空管通信系统全解PPT课件

. 1、第三章空管通信系统、2、课程、3.1空管通信特点3.2空管通信体制和技术3.3空管数据通信系统3.4ATN3.5中国民航甚高频数据链技术的应用与发展，3、内容安排 3.1空管通信的特点3.2空管通信的体制和技术3.3空管数据链路通信系统3.4ATN3.5中国民航甚高频数据链路技术的应用和发展，4、3.1空管通信的特征空管通信，是一种新的航行系统所需条件广泛适用的卫星通信、数据通信、 ATN等是系统地点、空地和空中通信的有机融合特征：数字：数据链全球化：ATN ()，5， 3.1空管通信的特点，数据链路是空管通信数字化的特点，是通信系统的核心，数据通信的应用是人-人、机-机与人-机之间的数据传输类型是高频数据链路，非常高频数据链路，s模二次雷达数据链路和基本作用是保证、共享、 实时监测与克服，6，3.1中空管道通信特点，中空管道通信全球化的特点是ATNATN可以在全球通用数字通信网络和协议中，将航空运输界的机载计算机系统与地面计算机系统连接起来，支持多国和多组织的运行环境。7、3.1空管通信的特点，ATN按照ISO的OSI7层模型结构，协议基于开放系统互连结构、比特指向。 主要由3个子网构成，机载电子设备通信子网(数据链路管理系统)的空地通信子网地面通信子网(分组交换网、本地网)、路由器、8、内容安排、 3.1空管通信的特点3.2空管通信的体制和技术3.3空管数据通信系统3.4ATN3.5中国民航甚高频数据链技术的应用和发展，9 3.2空管通信的体制和技术，3.2.1空管通信的体制3.2.2空管数据通信技术，10，3.2.1空管通信的体制， 航空通信系统的区分在业务上：航空固定业务(平面业务)航空移动业务(空地通信)航空固定业务(AFS ) :指固定地点间的通信业务，该业务将向航空固定通信网(AFTN )完成的ATN过渡，11、3.2.1空管通信的体制，航空移动服务(空地通信) :飞机站与航空站之间以及飞机站之间的无线通信服务主要分为高频通信、高频通信和航空移动卫星服务、12、3.2.1空管通信体制、航空通信系统以及传输信息对象，语音通信和数据通信简单介绍各种语音通信非常高频语音通信：频率范围为118136.975MHz 沿直视距离传播，采用双边带幅调制(DSB-AM )方式，采用13，3.2.1空管通信体制，高频语音通信：频率范围为2.822MHz，频率间隔为100Hz； 电离层反射能复盖数千公里，但通话质量差的卫星语音通信：以卫星数据通信为基础，通话质量好，但费用高的总结：随着飞机数量的急剧增加，人的语言表达等问题妨碍了语音通信的使用，形成了一条面向民间的新型航空数据链。14、3.2.1中空管道通信体制、航空数据链路系统一般由传感器系统、通信子系统、链路控制子系统和信息处理显示子系统等组成，克服了发展主导的航空语音通信系统传输速度慢、占用信道时间长、可靠性差等缺点， 15、3.2.1中空管道通信体制根据使用频带不同，将具有抗干扰能力强、差错率低特征的航空数据链路按应用对象分为军用航空数据链路和民用航空数据链路根据信息传递对象的位置不同，航空数据链有时称为空间数据链、空地数据链和地面数据链、16、3.2.1空管通信体制、空间数据链系统：实现飞机之间的数据通信， 实现自由飞行的基地数据链系统：向地面设备和人员传达飞机位置、飞行状态等各种信息的实现驾驶员和管制员之间双向信息交换的数据链系统：实现管制中心之间以及管制中心与其他地面设备和部门之间的信息交换的系统，17、 3.2.1空管通信系统，航空数据链应用于民航，根据业务类型可分为四类： (1)航空交通服务(2)航空管理通信(3)航空行政管理通信(AAC)(4)航空客运通信(APC ) :在这四类数据通信中，航空交通服务和航空管理通信关系到飞行安全和效率，具有较高的优先级、18、3.2.1空中管道通信体制已经使用航空数据链路技术产生了新的监测装置自动相关监测(ADS )自动相关监测(ADS )的定义：自动相关监测或者空中交通业务(ATS )的技术，其中飞机通过数据链从机载导航和定位系统中得出自动：船员无需手动发送信息。 Dependent (关联):地面根据飞机的报告知道飞机的位置，信息不是来自地面站，而是来自飞机本身。 Surveillance (监视):飞机的位置被监视。 19、ATN，ATS网络和各种地面专用网络，IMMRSSAT，GNSS，显示，数据链路，Ground，信源，ADS技术原理概要， 20，3.2空管通信的体制和技术，3.2.2空管数据通信的体制和技术， 21 3.2.2空管数据通信技术的使用和预期数据链路技术是1.S模式二次雷达链或下一代地雷达监控系统，与a、c模式数据链路相互通信，提供独立的监控能力，与ATN完全兼容，使用选择性查询技术解决a、c模式中存在的问题目前，采用1030MHz/1090MHz的飞行器通信地址报告系统(ACARS )、22、3.2.2空管数据链路通信技术、2、VDL模式1低速位定向数据传输系统是非常高频带，并且调制方案是由AM-MSK用于载波侦听多址(CSMA ) 使用的媒体访问方式的物理层与现有的ACARS系统一致，速度为2400bit/s，采用地面网管集中处理方式。23、3.2.2空管数据链路通信技术。3.VDL模式2类似于VDL模式1，并且使用差分八相移键控(D8PSK )调制率31.5Kbit/s。 在欧洲和美国广泛使用。 4.VDL模式3是当前ICAO建议未来的系统，调制方案是D8PSK，速率是31.5Kbit/s。 使用TDMA方案，每120ms有一个帧，每帧有四个30ms的时隙，在每个时隙形成独立的双向空分链路，其中上行链路使用相同的频率来传输模拟音频和数据。 24、3.2.2中空管道数据链路通信技术，5.VDL模式4VDL模式4是瑞典发售的高频数据链路，通过标准的25KHz带宽进行数据通信。 媒体访问方案在S-TDMA中支持基于OSI参考模型的19.2Kbit/sGFSK调制速率和31.5Kbit/sD8PSK调制速率。 信道被分割成固定时间长度的时隙。 与VDL模式3不同的是，地面处理和管理设施不是必需的，但是当前不支持语音通信，并且仅支持各种地面和空数据链路通信应用。25、3.2.2空管数据链路通信技术，6 .高频数据链路由飞机使用短波完成数据通信，以比特为导向，与OSI模型相匹配。 7.AMSS支持实现空中数据链路通信。 以三种主要方式运行：静止轨道卫星(GEOS )、中轨道卫星(MEOS )、低轨道卫星(LEOS )。 航空移动卫星(航线)业务(AMSS )是AMSS的特殊部分，提供独立的ATC服务，移动地球站安装在飞机上。 26、3.2.2空管数据链路通信技术，8.MLS是一种满足所有类型飞机、各种精密接近着陆引导和运行需求的系统。使用差分相移键控(DPSK )调制、重复传输、周期冗馀校验和低比特差错率来确保其完整性和性能。 此链路支持导航基础扩展系统(GBS )。 MLS以5030-5091MHz操作，并且以300kHz的信道间隔提供200个信道。 该MLS提供广播空数据以支持执行精确方法所需要的基本MLS数据、MLS区的导航数据、地面风格数据等数据的能力。 27、3.2.2空管数据链路通信技术，9 .导航数据链的第一代GNSS通常基于GPS和GLONASS导航卫星星座，通过其扩展系统来改善精度、完整性、连续性和可用性。 同步卫星的相同GBS使用的、星座扩展系统(SBAS )和基础扩展系统(GBAS)SBAS服务的独家平面频带可以从c或非常高的频带中进行选择。 在非常高频带中，调制系统是D8PSK或者GFSK。 D8PSK运行频率为108-117.975MHz，用于选择ILS和VOR使用的导航频带之间的信道间隔。 GFSK使用相同的频带和TDMA调制方案，并且没有能力在25kHz的信道间隔上操作。28、3.2.2中空管道数据链路通信技术，10.ACARSACARS通过基于非常高频数据通信系统发送经预编码的电报以字符方式交换各种信息，并且不满足iso OSI/RM 7层架构。 采用MSK调制的模拟站采用信息传输率最高达2.4Kbit/s的ARINC618协议和ARINC620协议的典型文本电报字符格式，其包括29、3.2.2空心管道数据链路通信技术、CNS/ATM数据链路列表、CNS/ATM 30、只能实现“内容调度”的3.1空管通信的特征3.2空管通信的体制和技术3.3空管数据链路通信系统3.4ATN3.5中国民航甚高频数据链路技术的应用和发展，31、3.3空管数据链路通信系统本节主要针对数据链路通信系统， 甚高频数据链、卫星数据链、高频数据链和s模式二次雷达数据链3.3.1甚高频数据链系统3.3.3高频数据链系统3.3.4S模式二次雷达数据链系统、32、 3.3.1介绍非常高频数据链系统的非常低的高频数据链系统传输延迟，机载设备和地面设备简单，经济等优点得到广泛应用，建立了大约80个远程地面基站(RGS )和网络管理和数据处理系统， 具有除西部部分航线外提供干线航线的地面非常高频垄断能力的33、3.3.1非常高频数据链路系统，非常高频数据链路系统主要具有以下特点： (1)非常高频电波传播特性为直线传播，电离层无法反射，在视线范围内传播， (2)用于地面站和机载设备的频率范围，进一步将高频信道均等地分布在从118MHz到136.975MHz之间，信道间隔为25kHz，总共为760信道。 (3)公共信令信道(CSC )设置为136.975MHz。 (4)提供独立代码和独立字节的数据传输。 (5)提供链路层广播服务。 34、3.3.1高频数据链路系统，高频地面数据链路网络的结构图，35、3.3.1高频数据链路系统的典型应用如下： (1)ADS系统(2)CPDLC(3)飞机许可证(PDC)(4)海洋许可证(OC)(5) 数字自动终端信息服务应用(D-ATIS)(6)ADS-B(7)CNS/ATM航线、36、3.3.1.1非常高频数据链路系统、3.3.1.1非常高频数据链路的发展、37.3.1.2非常高频数据链的分层结构， ICAO标准化了高频数据链系统的网络体系结构，按照OSI参考模型的7层体系结构定义了高频数字链设计标准，38、3.3.1.2高频数据链的层次结构、VDL7层体系结构的定义和功能、39、 3.3.1.2超高频数据链的分层结构7层架构分析：最少3层(物理层、数据链路层、网络层)实现了通信子网的功能，最多3层(会话层、演示层、应用层)实现了用户的应用要求， 传输层基于至少三层通信子网为最多三层协议提供源系统与目标系统之间的可靠数据通信，是低层子网通信与高层用户应用程序之间的隔离层。40、3.3.1.2甚高频数据链分层结构，数据链分层结构比较，41、3.3.1.3acars系统，70年代末期美国ARINC开发的典型的甚高频空地数据链acarsacarsacars系统主要是机载设备、地面设备和网络ACARS的频率间隔为25KHz，数据传输速度为2.4Kbit/s，采用单信道半双工的动作方式。 甚高频通信为视距通信，霸权范围与飞行高度有关，增加了42、3.3.1.3ACARS系统、ACARS系统配置框图，43、3.3.1.3ACARS系统ACARS系统配置分析，机载设备： ACARS通信管理单元CMU。 一个连接到标准机载收发器，另一个连接到另一机载数据终端。 完成数据处理等功能的地面设备：在地面上配置了高频RGS网络，添加了数据控制和接口单元(DCIU )中央交换系统：实现多飞机与多RGS站的多用户通信。 实现了航空公司与ATS用户之间的资源共享，实现了空地终端之间的自动数据通信。 ARINC采用射频调制和多基频技术，提高了acars在重要机场的可靠性，以消除由于信道过密而造成的44、3.3.1.3ACARS系统的延迟。 新的ACARS系统采用非常高频数字链路技术，VDL模式2，它是基于位定向协议调制方案D8PSK，速率不超过31.5Kbit/s继续介绍VDL模式2、45、3.3.1.4VDL模式2的概述，VDL模式2是ATN陆地移动通信的主要方法使用ISO8208的连接指向方式，与机载子网、地面子网一起将地面统一网络VDL模式2构成为ATN的移动子网，载置地面移动通信中的网络层包。 规定了地空移动通信的物理层、链路层、子网络层协议。 链路层协议包括MAC子层、DLS和链路管理子层。 其中采用了HDLC协议的子集AVLC。 基本结构是： 46，3.3.1.4 vdl模式2的概述， VDL模式2的协议结构， 47，3.3.1.4 VDL模式2的物理层协议和服务，以及物理层为了数据链路层的比特数据传输而建立、维护和释放连接。 数据链路层的用户数据通过服务原理传递给物理层，并且物理层通过非常高频信道将数据传送给通信对方的物理层。 物理层通过服务原语向数据链路层传送数据。 48、3.3.1.4vdl模式2物理层协议和服务；1、物理层功能：发送/接收频率控制：物理层频率选择是根据链路层请求的通知功能：通过信号质量指示参数通知信