RU2681692C1 - High-frequency data exchange system - Google Patents
High-frequency data exchange system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2681692C1 RU2681692C1 RU2017136491A RU2017136491A RU2681692C1 RU 2681692 C1 RU2681692 C1 RU 2681692C1 RU 2017136491 A RU2017136491 A RU 2017136491A RU 2017136491 A RU2017136491 A RU 2017136491A RU 2681692 C1 RU2681692 C1 RU 2681692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- earth
- ground
- radio
- stations
- air
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматической адаптивной пакетной радиосвязи высокочастотного (ВЧ) диапазона (3-30) МГц.The invention relates to automatic adaptive packet radio communication of the high-frequency (HF) band (3-30) MHz.
Известный способ ВЧ радиосвязи с использованием технологии HFDL (High Frequency Data Link), построенной на основе спецификации ARINC 635 [1], характеристики ARINC 753 [2], руководства ARINC 634 [3], стандартов RTCA DO-265, DO-277 [4, 5] (ARINC 635), оптимизирует в смысле надежности связи, спектральной и экономической эффективности систему пакетной связи «Воздух-Земля», в которой большое количество самолетов (до 2500) обслуживается малым количеством частотных каналов (до 48-60) и наземных станций (до 16) в режиме множественного доступа с временным и частотным разделением. Способ обмена данными в системе HFDL подробно описан в [1, 6]. HFDL определяет как процедуры составления канала с автовыбором рабочей частоты, так и все остальные процедуры автоматического ведения связи на всех уровнях (физическом, канальном и подсети) с многопараметрической адаптацией радиолинии по частоте, скорости передачи, видам модуляции и кодирования, а также по пространственному разнесению наземных станций, гарантирующие достоверность (остаточную вероятность ошибки) не хуже 10-6. В системе HFDL используется один и тот же набор частот для составления канала и ведения связи. Высокая спектральная эффективность системы достигается благодаря использованию комбинированного протокола множественного доступа к каналу с частотным (FDMA) и временным (TDMA) разделением. Протокол частотного разделения обеспечивается тем, что разные частотные каналы (от двух до шести) назначаются разным ВЧ наземным станциям (ВЧ НС). TDMA протокол обеспечивается тем, что время использования каждого частотного канала разбивается на 32-х секундные кадры, а каждый кадр разбивается на 13 временных слотов доступа длительностью 2,461538 с, равной времени передачи одного пакета данных 2,343888 с плюс 117,65 мс на неопределенность времени задержки распространения и рассинхронизм в радиолинии. На всех частотах ВЧ наземные станции периодически (в первом слоте каждого кадра) излучают сигналы маркеров, качество которых оценивают самолеты при выборе частоты связи. Самолет выбирает для связи любой канал, качество сигнала маркера которого является приемлемым или наилучшим, регистрируется на этом канале на наземной станции и ведет на нем связь до тех пор, пока качество канала отвечает требуемому уровню. Один канал связи могут выбрать несколько самолетов и зарегистрироваться на нем. Каждый ВЧ канал HFDL системы используется всеми зарегистрированными на нем самолетами в режиме множественного доступа с временным разделением. Управление протоколом TDMA обеспечивает ВЧ наземная станция, передавая в сигналах маркеров назначения слотов, резервируемых по запросам от бортов, слотов случайного доступа и слотов для передач с «земли». ВЧ наземная станция прогнозирует системные характеристики (задержку передачи пакета) на каждом своем частотном канале и выставляет флаг занятости канала в маркере, когда критическое число самолетов зарегистрировалось на канале, чтобы прекратить доступ к нему новых корреспондентов и гарантировать заданные системные характеристики (задержку передачи пакета не более допустимой). Простота прогнозирования системных характеристик в системе HFDL во многом определяется тем, что все сообщения в системе (вызывные и связные) имеют одинаковую стандартную длительность, равную слоту и передаются по единому протоколу TDMA на общем наборе частот. В зависимости от качества канала и объема передаваемых данных в сообщении выбирается оптимальный вид многопозиционной фазовой манипуляции и кодирования. При этом меняется скорость передачи данных пользователя, но длительность сообщения и символьная скорость 1800 Бод, обеспечиваемая однотоновым модемом, не меняются.A known method of RF radio communication using HFDL (High Frequency Data Link) technology, based on the ARINC 635 specification [1], ARINC 753 specification [2], ARINC 634 manual [3], RTCA standards DO-265, DO-277 [4 , 5] (ARINC 635), optimizes in terms of communication reliability, spectral and economic efficiency, the Air-to-Earth packet communication system, in which a large number of aircraft (up to 2500) are served by a small number of frequency channels (up to 48-60) and ground stations (up to 16) in multiple access mode with time and frequency separation. The method of data exchange in the HFDL system is described in detail in [1, 6]. HFDL defines both channel compilation procedures with automatic selection of the operating frequency, and all other automatic communication procedures at all levels (physical, channel and subnet) with multi-parameter adaptation of the radio line in frequency, transmission speed, types of modulation and coding, as well as spatial diversity of terrestrial stations guaranteeing reliability (residual probability of error) not worse than 10 -6 . The HFDL system uses the same set of frequencies for channelization and communication. High spectral efficiency of the system is achieved through the use of the combined protocol of multiple access to the channel with frequency (FDMA) and time (TDMA) separation. The frequency separation protocol is ensured by the fact that different frequency channels (from two to six) are assigned to different HF ground stations (HF NS). The TDMA protocol is ensured by the fact that the usage time of each frequency channel is divided into 32-second frames, and each frame is divided into 13 temporary access slots with a duration of 2.461538 s, equal to the transmission time of one data packet of 2.343888 s plus 117.65 ms per propagation delay time uncertainty and desynchronism in a radio link. At all HF frequencies, ground stations periodically (in the first slot of each frame) emit marker signals, the quality of which is estimated by airplanes when choosing a communication frequency. The aircraft selects for communication any channel whose marker signal quality is acceptable or best, is registered on this channel at the ground station and communicates on it until the channel quality meets the required level. Multiple aircraft can choose one communication channel and register on it. Each HFDL HF channel of the system is used by all aircraft registered on it in time division multiple access mode. The TDMA protocol is controlled by the HF ground station by transmitting slot assignment signals reserved on-board requests, random access slots and slots for transmitting from the ground in the signals. The HF ground station predicts the system characteristics (packet transmission delay) on each of its frequency channels and sets the channel busy flag in the marker when a critical number of aircraft registered on the channel to stop new correspondents from accessing it and guarantee the specified system characteristics (packet transmission delay not more than acceptable). The simplicity of predicting system characteristics in the HFDL system is largely determined by the fact that all messages in the system (ringing and communication) have the same standard duration equal to a slot and are transmitted using a single TDMA protocol on a common set of frequencies. Depending on the quality of the channel and the amount of transmitted data, the optimal type of multi-position phase manipulation and coding is selected in the message. At the same time, the user data transfer rate changes, but the message duration and the symbol rate of 1800 baud provided by the single-modem do not change.
Оборудование ВЧ системы обмена пакетными данными «Воздух-Земля» HFDL, обеспечивающая связь самолетов на дальних авиатрассах с диспетчерскими пунктами управления воздушным движением (УВД) и управления авиалиниями (УАЛ) в интересах безопасности воздушного движения, подробно описана в [1-6].The equipment of the HFDL HFDL RF packet data exchange system, which provides communication between long-range airplanes and air traffic control (ATC) and air traffic control (UAL) control centers for air traffic safety, is described in detail in [1-6].
Структурная схема ВЧ системы обмена пакетными данными HFDL состоит из:The block diagram of the HFDL RF packet data exchange system consists of:
- ВЧ бортовой станции (ВЧ БС);- HF airborne station (HF BS);
- ВЧ наземной станции (ВЧ НС);- HF ground station (HF NS);
- центра управления (ЦУ) ВЧ системой обмена данными;- control center (CC) RF data exchange system;
- диспетчерского пункта управления воздушным движением и авиалинией (УВД и УАЛ);- air traffic control and air traffic control center (ATC and UAL);
- подсистемы наземной связи, используемая ВЧ системой HFDL;- ground communications subsystem used by the HFDL HF system;
- интерфейса ВЧ НС с подсистемой наземной связи;- HF NS interface with the ground communication subsystem;
- интерфейса центра управления с подсистемой наземной связи;- the interface of the control center with the ground communication subsystem;
- интерфейса пунктов УВД и УАЛ с подсистемой наземной связи;- the interface of the air traffic control and UAE points with the ground communication subsystem;
- ВЧ радиоканала «Воздух-Земля» между ВЧ НС и ВЧ БС.- HF radio channel "Air-Earth" between the HF NS and HF BS.
Пользователями системы HFDL являются диспетчерские пункты УВД и УАЛ на земле и бортовое радиоэлектронное оборудование на самолете, связанное с ВЧ бортовой станцией через бортовой маршрутизатор.Users of the HFDL system are air traffic control and airborne control centers on the ground and avionics on board an aircraft connected to the HF airborne station via the airborne router.
В состав ВЧ бортовой станции входят:The HF airborne station includes:
- бортовой ВЧ приемопередатчик HFDL;- HFDL airborne transceiver;
- бортовое антенно-согласующее устройство (АСУ);- airborne antenna matching device (ACS);
- бортовая ВЧ антенна;- onboard HF antenna;
- пульт управления приемопередатчиком (ПУ);- control panel of the transceiver (PU);
- бортовой маршрутизатор (БМ);- onboard router (BM);
- устройство управления ВЧ обменом данными;- RF control device for data exchange;
- ВЧ приемопередатчик по ARINC 719.- RF transceiver according to ARINC 719.
ВЧ бортовая станция связана с бортовым маршрутизатором (БМ) (блоком менеджмента связью, соответствующим характеристикам ARINC 724 или 758), который доводит (получает) пакетные сообщения до бортовых источников/получателей информации (бортового радиоэлектронного оборудования) типа многофункционального пульта управления, дисплея, принтера, компьютера, системы технического обслуживания, системы самолетовождения, системы электронной индикации и сигнализации, навигационной системы и т.п. Бортовой маршрутизатор связан не только с ВЧ бортовой станцией, но и с бортовыми станциями других диапазонов частот.The RF airborne station is connected to the airborne router (BM) (a communication management unit that complies with ARINC 724 or 758 specifications), which sends (receives) packet messages to airborne sources / receivers of information (avionics) such as a multifunction control panel, display, printer, computer, maintenance systems, airborne navigation systems, electronic indication and alarm systems, navigation systems, etc. The on-board router is connected not only with the HF on-board station, but also with the on-board stations of other frequency ranges.
В состав ВЧ наземной станции ВЧ системы обмена пакетными данными HFDL (см. [7], стр. 60; и [8], стр. 12) входят:The HF ground station HF HFDL packet data exchange system (see [7], p. 60; and [8], p. 12) includes:
- ВЧ радиопередатчик;- HF radio transmitter;
- ВЧ передающая антенна;- RF transmitting antenna;
- ВЧ радиоприемник «Воздух-Земля»;- HF radio "Air-to-Earth";
- ВЧ приемная антенна;- HF receiving antenna;
- ВЧ модулятор однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции;- RF modulator of a single-tone signal of multi-position phase shift keying;
- ВЧ демодулятор «Воздух-Земля» однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции;- Air-to-Earth RF demodulator of a single-tone signal of multiposition phase manipulation;
- контроллер ВЧ наземной станции;- HF ground station controller;
- приемник сигналов единого времени;- receiver of signals of uniform time;
- устройство интерфейса с наземной сетью связи;- an interface device with a terrestrial communication network;
- приемная антенна сигналов единого времени.- a receiving antenna of signals of uniform time.
ВЧ наземная станция ВЧ системы обмена пакетными данными HFDL содержит в своем составе:The HF ground station HF HFDL packet data exchange system includes:
- N ВЧ передатчиков, связанных с N передающими ВЧ антеннами, контроллером ВЧ наземной станции и N ВЧ модуляторами;- N RF transmitters associated with N transmitting RF antennas, an RF ground station controller, and N RF modulators;
- N ВЧ приемников «Воздух-Земля», связанных с общей ВЧ приемной антенной, контроллером ВЧ наземной станции и N ВЧ демодуляторами «Воздух-Земля»;- N RF Air-to-Earth receivers associated with a common RF receiving antenna, an RF ground station controller and N RF Air-to-Earth demodulators;
- N ВЧ модуляторов, связанных с N ВЧ передатчиками и контроллером ВЧ наземной станции;- N HF modulators associated with N HF transmitters and an HF ground station controller;
- N ВЧ демодуляторов «Воздух-Земля», связанных с N ВЧ приемниками «Воздух-Земля» и контроллером ВЧ наземной станции;- N RF Air-to-Earth demodulators associated with N Air-to-Earth RF receivers and an RF ground station controller;
- контроллер ВЧ наземной станции, связанный с N ВЧ приемниками «Воздух-Земля», N ВЧ передатчиками, N ВЧ модуляторами, N ВЧ демодуляторами «Воздух-Земля», приемником сигналов единого времени, устройством интерфейса с наземной сетью связи;- an HF ground station controller associated with N RF Air-to-Earth receivers, N RF transmitters, N RF modulators, N Air-to-Earth RF demodulators, a single-time signal receiver, an interface device with a terrestrial communication network;
- устройство интерфейса с наземной сетью связи, подключенное к контроллеру ВЧ НС с одной стороны, а с другой стороны к наземной сети связи через интерфейс;- an interface device with a terrestrial communication network connected to the HF NS controller on the one hand and, on the other hand, to a terrestrial communication network through an interface;
- приемник сигналов единого времени, связанный с контроллером ВЧ НС и с приемной антенной сигналов единого времени;- a receiver of signals of a single time associated with the controller of the HF NS and with a receiving antenna of signals of a single time;
- приемную ВЧ антенну общего пользования, подключенную к ВЧ приемникам «Воздух-Земля»;- a public RF receiving antenna connected to Air-to-Earth RF receivers;
- приемную антенну приемника сигналов единого времени, подключенную к приемнику сигналов единого времени;- a receiving antenna of a single-time signal receiver connected to a single-time signal receiver;
- N передающих ВЧ антенн, подключенных к N ВЧ передатчикам.- N transmitting RF antennas connected to N RF transmitters.
В состав структурной схемы подсистемы наземной связи, используемой ВЧ системой обмена пакетными данными HFDL, рекомендованной комитетом аэронавтической подвижной связи (АМСР) [5], входят:The structure of the ground communication subsystem used by the HFDL RF packet data exchange system recommended by the Aeronautical Mobile Communications Committee (AMSR) [5] includes:
- ВЧ наземная станция (ВЧ НС);- HF ground station (HF NS);
- центр управления (ЦУ) ВЧ системой обмена пакетными данными HFDL;- the control center (CC) of the HFDL packet data exchange system;
- диспетчерские пункты УВД и УАЛ (наземные пользователи ВЧ системы обмена пакетными данными HFDL);- ATC and UAE control centers (ground users of the HFDL packet data exchange system);
- интерфейс ВЧ НС с подсистемой наземной связи;- HF NS interface with the ground subsystem;
- интерфейс центра управления HFDL с подсистемой наземной связи;- HFDL control center interface with ground communication subsystem;
- интерфейс пунктов управления воздушным движением и авиалинией с подсистемой наземной связи;- The interface of air traffic control units and the airline with the ground communication subsystem;
- региональные маршрутизаторы сети наземной связи;- regional routers of a landline network;
- интерфейс между региональными маршрутизаторами.- The interface between regional routers.
Подсистема наземной связи, используемая ВЧ системой обмена пакетными данными HFDL, содержит региональные маршрутизаторы, связанные между собой интерфейсами, с ВЧ НС интерфейсами, с ЦУ интерфейсами, с диспетчерскими пунктами интерфейсами.The terrestrial communications subsystem used by the HFDL HF packet data exchange system contains regional routers, interconnected by interfaces, with HF NS interfaces, with CC interfaces, with control centers interfaces.
ВЧ система обмена пакетными данными HFDL обеспечивает обмен пакетами данных между бортовыми пользователями упомянутой системы (бортовым радиоэлектронным оборудованием), связанными с ВЧ бортовой станцией через бортовой маршрутизатор и наземными пользователями ВЧ системы обмена пакетными данными HFDL (диспетчерскими пунктами УВД и УАЛ), а также центром управления ВЧ системой обмена пакетными данными следующим образом. Для обеспечения заданного уровня надежности связи в зоне ответственности каждой ВЧ наземной станции из общего списка ВЧ частот (48-60 ОБП каналов), выделяемых для системы HFDL, в центре управления ВЧ системой обмена данными назначают для каждой ВЧ наземной станции на каждый временной интервал суток длительностью 1-2 часа набор из 2-6 активных частот, оптимальный по условиям распространения радиоволн и электромагнитной совместимости, доводят назначенный набор частот вместе с интервалом времени его активизации до каждой ВЧ наземной станции через подсистему наземной связи, реализуя, таким образом, протокол множественного доступа с частотным разделением, разбивают время использования каждого частотного канала на временные кадры длительностью 32 с, а каждый кадр разбивают на 13 временных слотов длительностью 2,461538 с для реализации протокола множественного доступа к каналу с временным разделением (TDMA).The HFDL HFDL packet data exchange system provides the exchange of data packets between on-board users of the mentioned system (on-board electronic equipment) connected to the HF on-board station via the on-board router and ground users of the HFDL HFDL packet data exchange system (air traffic control and UAL control centers), as well as the control center The RF packet data exchange system is as follows. To ensure a given level of communication reliability in the area of responsibility of each HF ground station from the general list of HF frequencies (48-60 OBP channels) allocated to the HFDL system, a control center for the HF data exchange system is assigned for each HF ground station for each time interval of a day of duration 1-2 hours a set of 2-6 active frequencies, optimal according to the conditions of propagation of radio waves and electromagnetic compatibility, bring the assigned set of frequencies along with the time interval of its activation to each RF ground station the subsystem of terrestrial communication, thus realizing the frequency-division multiple access protocol, breaks down the time of use of each frequency channel into time frames of 32 s duration, and each frame is divided into 13 time slots of 2.461538 s duration to implement the channel multiple access protocol time division multiplexed (TDMA).
В конце каждого кадра на каждой ВЧ наземной станции для каждого слота следующего кадра производят назначение использования этого слота для передачи с земли или для передачи с конкретного борта по его предварительному запросу слота доступа, или для передач с любого борта в режиме случайного доступа.At the end of each frame at each RF ground station, for each slot of the next frame, this slot is assigned to be used for transmission from the ground or for transmission from a specific board upon its preliminary request for an access slot, or for transmissions from any side in random access mode.
С каждой ВЧ наземной станции на всех активных частотах в первом слоте каждого кадра излучают сигналы маркеров, которые содержат назначения использования каждого слота текущего кадра, а также квитанции на сообщения, принятые с ВЧ БС в предыдущих двух кадрах.Marker signals are emitted from each HF ground station at all active frequencies in the first slot of each frame, which contain the destination for each slot in the current frame, as well as receipts for messages received from the HF BS in the previous two frames.
На каждой ВЧ бортовой станции по результатам оценки качества приема сигналов маркеров выбирают лучшую частоту связи (ВЧ радиоканал «Воздух-Земля»).At each HF airborne station, the best communication frequency (HF radio channel "Air-Earth") is selected based on the results of assessing the quality of reception of marker signals.
Каждую ВЧ бортовую станцию регистрируют на выбранном ею ВЧ канале на соответствующей этому каналу ВЧ наземной станции, производят обмен пакетными данными в режиме TDMA через ВЧ радиоканал «Воздух-Земля» между ВЧ наземной станцией и ВЧ бортовой станцией, которая на ней зарегистрирована, до тех пор, пока качество ВЧ радиоканала «Воздух-Земля» превышает допустимый уровень. При ухудшении качества ВЧ радиоканала ниже допустимого уровня выбирают новый ВЧ радиоканал для бортовой станции и регистрируют ее на новом выбранном ВЧ радиоканале. Производят обмен пакетными данными через наземную сеть связи между ВЧ наземными станциями и центром управления ВЧ системой связи, а также пользователями системы связи - диспетчерскими пунктами УВД и УАЛ.Each HF airborne station is registered on the HF channel selected by it on the HF ground station corresponding to this channel, packet data is exchanged in TDMA mode via the Air-to-HF radio channel between the HF ground station and the HF airborne station that is registered with it, until , while the quality of the HF radio channel "Air-Earth" exceeds the permissible level. If the quality of the RF radio channel deteriorates below an acceptable level, a new RF radio channel is selected for the on-board station and it is registered on the newly selected RF radio channel. Packet data is exchanged through the ground-based communication network between the HF ground stations and the control center of the HF communication system, as well as by users of the communication system — air traffic control and UAL control centers.
В процессе обмена пакетными данными пакетное сообщение для диспетчера УВД или УАЛ, содержащее адрес получателя - диспетчерского пункта УВД или УАЛ, а также адрес отправителя (ИКАО адрес борта), формируют в бортовом блоке управления связью (бортовом маршрутизаторе), передают в ВЧ бортовую станцию, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу, затем передают по ВЧ радиоканалу на ВЧ наземную станцию, на которой зарегистрирована ВЧ бортовая станция, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по подсистеме наземной связи, и передают через интерфейс в подсистему наземной связи, откуда через интерфейс передают к диспетчерскому пункту УВД или УАЛ.In the process of exchanging packet data, a packet message for the air traffic controller or UAV dispatcher containing the address of the recipient — the air traffic controller or UAV dispatch point, as well as the sender address (ICAO board address), is formed in the on-board communication control unit (on-board router), transmitted to the HF airborne station, where it is packaged in a packet designed for transmission over an HF radio channel, then it is transmitted over an HF radio channel to an HF ground station at which the HF airborne station is registered, where it is packaged in a package intended for transmission over Istemi terrestrial communications, and transmitted via the interface to the subsystem ground communications, where the interface is transmitted to the control room or Wal ATC.
Пакетное сообщение для ЦУ, содержащее адрес получателя - ЦУ, а также адрес отправителя (ИКАО адрес борта), формируют в ВЧ бортовой станции, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу, передают по ВЧ радиоканалу на ВЧ наземную станцию, на которой зарегистрирована ВЧ бортовая станция, где упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по подсистеме наземной связи, передают через интерфейс в подсистему наземной связи, откуда передают через интерфейс к ЦУ.A burst message for the control unit containing the address of the recipient — the control unit, as well as the address of the sender (ICAO board address), is formed in the HF on-board station, where it is packaged in a package designed for transmission via the HF radio channel, transmitted via the HF radio channel to the HF ground station, to of which the HF airborne station is registered, where it is packaged in a package intended for transmission via the ground communication subsystem, transmitted through the interface to the ground communication subsystem, from where it is transmitted through the interface to the control center.
В обратном направлении пакетное сообщение от диспетчерского пункта УВД и УАЛ, содержащее адрес получателя (ИКАО адрес борта), а также адрес отправителя - диспетчерского пункта УВД и УАЛ, формируют на диспетчерском пункте УВД или УАЛ, передают его через интерфейс в подсистему наземной связи, откуда пакет транслируют через интерфейс на ВЧ наземную станцию, на которой зарегистрирована ВЧ бортовая станция - адресат, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу, и затем передают по ВЧ радиоканалу к ВЧ бортовой станции - адресату.In the opposite direction, a packet message from the air traffic control unit and the UAF containing the address of the recipient (ICAO board address), as well as the address of the sender - the air traffic control unit and the UAF, are formed at the air traffic control unit or the UAF, transmit it through the interface to the ground subsystem, from where the packet is transmitted through the interface to the HF ground station at which the HF airborne station is registered, the destination, where it is packaged in a package designed for transmission via the HF radio channel, and then transmitted via the HF radio channel to the HF airborne station tions - to the addressee.
Пакетное сообщение от ЦУ для борта, содержащее адрес получателя (ИКАО адрес борта), а также адрес отправителя - ЦУ, формируют в ЦУ, передают его через интерфейс в подсистему наземной связи, откуда его транслируют через интерфейс на ВЧ наземную станцию, на которой зарегистрирована бортовая станция - адресат, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу, и передают по ВЧ радиоканалу к борту - адресату.A batch message from the control center for the board containing the address of the recipient (ICAO board address), as well as the sender's address - control center, is formed in the control center, transmitted through the interface to the ground subsystem, from where it is transmitted through the interface to the HF ground station, on which the airborne station is registered station is the addressee, where it is packaged in a package intended for transmission over the HF radio channel, and transmitted over the HF radio channel to the board - destination.
В случае возникновения неисправности интерфейса между ВЧ наземной станцией и подсистемой наземной связи, от этой недоступной для наземной сети связи ВЧ наземной станции передают широковещательно в сигналах маркеров для всех зарегистрированных на ней ВЧ бортовых станций, на всех активных ВЧ радиоканалах «Воздух-Земля» команды на смену частот связи с кодом причины «неисправность ВЧ наземной станции», и затем прекращают обмен пакетными данными через ВЧ радиоканалы «Воздух-Земля» между ВЧ наземной станцией с неисправным интерфейсом и зарегистрированными на ней ВЧ бортовыми станциями.In the event of a malfunction of the interface between the HF ground station and the ground subsystem, from this inaccessible to the land communication network HF ground station broadcast in marker signals for all HF airborne stations registered on it, on all active HF radio channels Air-to-Earth change of communication frequencies with the reason code “HF ground station malfunction”, and then the exchange of packet data through HF radio channels “Air-Earth” between the HF ground station with a faulty interface and after egistrirovannymi her HF aircraft stations.
Недостатки аналога состоят в следующем:The disadvantages of the analogue are as follows:
- при возникновении технической неисправности интерфейсов ВЧ наземной станции с подсистемой наземной связи и ЦУ с подсистемой наземной связи, т.е. при возникновении недоступности ВЧ НС и ЦУ для подсистемы наземной связи отсутствует дублирование неисправных трактов;- in the event of a technical malfunction of the interfaces of the HF ground station with the ground communication subsystem and the control center with the ground communication subsystem, i.e. in the event of inaccessibility of the HF NS and the control center for the ground communication subsystem, there is no duplication of faulty paths;
- ВЧ бортовые станции не обеспечивают ретрансляцию принимаемых радиосигналов.- HF airborne stations do not relay received radio signals.
Известен аналог по техническому решению, основанному на технологии и технических решениях HFDL [9].An analogue is known for a technical solution based on technology and technical solutions of HFDL [9].
ВЧ система обмена пакетными данными, обеспечивающая осуществление процессов, содержит ВЧ бортовые станции, связанные через ВЧ радиоканалы «Воздух-Земля» с ВЧ наземными станциями, которые в свою очередь соединены с центром управления упомянутой системой и с диспетчерскими пунктами управления воздушным движением и авиалиниями через подсистему наземной связи. Каждая ВЧ наземная станция содержит контроллер ВЧ наземной станции, который связан по управлению с N ВЧ передатчиками, подключенными к N ВЧ передающим антеннам, а также с N ВЧ приемниками «Воздух-Земля», подключенными к общей ВЧ приемной антенне, с информационными входами N модуляторов однотонового многопозиционного фазоманипулированного сигнала, подключенных к N ВЧ передатчикам с информационными выходами N демодуляторов «Воздух-Земля» однотонового многопозиционного фазоманипулированного сигнала. N демодуляторов «Воздух-Земля» подключены к N ВЧ приемникам. Контроллер ВЧ наземной станции связан также с приемником сигналов единого времени, подключенного к приемной антенне сигналов единого времени, и с устройством интерфейса с подсистемой наземной связи. Каждая ВЧ наземная станция содержит по крайней мере один дополнительный ВЧ приемник связи «Земля-Земля» и по крайней мере один дополнительный демодулятор «Земля-Земля» однотонового многопозиционного фазоманипулированного сигнала, выход которого подключен к дополнительному информационному входу контроллера ВЧ наземной станции, а вход - к выходу дополнительного ВЧ приемника «Земля-Земля». Информационный вход дополнительного ВЧ приемника «Земля-Земля» подключен к общей ВЧ приемной антенне, а его управляющий вход подключен к дополнительному управляющему выходу контроллера ВЧ наземной станции.The RF packet data exchange system, which ensures the implementation of the processes, contains RF airborne stations connected via Air-to-Earth RF radio channels with RF ground stations, which in turn are connected to the control center of the mentioned system and to air traffic and air traffic control centers via the subsystem ground communications. Each HF ground station contains a HF ground station controller, which is associated with N RF transmitters connected to N HF transmit antennas, as well as N Air-to-Earth N receiver connected to a common HF receive antenna, with information inputs of N modulators a single-tone multiposition phase-shifted signal connected to N RF transmitters with information outputs of N air-to-Earth demodulators of a single-tone multiposition phase-shifted signal. N Air-to-Earth demodulators are connected to N RF receivers. The HF ground station controller is also connected to a single-time signal receiver connected to a single-time signal receiving antenna and to an interface device with a ground-based subsystem. Each RF ground station contains at least one additional RF ground-to-ground communication receiver and at least one additional ground-to-earth demodulator of a single-tone multiposition phase-shifted signal, the output of which is connected to the additional information input of the RF ground station controller, and the input is to the output of an additional RF receiver "Earth-Earth". The information input of the additional RF-receiver “Earth-Earth” is connected to a common RF receiving antenna, and its control input is connected to the additional control output of the controller of the RF ground station.
К недостаткам аналога следует отнести:The disadvantages of the analogue include:
- при выходе из строя центра управления ВЧ системы обмена пакетными данными или сегмента наземной сети связи нарушается процесс управления элементами системы, что приведет к снижению эффективности ее работы и невозможности передачи информации с пунктов управления через ВЧ наземную станцию «последней связи на выбранный «важный» самолет, экипажу которого требуется срочная информация;- when the control center of the HF packet data exchange system or a segment of the ground communication network fails, the control process of the system elements is violated, which will lead to a decrease in its efficiency and the inability to transmit information from control points through the HF ground station of the "last communication to the selected" important "aircraft whose crew requires urgent information;
- не обеспечивается использование технологии ионосферного мониторинга для выбора наилучших частот связи;- the use of ionospheric monitoring technology to select the best communication frequencies is not ensured;
- ВЧ бортовые станции не обеспечивают ретрансляцию принимаемых радиосигналов;- HF airborne stations do not provide relaying of received radio signals;
- в ВЧ бортовых станциях не обеспечивается формирование сигналов точного времени с выхода приемника глобальных навигационных спутниковых систем.- in the HF airborne stations, the formation of accurate time signals from the output of the receiver of global navigation satellite systems is not provided.
Известна ВЧ система обмена пакетными данными, которая и взята за прототип [10], содержащая ВЧ бортовые станции, связанные через ВЧ радиоканалы «Воздух-Земля» с ВЧ наземными станциями. Они в свою очередь соединены с центром управления упомянутой системы и с диспетчерскими пунктами управления воздушным движением и авиалиниями через подсистему наземной связи. Каждая ВЧ наземная станция содержит контроллер ВЧ наземной станции, который связан по управлению с N ВЧ передатчиками, подключенными к N ВЧ передающим антеннам, с N ВЧ приемниками «Воздух-Земля», подключенными к общей ВЧ приемной антенне и также связан с информационными входами N модуляторов радиосигнала, подключенных к N ВЧ передатчикам, информационными выходами N демодуляторов «Воздух-Земля» радиосигнала. Демодуляторы подключены к N ВЧ приемникам. Контроллер ВЧ наземной станции связан с приемником сигналов единого времени, подключенным к приемной антенне сигналов единого времени, и с устройством интерфейса с подсистемой наземной связи. На каждой ВЧ наземной станции, по крайней мере один ВЧ приемник связи «Земля-Земля» и по крайней мере один демодулятор «Земля-Земля» радиосигнала. Выход демодулятор «Земля-Земля» радиосигнала подключен к информационному входу контроллера ВЧ наземной станции, а вход - к выходу соответствующего ВЧ приемника «Земля-Земля». Информационный вход ВЧ приемника «Земля-Земля» подключен к общей ВЧ приемной антенне, а управляющий вход - к соответствующему управляющему выходу контроллера ВЧ наземной станции. В ВЧ бортовой станции бортовой ВЧ приемопередатчик подключен с одной стороны к антенному согласующему устройству, а с другой стороны к устройству управления ВЧ обменом данными, которое подключено с одной стороны к бортовому ВЧ приемопередатчику, а с другой стороны к пульту управления (ПУ) радиостанцией и бортовому маршрутизатору (БМ). Антенное согласующее устройство подключено с одной стороны к бортовому ВЧ приемопередатчику, с другой стороны - к бортовой ВЧ антенне. ВЧ бортовые станции с возможностью ретранслировать сообщения, принятые по ВЧ радиоканалам «Воздух-Земля» с ВЧ наземных станций и по ВЧ радиоканалам «Воздух-Воздух» и с соответствующих ВЧ бортовых станций, работают в режиме ретрансляции. Ведущая ВЧ наземная станция для соответствующей зоны подключена к подсистеме наземной связи по каналам «Земля-Земля» к соответствующим ВЧ наземным станциям, в том числе и недоступным со стороны подсистемы наземной связи, а по ВЧ радиоканалам «Земля-Воздух» - к соответствующим ВЧ бортовым станциям, требующим срочной информации.Known HF packet data exchange system, which is taken as a prototype [10], containing HF airborne stations connected through HF radio channels "Air-Earth" with HF ground stations. They, in turn, are connected to the control center of the aforementioned system and to the control centers of air traffic control and airlines through the ground communication subsystem. Each HF ground station contains a HF ground station controller that is associated with N RF transmitters connected to N HF transmit antennas, N RF Air-to-Earth receivers connected to a common HF receive antenna and also connected to information inputs of N modulators a radio signal connected to N RF transmitters, information outputs of N air-to-Earth demodulators of a radio signal. Demodulators are connected to N RF receivers. The HF ground station controller is connected to a single-time signal receiver connected to a single-time signal receiving antenna and to an interface device with a ground-based subsystem. At each HF ground station, at least one HF Earth-to-Earth communications receiver and at least one Earth-to-Earth radio signal demodulator. The output of the Earth-to-Earth demodulator of the radio signal is connected to the information input of the RF ground station controller, and the input is to the output of the corresponding RF-Earth receiver. The information input of the RF receiver “Earth-Earth” is connected to a common RF receiving antenna, and the control input is connected to the corresponding control output of the controller of the RF ground station. In the on-board HF station, the on-board HF transceiver is connected on one side to the antenna matching device, and on the other hand to the HF data exchange control device, which is connected on the one hand to the on-board HF transceiver and, on the other hand, to the radio control unit and the on-board control unit router (BM). The antenna matching device is connected on one side to the on-board RF transceiver, and on the other hand, to the on-board RF antenna. HF airborne stations with the ability to relay messages received on HF radio channels Air-to-Earth from HF ground stations and HF radio channels Air-Air and from the corresponding HF airborne stations operate in relay mode. The leading HF ground station for the corresponding zone is connected to the ground-based subsystem via the Earth-to-Earth channels to the corresponding HF ground stations, including those inaccessible from the ground-based subsystem, and to the corresponding HF airborne radio channels “Earth-Air” stations requiring urgent information.
В ВЧ наземной станции имеются Н ВЧ демодуляторов радиосигналов ретранслируемых сообщений и сигналов ионосферного мониторинга, подключенных с одной стороны к контроллеру ВЧ наземной станции, с другой стороны - через Н соответствующих ВЧ приемников для приема ретранслируемых сообщений и сигналов ионосферного мониторинга к общей ВЧ приемной антенне, а их 2Н управляющих входа подключены к соответствующим управляющим выходам контроллера ВЧ наземной станции.The HF ground station has HF demodulators of the radio signals of relayed messages and ionospheric monitoring signals, connected on the one hand to the HF controller of the ground station, and on the other hand, through H of the corresponding HF receivers for receiving relay messages and signals of ionospheric monitoring to a common HF receiving antenna, and their 2H control inputs are connected to the corresponding control outputs of the HF ground station controller.
В ВЧ бортовой станции имеются приемная ВЧ антенна, подключенная через К параллельных ВЧ приемников к соответствующим К входам/выходам устройства управления ВЧ обменом данными, устройство ретрансляции сообщений, подключенное к соответствующему входу/выходу устройства управления ВЧ обменом данными, приемник сигналов единого времени, подключенный к приемной антенне сигналов единого времени и к соответствующему входу/выходу устройства управления ВЧ обменом данными.The HF airborne station has a receiving RF antenna connected via K parallel RF receivers to the corresponding I / O of the RF data exchange control device, a message relay device connected to the corresponding input / output of the RF data exchange control device, a single-time signal receiver connected to the receiving antenna of the signals of a single time and to the corresponding input / output of the RF control device for data exchange.
Прототипу присущи следующие недостатки:The prototype has the following disadvantages:
- с учетом геофизических особенностей дорогостоящей подсистемы наземной связи и высокой стоимости ее организации невозможно охватить территорию страны, поэтому она охватывает только крупные населенные пункты и аэродромы. Поэтому большая часть территории не «покрыта» надежным ВЧ радиополем;- taking into account the geophysical features of the expensive subsystem of ground communications and the high cost of its organization, it is impossible to cover the territory of the country, therefore it covers only large settlements and airfields. Therefore, most of the territory is not “covered” by a reliable HF radio field;
- отсутствует возможность дублирования вышедшей из строя подсистемы наземной связи ВЧ системой обмена пакетными данными, т.е. в случае выхода из строя на воздушные суда не будет поступать управляющая информация, а с них - соответствующие квитанции;- there is no possibility of duplication of a failed ground communication subsystem by the HF packet data exchange system, i.e. in the event of a malfunction, the aircraft will not receive control information, and from them - the relevant receipts;
- нет возможности оперативно корректировать трафик доставки сообщений соответствующему абоненту при неисправности назначенных центром управления ВЧ радиоканалов из-за отсутствия ресурсов в ВЧ наземной станции и в ВЧ бортовой станции.- there is no possibility to promptly adjust the message delivery traffic to the corresponding subscriber in case of malfunction of the RF channels assigned by the control center due to lack of resources in the RF ground station and in the RF airborne station.
Технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей системы, а именно, выбор оптимального радиоканала и рабочей частоты для односкачковой трассы (радиолинии, связывающей двух корреспондентов), оптимального маршрута, установления связи с требуемым абонентом за счет введения операций: обхода вышедшей из строя подсистемы наземной связи с помощью ВЧ наземных станций, доступных ВЧ бортовых станций и трансляции сообщений между объектами системы по соответствующим ВЧ радиоканалам «Земля-Земля», «Земля-Воздух», «Воздух-Земля», «Воздух-Воздух» от любого абонента системы, находящегося в зоне устойчивой связи односкачковой трассы от соответствующих ВЧ наземных станций, введения оперативной коррекции трафика доставки сообщений соответствующему абоненту при неисправности назначенных центром управления ВЧ радиоканалов.The technical result of the invention is the expansion of the system’s functionality, namely, the selection of the optimal radio channel and operating frequency for a one-hop track (radio link connecting two correspondents), the optimal route, establishing communication with the required subscriber due to the introduction of operations: bypassing a failed ground communication subsystem with using high-frequency ground stations, available high-frequency airborne stations and broadcasting messages between system objects on the corresponding high-frequency radio channels “Earth-Earth”, “Earth-Air”, “Air x-Earth ”,“ Air-Air ”from any subscriber of the system located in the stable communication zone of the one-hop track from the corresponding HF ground stations, introducing operational correction of the message delivery traffic to the corresponding subscriber in case of malfunction of the RF channels assigned by the control center.
Указанный технический результат достигается тем, что в известную систему обмена пакетными данными, содержащую ВЧ бортовые станции, связанные через ВЧ радиоканалы «Воздух-Земля» с ВЧ наземными станциями, которые в свою очередь соединены с центром управления упомянутой системы и с диспетчерскими пунктами управления воздушным движением и авиалиниями (ДП УВД и УАЛ) через подсистему наземной связи, в которой каждая ВЧ наземная станция содержит контроллер ВЧ наземной станции, который связан по управлению с N ВЧ радиопередатчиками, подключенными к N ВЧ передающим антеннам, с N ВЧ радиоприемниками «Воздух-Земля», подключенными к общей ВЧ приемной антенне, также связан с информационными входами N модуляторов радиосигнала, подключенных к N ВЧ радиопередатчикам, информационными выходами N демодуляторов «Воздух-Земля» радиосигнала, подключенных к N ВЧ радиоприемникам, кроме того контроллер ВЧ наземной станции связан с приемником сигналов единого времени, подключенным к приемной антенне сигналов единого времени, и с устройством интерфейса с подсистемой наземной связи, на каждой ВЧ наземной станции содержится по крайней мере один ВЧ радиоприемник связи «Земля-Земля» и по крайней мере один демодулятор «Земля-Земля» радиосигнала, выход которого подключен к информационному входу контроллера ВЧ наземной станции, а вход - к выходу соответствующего ВЧ радиоприемника радиосигналов «Земля-Земля», информационный вход которого подключен к общей ВЧ приемной антенне, а управляющий вход - к соответствующему управляющему выходу контроллера ВЧ наземной станции, в ВЧ бортовой станции бортовой ВЧ приемопередатчик подключен с одной стороны к антенному согласующему устройству (АСУ), а с другой стороны к устройству управления ВЧ обменом данными, которое подключено с одной стороны к бортовому ВЧ приемопередатчику, а с другой стороны к пульту управления (ПУ) радиостанцией и бортовому маршрутизатору (БМ), АСУ подключено с одной стороны к бортовому ВЧ приемопередатчику, с другой стороны - к бортовой ВЧ антенне, при этом ВЧ бортовые станции могут ретранслировать сообщения, принятые по ВЧ радиоканалам «Воздух-Земля» с ВЧ наземных станций и по ВЧ радиоканалам «Воздух-Воздух» с соответствующих ВЧ бортовых станций, работающих в режиме ретрансляции, дополнительно введены (n+m+1)-я ВЧ наземная станция, подключенная двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам центра управления и по ВЧ радиоканалам «Земля-Земля» с теми ВЧ наземными станциями, которые находятся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы, а также ВЧ наземные станции по числу ДП УВД и УАЛ, подключенные к ним двухсторонними связями, а по ВЧ радиоканалам «Земля-Земля» подключенные к тем ВЧ наземными станциями, которые находятся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы, при этом n доступные и m недоступные со стороны подсистемы наземной связи ВЧ наземные станции соединены ВЧ радиоканалами «Земля-Земля» только с теми ВЧ наземными станциями, которые находятся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы, r ВЧ бортовые станции, в том числе и ВЧ бортовые станции, требующие срочной информации, соединены ВЧ радиоканалами «Воздух-Воздух» с теми ВЧ бортовыми станциями, которые находятся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы, n<m<r, число подводимых к каждой ВЧ бортовой станции ВЧ радиоканалов не менее 3, в каждую ВЧ наземную станцию введена ЭВМ с монитором, пультом управления и клавиатурой, подключенная двухсторонними связями к контроллеру ВЧ наземной станции, а в каждую ВЧ бортовую станцию введен бортовой вычислитель с монитором, пультом управления, клавиатурой и бортовой приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем с приемной антенной, подключенные двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам устройства управления ВЧ обменом данными.The specified technical result is achieved by the fact that in the known packet data exchange system containing HF airborne stations connected via HF radio channels "Air-Earth" with HF ground stations, which in turn are connected to the control center of the said system and to air traffic control centers and airlines (DP ATC and UAE) through the ground subsystem, in which each HF ground station contains a HF ground station controller, which is connected to control N radio transmitters connected connected to N RF transmitting antennas, with N RF Air-to-Earth radio receivers connected to a common RF receiving antenna, is also connected to the information inputs of N radio signal modulators connected to N RF radio transmitters, information outputs of N air-to-Earth demodulators of a radio signal, connected to N RF radios, in addition, the RF controller of the ground station is connected to a receiver of signals of a single time, connected to a receiving antenna of signals of a single time, and to an interface device with a subsystem of ground communications, on each RF The ground station contains at least one Earth-to-Earth RF radio receiver and at least one Earth-to-Earth radio signal demodulator, the output of which is connected to the information input of the RF ground station controller, and the input to the output of the corresponding Earth radio-frequency radio receiver -Earth ", the information input of which is connected to a common HF receiving antenna, and the control input is connected to the corresponding control output of the HF ground station controller, in the HF on-board station the on-board HF transceiver is connected with one on the other hand, to the antenna matching device (ACS), and on the other hand, to the RF data exchange control device, which is connected on the one hand to the on-board RF transceiver, and on the other hand to the control panel (PU) of the radio station and the on-board router (BM), ACS connected on the one hand to the onboard HF transceiver, on the other hand to the onboard HF antenna, while HF onboard stations can relay messages received on HF radio channels Air-Earth from HF ground stations and HF radio channels Air-Air from the corresponding HF airborne stations operating in relay mode, the (n + m + 1) th HF ground station is additionally connected, connected by two-way communications to the corresponding inputs / outputs of the control center and via HF radio channels “Earth-Earth” with those HF ground stations located in the stable communication zone of the one-hop track, as well as HF ground stations in terms of the number of ATC and UAE connected to them by two-way communications, and through HF radio channels “Earth-Earth” connected to those HF ground stations located in the live communication of a single-hop track, with n accessible and m inaccessible from the terrestrial communications subsystem HF ground stations are connected by RF Earth-to-Earth channels only to those HF ground stations that are in the stable communication zone of a single-hop track, r HF airborne stations, in including HF airborne stations that require urgent information, are connected by HF radio channels “Air-Air” to those HF airborne stations that are in the area of stable communication of a single-hop track, n <m <r, the number of airborne stations connected to each HF and RF radio channels of at least 3, a computer with a monitor, a control panel and a keyboard is connected to each HF ground station, connected by two-way communications to the HF ground station controller, and an on-board computer with a monitor, a control panel, a keyboard and an on-board receiver is introduced into each HF on-board station signals of global navigation satellite systems with a receiving antenna, connected by two-way communications to the corresponding inputs / outputs of the RF data exchange control device.
Структурная схема фрагмента заявляемой системы представлена на фигуре 1, где введены обозначения:The structural diagram of a fragment of the claimed system is presented in figure 1, where the notation is introduced:
1 - ВЧ бортовая станция (ВЧ БС);1 - HF airborne station (HF BS);
3 - центр управления (ЦУ) ВЧ системой обмена пакетными данными;3 - control center (CC) HF packet data exchange system;
4 - диспетчерские пункты управления воздушным движением и управления авиалиниями (ДП УВД и УАЛ) (наземные пользователи ВЧ системы обмена пакетными данными);4 - air traffic control and airline control centers (ATC and UAF) (ground users of the RF packet data exchange system);
6 - интерфейс ВЧ наземных станций 30 и 36 с подсистемой 34 наземной связи;6 - the interface of the
7 - интерфейс центра 3 управления с подсистемой 34 наземной связи;7 - the interface of the
8 - интерфейс ДП 4 УВД и УАЛ с подсистемой 34 наземной связи;8 -
9 - ВЧ радиоканалы «Земля-Воздух», «Воздух-Земля» между ВЧ наземными станциями 30, 35 и ВЧ БС 1;9 - HF radio channels “Earth-Air”, “Air-Earth” between
29 - ВЧ радиоканал «Земля-Земля» между ВЧ наземными станциями 30, 35;29 - HF radio channel "Earth-Earth" between
30 - ВЧ наземная станция (ВЧ НС);30 - HF ground station (HF NS);
34 - подсистема наземной связи, используемая ВЧ системой обмена пакетными данными;34 - ground communication subsystem used by the RF packet data exchange system;
35 - недоступная (со стороны подсистемы наземной связи) ВЧ НС;35 - inaccessible (from the subsystem of ground communication) HF NS;
36 - неисправная (рассматриваемая в качестве примера) ВЧ НС;36 - faulty (considered as an example) HF NS;
37 - ВЧ бортовая станция (ВЧ БС), экипажу самолета которой требуется срочная информация;37 - HF airborne station (HF BS), the crew of which needs urgent information;
38 - ВЧ радиоканалы «Воздух-Воздух» между ВЧ БС, используемые для обмена данными и ретрансляции сообщений;38 - HF radio channels "Air-Air" between HF BS, used for data exchange and relay messages;
41 - ВЧ радиоканалы «Земля-Земля» между (n+m+1)-й ВЧ наземной станцией и теми ВЧ наземными станциями, которые находятся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы;41 - HF radio channels “Earth-Earth” between the (n + m + 1) -th HF ground station and those HF ground stations that are in the stable communication zone of a single-hop track;
42 - интерфейсы ДП 4 УВД и УАЛ с ВЧ наземными станциями 46 (по числу объектов 4 управления);42 -
43 - ВЧ радиоканалы «Земля-Земля» между ВЧ наземными станциями 46 (по числу пунктов 4 управления) и теми ВЧ наземными станциями, которые находятся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы;43 - HF radio channels “Earth-Earth” between HF ground stations 46 (according to the number of control points 4) and those HF ground stations that are in the stable communication zone of a single-hop track;
47 - интерфейс центра 3 управления с (n+m+1)-й ВЧ наземной станцией 44.47 is the interface of the
Причем, ВЧ бортовые станции 1 связаны через ВЧ радиоканалы 9 с ВЧ наземными станциями 30, 35, между собой - через ВЧ радиоканалы 38, если указанные объекты находятся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы. ВЧ наземные станции 30, 35, 36 соединены через интерфейсы 6 с подсистемой 34 наземной связи, которая в свою очередь соединена через интерфейсы 7 с центром 3 управления, через интерфейсы 8 - с ДП 4 УВД и УАЛ, которые в свою очередь через интерфейсы 42 - с ВЧ наземными станциями 46 (по числу объектов 4) и теми ВЧ наземными станциями 30, 35, которые находятся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы. Кроме того, ВЧ бортовые станции 1 через ВЧ радиоканалы 9, ВЧ наземные станции 35, 30 подключены на 2 направления: через ВЧ наземные станции 46 к соответствующим ДП 4 УВД и УАЛ или через ВЧ наземные станции 44 к центру 3 управления.Moreover, the HF
Зона устойчивой связи односкачковой трассы передачи ВЧ радиосигналов характеризуется заданной вероятностью ошибочного приема при однократном отражении от ионосферы, при котором в приемную антенну поступает максимальная мощность ВЧ радиосигнала. Рабочая зона ВЧ НС или ВЧ БС односкачковой трассы имеет форму «баранки» с внутренним радиусом 500 км и внешним ≈2500 км.The stable communication zone of a one-hop transmission path of RF radio signals is characterized by a given probability of erroneous reception during a single reflection from the ionosphere, in which the maximum RF power of the RF signal is supplied to the receiving antenna. The working area of the HF NS or HF BS of the single-hop track is in the form of a “donut” with an internal radius of 500 km and an external ≈ 2500 km.
ВЧ НС 36 показана условно не исправной, поэтому у нее отсутствуют связи с ВЧ БС 1 и 37. На ЦУ 3 это учитывается и трафик с ВЧ БС, которые находятся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы, строится через другие ВЧ НС 30 и 35 и при необходимости через назначенные ВЧ БС 1. Трафик доставки управляющей информации на ВЧ БС воздушного судна может быть, например, следующий: ЦУ 3 - интерфейс 7 - подсистема 34 - интерфейс 6 - ВЧ НС 302 - ВЧ НС 352 - ВЧ БС 13. Или при неисправности подсистемы 34 в ее обход: ЦУ 3 - интерфейс 47 - ВЧ НС 44 - ВЧ НС 351 - ВЧ НС 352 - ВЧ БС 13. Квитанция (донесение) может быть доставлена на диспетчерские пункты 4 УВД и управления авиалиниями (наземным пользователям ВЧ системы обмена пакетными данными) по следующей схеме: ВЧ БС 13 - ВЧ НС 353 - ВЧ НС 303 - интерфейс 6 - подсистема 34 - интерфейс 8 - соответствующий наземный пользователь. Или в обход подсистемы 34: ВЧ БС 13 - ВЧ НС 353 - ВЧ НС 303 - соответствующая из ВЧ НС 46 - интерфейс 42 - наземный пользователь. Все указанные объекты системы должны находиться в зоне устойчивой связи односкачковой трассы друг от друга.
Связанные с подсистемой 34 наземной связи ВЧ НС 30 подключены к недоступным к подсистеме 34 ВЧ НС 35 по ВЧ радиоканалам «Земля-Земля». ВЧ бортовая станция 37, экипажу самолета которой требуется срочная информация (или она у них имеется), может быть соединена с соответствующим диспетчерским пунктом 4 УВД и управления авиалиниями одновременно по нескольким составным цепочкам, например: ВЧ БС 13 - ВЧ НС 353 - ВЧ НС 303 - соответствующая из ВЧ НС 46 - интерфейс 42 - наземный пользователь или по ВЧ радиоканалам «Земля-Земля» в обход подсистемы 34: ВЧ БС 1r - ВЧ НС 35m - ВЧ НС 30n - соответствующая из ВЧ НС 46 - интерфейс 42 - наземный пользователь.Associated with the
Структурная схема ВЧ наземной станции 30 или 35, или 36 заявляемой ВЧ системы обмена пакетными данными представлена на фиг. 2, где обозначено:The block diagram of the
5 - ЭВМ с монитором, пультом управления и клавиатурой;5 - a computer with a monitor, remote control and keyboard;
17 - ВЧ радиопередатчик;17 - HF radio transmitter;
18 - ВЧ передающая антенна;18 - RF transmitting antenna;
19 - ВЧ радиоприемник «Воздух-Земля»;19 - HF radio receiver "Air-Earth";
20 - ВЧ приемная антенна;20 - RF receiving antenna;
21 - ВЧ модулятор радиосигнала;21 - RF modulator of the radio signal;
22 - ВЧ демодулятор ВЧ радиоканала «Воздух-Земля»;22 - HF demodulator of the HF radio channel "Air-Earth";
24 - приемник сигналов единого времени;24 - receiver of signals of a single time;
25 - устройство интерфейса с подсистемой 34 наземной связи;25 is an interface device with a
26 - приемная антенна сигналов единого времени;26 - a receiving antenna of signals of uniform time;
31 - ВЧ радиоприемник ВЧ радиоканала «Земля-Земля»;31 - HF radio receiver HF radio channel "Earth-Earth";
32 - ВЧ демодулятор ВЧ радиоканала «Земля-Земля»;32 - RF demodulator RF radio channel "Earth-Earth";
33 - контроллер ВЧ наземных станций 30, 35, 36;33 - controller
39 - ВЧ радиоприемник для приема ретранслируемых сообщений и сигналов ионосферного мониторинга;39 - HF radio receiver for receiving relay messages and ionospheric monitoring signals;
40 - ВЧ демодулятор радиосигналов ретранслируемых сообщений и сигналов ионосферного мониторинга.40 - RF demodulator of radio signals of relayed messages and ionospheric monitoring signals.
ВЧ наземная станция 30 или 35 или 36 заявляемой ВЧ системы обмена пакетными данными содержит в своем составе:The
- N ВЧ радиопередатчиков 17, связанных с N передающими ВЧ антеннами 18, контроллером 33 ВЧ наземной станции 30 или 35, или 36 и N ВЧ модуляторами 21 радиосигнала;- N HF radio transmitters 17 associated with N transmitting
- N ВЧ радиоприемников 19 ВЧ радиоканала «Воздух-Земля», связанных с общей ВЧ приемной антенной 20, контроллером 33 ВЧ наземной станции 30 или 35, или 36 и N ВЧ демодуляторами 22 ВЧ радиоканала «Воздух-Земля»;- N HF radios 19 HF radio channel "Air-Earth" associated with a common
- N ВЧ модуляторов 21 радиосигнала, связанных с N ВЧ передатчиками 17 и контроллером 33 ВЧ наземной станции 30 или 35, или 36;- N RF modulators 21 of the radio signal associated with N RF transmitters 17 and the
- N ВЧ демодуляторов 22 ВЧ радиоканала «Воздух-Земля», связанных с N ВЧ приемниками 19 ВЧ радиоканала «Воздух-Земля» и контроллером 33 ВЧ наземной станции 30 или 35 или 36;- N RF demodulators of 22 RF Air-to-Earth radio channels associated with N RF receivers of 19 RF Air-to-Earth radio channels and a controller of 33 RF air stations of 30 or 35 or 36;
- Н ВЧ демодуляторов 40 радиосигнала, связанных с контроллером 33 ВЧ наземной станции 30 или 35 или 36 (Н=4-64), и через Н ВЧ приемников 39 для приема ретранслируемых сообщений и сигналов ионосферного мониторинга с общей ВЧ приемной антенной 20;- H RF demodulators 40 of the radio signal associated with the
- по крайней мере один ВЧ радиоприемник 31 ВЧ радиоканала «Земля-Земля», связанный с общей ВЧ приемной антенной 20, контроллером 33 ВЧ наземной станции 30 или 35, или 36 и ВЧ демодулятором 32 ВЧ радиоканала «Земля-Земля»;- at least one
- по крайней мере один ВЧ демодулятор 32 ВЧ радиоканала «Земля-Земля», связанный с ВЧ приемником 31 ВЧ радиоканала «Земля-Земля» и контроллером 33 ВЧ наземной станции 30 или 35, или 36;- at least one
- контроллер 33 ВЧ наземной станции 30 или 35, или 36, связанный с N ВЧ приемниками 19 ВЧ радиоканала «Воздух-Земля», ВЧ радиоприемником 31 ВЧ радиоканала «Земля-Земля», N ВЧ радиопередатчиками 17, N ВЧ модуляторами 21 ВЧ радиоканала «Воздух-Земля», N ВЧ демодуляторами 22 ВЧ радиоканала «Воздух-Земля», ВЧ демодулятором 32 ВЧ радиоканала «Земля-Земля», приемником 24 сигналов единого времени, устройством 25 интерфейса с подсистемой 34 наземной связи;- a
- устройство 25 интерфейса с подсистемой 34 наземной связи, подключенное к контроллеру 33 ВЧ НС с одной стороны, а с другой стороны к подсистеме 34 наземной связи через интерфейс 6;- an
- радиоприемник 24 сигналов единого времени, связанный с контроллером 33 ВЧ НС 30 и с приемной антенной 26 сигналов единого времени;- a
- приемную ВЧ антенну 20 общего пользования, подключенную к ВЧ радиоприемникам 19 ВЧ радиоканала «Воздух-Земля» и к ВЧ радиоприемникам 31 ВЧ радиоканала «Земля-Земля»;- a receiving
- N передающих ВЧ антенн 18, подключенных к N ВЧ передатчикам 17.- N transmitting
Структурная схема ВЧ бортовой станции 1 представлена на фиг. 3, где обозначено:The block diagram of the HF
10 - бортовой ВЧ приемопередатчик;10 - airborne RF transceiver;
11 - бортовое антенное согласующее устройство (АСУ);11 - on-board antenna matching device (ACS);
12 - бортовая ВЧ антенна;12 - onboard HF antenna;
13 - пульт управления ВЧ приемопередатчиком (ПУ);13 - control panel RF transceiver (PU);
14 - бортовой маршрутизатор (БМ);14 - onboard router (BM);
15 - устройство управления ВЧ обменом данными;15 - control device RF data exchange;
16 - ВЧ приемопередатчик;16 - RF transceiver;
23 - устройство ретрансляции сообщений;23 is a message relay device;
27 - бортовой приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем с приемной антенной 28;27 - an on-board receiver of signals of global navigation satellite systems with a receiving
45 - К бортовых ВЧ радиоприемников;45 - To airborne HF radios;
48 - бортовой вычислитель с монитором, пультом управления и клавиатурой;48 - on-board computer with a monitor, control panel and keyboard;
49 - бортовая ВЧ приемная антенна.49 - onboard HF receiving antenna.
Причем бортовой ВЧ приемопередатчик 10 состоит из ВЧ приемопередатчика 16 и устройства 15 управления ВЧ обменом данными, модем и контроллер протоколов обмена данными и другие узлы. При этом ВЧ приемопередатчик 16 подключен с одной стороны к АСУ 11, а с другой стороны к устройству 15 управления ВЧ обменом данными. Устройство 15 управления ВЧ обменом данными подключено к ВЧ приемопередатчику 16, пульту 13 управления радиостанцией, бортовым ВЧ приемникам 45, бортовому приемнику 27 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем с приемной антенной 28, устройству 23 ретрансляции сообщений и к бортовому маршрутизатору 14. АСУ 11 подключено с одной стороны к бортовому ВЧ приемопередатчику 16, с другой стороны к ВЧ бортовой антенне 12. Бортовой маршрутизатор 14 доводит (получает) пакетные сообщения до (от) бортовых источников/получателей информации (бортового радиоэлектронного оборудования), например, многофункционального пульта управления и индикации, принтера, компьютера, системы технического обслуживания, системы самолетовождения, системы электронной индикации и сигнализации, навигационной системы и т.п. Бортовой маршрутизатор 14 связан с бортовыми станциями других диапазонов частот и оборудованием самолета, не указанных на фиг. 3.Moreover, the on-
На фиг. 4 представлен один из вариантов структуры кадра доступа к каналу с временным разделением в ВЧ системе обмена пакетными данными, которая отличается от структуры кадра доступа к каналу в ВЧ системе обмена данными HFDL наличием слотов доступа к каналу «Земля-Земля», меньшей длиной кадра, что позволяет увеличить темп обмена сообщениями между абонентами системы.In FIG. Figure 4 shows one of the structures of the time-division channel access frame structure in the RF packet data exchange system, which differs from the structure of the channel access frame in the RF HFDL data exchange system by the presence of access slots to the Earth-to-Earth channel, a shorter frame length, which allows you to increase the pace of messaging between subscribers of the system.
Для обеспечения адаптации по частоте возможен следующий вариант. Каждая ВЧ НС 30 или 35 периодически с интервалом, меньшим интервала стационарности квазирегулярных параметров ионосферы (учитывая высокоширотные авиационные трассы), излучает сигналы-маркеры "проверка связи" на назначенном наборе частот. На фиг. 5 показан один из возможных вариантов временной диаграммы излучения маркеров на 6-ти различных частотах для одной ВЧ НС, где ƒ1 - частота, - маркер, - интервал доступа к каналу (слот).To ensure frequency adaptation, the following option is possible. Each
Подсистема 34 наземной связи, используемая заявляемой ВЧ системой обмена пакетными данными, может состоять, например, из соединенных между собой маршрутизаторов, подключенных к абонентам системы: центру управления ВЧ системы обмена пакетными данными, ДП 4 УВД и УАЛ.The
Для обеспечения заданного уровня надежности связи в зоне ответственности каждой ВЧ наземной станции 30, 35, 36 из общего списка М ВЧ частот, выделяемых для заявляемой ВЧ системы обмена пакетными данными, в центре 3 управления упомянутой системой, например, назначают для каждой ВЧ наземной станции 30, 35, 36 на каждый временной интервал суток длительностью (1-2) часа по N активных частот, оптимальных (с точки зрения набранной статистики) по условиям распространения радиоволн и электромагнитной совместимости, с ЦУ 3 через подсистему 34 наземной связи или по ВЧ радиоканалам доводят назначенный набор частот вместе с интервалом времени его активизации до каждой ВЧ наземной станции 30, 36 и 35 соответственно, реализуя, таким образом, протокол множественного доступа с частотным разделением (FDMA), разбивают время использования каждого частотного канала на временные кадры, для реализации протокола множественного доступа к каналу с временным разделением (TDMA).To ensure a given level of communication reliability in the area of responsibility of each
В конце каждого кадра на каждой ВЧ наземной станции 30, 35, 36 производят назначения слотов доступа следующего кадра для передачи в направлении «Воздух-Земля» или для передачи данных с конкретных ВЧ БС 1 по их предварительным запросам слотов доступа, или для передачи сообщений с любой ВЧ БС 1 в режиме случайного доступа.At the end of each frame, on each
С каждой ВЧ наземной станции 30, 35, 36 на всех активных частотах в первом слоте каждого кадра излучают сигналы маркеров, которые содержат назначения слотов текущего кадра, признак ретрансляции и другую информацию, а также квитанции на сообщения, принятые с ВЧ БС 1 в предыдущих двух кадрах.From each
На каждой ВЧ бортовой станции 1 по результатам оценки качества приема сигналов маркеров, как минимум с трех ВЧ НС, анализируя в ЭВМ 5 принятые с ВЧ НС радиосигналы на разных частотах, выбирают лучшую частоту связи с одной из ВЧ НС 30 или 35 (ВЧ радиоканалы 9 «Воздух-Земля»). При приеме экстренных сообщений ВЧ радиоприемниками 45 с помощью устройства 23 ретрансляции сообщений в устройстве 15 управления ВЧ обменом данными формируется кодограмма и, пройдя узлы 16, 11, 12 на заданной частоте в форме радиосигнала ВЧ диапазона излучается в пространство. В режиме ретрансляции с соответствующей ВЧ НС 30 или 35 передается радиосигнал, который должен быть распознан на ВЧ БС 1. Такой радиосигнал должен иметь продолжительность, достаточную для гарантии того, что ВЧ приемник 45, находящийся в данный момент в ожидании вызова, успел просмотреть канал, в котором передается радиосигнал, до того, как его передача прекратится.At each HF
Операция автоматического составления канала по установлению связи между ВЧ наземной и ВЧ бортовой станциями является трехэтапной и выполняется следующим образом:The operation of automatic channel compilation to establish communication between the HF ground and HF airborne stations is three-stage and is performed as follows:
- вызывающая ВЧ наземная станция обращается к вызываемой ВЧ бортовой станции и передает вызывной кадр ретрансляции;- the calling HF ground station refers to the called HF airborne station and transmits a relay calling frame;
- если ВЧ бортовая станция «слышит» вызов, она передает ответный кадр, адресованный соответствующей вызывающей ВЧ наземной станции;- if the HF airborne station “hears” the call, it transmits a response frame addressed to the corresponding calling HF ground station;
- если вызывающая ВЧ наземная станция получает ответ, то она теперь «знает», что с вызываемой станцией установлено двустороннее соединение. Однако вызываемая ВЧ бортовая станция еще этого не знает, поэтому вызывающая ВЧ наземная станция передает кадр подтверждения с информацией для ретрансляции, адресованный вызываемой ВЧ бортовой станции.- if the calling HF ground station receives a response, then it now “knows” that a two-way connection has been established with the called station. However, the called HF airborne station does not yet know this, therefore, the calling HF ground station transmits an acknowledgment frame with relay information addressed to the called HF airborne station.
На ВЧ бортовой станции 37, экипажу самолета которой требуется срочная информация, принятый радиосигнал по ВЧ радиоканалу 38 «Воздух-Воздух», используемому для ретрансляции сообщений между двумя ВЧ БС с заданной заранее частотой, пройдя узлы 49, 45, 15 анализируется в бортовом вычислителе 48, а затем и через бортовой маршрутизатор 14 поступает бортовым пользователям, не показанным на фигурах. С помощью устройства 23 определяется признак ретрансляции сообщения и параметры радиосигнала, который предстоит передать по ВЧ радиоканалу 38 «Воздух-Воздух» до требуемой ВЧ БС 37. В одном из режимов К ВЧ радиоприемников 45 (К=3-5) используются для ионосферного мониторинга - определения оптимального, например, по отношению сигнал/шум, ВЧ радиоканала 9 «Воздух-Земля» по принимаемым в известные интервалы времени маркерам, излучаемым ВЧ НС 30, 35, для начала процедуры регистрации на одной из них.At the HF on-
Каждую ВЧ бортовую станцию 1 регистрируют на выбранном ею ВЧ канале 9 на соответствующей этому каналу ВЧ наземной станции 30 или 35, производят обмен пакетными данными в режиме TDMA через ВЧ радиоканал 9 «Воздух-Земля» между ВЧ наземной станцией 30 или 35 и ВЧ бортовой станцией 1 или 37, которая на ней зарегистрирована, до тех пор, пока качество ВЧ радиоканала 9 «Воздух-Земля» соответствует допустимому уровню. При выходе из строя сегмента подсистемы 34 наземной связи (интерфейсов (каналов) или маршрутизатора) восстановить работу системы можно с помощью трансляции по ВЧ радиоканалам 29 «Земля-Земля» от ближайшей к обрыву подсистемы наземной связи доступной ВЧ наземной станции 30 по ВЧ радиоканалам 29 «Земля-Земля» к другой (или другим) доступной (или доступным) ВЧ наземной станции 30, находящейся (находящимися) на другой стороне обрыва. При выходе из строя всей подсистемы 34 наземной связи она дублируется с помощью ВЧ радиоканалов, организованных ВЧ НС 44 и 46 с использованием промежуточных узлов: ВЧ НС 30 и 35, ВЧ БС 1 и 37.Each HF
При ухудшении качества ВЧ радиоканала 9 ниже допустимого уровня с помощью бортового вычислителя 48 выбирают новый ВЧ радиоканал 9 для ВЧ бортовой станции 1 или 37 и регистрируют ее на новом выбранном ВЧ радиоканале 5 или 9, выбирают лучшую частоту приема сообщений от каждой другой ВЧ наземной станции 30 или 35 по результатам оценки качества приема сигналов маркеров с помощью ВЧ приемников 31 ВЧ радиоканала «Земля-Земля» и демодуляторов 32 ВЧ радиоканала «Земля-Земля», формируют таблицу слышимости по результатам выбора лучших частот приема, в которой указывают признак своей доступности (недоступности) для подсистемы 34 наземной связи, идентификаторы ВЧ наземных станций и соответствующие им номера лучших частот приема с кодами рекомендуемых максимально допустимых скоростей передачи данных.If the quality of the
Общее планирование процедур обмена данными между абонентами системы осуществляется на ЦУ 3, а в ЭВМ 5 на ВЧ наземных станциях проводится коррекция планов связи при наличии неисправностей в оборудовании назначенного ЦУ 3 ВЧ радиоканала и замена его на другой, составление тракта передачи при получении аварийного сигнала и другие операции.The general planning of data exchange procedures between the system subscribers is carried out at the
На каждом частотном канале отводят один слот кадра доступа к каналу для передачи сообщений в направлении «Земля-Земля», передают таблицу слышимости одновременно с помощью N ВЧ передатчиков в слотах, которые отводят для передачи сообщений в направлении «Земля-Земля», принимают таблицы слышимости от других ВЧ наземных станций 30 или 35 на предварительно выбранных лучших частотах приема с помощью приемников 31 и демодуляторов 32 ВЧ радиоканала «Земля-Земля», формируют таблицу связности сети «Земля-Земля» на основе принятых таблиц слышимости, в которой указывают идентификаторы ВЧ наземных станций с признаками их доступности (недоступности) для подсистемы 34 наземной связи и соответствующие им номера лучших частот приема и передачи с кодами рекомендуемых максимально допустимых скоростей передачи данных. Таблицу связности сети «Земля-Земля» используют для выбора частот связи (приема и передачи) с другими ВЧ НС 30, 35 [10].On each frequency channel, one slot of the channel access frame is allocated for transmitting messages in the Earth-to-Earth direction, the audibility table is transmitted simultaneously using N RF transmitters in the slots that are allocated for transmitting messages in the Earth-to-Earth direction, and the audibility tables are received from other
Пакет данных, принятый на недоступной ВЧ наземной станции 35 от зарегистрированной на ней ВЧ бортовой станции 1 передают одновременно с таблицей слышимости по ВЧ радиоканалу 29 в слоте «Земля-Земля» на другую доступную ВЧ НС 30, с которой его транслируют к диспетчерскому пункту 4 УВД или УАЛ или к центру 3 управления через подсистему 34 наземной связи.The data packet received at an inaccessible
Пакет данных от диспетчерского пункта 4 управления УВД или УАЛ или от центра 3 управления, предназначенный для ВЧ бортовой станции, которая зарегистрирована на недоступной ВЧ наземной станции 35, передают через подсистему 34 наземной связи к доступной ВЧ НС 30, с которой затем его транслируют по ВЧ радиоканалу 29 «Земля-Земля» к недоступной ВЧ наземной станции 35, и с которой далее его передают по ВЧ радиоканалу 9 «Воздух-Земля» к ВЧ бортовой станции 1.The data packet from the air traffic control center or
Пакет данных от центра 3 управления ВЧ системой обмена пакетными данными, адресованный для недоступной ВЧ наземной станции 35, передают через подсистему 34 наземной связи к доступной ВЧ наземной станции 30, откуда его транслируют по ВЧ радиоканалу 29 «Земля-Земля» к недоступной ВЧ наземной станции 35. Причем, пакетное сообщение для ДП 4 УВД и УАЛ, содержит адрес получателя - объекта 4, а также адрес отправителя (ИКАО адрес борта). В бортовом вычислителе 48 ВЧ БС 1 формируют сообщение и через бортовой маршрутизатор 14, его передают в узел 15, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу 9 или 38, затем передают по ВЧ радиоканалу 9 на ВЧ наземную станцию 30 (или на ВЧ БС), находящихся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы. На приемной стороне его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по подсистеме 34 наземной связи (или на бортовые системы или для ретрансляции), и через интерфейс 6 передают в подсистему 34 наземной связи, откуда через интерфейс 8 передают к диспетчерскому пункту 4 УВД или УАЛ (или на другую ВЧ БС, находящуюся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы).The data packet from the
В ЭВМ 5 (в бортовом вычислителе 48 для конкретного ВС) решаются навигационные задачи: определение точного местоположения и параметров движения соответствующего самолета (координаты, курс, скорость, высота и другие) с привязкой к точному времени и вывод их на монитор диспетчеру (штурману), экстраполяция траектории движения самолета и определение района нахождения самолета в момент следующего сеанса связи для оптимизации выбора ВЧ наземных станций для связи с обслуживаемым самолетом. Данные о местоположении ВЧ БС (самолета) в каждом сеансе связи передаются на объекты 3 и 4 системы.In computer 5 (in the on-
Если при этом ВЧ наземная станция 30 или 35, на которой зарегистрирована ВЧ бортовая станция 1, недоступна для подсистемы 34 наземной связи, то принятое ею по ВЧ радиоканалу 9 пакетное сообщение упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу 29 «Земля-Земля», и передают по ВЧ радиоканалу 29 на другую ВЧ наземную станцию 30, доступную для подсистемы 34 наземной связи, где сообщение упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по подсистеме 34 наземной связи, передают через интерфейс 6 в подсистему 34 наземной связи, откуда передают через интерфейс 8 к соответствующему диспетчерскому пункту 4 УВД или УАЛ.If in this case the
Пакетное сообщение для ЦУ 3, содержащее адрес получателя - ЦУ 3, а также адрес отправителя (ИКАО адрес борта), формируют в вычислителе 48 ВЧ бортовой станции 1, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу 9 или 38, передают по ВЧ радиоканалу 9 или 38 на ВЧ наземную станцию 30 или 35, на которой зарегистрирована ВЧ бортовая станция 1, или на другую ВЧ БС, находящуюся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы. На приемной стороне сообщение упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по подсистеме 34 наземной связи (или по ВЧ радиоканалам 38, на другую ВЧ БС, находящуюся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы), передают через интерфейс 6 в подсистему 34 наземной связи, откуда передают через интерфейс 7 к ЦУ 3.A burst message for
Если при этом ВЧ наземная станция 35, на которой зарегистрирована ВЧ бортовая станция 1, недоступна для подсистемы 34 наземной связи, то принятое ею по ВЧ радиоканалу 9 пакетное сообщение упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу 29 «Земля-Земля», и передают по ВЧ каналу 29 на другую ВЧ наземную станцию 30, доступную для подсистемы 34 наземной связи и находящуюся в зоне устойчивой связи односкачковой трассы, где сообщение упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по подсистеме 34 наземной связи, передают через интерфейс 6, подсистему 34 наземной связи, интерфейс 7 к ЦУ 3.If at the same time the
Пакетное сообщение от диспетчерского пункта УВД или УАЛ, содержащее адрес получателя (ИКАО адрес борта), а также адрес отправителя - ДП 4 УВД и УАЛ, формируют на ДП 4 УВД или УАЛ, передают его через интерфейс 8 в подсистему 34 наземной связи, откуда пакет транслируют через интерфейс 6 на ВЧ наземную станцию 30 или 36, на которой зарегистрирована ВЧ бортовая станция 1 - адресат, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу 9, и передают по ВЧ радиоканалу 9 к ВЧ бортовой станции 1.A packet message from the air traffic control unit or UAV containing the address of the recipient (ICAO address of the board), as well as the sender's address - air
Если ВЧ наземная станция 35, на которой зарегистрирована ВЧ бортовая станция 1, недоступна для подсистемы 34 наземной связи, то сообщение транслируют подсистемой 34 наземной связи на другую ВЧ наземную станцию 30, доступную для подсистемы 34 наземной связи, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу 29 «Земля-Земля», и передают по ВЧ радиоканалу 29 «Земля-Земля» к недоступной ВЧ НС 35, на которой зарегистрирована ВЧ бортовая станция 1, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу 9, и передают по ВЧ радиоканалу 9 к соответствующей ВЧ бортовой станции 1.If the
Пакетное сообщение от ЦУ 3 для ВЧ БС 1, содержащее адрес получателя - (ИКАО адрес борта), а также адрес отправителя - ЦУ 3, формируют в ЦУ 3, передают его через интерфейс 7 в подсистему 34 наземной связи, откуда его транслируют через интерфейс 6 на ВЧ наземную станцию 30, на которой зарегистрирована ВЧ бортовая станция 1 - адресат, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу 9, и передают по ВЧ радиоканалу 9 к ВЧ БС 1 - адресату.A batch message from
Приемник 27 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем с приемной антенной 28 используется не только для получения секундных меток всемирного точного времени для синхронизации при формировании слотов в ЭВМ 5 и бортовом вычислителе 48, но и для получения точного местоположения и параметров движения самолета (координаты, курс, скорость, высота и другие) с привязкой к точному времени, необходимых на ЦУ 3 для формирования планов связи и ретрансляции сообщений соответствующим абонентам.The
В бортовом вычислителе 48 оценивается качество приема нескольких маркеров (более трех) и выбирается наилучшая частота для связи. Качество сигнала считается хорошим, если сигнал принят без ошибок. На выбранной частоте с помощью бортового вычислителя 48 ВЧ БС формируется, а затем передается ответный сигнал на землю, чтобы на ЭВМ 5 ВЧ НС определила, на какой частоте передавать сообщения данной ВЧ БС.On-
В таблице 1 представлен в качестве примера один из вариантов построения матрицы связности для шести ВЧ НС. Каждый столбец матрицы связности характеризует номера лучших частот передачи одной станции, указанной в заголовке столбца, для других станций, указанных в заголовках строк. Строка матрицы связности характеризуют номера лучших частот приема одной станцией, указанной в заголовке строки, сигналов других станций, указанных в заголовках столбцов. При этом нумерация частот соответствует системной таблице, которую разрабатывает центр управления и доводит до всех ВЧ НС.Table 1 presents, as an example, one of the options for constructing a connectivity matrix for six HF NS. Each column of the connectivity matrix characterizes the numbers of the best transmission frequencies of one station indicated in the column heading for other stations indicated in the row headers. The row of the connectivity matrix is characterized by the numbers of the best reception frequencies by one station indicated in the row header, signals of other stations indicated in the column headers. In this case, the frequency numbering corresponds to the system table, which is developed by the control center and brings to all HF NS.
В ЭВМ 5 ВЧ НС 30 и 35 принятые с ЦУ 3 по подсистеме 34 или ВЧ радиоканалам через узлы 44, 46, 30, 35 данные о параметрах объектов 1, 30, 35, 36, 37 и состоянии ВЧ радиоканалов 9, 29, 38, 41, 43 сохраняются и используются для управления при отказе оборудования ЦУ 3 или выходе из строя интерфейса 7. В таких случаях предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить децентрализованное управление самолетами с ВЧ БС 1 при выходе из строя элементов 3 и 7. В скобках указаны рекомендуемые максимальные скорости передачи данных. Матрицу связности ВЧ бортовая станция использует для определения частоты прослушивания сигнала, передаваемого в слоте «Земля-Земля», содержащего матрицу слышимости, а также при необходимости сообщение от другой ВЧ НС. Также матрица связности используется для определения частоты передачи сообщения для другой станции в слоте «Земля-Земля».In a computer, 5
Данная система отличается от известных аналогов в области техники связи и соответствует критерию «новизна». Предлагаемое техническое решение явным образом не следует из уровня техники, поэтому имеет изобретательский уровень. Сравнение заявляемого устройства с аналогами показывает, что вновь введенные узлы известны специалистам в области техники связи. Заявляемая система может быть реализована на существующих серийных изделиях, применяемых в технике связи, и является промышленно применимой.This system differs from well-known analogues in the field of communication technology and meets the criterion of "novelty." The proposed technical solution does not explicitly follow from the prior art, therefore, has an inventive step. Comparison of the claimed device with analogues shows that the newly introduced nodes are known to specialists in the field of communication technology. The inventive system can be implemented on existing serial products used in communication technology, and is industrially applicable.
Использование в цифровых средствах связи ВЧ диапазона, в основе аппаратной части и программного обеспечения архитектуры открытых систем позволяет широко применять коммерческие технологии и современные технические решения. Возможность перепрограммирования является важным требованием и преимуществом аппаратуры системы. Она позволяет с помощью ЭВМ 5 и бортового вычислителя 48, в памяти которых хранятся наборы взаимозаменяемых аппаратно-независимых программ по формированию радиосигналов с различными протоколами связи, процедур сетевого соединения, алгоритмов ретрансляции и других процедур, осуществлять настройку аппаратуры приемо-передающих трактов для работы в различных условиях. Перепрограммируемые средства связи позволяют использовать не только последние достижения в области информационных технологий, имеющиеся на период их создания, но также дают возможность внедрения новых разработок по мере их появления.The use of the high frequency range in digital communications, based on the hardware and software architecture of open systems allows the widespread use of commercial technologies and modern technical solutions. The ability to reprogram is an important requirement and advantage of the system hardware. It allows using
В системе применяется принцип организации ВЧ системы обмена пакетными данными аналогично технологии "лавинная связь" [11]. Характерной ее особенностью, по сравнению с традиционными принципами ("каждый с каждым" или через выделенный отдельный ретранслятор), является отсутствие необходимости учета условий распространения радиоволн между отдельными ВЧ наземными и бортовыми станциями. Повышение устойчивости связи достигается повторением передаваемых сообщений выбранными в ЦУ 3 ВЧ радиоканалами различных ВЧ наземных станций в количестве не менее 3. Общее число ретрансляций определяется числом выделенных ВЧ радиоканалов и осуществляется по алгоритму, обеспечивающему заданную вероятность ошибочного приема для любой ВЧ станции. Сравнение вероятности безошибочного приема для любой пары абонентов системы при прямой связи между корреспондентами и при работе системы по принципу «лавинной связи», проведенные фирмой Harris Corp., показали, что в последнем случае заданная вероятность безошибочного приема (0,994) обеспечивалась при отношении сигнал/шум приблизительно на 20 дБ меньше, чем это требовалось при организации прямой связи [11].The system applies the principle of organizing an RF system for exchanging packet data similarly to the avalanche communication technology [11]. Its characteristic feature, in comparison with traditional principles ("each with each" or through a separate separate repeater), is the absence of the need to take into account the propagation conditions of radio waves between individual HF ground and airborne stations. Improving the stability of communication is achieved by repeating the transmitted messages selected in the
Важной особенностью системы является возможность адаптивной связи не только в ВЧ радиоканалах "Воздух-Земля", но и в каналах "Земля-Земля" и «Воздух-Воздух», которые используют те же частотные каналы, а для выбора частоты те же сигналы (маркеры). Таким образом, между всеми абонентами системы создается многоканальный "ствол" магистральной ВЧ радиосвязи.An important feature of the system is the possibility of adaptive communication not only in the HF radio channels “Air-to-Earth”, but also in the channels “Earth-to-Earth” and “Air-to-Air”, which use the same frequency channels, and for selecting the frequency the same signals (markers ) Thus, between all subscribers of the system creates a multi-channel "trunk" of the main HF radio.
ВЧ система обмена пакетными данными может быть использована для организации отечественной сети связи ВЧ диапазона.An RF packet data exchange system can be used to organize a domestic RF communication network.
ЛитератураLiterature
1. ARINC 635-3. Specification. HF Data Link Protocols. 12/2000.1. ARINC 635-3. Specification. HF Data Link Protocols. 12/2000.
2. ARINC Characteristics 753-3. HF Data Link System. 2001.2. ARINC Characteristics 753-3. HF Data Link System. 2001.
3. Приложение 10 к соглашениям ИКАО (Том 3, часть 1, глава 11). Женева. ИКАО. 2000.3.
4. GLOBALLink/HF. HF DATA LINK. Technical Experts Meeting. Moscow. 16-17 May. 1996.4. GLOBALLink / HF. HF DATA LINK. Technical Experts Meeting. Moscow. May 16-17. 1996.
5. Dr.D. Yaviz. Cost of Truly Mobile Beyond Line-Of-Sight Communications or «How Much Does it Cost to Get a Bit From A to B?». HARRIS, 1994.5. Dr. D. Yaviz. Cost of Truly Mobile Beyond Line-Of-Sight Communications or “How Much Does It Cost to Get a Bit From A to B?”. HARRIS, 1994.
6. ARINC 634. Specification. HF Data Link System Design Guidance Material. 8/96.6. ARINC 634. Specification. HF Data Link System Design Guidance Material. 8/96.
7. Руководство по ВЧ линии данных. Женева. ИКАО. 2001.7. Guidance on the RF data line. Geneva. ICAO. 2001.
8. Report from the AD HOC Working Group on HF Data Link. Draft Version 1.0. 29 September 1995.8. Report from the AD HOC Working Group on HF Data Link. Draft Version 1.0. September 29, 1995.
9. Патент РФ №2286030.9. RF patent No. 2286030.
10. Патент РФ №2612276 (прототип).10. RF patent No. 2612276 (prototype).
11. https://www.harris.com/sites/default/files/downloads/solutions/stt_data_sheet.pd.11. https://www.harris.com/sites/default/files/downloads/solutions/stt_data_sheet.pd.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017136491A RU2681692C1 (en) | 2017-10-16 | 2017-10-16 | High-frequency data exchange system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017136491A RU2681692C1 (en) | 2017-10-16 | 2017-10-16 | High-frequency data exchange system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2681692C1 true RU2681692C1 (en) | 2019-03-12 |
Family
ID=65805989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017136491A RU2681692C1 (en) | 2017-10-16 | 2017-10-16 | High-frequency data exchange system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2681692C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805886C1 (en) * | 2023-05-26 | 2023-10-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Информационные технологии и системы" | Method for monitoring dynamic parameters of motion of icebreaker and slave vessel |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5019813A (en) * | 1987-04-13 | 1991-05-28 | N.V. Nederlandsche Apparatenfabriek Nedap | System for the contactless exchange of data |
US5535429A (en) * | 1993-01-27 | 1996-07-09 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Method of disconnecting an established communication connection in a mobile radio system |
RU2233045C2 (en) * | 1997-11-03 | 2004-07-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Method and device for high-speed burst data transfer |
RU2286030C1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | High frequency system and method for exchanging packet data |
RU68212U1 (en) * | 2007-05-14 | 2007-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS |
RU2612276C1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-03-06 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Method and hf system for packet data exchange |
-
2017
- 2017-10-16 RU RU2017136491A patent/RU2681692C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5019813A (en) * | 1987-04-13 | 1991-05-28 | N.V. Nederlandsche Apparatenfabriek Nedap | System for the contactless exchange of data |
US5535429A (en) * | 1993-01-27 | 1996-07-09 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Method of disconnecting an established communication connection in a mobile radio system |
RU2233045C2 (en) * | 1997-11-03 | 2004-07-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Method and device for high-speed burst data transfer |
RU2286030C1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | High frequency system and method for exchanging packet data |
RU68212U1 (en) * | 2007-05-14 | 2007-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS |
RU2612276C1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-03-06 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Method and hf system for packet data exchange |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805886C1 (en) * | 2023-05-26 | 2023-10-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Информационные технологии и системы" | Method for monitoring dynamic parameters of motion of icebreaker and slave vessel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200351957A1 (en) | Timing synchronization method and apparatus therefor | |
US5798726A (en) | Air traffic surveillance and communication system | |
US5459469A (en) | Air traffic surveillance and communication system | |
EP1035667B1 (en) | Communication methods and apparatus for controlling the transmission timing of a wireless transceiver | |
US11509388B2 (en) | Method and an apparatus for use in a satellite communications network | |
RU68211U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
CN106664135B (en) | Method for exchanging communications between a satellite and a terminal associated therewith | |
RU2557801C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU2286030C1 (en) | High frequency system and method for exchanging packet data | |
RU2612276C1 (en) | Method and hf system for packet data exchange | |
CN111050337A (en) | Communication method and system of multi-user cluster networking system | |
KR20230017881A (en) | Method and apparatus for transmitting and receiving radio signals in a wireless communication system | |
RU115592U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
Bellido-Manganell | Design approach of a future air-to-air data link | |
US20020004401A1 (en) | Method for enhancing the reliability and efficiency of aeronautical data communications networks using synchronization data transmitted by VHF data link mode 4 aircraft stations | |
RU2681692C1 (en) | High-frequency data exchange system | |
KR20200127865A (en) | Timing synchronization method and apparatus therefor | |
US20220279534A1 (en) | Wireless communication device, wireless communication system, control circuit, storage medium, and wireless communication method | |
RU2516686C2 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
RU106064U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
KR20230035062A (en) | Method for transmitting uplink signal by terminal in wireless communication system and apparatus therefor | |
US5790951A (en) | Method and apparatus for receiving ring alert and paging data in an interference environment | |
RU2744672C1 (en) | Method and system of radio communication with moving objects | |
RU2516868C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
Lcev | Time Division Multiple Access (TDMA) applicable for mobile satellite communications |