W
- Hệ thống thông tin dịch vụ đường dài: Cung cấp kịp thời các thông tin mang tính chất
cập nhật về điều kiện và các phi cảng thời tiết, các tình trạng hoạt động của các phương
tiện dẫn đường… Để cung cấp cho người lái. Hệ thống có các chỉ tiêu kĩ thuật sau:
Tần số VHF: 118 đến 136 MHz.
Công suất cực đại: 50W
- Hệ thống thông tin dùng cho công tác tìm kiếm cứu nguy: Dùng cho liên lạc giữa các
đội tìm kiếm mặt đất với máy bay gặp nạn trên không bằng tần số VHF 121.5MHz
2.2. Nguyên lý hoạt động của máy thu phát VHF
Có ba loại máy thu phát VHF đang được sử dụng: 10W, 50W, và 200W.
2.2.1. Máy phát
Sơ đồ khối tổng quát của máy phát VHF-AM, gồm các khối cơ bản sau:

15


Hình 2.1. Sơ đồ máy phát VHF - AM
- Khối tiền khuếch đại âm tần: dùng để khuếch đại tín hiệu vào đến nức đủ lớn để đưa
vào tầng khuếch đại công suất âm tần.Vì với máy phát AM thì biên độ điện áp âm tần yêu
cầu phải đủ lớn để có M% lớn (tầng này thường là khuếch đại Micro và khuếch đại mức
cao).
- Khuếch đại công suất âm tần: Có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu âm tần đủ lớn để thực
hiện điều chế tín hiệu cao tần
- Bộ dao động tín hiệu cao tần: tự dao động tạo ra tín hiệu cao tần đúng bằng tần số làm
việc của máy phát VHF, có biên độ và tần số ổn định, có dải tần hoạt động theo yêu cầu,
thông thường sử dụng bộ tạo dao động bằng thạch anh hay bộ tổng hợp tần số.
- Tiền khuếch đại cao tần: dùng để khuếch đại tín hiệu cao tần có công suất đủ lớn để
thực hiện điều chế, nó còn làm nhiệm vụ tầng đệm để làm giảm ảnh hưởng của tầng sau
đến độ ổn định của tần số bộ dao động tạo tín hiệu cao tần.
- Khuếch đại công suất cao tần: thực hiện điều chế AM và tạo ra công suất cần thiết cho
máy phát.
- Mạch lọc: để phối hợp trở kháng giữa khuếch đại công suất cao tần và ăng ten để có
công suất phát ra tối ưu.
- Thiết bị an toàn và làm mát: là thành phần bảo đảm cho thiết bị hoạt động ổn định, an
toàn đặc biệt là trong các hệ thống máy phát công suất lớn.
- Nguồn cung cấp: Tùy thuộc vào công nghệ chế tạo máy phát mà nguồn cung cấp có
các tiêu chuẩn khác nhau nhưng đòi hỏi phải ổn định và đủ công suất.
2.2.2. Máy thu
Sơ đồ khối tổng quát cyar máy thu VHF-AM gồm các khối cơ bản sau:

16


Hình 2.2. Sơ đồ máy thu VHF - AM
- Bộ khuếch đại cao tần (KĐCT): Dùng để khuếch đại tín hiệu cao tần thu được từ ăn
ten nhằm mục đích làm tăng tỉ số S/N và cung cấp tín hiệu đến bộ trộn tần.
- Bộ tạo dao động ngoại sai: Tự dao động tạo ra tín hiệu trung tần cung cấp cho bộ trộn
tần để thực hiện điều chế.
- Bộ trộn tần: thực hiện điều chế hai tín hiệu âm tần từ đầu ra bộ KĐCT và tín hiệu dao
động trung tần từ đầu ra của bộ dao động tạo tín hiệu trung tần để tạo tín hiệu trung tần
được điều chế biên độ, cung cấp đến bộ KĐTT.
- Bộ khuếch đại trung tần (KĐTT): dùng để khuếch đại tín hiệu trung tần tạo ra độ
khuếch đại theo yêu cầu của máy thu và độ ổn định cao.
- Bộ tách sóng: để tách lấy tín hiệu âm tần ra khỏi tín hiệu trung tần và đưa đến bộ
khuếch đại âm tần.
- Bộ khuếch đại âm tần: dùng để khuếch đại tín hiệu âm tần có công suất đủ lớn theo
yêu cầu để thực hiện việc phát ra loa.
- Mạch AGC: để tạo ra mức tín hiệu ở đầu ra không bị thay đổi do hiện tượng pha đinh
và các nguyên nhân khác.
2.2.3. Sơ đồ khối máy thu phát VHF-AM:

17


Hình 2.3. Sơ đồ máy thu phát VHF - AM
2.3. Một số kỹ thuật VHF kết nối giữa máy bay và trạm điều khiển không lưu
2.3.1. VHF Datalink
VHF datalink hay VHF Digital Link (VDL) là một phương tiện gửi thông tin giữa
tàu bay và các trạm mặt đất (với trường hợp VDL mode 4 là truyền thông tin giữa các tàu
bay). Các liên kết dữ liệu VHF hàng không sử dụng dải 117.975 – 137Mhz do hiệp hội
viễn thông thế giới ITU phân cho các dịch vụ định tuyến di động hàng không AMRS.
Đây là một chuẩn ngành hàng không (AEEC) cho VHF datalink ACARS được lắp trên
khoảng 14000 tàu bay và các chuẩn ICAO được xác định bởi Tổ chức thông tin liên lạc
di động hàng không AMCP năm 1990. VDL mode 2 là mode duy nhất được triển khai
hoạt động hỗ trợ thông tin liên lạc datalink kiểm soát viên không lưu – phi công CPDLC.
VDL mode 1:
AMCP ICAO xác định mode này cho những mục đích hợp thức hoá. Nó giống
với VDL mode 2 ngoại trừ việc sử dụng liên kết VHF tương tự như ACARS VHF nên
nó có thể được triển khai nhờ sử dụng vô tuyến tương tự trước khi triển khai vô tuyến
số VHF được hoàn thành. AMCP ICAO hoàn toàn xác nhận VDL mode 1 và 2 vào
năm 1994, sau đó mode 1 không còn cần thiết nữa và đã được loại khỏi các chuẩn của
ICAO.
VDL mode 2:
VDL mode 2 ICAO là phiên bản chính của VDL. Nó được triển khai trong một
chương trình EUROCONTROL link 2000+ và được quy định là liên kết chính trong
chuẩn EU single sky mới được chấp nhận yêu cầu tất cả các tàu bay đang bay trong
Châu Âu phải được trang bị CPDLC.
Chuẩn ICAO cho VDL mode 2 xác định 3 lớp, là: lớp vật lý, lớp liên kết và lớp
mạng con. Lớp mạng con tuân thủ những yêu cầu về chuẩn mạng viễn thông hàng không
18


(ATN) ICAO để xác định giao thức dữ liệu đầu cuối được dùng trên nhiều mạng con mặt
đất và không - địa bao gồm cả VDL.
Lớp liên kết VDL mode 2 được tạo thành từ hai lớp con, lớp con dịch vụ liên kết
dữ liệu và lớp con điều khiển truy nhập môi trường (MAC). Giao thức liên kết dữ liệu
dựa trên các chuẩn ISO được dùng cho HDLC quay số truy nhập vào các mạng X25.
Nó cung cấp cho tàu bay một thiết lập liên kết tích cực tới một trạm mặt đất và xác
định một bảng địa chỉ cho các trạm mặt đất. Giao thức MAC là một phiên bản của đa
truy nhập phát hiện sóng mang CSMA.
Lớp vật lý VDL mode 2 xác định cách sử dụng kênh VHF rộng 25kHz kiểu điều
chế D8PSK bằng cách cung cấp tốc độ dữ liệu 31.5kbit/s. Đây là tốc độ dữ liệu cao
nhất có thể đạt được trong kênh 25kHz với phạm vi tối đa là 200NM. Điều này yêu
cầu triển khai VHF vô tuyến số.
VDL mode 3:
Chuẩn ICAO cho VDL mode 3 xác định một giao thức cung cấp cho tàu bay cả
thông tin liên lạc dữ liệu và thoại được số hoá do US FAA xác định với sự hỗ trợ của
Mitre. Hỗ trợ thoại số hoá làm cho giao thức mode 3 phức tạp hơn VDL mode 2. Các
gói dữ liệu và thoại số hoá vào các khe đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA
được phân bởi các trạm mặt đất. FAA thực hiện một hệ thống mẫu vào năm 2003
nhưng không thành công khi thuyết phục các hãng hàng không lắp đặt các điện tử
hàng không VDL mode 3 và đến năm 2004 thì huỷ bỏ.
VDL mode 4:
Chuẩn ICAO cho VDL mode 4 xác định một giao thức cho phép tàu bay trao đổi
dữ liệu với các trạm mặt đất và với tàu bay khác.
VDL mode 4 sử dụng một giao thức đa truy nhập phân chia theo thời gian tự tổ
chức STDMA (được Hakan Lans, người Thụy Điển phát minh vào năm 1988) cho
phép nó tự tổ chức, tức là không đòi hỏi một trạm mặt đất chính. Vì thế nên nó dễ
triển khai hơn VDL mode 3.
Tháng 11 năm 2001, giao thức này được ICAO chấp nhận như là một chuẩn toàn
cầu. Chức năng chính của nó là cung cấp lớp vật lý tần số VHF cho các truyền dẫn
ADS-B. Tuy nhiên, nó đã bắt kịp như là liên kết cho ADS-B nhờ hoạt động liên kết
radar mode S trong dải 1090MHz và được Hội nghị dẫn đường hàng không ICAO
chọn là liên kết chính vào năm 2003.
Môi trường VDL mode 4 cũng có thể được dùng cho chuyển đổi không - địa. Tốt
nhất là dùng cho các truyền dẫn bản tin ngắn giữa một lượng lớn người sử dụng, ví dụ:
cung cấp nhận thức tình huống, quản lý thông tin hàng không số D-AIM, ..
Những thử nghiệm hiện đại hoá quản lý không lưu Châu Âu đã triển khai ADS-B
và các truyền dẫn không - địa bằng cách sử dụng các hệ thống VDL mode 4. Tuy
nhiên, trên tàu bay không vận, hoạt động triển khai ADS-B sẽ dùng liên kết mode S và
CPDLC sẽ dùng VDL mode 2.
19


2.3.2. B – VHF
B-VHF là một hệ thống thông tin liên lạc mặt đất với các trạm mặt đất GS hoạt
động như một kiểm soát viên mạng và cung cấp đa dịch vụ trong các tế bào B-VHF.
Mỗi tế bào sử dụng kênh thông tin liên lạc băng rộng chuyên dụng và cung cấp tầm
phủ vật lý cho vùng không phận tương ứng. Nếu tầm phủ vật lý của một tế bào nhỏ
hơn tầm phủ vận hành dịch vụ yêu cầu thì dịch vụ này sẽ được cài đặt tại một số tế bào
láng giềng thích hợp với vùng bao phủ chồng lấn nhau. Trong suốt quá trình chuyển
giao dịch vụ được thực hiện khi một tàu bay bay qua đường biên giữa các tế bào liên
quan – điều này có thể xảy ra trong suốt quá trình phát thoại liên tục giữa kiểm soát
viên và phi công. Khi hệ thống B-VHF có thể cung cấp tầm phủ dịch vụ thoại và dữ
liệu trên phạm vi rộng lớn, rất hiệu quả khi tách khỏi cấu trúc không phận và chuẩn bị
cho các khái niệm ATM tương lai bao gồm quản lý không phận động. B-VHF là một
hệ thống song công dựa trên TDD (song công phân chia theo thời gian) tách rời liên
kết phát (FL tức là trạm mặt đất phát) và liên kết thu (RL tức là tàu bay phát).

Hình 2.4. Cấu trúc khung B - VHF
Dữ liệu người dùng, thoại được số hóa và các khối dữ liệu hệ thống được chuyển vào
các khung ngắn (hình 2.4). Các loại khung này bao gồm các khung FL và RL mang
lưu lượng của người dùng cũng tốt như các khung FL quảng bá và các khung RL truy
cập ngẫu nhiên mang dữ liệu hệ thống. Cấu trúc khung sau đó được xếp vào các đa
khung, các siêu khung và các hyper-frames. Hệ thống hỗ trợ dịch vụ đường thoại
truyền thống tốt như liên kết dữ liệu và thoại quảng bá từ GS đến tàu bay. Thông tin
dữ liệu điểm – điểm (PP) giữa tàu bay và GS đều được hỗ trợ tốt. Hệ thống cung cấp

20


tùy ý thông tin thoại không – địa được định địa chỉ tại GS dùng các địa chỉ tàu bay rời
rạc.
2.3.3. VHF – Offset
Do môi trường và cơ sở hạ tầng bị hạn chế, vài tầm phủ của phân vùng điều khiển không
thể đạt được chỉ bằng một trạm mặt đất. Để đối phó với những hạn chế hoạt động này,
cần phải dùng đồng thời vài trạm mặt đất độc lập hoạt động trên cùng một tần số. Về mặt
kỹ thuật có thể thực hiện được 5 trạm (theo Annex 10 của ICAO, nhưng thường giới hạn
trong 4 trạm), quá trình này gọi là trễ sóng mang (offset carrier).
Thực thi trễ sóng mang mục đích chính là để:
• Giảm nhiễu bề mặt địa lý, đặc biệt ở các phân vùng mức thấp.
• Cho phép mở rộng phạm vi phủ sóng.
• Đối phó với việc không có hay thiếu vị trí thích hợp cho các trạm mặt đất
hiện nay.
• Hỗ trợ dự phòng.
Khi phát sóng địa - không (từ kiểm soát viên không lưu đến phi công), tín hiệu âm
tần cùng lúc được phát bởi tất cả các trạm mặt đất có liên quan. Để giảm nhiễu giao thoa
trong vùng phủ chồng lấn của thiết bị phát, các sóng mang con được làm trễ trong khi
vẫn ở trong phạm vi độ rộng kênh (25kHz). Bằng cách này, tín hiệu thu được từ việc kết
hợp các sóng mang tại máy thu trên máy bay sẽ được dịch ra ngoài dải thông âm tần. Ví
dụ, các trễ của các hệ thống 2 sóng mang được đặt là ±5kHz.
Khi phát sóng không - địa (từ phi công đến kiểm soát viên không lưu), tín hiệu âm
tần từ tất cả hoặc một phần các trạm mặt đất này (tuỳ thuộc vào vị trí tương ứng với máy
bay) được gửi ngược trở lại VCS.
Để ngăn chặn việc tạo phách gây ra giảm chất lượng tín hiệu thoại, tần số của trạm
phát sẽ đuợc dịch đi một tần số cố định so với tần số trung tâm của kênh. Hoạt động của
offset carrier được miêu tả chi tiết trong Annex 10 của tổ chức ICAO như dưới đây:

Số trạm
2
3
4
5

Tần số phát
trạm 1

Tần số phát
trạm 2

Tần số phát
trạm 3

Tần số phát
trạm 4

Tần số phát
trạm 5

fc + 5 kHz
fc + 7,5 kHz
fc + 7,5 kHz
fc –2,5 kHz

fc – 5 kHz
fc
fc – 7,5kHz
fc – 7,5kHz

N/A
fc – 7,5kHz
fc +2,5kHz
fc

N/A
N/A
fc -2,5kHz
fc +2,5kHz

N/A
N/A
N/A
fc + 7,5 kHz
21


Bảng 2.1: Bảng tần số sóng mang ứng với số trạm trong mạng VHF offset
Các giá trị offset được dựa trên nguyên tắc giảm các phách được tạo ra trong băng âm
tần, nâng cao đáng kể chất lượng thoại.
2.3.4. Đánh giá
Từ giới thiệu về 3 kỹ thuật VHF mới ở trên, ta có thể đưa ra các đánh giá như sau:
- VHF datalink thực hiện truyền dữ liệu qua sóng VHF, các trạm mặt đất và tàu bay
thường xuyên cung cấp số liệu lẫn nhau (về vị trí, về độ cao, về tốc độ, ..) để định
tuyến bay tự động. Kỹ thuật này được dùng cho ACC và APP, còn TWR thì vẫn
sử dụng kỹ thuật VHF truyền thống để liên lạc với tàu bay.
- B-VHF được đưa ra để giải quyết vấn đề hạn chế băng tần VHF hàng không cho
các nước có mật độ bay cao sử dụng kỹ thuật MC – CDMA dựa trên OFDM.
Hệ thống B-VHF sẽ phát VHF băng rộng điều chế số, việc này đòi hỏi phải thay đổi
tất cả các thiết bị thu phát trạm mặt đất và trên tàu bay.
- VHF offset là VHF truyền thống được đưa ra để giải quyết việc giảm tải cho kiểm
soát viên không lưu đường dài. Với các nước có địa hình trải dài như Việt Nam thì
một trạm VHF không thể phủ kín nên phải có các trạm VHF rải rác dọc địa hình,
một tàu bay bay từ Nam ra Bắc phải qua nhiều trạm VHF. Tùy theo vị trí của tàu
bay mà kiểm soát viên không lưu đường dài chọn trạm VHF thích hợp để làm việc.
Nếu mật độ bay đông thì việc chọn trạm sẽ hết sức khó khăn. Hệ thống VHF offset
cho phép kiểm soát viên không lưu phát đồng thời trên các trạm không cần quan
tâm đến vị trí của tàu bay nữa, và cũng không gây ra nhiễu giữa các trạm tại tàu bay
đặc biệt là không cần phải thay đổi công nghệ trên tàu bay.
2.4. Hiện trạng hệ thống VHF tại Việt Nam
Không phận Việt Nam được chia thành 2 vùng thông báo bay (FIR) là FIR Hà
Nội và FIR Hồ Chí Minh. Việc điều hành hoạt động bay trong FIR Hà Nội do Trung
tâm quản lý bay miền Bắc – nay là Công ty bảo đảm hoạt động bay miền Bắc, đảm
trách.

22


Hình 2.5. FIR Hà Nội và FIR Hồ Chí Minh

Hình 2.6. Các trạm VHF và tầm phủ sóng tương ứng trên lãnh thổ Việt Nam.
Hệ thống thông tin trực thoại hàng không sử dụng các tuyến truyền dẫn
VSAT, Viba và cáp quang cung cấp các dịch vụ trực thoại đường dây nóng giữa các
Trung tâm chỉ huy bay. Việc liên lạc không – địa sử dụng các hệ thống điều khiển xa
VHF với cơ chế điều biên AM 25kHz công suất phát lớn đến 250W tạo nên mạng lưới
các trạm VHF bao phủ toàn bộ FIR và hệ thống thu phát HF đơn biên. Cụ thể như sau:
- Hệ thống thiết bị VHF Nội Bài (VHF EXICOM 50W) ddwwocj đặt tại ACC Hà Nội và
lắp đặt đưa vào sử dụng từ năm 1993, trang bị cho cả 2 phân khu điều hành bay của FIR
Hà Nội (Phân khu Bắc và phân khu Nam)
23


- Trạm VHF Tam Đảo (VHF EXICOM 50W) được sử dụng để phủ sóng cho phân
khu Bắc và một phần phân khu Nam.
- Trạm VHF Vinh (VHF EXICOM 50W) được triển khai, lắp đặt và đưa vào sử dụng
từ năm 1997 với mục đích đáp ứng việc phủ sóng cho phân khu Nam.
- Trạm VHF Sơn Trà được 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 các trạm VHF Vinh và VHF Nội Bài.
- Hệ thống thiết bị VHF Vinh, Điện Biên, Cát Bi đều dùng thiết bị thu phát công suất
7W.

LỜI CẢM ƠN
Bám theo nội dung bài giảng và hướng dẫn của PGS.TS. Đỗ Trọng Tuấn,
nhóm đã thực hiện hoàn thành nội dung bài tập lớn.
Trong nội dung không tránh khỏi những thiếu sót, nhóm mong tiếp tục nhận
được sự góp ý của PGS.TS. Đỗ Trọng Tuấn.
Cuối cùng, nhóm xin trân trọng cảm ơn sự quan tâm, định hướng, và hỗ trợ
của PGS.TS. Đỗ Trọng Tuấn!
24



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×