Авиационная электросвязь / 5. ЭТХ и надежность систем связи

Эксплуатационно – технические характеристики систем связи

Эксплуатационно-техническими характеристиками принято называть данные о функциональных возможностях и качестве работы систем связи.

Информационные характеристики позволяют оценивать качество связи (искажение сигнала => сообщение или его часть не доходит до адресата). Вводится три вида информационных показателей: первый характеризует степень соответствия принятого сообщения переданному при условии, что сообщение принято, и называется верностью; второй – вероятность нарушения связи либо вероятность ее отсутствия и называется надежностью; третий – быстродействие.

Эргономические характеристики – отражают степень приспособленности средств связи и устройств воспроизведения сообщений к потребностям пользователя как оператора.

Экономические характеристики позволяют оценить затраты энергии и ресурсов на передачу сообщений с требуемым качеством.

Обобщенные характеристики предназначаются для интегрального описания основных свойств системы связи и степени их соответствия некоторой эталонной системе.

Технические характеристики отражают особенности технической реализации системы связи и несут дополнительную информацию об их эксплуатационных возможностях.

К Основным техническим характеристикам относятся:

диапазон волн; стабильность параметров (в частности стабильность частоты, ширина полосы частот канала, число каналов, дальность действия, способы разделения каналов, энергетические характеристики (уровень сигнала и помех), используемые методы кодирования и модуляции.

Диапазоны и другие характеристики каналов, установленные ИКАО и Международным союзом электросвязи в табл. 1

Верность сообщений

Мерой верности речевых (телефонных) сообщений служат так называемые артикуляционные искажения звуков, речи, слогов, слов и фраз.

Различают три вида: звуковая, словесная и фразовая артикуляция.

Звуковая и слоговая называется разборчивостью речи, словесная и фразовая – понятностью.

Табл. 1.

Нормирующие показатели допустимых значений артикуляционных сообщений

Артикуляция	Слабая	Удовл.	Хорошая	Отличная
Слоговая Словесная Фразовая	25-40 75-87 90-95	40-55 87-93 95-97	55-80 93-98 97-99	70 98 99

Мерой верности речевых (телефонных) сообщений служат артикуляционные искажения звуков, речи, слогов, слов.

Звуковая и слоговая артикуляция называются разборчивостью речи, словесная и фразовая – понятностью.

Руководство по радиотелефонной связи ИКАО (1984г.) и в ГА СССР (НТЭРТОС - 86) предусматривает оценку разборчивости речи по пятибалльной системе: 1 – полная неразборчивость (срыв связи); 2 – понимание сообщения с большим напряжением внимания с переспросами и повторами; 3 – понимание передаваемого сообщения без переспросов и повторений; 4 – понимание передаваемого сообщения без затруднений; 5 – понимание сообщения без малейшего напряжения.

Надежность связи

Надежность связи — способность средств связи и корреспонден­тов обеспечивать быстрое установление и устойчивое поддержание бесперебойной связи на всем протяжении полета и в любое время суток при высоком качестве передачи сообщении и их верности. Надежность связи характеризуется рядом показателей, вероятно­стью правильного прохождения сообщения адресату, вероятностью отсутствия нарушений связи, либо вероятностью нарушений связи, средним временем наработки на нарушение связи, коэффициентом готовности и др.

Вероятность отсутствия нарушений связи оценивают вероятностью отсутствия перерывов в связи в течение установленного времени. Вероятность нарушений связи вместе с вероятностью их отсутствия составляет полную группу событий, и их сумма равна 1. Вероятность отсутствия нарушений связи зависит от вероятности безотказного функционирования средств связи, от­сутствия отказов линии связи и от безошибочных действий пилота, штурмана, бортрадиста и диспетчера службы движения.

Обозначая интегральный закон распределения нарушений связи как Q (t), закон распределения длительности периодов осутствия нарушений P(t), а плотность распределения нарушений f(t), имеем

Вероятность нарушения связи за время t выражается через законы распределения Q(t) и f(t) следующим образом:

Среднее время наработки и на отказ Tср – математическое ожидание продолжительности связи до момента её нарушения:

Среднее время наработки на отказ эксплуатируемых бортовых и наземных средств радиосвязи составляет несколько тысяч (обычно 2000) часов.

Коэффициент готовности системы связи – лтношение среднего времени наработки на отказ к сумме и среднего времени восстановления связи Tв:

Требования к надежности АС УВД в районах с высокой интен­сивностью воздушного движения характеризуются следующими данными. Коэффициент готовности средств подвижной связи в пре­делах сектора УВД должен превышать 0,99997, а К_г каналов связи между смежными диспетчерскими пунктами должен быть ^ 0,997. Резервная радиосеть фиксированной службы должна иметь 0,93. Для районов с невысокой ИВД считается целесообразным достиже­ние К_г для каналов подвижной службы 0,85...0,95, для каналов фик­сированной службы 0,7...0,9.

Надежность связи достигается выбором соответствующих диапа­зонов радиоволн, применением надежной бортовой и наземной ап­паратуры, ее резервированием, четкой организацией связи, выделе­нием специальных ”аварийных радиоканалов, использованием эффективных методов помехозащиты, умелой и безошибочной экс­плуатацией аппаратуры, строгим соблюдением дисциплины и поряд­ка ведения связи.

Организация воздушной связи должна предусматривать мини­мальное число операций по смене частот на борту ВС и минималь­ный объем операций по координации функции между органами УВД.

Основной диапазон, выделенный для канала авиационной воздушной связи – диапазон мертвых волн и, в частности, его участок в пределах 118...136 МГц. В этом диапазоне волн обеспечивается высокая надежность поддержания связи, так как на распостранение радиоволн не оказывают влияние ни метеообразования, ни ионизированные слои атмосферы, всецело определяющие возможности декаметровых каналов связи. Как известно, непостоянство уровня ионизации верхних слоев, его зависимость от интенсивности солнечного и космического излучения приводят к нарушениям связи в каналах декаметровых волн. В диапазоне мертвых волн сравнительно низок уровень естественных и промышленных помех, что так же имеет очень большое значения для обеспечения высокой надежности связи. Радиоизлучение МВ-диапазона распространяется только в пре­делах прямой видимости, поэтому для обеспечения непрерывности связи практикуется установка радиоретрансляторов, дистанционно управляемых из пунктов УВД, размещение наземных радиосредств на возвышенностях и высотных сооружениях и другие меры.

Условия прямой видимости оказывают существенное влияние на дальность связи при полетах на малых высотах в районе аэродрома. Для предотвращения нарушений связи на малых высотах в докумен­тах ИКАО определены обязательные для выполнения минимальные значения дальностей связи для нижних эшелонов полета (табл. 2.3).

В Приложении II к Конвенции ИКАО определено в качестве стандарта требование о том, что средства аэродромного диспетчер­ского обслуживания должны обеспечивать установление и поддер­жание связи с ВС на любом расстоянии в пределах 45 км от аэрод­рома. Средства воздушной связи диспетчерских пунктов подхода и районных диспетчерских пунктов должны обеспечивать связь с ВС в пределах зон ответственности этих пунктов.

Необходимо отметить весьма эффективно используемый на практике метод повышения дальности и надежности радиосвязи между наземными пунктами и экипажами ВС в диапазоне МВ.

Когда управляемое ВС оказывается за пределами радиогоризонта наземной радиостанции (РС) диапазона МВ, для поддержания связи с ним можно использовать посреднические возможности эки­пажей ВС, расположенных над радиогоризонтом и способных под­держивать связи и с диспетчером, и с экипажем загоризонтного ВС, с которым у диспетчера нет прямой связи. В подобной ситуации диспетчер может обратиться с просьбой передать данное сообщение другому ВС. Затруднений в осуществлении такой операции обычно не возникает, так как РС обоих ВС входят в радиосети диспетчера, т. е. работают на одной и той же частоте.

При благоприятных условиях, т. е. при большой высоте полета ВС – ретранслятора, соответствующем расположении обоих ВС, удачной ориентации ДНА бортовых РС и достаточной мощности передатчика ВС – ретранслятора, дальность связи с ВС, оказавшемся за пределами радиогоризонта, может достигать 800 км и не зависит от высоты полета управляемого ВС.

Фунция связи	Номер эшелона		Высота полета, км		Дальность, км		Обозначение вида обслуживания
Аэродромное диспетчерское обслуживание, включая пеленгацию	40		1200		45		T
Обслуживание с помощью посадочного РЛ	40		1200		45		PR
Автоматическая передача информации в районе аэродрома (ATIS)	200		6100		108		AT
Диспетчерское обслуживание подхода, включая радиолокационное управление и пеленгацию:
Малые высоты	100		3500		45		(APP)L
Средние ”	150		4550		72		(APP)I
Большие ”	250		7600		90		(APP)H
Районное диспетчерское обслуживание, включая радиолокационное управление:
Нижнее воздушное пространство		250		7600		В пределах данного района		(ACC)L
Верхнее ” ”		450		13700		В пределах данного региона		(ACC)V
Полетно-информационное обслуживание (нижнее воздушное пространство)		250		7600		В пределах района полетно-информационного обслуживания		F

Метод ретрансляции сообщений может использоваться в случае необходимости и экипажами ВС, оказавшихся на малых высотах, и экипажами ВС, терпящих бедствие, если прямая связь с диспетчера­ми УВД по какой-либо причине невозможна.

Для достижения непрерывности и высокой надежности воздуш­ной (и наземной) связи радиоканалы метрового диапазона волн (а в наземной связи проводные каналы) резервируются радиоканалами ДКМ - и ГКМ- диапазонов. Радиоканалы ДКМ- диапазона позволяют вести связь на средних и малых широтах при удалениях между корреспондентами до нескольких тысяч километров. Так как ДКМВ не всегда обеспечивает устойчивую связь, при организации связи в этом диапазоне выделяется не одна, а несколько рабочих частот, и обмен сообщениями осуществляется на той частоте, прохождение сигналов на которой оказывается наиболее благоприятным.

Каналы ДКМ- и ГКМ- диапазонов волн предназначаются в качестве резерва, а в тех случаях когда наземные РС диапазона метро­вых волн отсутствуют, — в качестве основных каналов. При этом каналы ДКМВ используются для Дальней связи на средних и низких широтах, каналы ГКМВ — на высоких широтах.

Возможность кардинального повышения надежности связи и обеспечения, ее непрерывности независимо от дальности, высоты полета и географического положения ВС открывают спутниковые системы связи (ССС).

Для проведения аварийно-спасательных работ международным соглашением выделены каналы 121,5 Гц (диапазон МВ) и 2,182 Гц (диапазон ДКМВ). Для связи между ВС и наземными службами, занятыми поисково-спасательными работами, дополнительно к час­тоте 121,5 Гц выделяется канал 123,1 Гц, переход на который произ­водится после установления связи на частоте 121,5 Гц. Кроме того, в случае необходимости поддержания связи с ВС, терпящим бедст­вие, или с ВС, потерявшим радиосвязь, диспетчер УВД имеет право вводить режим радиомолчания в сети и для передачи сообщений на борт ВС может использовать систему наземная приводная РС — бортовой радиокомпас.

В соответствии с требованиями НЛГС-3 на борту ВС, оснащен­ных двумя и более двигателями, устанавливают по 2 радиостанции МВ с электропитанием от аварийных источников при отказе основ­ной электросети. При отказе бортовой РС для передачи на борт сообщений, используется дальняя приводная радиостанция. Предус­матривается 100 %-ное резервирование наземных радиосредств.

В документах ИКАО (Doc. 9426/AN/924) указываются важней­шие направления работ по обеспечению высокой надежности назем­ных систем диспетчерской связи. К их числу относится создание многофункциональных линий авиационной наземной связи, обеспе­чивающих возможность независимого обмена данными различных классов (например, обмена данными по вопросам взаимодействия УВД, метеорологической, аэронавигационной и другой информа­цией). При этом наряду с такими линиями представляется необхо­димым выделять ввиду ее чрезвычайной важности дополнительную независимо функционирующую линию телефонной связи, пригод­ную для немедленного разрешения критических ситуаций и для использования в качестве резерва.

Линии наземной связи УВД обычно не находятся в полном под­чинении аэронавигационных служб, поэтому должна предусматриваться возможность регулярной проверки их на частоту отказов и на время, необходимое для полного восстановления работоспособности. Это время — один из показателей надежности связи. Органы УВД должны постоянно обеспечиваться информацией о состоянии средств наземной электросвязи и особенно средств телефонной связи между взаимодействующими органами УВД.

При установке оконечных устройств различных линий связи, представляемых диспетчеру УВД, необходимо предусматривать их объединение и сосредоточение в одном пульте (селекторной па­нели).

Среди мероприятий, направленных на уменьшение влияния по­мех, следует упомянуть прежде всего выбор диапазона волн. Уро­вень помех естественного прохождения и помех, обусловленных деятельностью человека, в диапазоне МВ значительно меньше, чем в диапазонах более длинноволновых излучений. Это один из важных факторов обеспечения надежности воздушной радиосвязи.

В системах авиационной связи используют разнообразные мето­ды и средства помехозащиты: выделение (селекция) полезных сиг­налов из помех, цифровые методы передачи информации (помехо­устойчивые коды), проверку правильности приема сообщения на передающем или приемном конце с помощью каналов обратной связи.

В сетях воздушной связи установлен обязательный порядок под­тверждения правильности приема большинства основных сообще­ний путем передачи принятого сообщения корреспонденту, от кото­рого оно получено. Обязательному повторению подлежат сообщения от диспетчера, отличающиеся от типовых или требующие от коман­дира воздушного судна изменения ранее принятого решения или плана полета, диспетчерские разрешения или запреты на пересече­ние ВПП, занятие исполнительного старта, взлет, заход на посадку, выполнение посадки, изменение эшелона (высоты) полета, значение принятого и установленного на высотомере давления, значение за­данного времени, заданные значения эшелона, курса, магнитного путевого угла, рабочего направления ВПП, скорости полета, значе­ние заданной частоты канала связи. Повторение гарантирует высо­кую степень достоверности принятых сообщений и исключает воз­можность появления ошибок, следствием которых могут быть авиационные происшествия.

Регламентом Международного союза электросвязи в сетях воз­душной связи предусматривается необходимость обязательного про­слушивания канала перед выходом на передачу и устанавливается приоритет в выходе на связь радиостанциям воздушных судов. Для уменьшения уровня помех выход на связь рекомендуется произво­дить только в том случае, если есть основание рассчитывать, что ВС вошло в зону действия РС наземного диспетчерского пункта.