新航行系统的通信子系统

第4章

新航行系统的通信子系统4.1新通信系统的构成及特点4.2HFDL方案及其发展状况4.3VDL方案及其发展状况4.4AMSS方案及其发展状况4.5ATN系统及其功能为了克服现行航行系统的缺点，满足空中交通运输蓬勃发展时空地通信提出的更高要求，许多国家开展了未来空地通信系统的研究，即新航行系统。其研究成果集中反映在ICAO的航空移动通信专家组（AMCP）历次会议的文件中。在1995年之后，美国在FAA的组织下提出天地一体化的新概念NGATS，即下一代空中交通运输系统，以解决日益拥挤的空域问题。4.1新通信系统构成及其特点无论现代空中交通管理系统如何发展，人们已经逐渐现在认识到，空地通信将是四种手段并存的局面：（a）甚高频（VHF）空地通信；（b）航空卫星移动业务（AMSS）通信；（c）高频（HF）空地通信；（d）二次监视雷达（SSR）的S模式数据链。新通信系统构成及其特点以上(a)(b)(c)三种通信方式中都包括数据和语音通信功能。未来ATS和AOC通信将以数据通信为主，语音通信将逐渐减少，最终达到只在必要时或紧急情况下使用语音通信。空地数据链将来会成为世界范围的航空电信网（ATN）的主要子网。在空地通信子网内，以上四种数据链可以交互操作，哪种方式服务质量最好、最有利就自动选用哪种方式。新通信系统构成及其特点民航通信系统的业务种类包括航空固定业务（平面通信）和航空移动业务（空地通信）。航空固定通信业务（AFS）由航空固定电信网（AFTN）来完成，其中包括语音通信和数据通信。国际民航组织ICAO认为各国应建立完善的航空固定电信网，新航行系统中的新通信系统则主要强调发展基于数据通信业务的航空移动业务（地空通信）。

新通信系统构成及其特点国际民航组织的新航行系统国际民航组织（ICAO）于1983年底成立了一个未来空中航行系统专门委员会（FANS-I）。该委员会经过近五年的努力，1988年5月在FANS第四次会议提交了一份总结报告，建议国际民航组织采纳主要基于卫星技术、数据链和计算机技术的全球新通信、导航、监视/空中交通管理系统（CNS/ATM）系统，即FANS系统。因此有些人一直称其为FANS。新通信系统构成及其特点同时，未来空中航行系统专门委员会还提出了一个未来25年内在全球协调逐步实施的基本方案。该建议得到了国际民航组织航行委员会的认可，认为有必要继续完善和研究如何在全球协调实施的问题。于是1990年国际民航组织又批准成立了FANS第二阶段专门委员会（简称FANS-Ⅱ）。在1991年国际民航组织第十次航行会议上一致通过了FANS-Ⅱ的概念和基本方案，并于1992年10月得到ICAO第29届大会批准。新通信系统构成及其特点FANS-Ⅱ专门委员会在1993年的第四次会议上宣布完成了历史史命，从而全球转入实施未来航行系统的阶段。同时，认为既然已经进入实施阶段，不再是“未来”的系统，所以改称为“国际民航组织的CNS/ATM系统”，简称“新航行系统”。此次会议公布了两个典范性文件，一个是“新航行系统”总论；另一个是带有时间进程的“新航行系统全球过滤协调计划”，用以指导今后实施阶段的工作。新通信系统构成及其特点ICAO的FANS全球CNS概念要点如下：1)建立一个全球导航卫星系统（GNSS），使航路中的飞机能利用卫星发射的信号及时确定自己所处地理位置，包括经度、纬度和高度；2)在航空电信网（ATN）的框架内，提供航空移动卫星业务（AMSS）通信，可与S模式二次雷达（SSR）及VHF数据链互用，并允许使用自动相关监视（ADS）；新通信系统构成及其特点3)在地面进行空中交通管理（ATM），包括空域管理。交通流量管理和空中交通服务（ATS）。为充分利用数据链，还有人机接口。4)开发新一代面向比特的高速航空数据链技术，即GlobaLink技术，包括高频数据链（HFDL）、甚高频数据链（VDL）、卫星通信（SATCOM）和广播数据二次雷达（DSSR）等，满足空中交通管理的话音和数据通信的要求。新通信系统构成及其特点新通信系统的特点新通信系统是一个以星基为主的全球通信的空中交通管理系统，从技术上说，是卫星技术+数据链技术+计算机网络技术，其所采用的新技术有：第一是卫星技术应用，从陆基通信系统逐步向星基通信系统过渡。早期阶段先用星基系统作为陆基系统的补充，后期除少数陆基设备作星基系统的备用外，大部分陆基设备将淘汰撤离，逐步以星基系统为主。新通信系统构成及其特点第二是数据链的开发利用，实现空—地、地—地可靠的数据交换，并进一步实现空—空数据交换；第三是系统的数字化，计算机处理及联网。分别来讲时，即是在HF通信系统中应用：1)短波重复覆盖技术，即同一管制区域使用两个（多电台）或更多的短波电台进行重复覆盖，从而使电台波束覆盖率达92%以上。新通信系统构成及其特点2)频率复用技术，利用频率自适应技术，同时使用不同频率对同一区域进行覆盖。（同一电台多频率）3)数据通信技术，利用数据通信取代语音通信，数字处理技术（或者语音结合数字处理技术等）。4)网络技术，将众多短波电台通过网络技术连接起来，实现网络管理。在航路当中，当VHF覆盖不到，HF通信效果不好的时候，可采用AMSS通信。新通信系统构成及其特点在AMSS通信系统中：1)全球波束与点波束覆盖除75°以上两极之外的所有地面；2)采用中增益天线，降低设备费用3)采用全数字结构，并与航空电信网兼容；4)提供面向比特的数字语音与数据链业务等。S模式的SSR是一种先进的雷达询问系统，它将SSR与数据链相结合，可提供未来自动化空中交通管理所需的监视和通信能力。新通信系统构成及其特点在S模式的SSR中包括一个载频为1030MHz±10kHz的S模式询问器和一个载频为1090MHz的S模式应答器，分别包含56（或112）个比特的数据块。

S模式SSR天线每6秒钟旋转一周，在其波束覆盖时刻，可以完成与该区域内的飞行器的数据通信过程。新通信系统构成及其特点新通信系统的构成正如前面提到的各种通信手段，新通信系统是建立在现存系统技术上，并逐步过渡以克服现行系统的缺点。对于通信，NGATS空中交通管理（ATM）的关键在于双向数据传输，数据通信的媒体可以有四种类型：1)引进卫星通信，至少先在世界大部分地区实现数据和语音的卫星通信能力。在卫星通信所覆盖极区以前，保留高频（HF）通信；新通信系统构成及其特点2)保留并发展甚高频（VHF）通信，作语音及某些数据通信，用于陆地和终端区；3)采用SSR的S模式数据链，在空中交通高密度空域和终端区供空中交通服务（ATS）用。ICAO正在起草航空电信网（ATN）的标准，它将便于所有通信媒体的交互操作。而ATN的建立，将地面数据通信和空地数据通信融为一体，将上述四种数据链交连后，在相应计算机系统之间进行高速的数据交换。新通信系统构成及其特点新通信系统的效益由于新通信系统以加强数据通信为特点。按着ICAO的CNS/ATM方案，通信系统可提供各种的能力，以满足空中交通服务提供者和用户的需要。综合以上原因，新通信系统将在以下几方面产生巨大的效益：1)地面与机载系统之间的连接将更直接和更有效，使空中交通服务得以改善；新通信系统构成及其特点2)将改善经营者、飞机和空中交通服务提供者之间的数据传输与处理，减少各方的工作量；3)减少信道拥挤；4)减少由通信错误导致的误差，增强安全；5)新系统将提供交叉应用的互操作性，只需要极少的航空电子设备，从而节约成本；6)提供更为精确的数据，减少误码率。新通信系统构成及其特点由于新通信系统的以上效益，从而间接地提高了系统容量，机场能力的优化利用，并更为有效地利用空域，更灵活，并能减小飞行间隔，更为动态的制定飞行计划。为各部门之间更加经济、高效运作提供的良好的技术保障。新通信系统的应用：1)引进卫星通信从而实现了世界上绝大部分地区都具备了数据和语音通信能力；新通信系统构成及其特点新通信系统构成及其特点2)在陆基通信系统中，应广泛具备数据通信能力，提高了空中交通管理的效率；3)全数字通信系统的发展，不仅具备了数字语音功能，而且还能够使机上人员能够进行数据传输，计算机联网和传真功能；4)此外，由于数据通信能力的提高，除了飞行数据外，包括飞机机身的机械数据（如飞机发动机数据等）及时传到地面控制中心。新通信系统的未来发展趋势—新旧系统的过渡方针新系统适用于全球的民用航空，新旧系统之间的时间过渡为1990~2010年，所采取的方针为：循序渐进，平稳过渡，逐步更新替换，保留地区特点，新的引进繁殖，旧的选优利用，改进或自然淘汰。这里强调对新系统的引导，强调全球协作和协调，“既有新系统明确的发展方向和统一标准，又有供选余地。”新通信系统构成及其特点新通信系统的未来发展趋势概括地说，新通信系统就是利用日益强大的数字通信手段，充分发挥HF、VHF、AMSS和SSR通信能力，真正实现全球的无间隙覆盖，从而使飞机能够实现“freeflight”，即“自由飞行”。具体地包括以下几项内容：1)利用新技术适应未来航行的需求，提高系统容量；2)对海洋和边远地区形成连续无间隙的覆盖；3)实现数字式数据交换，改善信息传输管理，提高空中交通管理自动化，创造灵活、高效的空中交通环境；新通信系统构成及其特点4)提高管制的实时性，应变性，获得更好的动态空域，从程序管制过渡到战术性管制；5)扩展监视作用，在保证安全的情况下减小飞行间隔，更有效地利用空域；6)提高精密定位能力，有利于实现四维导航和区域导航扩展短捷直飞航线，扩大飞行自由度，节约飞行时间和燃料。短捷直飞航线，扩大飞行自由度，节约飞行时间和燃料；新通信系统构成及其特点到自由飞行最终应用时，将涉及飞机的整个过程，这一过程从在出发机场停机坪启动发动机开始到在终点机场停机坪关闭发动机为止。飞机在起飞、爬升、巡航、下降、进近和着陆时安全地与空中所有其它交通分隔开。将每架飞机分隔开是自由飞行的主要论点。空管的下限就是在飞机之间保持安全间隔，这是关键所在。自由飞行中，每架飞机可在任意方向和任意高度上以任意速度飞行，并可在任何时间里对方向、速度和高度中任何一项或全部进行变更。新通信系统构成及其特点“冲突探测器”可以保证自由飞行的实现，其目的是解决飞行中的冲突。在飞机周围建立两个三维同轴“蛋形”空域包。一旦出现空域包会集现象，空中交通管制员会得到有潜在冲突的报警。自由飞行最感兴趣的航空电子设备包括ADS-B，CDTI（驾驶舱交通情报显示器）、VHF数据/语音电台和WAAS兼容GPS。自由飞行的优点是利用现有系统潜在的仪表飞行规则坐标网格锁定广播，可使航空公司实现财政节省。新通信系统构成及其特点从技术上说新通信系统是：卫星技术+数据链技术+计算机网络技术。在从现行通信系统向以星基系统为主的通信系统过渡中，将重点开发、利用数据链技术，实现空—地、地—地可靠的数据交换，并进一步实现空—空数据交换；同时相应的系统全部实现数字化，计算机处理及联网。而通信设备及信息的数字化是新通信系统实施的前提基础，所以数字信号通信是一个日益重要的技术。新通信系统构成—陆基通信方式数字传输有胜于其它方式的许多优点，它包括：1)较容易且能有效地实现多路信号复用或“分组”处理数字消息以便接转；2)数字系统对转发噪声较不敏感，而对模拟系统来说，这通常是一个问题；3)有可能使用检测和纠错技术而得到极低的差错率和高保真度。新通信系统构成—陆基通信方式4)较容易实现保密通信；5)运用数字部件的灵活性，允许采用微型和小型处理机、数字开关及大规模集成电路等。新通信系统构成—陆基通信方式4.2HFDL方案及其发展状况在1992年之前，HF通信在ICAO的CNS/ATM系统方案中还被放在将被淘汰之列，原因是HF通信存在诸多的缺点，而当时的民航通信技术手段还不能够有效地克服，并且频谱窄，信道拥挤不堪，干扰严重。然而由于近年来HF通信技术的突破性进展，采用了自适应选频技术，可靠性大为提高。在1994年的航空移动通信专家组（AMCP）第三次会议上，HF数据通信用于民航空地通信的可靠性问题又重新提上了议事日程。由于卫星通信在高纬度地区，如纬度大于75°时不能达到波束对地面的理想覆盖，因此其通信的可用性下降，即RCP下降。为了弥补卫星通信波束覆盖问题，HF数据通信方式再次进入空中管制研究者的视线。九十年代初，存在高纬度地区空中管制问题的加拿大、冰岛、瑞典、美国研究了HF数据链用于海洋和建立地区空地通信的情况。并且在1993年开始了在北大西洋空域试用HF数据链，实验结果表明：效果很好。HFDL方案及其发展状况目前的民用航空地面及空中客机通常都配备两套高频通信系统，用于与地面电台或者其它飞机进行远程通信。驾驶员在选择工作频率和工作方式之后即可进行发射和接收信号。高频系统的工作频率范围为2~30MHz，频道间隔为1kHz。高频通信系统的工作方式分为标准调幅、单边带、电报或数据链方式。高频通信系统应主要包括的组件：高频控制板、高频收/发信机，天线等部件，其中每个高频系统都连接至音频选择盒，话筒和耳机。HFDL方案及其发展状况高频系统部件说明1)高频控制板：用于选择工作频率和工作方式；2)高频收发信板：使用收发信机可在飞机上进行单边带、语音和数据通信；3)天线控制器：只有保持天线阻抗与传输线阻抗匹配和监测系统工作状态的功能；4)天线用于发射或接收射频信号。HFDL方案及其发展状况HF通信系统信道上的数据传输—多径传播时数据传输前面对电离层反射信道的分析已经表明，HF信道存在严重的多径效应。它所引起的接收信号随机起伏（衰落），会对数据传输的性能产生较大的影响，同时多径传播引起的码间干扰还严重地限制了数据信号传输速率的提高。为了说明多径传播对所传送数据信号波形的影响，假设信道存在三条传播路径，它们的传播损耗相等，但延时分别为HFDL方案及其发展状况假定所传输的数据信号是宽度为T的矩形波。接收信号由来自三条路径信号分量叠加而成。合成信号波形的宽度已展宽为，下面我们分两种情况来讨论：1、若，即传送的脉冲信号的宽度较宽，接收合成信号波形的宽度并没有明显增加。但由于是ms量级，而HF载波周期为s量级，因此各条路径信号的相位差将使接收合成信号产生干涉性衰落。HFDL方案及其发展状况2、若T较小，不满足的条件。这时除了出现上述接收信号的衰落以外，接收信号脉冲宽度还明显增大。在数据传输系统中，通常发送的脉冲宽度T为数据信号序列中相邻码元的间隔。因此，接收脉冲信号宽度的展宽，意味着前、后码元之间出现重叠现象，称其为码间干扰。HF电高层信道在最佳工作频率（最高可用频率的85%）时，也在0.5ms以左右。HFDL方案及其发展状况若要，此如T=5ms，相当于高频数据传播数率为200波特（即每秒传送200个脉冲），也就是说，在（HF）短波信道上最多能以200波特速率传输数据，这是HF（短波）信道对数据传输速率的严重限制。对于以更高的速率传播，比如2400bps的信息速率传输时，必须采取一定的技术措施。HFDL方案及其发展状况HF通信系统信道上的数据传输—多路并行传输体制HF信道中数据传播的多路并行体制是将话路带宽1kHz，分为多个低速并行信道，它们以各自的副载波进行低速率的数据传输。由于传输速率低，码元间隔（或脉冲宽度）T，码间干扰较小，而一个话路内等效的数据速率并不低。HFDL方案及其发展状况CCIR建议的HF单边带话路内音频电报体制，是一种多路并行体制的数据供输系统。它以15个副载波（间隔为170Hz）分为15路，每路传输50~100波特的电报。多路并发体制避免了多径传播引起的码间干扰，技术成熟，成本低，至今仍被广泛采用。但发射端多路信号并发，分散了发射机的功率。HFDL方案及其发展状况HF通信系统信道上的数据传输—串行传输体制HF信道数据的串行体制是指在一个话路内，以诸如2400bps速率串行传输数据的方案。串行体制消除了并行体制中发射功率分散的缺点，而且对发射机非线性互调失真并不敏感。然而由于信道多径传播引起的码间干扰十分严重，必须采取相应的技术措施加以解决。HFDL方案及其发展状况HF通信系统的新技术—重复覆盖技术短波传播以天波为主。电离层对短波（HF）的吸收比较小，因此短波可利用天波传播很远的距离；而地面对短波的吸收比较大，故地波传播距离近。所谓天波即电波由发射天线向空中辐射，遇到电离层后反射到接收点，这种传播方式被称为天波传播；而地波是电波沿地球表面传播到接收点，称为地波或称表面波。HFDL方案及其发展状况短波的传播有时会出现静区，发射点A发出的地波传播距离近，并能到达B点，而由A点发出的天波，又只能到达比C点更远的地区，这样在地波到达不了，天波又超过的区域BC就收不到信号，形成静区。为了克服静区的存在，应在同一管制区内使用两个或更多的短波电台进行重复覆盖。通常两个电台的覆盖率达92%~95%，三个电台则可达99%。这样不仅能够消除寂静区的存在，而且还能够提高管区的管制效率。HFDL方案及其发展状况HF通信系统的新技术—频率复用技术在设计短波通信线路时，工作频率采用接近于最高可用频率是合适的。这是因为，低频率的电波将受到较大的吸收损耗。同时，对于较低频率的电波，电离层的各分层都可能对它产生反射，多径传播效应严重。整个电离层的最高可用频率实际上为电子密度最大的F2层的最高可用频率。如果较高的频率（均穿透D，E，F1层），而在F2层上又只有一个反射点，理论上则只有一条传播路径，从而避免了多径传播带来的种种弊端。HFDL方案及其发展状况实时探测信道参数，自动地将信道加换到最好的信道上（称为自适应实时选频），才能获得最佳通信效果利用频率预报得到的频率数据，调整各个电台的工作频率，使它们工作在最佳信道状态下，飞机在该区域内飞行时，可同时接收到不同电台的不同频率，选择最好的频率进行通信，这是克服多径效应的技术措施。此外，还可以采用自适应的均衡的方法，消除码间干扰的影响。HFDL方案及其发展状况HF通信系统的新技术—数据通信技术利用数据通信取代语音通信，实验表明，HF数据链可与AMSS数据链互补，具有双重的AMSS系统可用性为98.9%，加上HF数据链后，可用性达99.9%。HFDL方案及其发展状况HF通信系统的新技术—网络技术将短波电台通过网络技术连接起来，实现网络管理。一种可选的方案为：在全世界范围内设15~16个HF地面电台，理论上可以管理2000多架飞机，其中太平洋区域六个地面台，管理800多架飞机，大西洋区域五个地面台，管理650多架飞机，印度洋和亚非地区4~5个地面台，管理500多架飞机，共用48~60个频率，进行实时协调，即可达到很好的通信效果。HFDL方案及其发展状况该方案要求每个地面台同时使用3~6个频率工作（有的频率由两个或3个台共用）。为了使飞机能够方便地选用一个传播性能好的频率，即有些地面台在每个发射的频率上，每32秒钟在特制的呼叫分组内广播信道控制数据。飞机将接收、评估此数据，并据此选择一个频率。允许飞机自由地与任一地面台在任一频率上通信，而不管此地面台位于何处，因此系统可有效、可靠地工作。高频数据链（HFDL）的速率有300、600、1200、1800和2400bps几种，实验室已经达到9.6kbps。HFDL方案及其发展状况高频数据链路协议（HDLP）说明HDLP的R-CF协议允许操作员发射传真、图象和用标准微软工具编辑的文件。相关的协议实施软件在微软的操作系统下运行。该HDLP协议独立使用MIL-STD-188-110A或者使用STANAG-4285波形。这种ARQ协议提供用允许2400bps速率的调制解调器传输数据速率为1900bps的能力（STANAG-4285或MIL-STD-188-110A）。HFDL方案及其发展状况这个HDLP协议用于传输文件、图象和传真。R-CF协议管理数据速率、帧长度和与高频扰动有关的信道。对于高频（HF）无线电数据通信，HDLP是一个运行在WindowsNT下的软件，就如同ISO/IEC8886标准定义的那样，它可提供开放系统互联（OSI）的数据链路层服务，亦可以被设计成为插入于OSI堆栈的数据链路层的去组成下列任意一种：至其它媒质的高频网关与高频（HF）数据终端HFDL方案及其发展状况HDLP应用软件的原理HDLP综合及应用HFDL方案及其发展状况高频调制解调器和无线电接口ISO8886接口WindowsAPIs调制解调器与射频控制数据管理应用层和网络层应用X.25,TCP/IP,ETCRADIO＋MODEMRADIO＋MODEMHDLPHF终端HF网关HDLP到/来自HF到/来自HF到/来自其它媒质HDLP协议功能说明HDLP的目标是在数据链路层处理HF通信特性，然后允许其它层使用现存的标准和现货供应的商业产品。HF特性与严酷的传播条件及低信道容量有关。HDLP已经被设计成为最佳化使用信道资源。同时HDLP控制HF调制解调器及无线电设备，并且自动适应发射参数，包括传播特性变化时的信道频率，以使吞吐量最大。它提供可选择自动请求重发（ARQ）和自动链路维护（ALM）。HFDL方案及其发展状况它的自动链路维护（ALM）功能提供自动发射参数优化、链路复原和应付突发链路扰动、干扰和信道衰落的鲁棒性。HDLP将被安装进带有硬盘能运行WindowsNT的PC中，并且与V.24/V.28串行同步输入/输出卡相连，该卡装备一个WindowsNT驱动器，而且提供与物理层/HF调制解调器（Modem）相连的数据接口。这个I/O卡将与HDLP一同交付。HFDL方案及其发展状况通过它们的特定动态链路库控制无线电设备和Modem而且将使用PC机的标准串行输入/输出异步口。HDLP将在PC机的图形用户接口（GUI）上产生一个WindowsNT窗口，以便管理操作（预置、维护和状态监测）。较高层ISO8886接口将使用原始软件和WindowsNT管道。HFDL方案及其发展状况HDLP通用关系流图HDLP功能实现过程如右图所示。HFDL方案及其发展状况HDLP通用关系流图WindowsNTGUI应用数据管理控制ISO8886接口HDLP同步I/O卡控制无线电Modem控制控制数据I/O卡驱动器Modem和/或无线电V.24/V.28串行控制DLL(s)异步PC串行异步接口接口卡无线电和Modem控制Modem和/或无线电在两个不同物理位置的两个HDLP将能够在它们之间建立一逻辑链路，这意味它们能够进行可靠的数据交换。被这样的逻辑链路连接的两个HDLP被称为配对HDLP。许多HDLP用户（每个ISO8886接口可至8个）将能够通过数据链路业务访问节点（DLSAPs）连接至每个配对HDLP。每个HDLP用户将能够在它的DLSAPs和配对HDLP的DLSAPs之间设置一bijective全双工数据链路连接（DLC）。HFDL方案及其发展状况每个数据链路连接（DLC）应给出排队模型，该排队模型在ISO8886的第9段中描述过。在两个配对HDLP之间的逻辑链路连接将以半双工模式运行。HFDL方案及其发展状况用户8用户1从A至B的排队至8个DLCs从B至A的排队从A至B的排队从B至A的排队HDLPBHDLPADLSAP8DLSAP1用户8用户1DLSAP8DLSAP1HDLP和ISO8886排队模式在两个配对HDLP之间的逻辑链路是一虚拟连接。配对HDLP之间的交换将使用由串行I/O卡、HFModem和无线电设备及天线组成的较低级物理层。这个模型是由ISO7498定义的OSI模型。两个配对HDLP交换协议数据单元(PDUs)，在HDLP执行数据链路层功能的情况下，该单元被称为数据链路协议数据单元(DLPDUs)。那些DLPDUs通过虚拟链路应用较低物理层的交换业务。我们注意到，每一配对子网也通过虚拟逻辑链路进行较低层的业务连接。HFDL方案及其发展状况HDLP也与邻近的上层或下层交换基本数据单元（Primitives）或者服务数据单元（SDUs）。与上层交换的基本数据单元是数据链路服务数据单元（DLSDUs），而与较低的物理层交换的基本数据单元是物理服务数据单元（PSDUs）。那些PSDUs允许：1)HDLP控制物理层2)HDLP将PDUs包装后，以便使用物理层业务传送至配对HDLP。HFDL方案及其发展状况HDLP的链路组织结构HFDL方案及其发展状况HDLP用户Primitives:DLPDUs网络层数据链路层逻辑链路HDLPDLPDUs交换物理层逻辑链路逻辑链路物理链路Primitives:PSDUs驱动器I/O卡HFModem无线电HDLP用户Primitives:DLPDUsHDLPPrimitives:PSDUs驱动器I/O卡HFModem无线电当一个非连接的HDLP接收到一个DLC的请求（一个DL连接正如ISO8886请求一样），它首先与配对HDLP建立逻辑链路来支持DLC的这个请求。为了做到这些，HDLP将送给物理层一个PSDU，请求建立相应的物理链路。物理层用自动链路建立功能（ALE）建立物理链路。一旦物理链路建立起来，HDLP将与配对HDLP建立逻辑链路，通过交换对应的链路建立DLPDUs。这些DLPDUs用物理层的业务进行交换：它们被包装入PSDUs后通过物理层。HFDL方案及其发展状况一旦两个配对HDLP建立起逻辑链路，这个逻辑链路将通过它们之间的连续DLPDUs交换来维持。这种连续交换将允许HDLP连续地自适应调整链路参数以便对付传播性能的变化。当两个配对HDLP通过逻辑链路连接起来时，就其将使用相同的逻辑链路而言，它们将接受并支持任何DLC请求至最大值8个。任何DLC请求到另外一个HDLP的将被摒弃。HFDL方案及其发展状况在两个配对HDLP之间的逻辑链路仅在下列情形被切断：1)无更多的DLC支持2)超时后连接丢失为了连至其它HDLP，HDLP用户将首先断掉所有已建立的DLCs。每个DLC根据适当的优先级序来建立。HDLP将按其相应的优先等级指配给每一个DLC总吞吐量的一部分。HFDL方案及其发展状况HFLP将可能有两种工作模式：1)最大吞吐量模式─优先级首先分配给最大吞吐量，然后再给最小功率，以便获得最大吞吐量。2)最小功率模式─优先级首先分配给最小功率，以便用最小可接受数据速率传送数据，然后是再给数据速率和帧长度以优先权，以便获得最小吞吐量。HFDL方案及其发展状况高频数据链路协议对应不同帧长度的吞吐量和误比特率曲线HFDL方案及其发展状况吞吐量与误比特率和帧长度曲线

4.3VDL方案及其发展状况目前用于ATS和AOC语音的VHF通信，是属于“视距”范围内的通信，它的良好运行可靠性，以及对kHz为信道间隔所能提供一定数量的信道，使它成为许多陆地管制区域中安全通信的基础，尽管在某些国家存在着受到在此频率上的调频商业广播信号干扰的情况，而且未来还有饱和的可能。因此，要进一步争取改善VHF频段的利用。用作AOC的（面向字符协议）VHF数据链通信已由一些航空公司和商业飞行使用多年。目前利用VHF数据链作ATS应用也已实施。希望今后还将增加。实践表明利用VHF数据链作ATC应用可以减少对语音通信的要求和减少通信差错。新的系统（即高数据率，面向比特，ATN兼容）正在开发中，预计在不久即可使用。由于陆基设备的服务可能比卫星服务的费用低，因而这是在有陆基设施的地方继续使用陆基服务的重要因素。VDL方案及其发展状况航空VHF频段在118~137MHz，最高的四个频道保留给VHF数据链（VDL），即136~137MHz。对新VHF空地通信系统（包括语音和数据）的要求：1)不降低安全性，并力求改进；2)不能同时提供语音通信和数据链业务；3)力求降低机载无线电设备的成本；4)地面基础设施应力求增加容量和功能，同时有可接受的成本和复杂性；VDL方案及其发展状况5)具有简单的人—机接口，语音通信应能模仿现行的PTT方式；6)空地通信应为地速高至850节（kt）的飞机服务；空—空通信应为相对速度高至1200节（kt）的飞机服务；7)地面台应能与200海里（NM）内的飞机通信；8)应在考虑频谱效率的同时支持区域覆盖的要求，而且不增加飞行员和管制员的工作负担，亦不降低通信可靠性；VDL方案及其发展状况9)应有能力在VHF频带内同时对几个ATS空域提供服务；10)应尽量减少StickMicrophone（话筒粘着）效应引起的电路阻塞；11)应具有测向功能。在选定区域内能确定高于2000英尺装有VHF收发信机的飞机位置；12)应采取安全措施，防止未经授权的用户利用话音和数据链；13)应提供比现行系统更强的防射频干扰能力；VDL方案及其发展状况14)应具有勿动通信功能，以减轻用户工作负荷；15)应便于从现行系统分阶段过渡到新系统；16)可以和现行系统共存；17)增加控制信道争用的机制（例如先服务，或者通过信令将信道让给优先权高的用户）；18)应具备自动管理功能，亦可人工操纵；19)应具备有对单架飞机和一组飞机寻址的能力，不一定要应答；VDL方案及其发展状况20)语音服务可用性（Availability）为0.99999，数据服务可用性为0.999；21)应支持地对空语音与数据链广播（例如用于自动终端情报服务（ATIS），自动气象观测系统（AWOS）和自动场面观测系统（ASOS）。概括起来，上面的21个方面说明了数据链系统的安全性、兼容性、可用性及性能。VDL方案及其发展状况新VHF基地通信系统性能要求：1)应提供至少是现行系统两倍的容量，因为现行系统在终端区域已经或者正在趋向饱和；2)应支持一群飞机共用一个信道的功能，即信道的时分多址TDMA工作方式，将一个信道分成若干个时隙，以便随时争用；3)应支持透明的空对空通信功能；4)语音通信应清晰可懂，并有用户可接受的质量；VDL方案及其发展状况5)应有能力给每个管制员/鉴派员及其有关的机群提供专用空地语音电路；6)从发端输入音频到收端输出音频的时延应小于250ms；7)在PTT激活后不发生音频剪切现象；8)除分别寻址外，任何未来系统不应强行限制每个讲话组（即同一扇区）的机载用户权；对于分别寻址，每个电路应能适应至少50个机载用户；VDL方案及其发展状况9)应支持飞机按其需要加入任何交谈组；10)应能支持紧急通信；11)应支持语音电路按优先等级接入；12)应以节约频谱的方式支持广域语音覆盖。VDL方案及其发展状况新VHF空地面通信系统数据链的性能要求：1)所有用户都可以利用数据链；2)应支持各种长度的信息电文，至少有传送24字节应用数据的能力；3)应支持数据链通信亦分优先等级；4)终端用户得到一份含有不可检测错误的电报的概率应等于或小于1×10-8；VDL方案及其发展状况5)少于24字节应用数据的电报应以0.95的概率在1s内传送，以0.999的概率在5s内传送；6)应与ATN兼容；7)应能用单一频率覆盖一个任意大小的空域。VDL方案及其发展状况新VHF空地通信系统的特点：1)全数字化；2)同一设备可同时提供语音和数据链通信；3)在同一射频信道上可同时通话与通数据；4)具有呼叫排队功能；5)紧急电文优先功能。VDL方案及其发展状况现行VHF空地通信系统的改进针对现行系统的缺点，国际上正在研究对现行VHF空地通信系统进行延期和远期改进，在此基础上，选出来未来VHF空地通信系统的候选方案。我国各相关研究机构也在努力对现行系统进行研究，以期待性能进一步提高。VDL方案及其发展状况VDL近期改进近期改进主要是针对在某些地区VHF信道已趋于饱和（例如西欧），或不久将趋于饱和（例如北美）。需提高频谱利用率，同时更考虑便于实施和过渡，允许在一个较长的过渡期内，现行系统和改进系统可以共存。我国目前主要还是提高VHF通信的抗干扰性能。近期改进的主要措施如下：1)改进频率指配准则；VDL方案及其发展状况2)利用其它设备（例如导航设备）和频率VHF广播，节省部分广播信道；3)减少紧急频率121.5MHz的保护频带；4)频谱利用最佳化，必要时重新研究各地面台的频率指配计划；5)充分利用136～137MHz；6)充分利用25kHz信道；VDL方案及其发展状况7)为ATIS/AWOS/ASOS预留特殊频率；8)降低地面发射机的功率；9)多用空地数据链，少用语音信道；10)减小对多台其始时的频率限制；11)增强抗干扰能力。VDL方案及其发展状况VDL远期改进：作为远期改进，必须考虑许多因素，应尽可能满足近期改进提出的要求和希望具有的特性，特别是有关增强安全、增加容量、降低成本、数/话兼容方面的要求。同时应考虑便于从现行系统向新系统过渡，不改变ATS的工作方式。目前提交给ICAO关于VDL远期的改进主要有以下七种方案可供研究：VDL方案及其发展状况1)系统1：语音：12.5kHz双边带调幅、数据：25kHz载波侦听多址访问（CSMA）；2)系统2：语音：8.33kHz双边带调幅、数据：25kHz载波侦听多址访问（CSMA）；3)系统3：语音：5kHz等效调幅数据：25kHz载波侦听多址访问（CSMA）；4)系统4：语音：5kHz数字语音数据：25kHz载波侦听多址访问（CSMA）；VDL方案及其发展状况5)系统5：语音：5kHz数字语音数据：5kHz载波侦听多址访问（CSMA）；6)系统6：语音/数据共用射频信道，25kHz时分多址（TDMA）7)系统7：语音/数据共用射频信道。25kHz分布式预约多址访问以上这些系统中，最有可能被选定为ICAO标准的是系统2和系统6。VDL方案及其发展状况系统2得到许多欧洲国家的支持。它将原有每一个25kHz语音信道等分为三个8.33kHz的语音信道，容量大大增加；原来的25kHz指配的信道频率可以继续延用，又增加了大量8.33kHz信道可供指配，这样可以迅速解决西欧地区信道饱和的问题，而且技术成熟，容易过渡。中国民航新建和正在扩建的VHF地空数据网既属于这种系统类型。VDL方案及其发展状况系统6是美国极力推荐的全新方案。它将原来一个25kHz的信道用时分多址方式（TDMA）分成了四个独立的信道，容量增加比系统2还多，而且是一种全数字化系统，非常灵活。

TDMA运行方案，可支持综合话音和数据通信。TDMA设计的关键特性包括：提供高至4倍的话音容量；增加抗射频干扰（RFI）的水平；有一定保密性，并以实际可行的方式对所有用户提供话音和数据链功能。VDL方案及其发展状况按着国际民航组织的要求，新的VHF空地通信系统将是以数据通信为主，数/话兼容的系统。目前AMCP正在制订VHF数据链路VDL的标准与建议措施（SARP）草案。优选的VDL方案有四种方式，方式1和方式2与上面提到的系统2对应，方式3与上面提到的系统6相对应。VDL方案及其发展状况VDL1：是从现有ACARS和其它VHF数据通信方式向VHF数据链方式过渡的中间步骤。飞机与地面通信时采用单频半双工方式。远端地面站收到飞机的信息后，先通过地面网络送至网管中心，经处理后通过地面网络送至离飞机最近的远端地面站，然后转发给飞机。可提供ATN子网服务，并能与其它ATN子网交互操作。VDL方案—VDLmode1

信道带宽仍用25kHz，调制方式用AM-MSK，信道速率为2400bps，采用面向比特协议，透明传输分组数据。空地之间用可交换的虚电路连接方式，可提供ATN子网服务，并能与其它ATN子网交互操作。媒体访问用载波侦听多址（CSMA）方式。分组数据错误率要求达到10-6，可用性应达99.9%。机载设备包括VHF收发信机和数据处理、执行协议的微机，地面设备包括若干覆盖航路的VHF远端地面站和VDL方案—VDLmode1

一个网管数据处理中心，每个远端地面站包括VHF收发信机和执行协议的微机。飞机与地面通信时仍采用单频单工方式。航路中的各远端地面站可指配同一频率，终端区地面站使用的频率视信道负荷而定。若通信量很少，终端地面站亦可用与航路相同的频率。通信时，远端地面站收到飞机的信息先要通过地面通信网送到网管中心，在网管中心处理后再通过地面通信网分送至有关地面用户。VDL方案—VDLmode1地面用户发送的信息亦要经过地面通信网发送至网管中心。处理后通过地面通信网送至离飞机最近的远端地面站，再转发至飞机。（注解：类似过去的电视信号接力传送方式。）VDLmode1技术限制：1)频谱使用固定，且已接近极限；2)存在其它航空组织的频谱再分配的压力；3)增加频率干扰阻碍了某些信道的分配。VDL方案—VDLmode1VDL2：是ICAO航空移动通信专家组（AMCP）在1997年指定的空—地数据链方式，有许多国家和地区参与了开发和建设。目前，欧洲各国是VDL2的主要支持者和实施者。他们从2001年开始对使用VDL2数据链的可行性进行试验，一个基于VDL2的ATN网络项目Link2000+正在建设当中。日本也在实施VDL2数据链建设，已建了2个地面站，并计划在2004年再建8个。VDL方案—VDLmode2功能性上，VDL2不支持话音，可提供空对地通信和上行链路广播，可满足航务管理通信（AOC），并可以有限地用于CPDLC和ATIS等ATC应用。此方式不提供优先权功能，在高负载时信息时延增加，不适合应紧急状况使用。

VDL2的信道间隔为25kHz，调制方式为差分8相相移键控（D8PSK），在MAC层采用CSMA（带冲突检测的载波侦听）。VDL方案—VDLmode2在数据链路层它采用AVLC（AviationVHFLinkControl）协议，这是一种HDLC（高级数据链路控制）协议的具体应用。VDL2的信道传输速率是31.5kbps，实际数据传输能力大概为10kbps。VDL2的数据链路帧格式如图所示。VDL2的同信道干扰（CCI）值为22-26dB。VDL方案—VDLmode2标志符目的地址源地址链路控制用户信息帧校验标志符图VDL2AVLC帧格式VDLmode2技术局限1)由于信息量的增加引起信息延时化增加，故不适于中高密度区域紧急时刻的应用；2)高的交通流量可能导致链路下降甚至为0，因而不适合中、高密度区域的紧急安全应用。这种方式与VDL1方式类似，不同之处是调制方式改为差分8相相移键控（D8PSK），速率为31.5kbps。使用CSMA媒体侦听协议。VDL方案—VDLmode2VDL3：信道带宽仍为25kHz，调制方式为D8PSK，速率为31.5kbps(10.5千符号/s)。上行链路与下行链路使用同一频率，媒体访问采用TDMA方式。每120ms为一帧，每帧分为四个30ms的时隙，每个时隙形成独立的双向空地电路，可能通数字话音，也可以通数据。这样原来一个25kHz信道相当于分成了四个子信道，可以任意组合，同时通话音和通数据。VDL方案—VDLmode3每个时隙又分成两个子信道，一个是管理（M）子信道，携带信息和电路初始化的系统数据。另一个是语音/数据（V/D）子信道，传送用户数据，话音通信采用4.8kbps声码器（普通话音），4.0kbps编码（截短的话音），帧长20ms或30ms，周期性地在一个指定的TDMA话音时隙内发送突发信号，总信道速率为31.5kbps。语音系统的操作仍采用PTT单工方式，讲话前先听，没有别人在讲话时才可以按下PTT开关。VDL方案—VDLmode3数据通信采用单信道单工方式，周期性地在一个指定的TDMA话音时隙内发送突发信号，总信道速率为31.5kbps（每个数据电路速率为4.8kbps）。采用面向比特协议，与ATN网络完全兼容。分组数据错误率为10-7，可用性达到99.999%。这种通信系统在每个25kHz模拟信道中计划使用4个话音和数据电路来提供比现行模拟系统至少大两倍的空地话音电路容量。VDL方案—VDLmode3VDL3的应用目标：要求使用综合话音和数据通信系统支持尽可能多的应用。具体的应用包括—航路空中交通管制，包括洋区管制；2)终端空中交通管制；3)机场服务；4)航务管理；5)其它用户管理。VDL方案—VDLmode31、VDL3的基本体系结构：在物理层，TDMA体系结构完全符合ICAO的VDL标准。这有两个优点，即简化了TDMA系统标准化过程；准备途径使初级话音系统较易升级到提供综合数据链通信。与TDMA系统有关的物理层特性如下，1)频段：118~137MHz；2)RF信道：25kHz；3)信道结构：单频（上、下行链路使用）；VDL方案—VDLmode34)调制方式：差分8相移键控（D8PSK）；5)总信道速率：31.5kbps（10.5千符号/s）2、VDL3的定时结构：VDL3系统所有操作均以120ms的TDMA帧为基础，每个TDMA帧又包括四个30ms时隙。这些时隙的每一个形成能支持双向实时话音或数据链应用的独立双向空地电路基础。VDL方案—VDLmode3VDL3系统帧结构：管理子信道（M），携带信令和电路初始化的系统数据；话音或数据（V/D）子信道携带用户信息。VDL方案—VDLmode3时隙A时隙B时隙C时隙DTDMA帧，120msM子信道V/D子信道时隙，30msVDLmode3技术局限：1)这种模式由地面站提供时钟与控制数据，因而工作区域受到限制。在远区域不能提供空—空通信；2)地面站的失效将影响整个系统；3)频谱管理问题；4)克服邻道干扰有一定困难。VDL方案—VDLmode3VDL4：是由瑞典民航局提出的数据通信方案。其利用GNSS系统信息定时，采用面向比特协议，与ATN网完全兼容，还可提供超过ATN网性能的服务，如广播和空-空通信。目前欧洲航行安全组织（Eurocontrol）正在致力于开发用于通信、监视服务的VDL4系统，主要工作包括标准、频率和体系结构等三方面。它是自组织时分多址（STDMA）VHF数据通信系统，具备通信、导航、监视全面服务的能力。VDL方案—VDLmode4它的基本原理：利用GNSS进行定位并通过STDMA的VHF数据链将其位置报告（飞机、车辆、船只、地面站）广播发射出去。同一STDMAVHF数据链路既可用于数据广播又可用于用户的选址通信。这些数据报文中的信息也可用于对STDMAVHF数据链路上的通信进行管理。此方案特别适合于地—空，空—空、地—地之间的实时空中交通服务中的数据交换（如ADS-B，CPDLC，FIS-B，LADGNSS等）。VDL方案—VDLmode4用户和地面站必须装有STDMA设备。STDMA数据链基本上和GNSS卫星时间同步，因此该方案中的基本通信功能（ADS-B定位ACAS等）在没有地面设施的情况下也能实现。STDMA占用25kHz信道，可以工作在传送速率为9.6kbps的GMSK调制方式下，也可以工作在传送速率为31.5kbps的D8PSK模式下。VDL方案—VDLmode4VDL4不支持话音，数据传输方面与ATN完全兼容，能够实现空对地通信、上行链路广播、下行链路广播以及空对空通信和空对空广播，可提供超过ATN网性能的服务，如ADS-B。VDL方案—VDLmode4VDL4信道带宽为25kHz，只作数据通信。调制方式目前为GFSK，介质访问方式为STDMA。信道时间被分为固定长度的时隙，这些时隙组成若干个“超级帧”，每个“超级帧”包含4500个时隙（每个时隙包含一个“突发”），时间长度为60s。这样，每个时隙占用的时间长度为13.33ms，每秒钟有75个时隙。信道传输速率是19.2kbps，数据净传输速率是14kbps。VDL方案—VDLmode4VDL4的数据链路帧格式如图所示。VDL4的频率重复利用率远高于VDL2。VDL方案—VDLmode4标志符自主/定向标志保留ID版本号源地址保留数据用户信息CRC校验标志符消息ID扩展保留ID图VDL4STDMA时隙“突发”格式VDLmode4技术局限：由于采用GNSS授时，在GNSS失效后应用备份时钟源，否则系统不能工作。VDL方案—VDLmode4机载设备集成方面：VDL3可以用1套VHF设备完成话音和数据的收发；VDL2需要另外的设备完成话音通信；VDL4需要1个发射天线和多个接收天线。这3种方式都需要增加用于各自模式的机载无线电台、新的管理模块及各自的人机接口。VDL方案比较说明在功能性、性能和频谱利用率方面，VDL3和VDL4都明显优于VDL2。VDL4更像是VDL2的下一代替代品，VDL3则同时实现了数据和话音通信。然而由于VDL2已经在欧洲和日本等地大量部署，现已几乎成为了既成事实的一种数据链方式。美国在局部使用了VDL2后，已经决定全面推行VDL3，在一段时间内VDL2、VDL3方式共存。VDL方案比较说明现在的实际情况是VDL2、VDL3和VDL4都有各自的支持者和推行者，这既是这几种技术手段实用性的体现，也是不同国家，地区和组织多方面利益的折射。三种数据链解决方案各有优缺点，但具体技术上的争论仍然不会停止。因此要搞出一个ICAO统一的VDL模式的渡方案还有诸多困难，要等到ICAO提出RCP后才会有分晓。VDL方案比较说明对中国而言，如果采用多种数据链方式共存、逐步过渡的方案，将需要引进不同的地面和机载系统。由于不同数据链技术彼此互不兼容，设备和软件不能通用，因此只选用一种数据链方式，逐步过渡是一种经济的和易于操作的方案。中国目前航路话音通信多依赖HF电台。传统的单边带通信的话音效果较差，易受干扰。考虑到既能改善话音通信的质量，同时满足所有ATN数据传VDL方案及其发展状况输需求，并且飞机设备配备方面成本相对较低，VDL3应该是一个具有吸引力的方式。对于过渡的具体实施，可以考虑分区域逐步部署地面设施，使用多模式电台，允许在一段时间内与传统通信方式共存，分阶段实现数据链对所有航路和航站的覆盖，直至完成向ATN的最终过渡。VDL方案及其发展状况4.4AMSS方案及其发展状况新航行系统通常也被称作星基航行系统，其主要原因是以星基为主进行全球通信、导航、监视。在航路中，当VHF覆盖不到，HF通信效果不好时，可以采用航空移动卫星业务（AMSS）通信方式。目前由于ADS的引入，以及AMSS的高可靠性、高效率，在终端区可以与VDL、Smode通信方式共同使用。现由航空移动通信专家组（AMCP）制定的AMSS的标准与建议措施（SARP）已归入附件10中。此SARP是针对利用静止卫星制定的，因此，目前AMSS通信还不能在高纬度（75°以上）地区使用。AMSS方案及其发展状况AMSS方案及其发展状况航空移动卫星业务AMSS的主要组成部分包括：空间段（卫星及控制地球站）；地面地球站（GES），提供卫星与陆地话音及数据网之间的接口；机载地球站（AES），由机载航空电子设备和天线系统组成。AMSS的系统结构应能满足空中交通服务（ATS）、航务管理（AOC）、航空行政管理通信（AAC）及航空旅客通信（APC）在内的通信要求。AMSS方案及其发展状况同一种系统结构可用于不同的业务等级，从基本的低数据速率业务到多信道高速据速率业务。AMSS系统的性能等级可以选择，以便适应使用要求。其性能等级分为四级，分组数据业务支持速率有0.6kbps、4.8kbps和10.5kbps等三种；电路业务方式支持的速率为21kbps。注：电路业务方式也就是通常的电话通信业务。1级性能提供基本分组数据通信，它要求AES接收并处理信道速率为0.6kbps和1.2kbps的P信道信号。还要求AES以上述信道速度在R信道或T信道上发射信号。因此要求R信道和T信道能力。所使用的信道速率取决于链路质量，而链路质量则取决于GES测量的误比特率（BER）或是估计的误比特率。决定信道速率的主要因素是卫星和AES天线增益，以及卫星和AES射频输出。AMSS方案及其发展状况2级性能规定P信道速率为0.6kbps和10.5kbps，R信道和T信道信道速率为0.6kbps和10.5kbps。在使用这些信道速率时，起决定作用的主要因素是AES天线增益，在使用全球波束卫星时，AES的天线增益至少是12dB。该性能提供更大的数据通信吞吐量，更快的信息传递，可以降低运行费用。如1级性能那样，2级性能要求一个发射信道和一个接收信道。AMSS方案及其发展状况3级性能在2级分组数据通信的基础上，增加了电路能力，使用发射和接收C信道进行话音通信。这些C信道可用10.5kbps或是21kbps的信道速率工作，以便支持9.6kbps声码器进行话音通信。C信道还提供电路方式数据通信，但这不是安全通信业务所考虑的部分。所使用的C信道速率取决于1/2码率前向纠错（FEC）编码是使用（1/2码率编码要求21.0kbps）AMSS方案及其发展状况资料已经规定，允许使用那些能在5.25kbps或6.0kbps信道速率工作的更低速率的声码器。3级需要一个发射信道（R、T或C信道）和两个接收信道（P信道和C信道）。系统中双向分组通信和电路通信是不可能同时工作的，但是通过发射信道类型之间的切换实现准同时工作还是存在可能性的。AMSS方案及其发展状况AMSS方案及其发展状况4级性能是在3级性能的基础上增加附加发射信道能力，以便实现双向分组通信和电路通信同时工作。4级性能要求两个或更多的发射信道（R或T和C信道）和两个或更多的接收信道（P信道和C信道），并对每个信道载波和线性功率放大器进行功率控制。信道速率与3级相同。在一个发射信道上，既要求有R信道能力又要求有T信道能力，但并不要求同时具备。AMSS方案及其发展状况AMSS是第一个航空安全通信业务，这种业务把话音和数据以及非安全业务都综合在一起。这种综合业务必须遵守信息优先等级。一个数据报文被另一个更高优先等级的报文优先占用，可很容易地在系统内部处理，并且不会丢失信息。在有两个发射机的AES中，通常没有必要使一个更高优先等级的数据呼叫占用另一个话音呼叫，反之亦然。AMSS报文类型：在AES或GES中，报文的传输序列是按照给定的优先等级方案排序的。在AMSS子网接口处，AMSS标准和SARPs规定了分组数据的优先等级方案。在AMSS内，该外部优先等级方案得到分配给的各种信令及与话音有关功能的内部优先等级方案的扩展。在链路层，该得到扩展的优先等级方案称为Q—优先权号。这个“Q—优先权”号条目符合ICAO附件10的优先等级。AMSS方案及其发展状况优先级顺序是来源于无线电规则的51条。单个的Q—优先权条目，包括语音和数据两者，也包括必须去汇集语音和数据的信令。Q—优先权号与被选择的最佳系统性能和完整性有联系。AMSSQ-号功能

15遇险/紧急话音；信令

14遇险/紧急数据报文

13为信令保留

AMSS方案及其发展状况AMSSQ-号功能

12飞行安全话音；信令

11飞行安全数据报文；与导航有关的通信

10气象和飞行正常话音；信令

9为信令保留

8气象数据报文

7飞行正常数据报文

6航空信息服务报文

AMSS方案及其发展状况AMSSQ-号功能

5航空行政管理数据报文，网络/系统行政管理数据报文

4驾驶舱和座舱常规话音；信令

3-0各种航空行政管理通信和航空旅客通信；其它AMSS方案及其发展状况系统定时：各个信道的全部发射定时都由P信道控制。如果需要，可以通过P信道将个地球站同步在世界协调时（UTC）上，这样可使所有利用卫星航空移动通信服务的飞机拥有一个世界范围的参考时间。因为作此所需要代价过高而实际用处不大，因而没有作此要求。AMSS方案—信道格式类型信道间隔：为了减小相临信道间的干扰、确保在由多种原因引起的多普勒频移情况下能正确调谐在信道上，AMSS规定了17.5kHz、10kHz、7.5kHz、5kHz和2.5kHz五种信道间隔。信道以较低的速率传送数据时，发往飞机（P信道）和从飞机发出（R和T信道）的可能信道间隔是不同的。AMSS方案—信道格式类型P信道：组成AMSS的每个地面地球站（GES）至少有一个P信道要连续不停地发射。注册在某个GES上的AES必须不断地监视这个GES发来的P信道数据。P信道采用时分复用的办法给正在监听它的AES发信息。GES的P信道功能组成为：扰码、前向编码纠错、交织、插入定时标志、调制等。帧周期为500ms或其整数倍。在接收端的P信道接收机完成与之相反的处理。AMSS方案—信道格式类型R信道：准备注册在AMSS的所有AES都用一个R信道，这个R信道被指定用于某个GES的特殊服务区。AES注册有效期间，AES被分配一个或多个R信道（以合适的信号速率）。利用这些R信道，AES可以发射信号和少量数据，并要求T信道的服务。R信道采用数据突发模式，符合SARPs并具有符合随机存取时隙ALOHA协议的时隙结构。AMSS方案—信道格式类型发射端（AES）中每个信道的功能为：扰码、前向编码纠错、交织、插入定时标志、调制等。R信道接收端具有与发射机功能相反的处理。R信道发射定时：R信道的时隙发射来源于P信道中的超帧。R信道的时隙长度取决于信道波特率。任何给定的R信道时隙的开始取决于P信道的格式识别码的第一个比特的开始沿。R信道可以在此时刻的时隙周期的整数倍开始突发。AMSS方案—信道格式类型T信道：AES注册有效期间内，它可被分为一个或多个T信道频率（以合适的信道速率）。同时这些信道由于其它一些AES的要求也由它们使用，这样对GES来说在使用这些信道时就会有短时间冲突。如果容量已被指定的话，对T信道容量的要求可以转给R信道或T信道。T信道的突发模式数据信道特性已在SARPs中作了规定，并符合预约TDMA协议的时隙结构。AMSS方案—信道格式类型T信道发射端（AES）中每个信道的功能为：扰码、前向编码纠错、交织、插入定时标志、调制等。T信道接收端具有与发射机功能相反的处理。T信道突发长度从2到31个信号单元之间变化。交织器所用列数随着发射比特率及突发长度的不同而按SARPs变化。每次突发都包含一个特殊的短信号单元—突发标识，它可以保证发射它的AES和接收它的GES总是认识的。AMSS方案—信道格式类型T信道发射定时：T信道也同步于P信道超帧。但在这种情况下，超帧被分成了1024个时隙，每个时隙大约为7.8ms。在同一个GES开展下的不同的两个AES的突发信号之间的保护时间约为39ms（五个时隙）。AMSS方案—信道格式类型C信道：C信道为一电路模式信道，用于传输数字语音或数据。AES可以通过R信道申请而后由GES通过P信道给其分配一个C信道。每个C信道的发射端的功能块为：基带数据（如话音）和子带数据信道的接口；基带信号与子带信号的复合；扰码；前向编码纠错；交织；插入定时标志；调制等。C信道接收端具有与发射机功能相反的处理。AMSS方案—信道格式类型C信道具有几种不同的信道速率：5.25kbps、6.0kbps、10.5kbps和21.0kbps。随着语音处理技术的进步，可以在保证系统性能的前提下降低信道速率。信道速率5.25kbps和10.5kbps时不进行编码。这些不编码信道的应用包括发射4.8kbps和9.6kbps语音编码的声音，这种场合下，对频谱限制很严，但对能量却限制不大，在对语言编码时已将其重要比特保护了起来，因此不太需要再次在调制前进行FEC编码。AMSS方案—信道格式类型C信道的帧结构：全部信道速率下的帧周期均为500ms。发往飞机的载波是由语音激活的。每次发射前，应先发射前导码和独特码，因此独特码周期为500ms。独特码的定时出现取决于激活的开始时刻。当交织器中无语音数据时将发送后同步码。AMSS方案—信道格式类型C信道的语音激活：发往飞机的载波激活上由C信道界面上的电子信号控制的。当C信道用于语音通信时，次信号由语音编码器给出。当语音编码器探测到声音时就发出打开信号，但在发出关闭信号前要延迟一段时间，以避免在语音正常停顿时被不适当地关闭。另外，前向载波也可按要求由子带信号激活。AMSS方案—信道格式类型C信道的数据激活：信号线109用于数据信道接收线路信号检测。从GES声音波段调制解调器来的电信号控制C信道的激活接口。当呼叫进入数据模式时，接口被初始激活，此时信号线109变为ON状态。接口在正常情况下处于激活态，直到AES处于非激活数据模式。若信号线109变为OFF状态，则表示失去了远处调制解调器发来的载波，发射接口单元转换为“非激活”。AMSS方案—信道格式类型子带C信道：子带C信道传递的数据包括为建立监视、功率控制