текст лекций / 45.Типы авиац. КС

Типы авиационных цифровых каналов связи и их характеристика

В соответствии с Приложением 10 к Конвенции о международной ГА(т.3.ч.1. «Системы передачи цифровых данных», 1995 г.) все каналы авиационной цифровой электросвязи (АЦЭС) делятся на четыре типа: P-канал, R- канал, T- канал и C- канал.

P-канал – это канал связи пакетного режима с временным уплотнением DM (In the Time Division Multiple Systems a common carrier is shared to transmit multiple messages – to multiple receivers – by time sharing the carrier between the message sources ), используемый для непрерывной передачи сигнальных данных и данных абонента на борт ВС (в прямом направлении)с авиационной наземной станции GES (Ground Earth Station). КС этого типа, используемый только для функций управления системой, обозначается как Psmc, а P- канал, используемый для других функций, обозначается Pd.

T- канал – канал АЦЭС многостанционного доступа с временным разделением сигналов TDMA (Time Division Multiple Access) используется для передачи данных только в обратном направлении «борт ВС - Земля». Принимающая сигналы земная станция GES резервирует интервалы времени для ПД, запрашиваемые так называемыми бортовыми земными станциями AES (Aircraft Earth Station) в соответствии с длиной сообщения. Передающая станция AES направляет сообщение в течение зарезервированных интервалов времени в соответствии с порядком очередности.

R- канал - это канал связи с произвольным доступом, например, с выделением интервалов по методу Алоха, используемый для передачи сигнальных данных и данных абонента в обратном направлении, т.е. с борта ВС на Землю. Как и в первом случае, R- канал, используемый только для функций управления системой, обозначается Rsmc, а для любых других функций- Rd.

С- канал- это один КС контурного типа на несущую рабочую частоту SCPC (Single Carrier Per Channel), используемый как в прямом «Земля- борт», так и в обратном «борт-Земля» направлениях. С- канал представляет собой канал АЦЭС с временным уплотнением, предназначенный для обеспечения основного Кс, который используется для речевой связи или ПД, а также отдельного канала связи, применяемого для передачи сигнальных, контрольных и системных сообщений. Использование С-канала контролируется способом присоединения специальных сигналов присвоения и освобождения в начале и в конце каждой транзакции полных сеансов связи между вычислительными средствами (СВТ) или между СВТ и их пользователями.

Функциональные блоки R- и T- каналов приведены на рис. 3.5. В пятом блоке, осуществляющем сборку группы, производится генерация преамбулы и добавление так называемого уникального слова, соответственно в девятом блоке осуществляется синхронизация преамбулой и уникальным словом. В качестве передающего радиочастотного (РЧ) тракта могут использоваться любые физические линии передачи данных типа SCDL, а также VDL, HFDL или другие. Кодер и Декодер FEC (Forward Error Correction) осуществляет прямое исправление ошибок, т.е. такой процесс добавления избыточной информации к передающему сигналу, который позволяет исправлять в приемнике ошибки, возникающие при передаче. Скремблер и дескремблер в совокупности обеспечивают восстановление синхронизации и стабилизацию формы переданного спектра.

Для R- канала выделение интервалов по методу Алоха означает произвольный доступ, в соответствии с которым множество абонентов независимо друг от друга имеют доступ к одному и тому же КС. При этом каждый сеанс связи должен осуществляться в течение наперед заданного переменного интервала. Такая система временных интервалов хранятся в памяти вычислительных средств всех абонентов.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ БЛОКИ R- И T- КАНАЛОВ АЦЭС

Кадровая синхронизация

в масштабе AES из P- канала

Передающий интерфейс уровня звена данных

1

Скремблер

2

Кодер FEC

3

Перемежитель

4

Сборка группы

5

Модулятор

6

Приемный интерфейс уровня звена данных

13

Передающий РЧ тракт

7

Демодулятор

8

Захват группы

9

Деперемежитель

10

Декодер FEC

11

Дескремблер

12

AES

GES

Рис. 3.5.

Какая – либо другая координация действий при осуществлении связи между ними не производится. Многостанционный доступ с временным разделением канала TDMA, используемый в T- каналах АЦЭС, представляет собой метод организации цифровой связи, в соответствии с которым по одному и тому же КС осуществляется упорядоченная по времени передача пакетов информации из различных источников в один или разные пункты назначения. Заметим, что пакет-это основной блок данных, передаваемых между средствами АЦЭС в пределах сетевого уровня ЭМВЩС, а кадр (цикл)- это сформированный повторяющийся временной сегмент в структуре линии связи, обеспечивающий прогнозируемую по времени связь в период между его началом и окончанием.

Структурная схема P- канала отличается тем, что в блоках 5 и 9 осуществляется соответственно сборка и синхронизация кадров с помощью уникального слова и пустых битов. В блоке 9 после удаления пустых битов производится обработка поля суперкадра. Кроме того, поскольку в кодер FEC (блок 3) добавление флаш – битов не осуществляется, то на приемной стороне декодер FEC (блок 11) цепью кадровой синхронизации не охватывается. При временном уплотнении Р-канала TDM реализуется методом разделения, в соответствии с которым по одному и тому же КС осуществляется упорядоченная во времени передача пакетов информации из одного источника, но в разные пункты назначения. Протокол пакетного уровня PLP (Packet Layer Protocol) предназначается для установления и поддержания соединения между равнозначными объектами на сетевом уровне ЭМВОС, а также для обмена пакетными данными между ними. Этот протокол определяется стандартом ISO 8208, в котором в качестве основного метода организации связи рекомендуется использовать коммутируемый виртуальный канал SVC (Service). В этом случае суммарные ресурсы сети АЦЭС при необходимости динамично распределяются и высвобождаются, когда они больше не требуются.

В структурной схеме С- канала существенно усложняются интерфейсы звена данных за счет использования дополнительных функциональных блоков и связей между ними и основными функциональными блоками, приведенными на рис. 3.5. Контурный режим С- каналов обеспечивает соответствующую конфигурацию сети связи, которая и определяет вид применения выделенного текста передачи. Для использования КС АЦЭС как в прямом, так и в обратном направлениях каждому ВС присваивается свой адрес в виде кодовой комбинации (КК) из 24 битов, используемый не только для целей цифровой связи, но и также для осуществления навигации и наблюдения в соответствии с концепцией ИКАО CNS/ATM.

Во всех типах каналов связи АЦЭС применяется контроль передаваемых сообщений с помощью циклического избыточного кода, для чего используются последние два байта каждого сигнального блока. В этом случае проверочные биты для обнаружения ошибок рассчитываются по первым 10 октетам сигнального блока стандартной длины или по первым 17 октетам сигнального блока увеличенной длины, либо по первым 4 октетам идентификатора пакета. Расчет осуществляется на основе полинома генератора проверочных символов, например, вида:

(3.7)

Для скремблирования данных до кодирования FEC используется специальный генератор данных с 15- разрядным регистром. Полином регистра этого генератора имеет вид

(3.8)

Скремблер и дескремблер синхронизированы по скорости передачи информации таким образом, что первый скремблированный бит выходного сигнала предшествует первому сдвигу. Скремблер выводится в исходное состояние в начале поля информации каждого кадра.

Для скоростей передачи данных по РЧ тракту 2,4; 1,2 и 0,6 кбит/с используется авиационная разновидность двухпозиционной фазовой манипуляции А-BPSK (Aeronautical Binary Phase Shift Keying), а для больших канальных скоростей ПД на физическом уровне (4,8; 10,5; 21 кбит/с и других) применяется авиационная четырехпозиционная фазовая манипуляция A-QPSK (Aeronautical Quadrature Phase Shift Keying). Погрешности скорости передачи данных по физическому КС не должны превышать .

Качество радиоканала обычно характеризуется средней вероятностью ошибок по битам BER (Bit Error Rate). Радиоканал АЦЭ обеспечивает требуемое среднее значение BER, если результатирующее отношение мощности сигнала к спектральной плотности мощности шума не меньше требуемого значения этого отношения, т.е.

(3.9)

Где правое отношение соответствует минимальному превышению сигнал/шум, необходимому для обеспечения радиосвязи с заданными характеристиками BER, а левое отношение – реально достигнутому значению превышения сигнал/шум в сквозном РЧ тракте.

Требуемое отношение сигнал/ шум определяется конкретными видами модуляции применяемых сигналов, характеристиками шумов и условиями распространения радиоволн в РЧ тракте, например, многолучевыми замираниями, сцинтилляциями сигналов, поляризационными потерями, затуханиями в атмосферных осадках и другими. Поэтому для определения минимально рекомендуемого значения используется статистические методы. Их результатом является определение дополнительного множителя Мр к указанному минимальному отношению сигнал/шум, учитывающего необходимый энергетический запас на особенности среды распространения и другие случайные потери.