6.6. Протоколы информационного обмена авиационной сети электросвязи (atn)

Функционально протоколы сети ATNможно разделить на три группы:

- протоколы бортовой подсети;

- протоколы подсети "воздух-земля";

- протоколы подсети "земля-земля".

6.6.1. Анализ протоколов бортовой подсети

Преимущества развертывания сети ATN проявятся в полной мере только тогда, когда соответствующим оборудованием будет оснащено подавляющее большинство воздушных судов. Соответствующее бортовое оборудование должно устанавливаться на существующие и перспективные воздушные суда. Международные документы ARINCопределяют протоколы взаимодействия блока управления связью с бортовыми системами, являющимися оконечными устройствами сети ATN:

ARINC-758 – Блок управления связью (CMU), определяет архитектуру протоколов для осуществления управления и доступа к различным каналам связи и службам, доступным для самолета;

ARINC-429 - Стандарты авиатранспортной промышленности на передачу цифровых данных между элементами систем авионики;

ARINC-618 – Протоколы канального уровня подсети «воздух-земля» в режиме ACARS;

ARINC- 619 - Протоколы подсетевого уровня бортовой подсети;

ARINC- 620 – Характеристика интерфейса с поставщиком услуг, форматы сообщений;

ARINC- 622 – процедуры, повышают функциональные возможности системы ACARSдля соответствия специальным требованиям ОВД приложений;

ARINC- 623 – Определение байториентированных приложений ОВД.

Это соответствует Международным требованиям по организации сетевого адресного пространства, основой которого является маршрутизация сообщений на базе адреса воздушного судна, а также внутренняя маршрутизация по бортовой подсети с учетом индексов, субиндексов, идентификаторов типов сообщений. В настоящее время большинство ВС оснащено байториентированной (знак-ориентированной) аппаратурой передачи данных, хотя приложения УВД при разработке были ориентированы на использование биториентированной аппаратуры. Поэтому Международной организацией ИКАО был принят промежуточный этап, когда наиболее рациональным является сочетание как байт, так и биториентированных приложений (ARINC 622 ARINC 623).

6.6.2. Протоколы подсети «воздух-земля»

Вторая группа протоколов отвечает за организацию подсети "воздух-земля". Они должны обеспечивать функции физического, канального уровней и подуровня доступа к подсети в соответствии с моделью OSI. В Руководстве ИКАО по сети ATN предусматривается интеграция различных подсетей передачи данных "воздух - земля": спутниковой, режим S ВОРЛ, ДКМВ и МВ. В подсетях используются различные методы передачи данных, но все они должны использовать одинаковый протокол сетевого доступа в соответствии с базовой моделью OSI - ISO и рекомендациями ИКАО. Это обеспечит их взаимосвязь с наземными сетями таким образом, что бортовой терминал любой из этих линий передачи данных может быть соединён с любой наземной системой вследствие принятия общих услуг и протоколов интерфейса, также основанных на базовой модели OSI - ISO. Каждая подсеть имеет свои недостатки и преимущества. Высокоскоростные МВ каналы не зависят от ионосферных эффектов, но ограничены диапазоном прямой видимости около 400 км. В противоположность этому, ДКМВ канал может подвергаться влиянию суровых погодных условий (грозы, ливни, снегопады). Он зависит также от ионосферной проницаемости в области 60 - 2000 км над земной поверхностью. Влияния эти могут быть существенны при определенных условиях (сияниях в периоды высокой солнечной активности и внутри специфических (например, полярных) географических регионов). Перекрытие ДМВ и МВ каналов определяется условиями прямой видимости, которые ограничивают полярное перекрытие этими каналами. Перекрытие полюсов ионосферным ДКМВ диапазоном обеспечивается за счет соответствующего расположения наземных станций. Традиционные технические решения, используемые на обустроенных авиатрассах, совершенно непригодны для труднодоступных районов, малозаселенных областей с неразвитой наземной инфраструктурой, где вместо сплошного МВ радиополя информационное обеспечение полетов должно осуществляться при помощи ДКМВ ионосферных и спутниковых линий связи. При этом реальные затраты спутниковой связи достаточно велики, что делает ее использование иногда весьма проблематичным. Установка на борту подсистемы ДКМВ линии данных в комбинации с SATCOM может обеспечить более высокий уровень надежности системы, чем установка SATCOM с двойной избыточностью, поскольку ДКМВ линия данных и SATCOM обладают независимыми механизмами неисправностей, в то время как сдвоенная SATCOM не обеспечивает той же степени выигрыша разнесения. Таким образом, только гармоничное сочетание возможностей этих подсетей, основанное на некоррелированности их механизмов распространения, позволит обеспечить глобальное сплошное перекрытие связью "воздух-земля", необходимое для построения сети ATN.

Спутниковая подсеть

Спутниковая связь (AMSS) осуществляется через геостационарные спутники, предназначенные специально для подвижной связи, обеспечивает глобальную зону действия для высококачественной речевой связи и передачи данных. Использование AMSS имеет особое практическое значение для воздушных судов, выполняющих полёты в океанических и/или отдалённых районах континентального воздушного пространства. Для обслуживания полётов над полярными регионами предполагается создание нового спутникового созвездия, приемлемого для использования авиацией. Протоколы подсети описаны в документах ARINC618/5.

Подсеть ДКМВ

В последнее время разработаны методы построения адаптивной ДКМВ - связи (ARINC-635, 753), благодаря которым обеспечивается высокое качество связи. Установка на борту подсистемы ДКМВ линии данных в комбинации с SATCOM может обеспечить более высокий уровень надежности системы, чем установка SATCOM с двойной избыточностью.

Подсеть МВ

Имеются два основных вида связи между ОВД провайдерами и самолетом:

• Автоматический обмен воздух-земля данными (главным образом данные наблюдения),

• Диалоги диспетчер/пилот (главным образом разрешения).

Характеристики этой связи имеют прямое воздействие на качество ОВД через:

• Обеспечение информации/разрешений борту

• Планирование трафика (предсказание траектории, оптимизацию потока )

• Контроль трафика (наблюдение, обнаружение и разрешение конфликтов)

Сегодня связь пилот-диспетчер поддерживается голосом, но существует тенденция отдать часть переговоров передаче данных. Основная причина - ожидаемое усовершенствование в плане безопасности и эффективности, в то время как использование голосовых сообщений осталось бы главенствующим и извлекло бы выгоду от разгрузки за счёт использование линии передачи данных.

Использование линии передачи данных увеличивает безопасность, так как:

• уменьшается риск недопониманий пилот/диспетчер

• пилот/диспетчер обеспечиваются более точными данными

• обеспечиваются альтернативные виды связи воздух-земля

• уменьшается риск ошибок при передаче данных

• уменьшается перегруженность голосовых каналов

Использование линии передачи данных повышает эффективность, так как:

• уменьшается нагрузка на пилот/диспетчер

• появляется возможность автоматизации

• улучшается точность и краткость обменов пилот/диспетчер

• оптимизируется распределение задач в УВД секторах и пультах

• оптимизируется взаимодействие пилот/диспетчер

• улучшается соотношение цена/эффективность.