新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)

第4章

新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)4.1新通信系統(tǒng)的構(gòu)成及特點(diǎn)4.2HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r4.3VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r4.4AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r4.5ATN系統(tǒng)及其功能為了克服現(xiàn)行航行系統(tǒng)的缺點(diǎn)，滿足空中交通運(yùn)輸蓬勃發(fā)展時(shí)空地通信提出的更高要求，許多國家開展了未來空地通信系統(tǒng)的研究，即新航行系統(tǒng)。其研究成果集中反映在ICAO的航空移動(dòng)通信專家組（AMCP）歷次會(huì)議的文件中。在1995年之后，美國在FAA的組織下提出天地一體化的新概念NGATS，即下一代空中交通運(yùn)輸系統(tǒng)，以解決日益擁擠的空域問題。4.1新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)無論現(xiàn)代空中交通管理系統(tǒng)如何發(fā)展，人們已經(jīng)逐漸現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，空地通信將是四種手段并存的局面：（a）甚高頻（VHF）空地通信；（b）航空衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)（AMSS）通信；（c）高頻（HF）空地通信；（d）二次監(jiān)視雷達(dá)（SSR）的S模式數(shù)據(jù)鏈。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)以上(a)(b)(c)三種通信方式中都包括數(shù)據(jù)和語音通信功能。未來ATS和AOC通信將以數(shù)據(jù)通信為主，語音通信將逐漸減少，最終達(dá)到只在必要時(shí)或緊急情況下使用語音通信?？盏?cái)?shù)據(jù)鏈將來會(huì)成為世界范圍的航空電信網(wǎng)（ATN）的主要子網(wǎng)。在空地通信子網(wǎng)內(nèi)，以上四種數(shù)據(jù)鏈可以交互操作，哪種方式服務(wù)質(zhì)量最好、最有利就自動(dòng)選用哪種方式。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)民航通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)種類包括航空固定業(yè)務(wù)（平面通信）和航空移動(dòng)業(yè)務(wù)（空地通信）。航空固定通信業(yè)務(wù)（AFS）由航空固定電信網(wǎng)（AFTN）來完成，其中包括語音通信和數(shù)據(jù)通信。國際民航組織ICAO認(rèn)為各國應(yīng)建立完善的航空固定電信網(wǎng)，新航行系統(tǒng)中的新通信系統(tǒng)則主要強(qiáng)調(diào)發(fā)展基于數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的航空移動(dòng)業(yè)務(wù)（地空通信）。

新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)國際民航組織的新航行系統(tǒng)國際民航組織（ICAO）于1983年底成立了一個(gè)未來空中航行系統(tǒng)專門委員會(huì)（FANS-I）。該委員會(huì)經(jīng)過近五年的努力，1988年5月在FANS第四次會(huì)議提交了一份總結(jié)報(bào)告，建議國際民航組織采納主要基于衛(wèi)星技術(shù)、數(shù)據(jù)鏈和計(jì)算機(jī)技術(shù)的全球新通信、導(dǎo)航、監(jiān)視/空中交通管理系統(tǒng)（CNS/ATM）系統(tǒng)，即FANS系統(tǒng)。因此有些人一直稱其為FANS。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)同時(shí)，未來空中航行系統(tǒng)專門委員會(huì)還提出了一個(gè)未來25年內(nèi)在全球協(xié)調(diào)逐步實(shí)施的基本方案。該建議得到了國際民航組織航行委員會(huì)的認(rèn)可，認(rèn)為有必要繼續(xù)完善和研究如何在全球協(xié)調(diào)實(shí)施的問題。于是1990年國際民航組織又批準(zhǔn)成立了FANS第二階段專門委員會(huì)（簡稱FANS-Ⅱ）。在1991年國際民航組織第十次航行會(huì)議上一致通過了FANS-Ⅱ的概念和基本方案，并于1992年10月得到ICAO第29屆大會(huì)批準(zhǔn)。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)FANS-Ⅱ?qū)ｉT委員會(huì)在1993年的第四次會(huì)議上宣布完成了歷史史命，從而全球轉(zhuǎn)入實(shí)施未來航行系統(tǒng)的階段。同時(shí)，認(rèn)為既然已經(jīng)進(jìn)入實(shí)施階段，不再是“未來”的系統(tǒng)，所以改稱為“國際民航組織的CNS/ATM系統(tǒng)”，簡稱“新航行系統(tǒng)”。此次會(huì)議公布了兩個(gè)典范性文件，一個(gè)是“新航行系統(tǒng)”總論；另一個(gè)是帶有時(shí)間進(jìn)程的“新航行系統(tǒng)全球過濾協(xié)調(diào)計(jì)劃”，用以指導(dǎo)今后實(shí)施階段的工作。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)ICAO的FANS全球CNS概念要點(diǎn)如下：1)建立一個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS），使航路中的飛機(jī)能利用衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)及時(shí)確定自己所處地理位置，包括經(jīng)度、緯度和高度；2)在航空電信網(wǎng)（ATN）的框架內(nèi)，提供航空移動(dòng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)（AMSS）通信，可與S模式二次雷達(dá)（SSR）及VHF數(shù)據(jù)鏈互用，并允許使用自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS）；新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)3)在地面進(jìn)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務(wù)（ATS）。為充分利用數(shù)據(jù)鏈，還有人機(jī)接口。4)開發(fā)新一代面向比特的高速航空數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，即GlobaLink技術(shù)，包括高頻數(shù)據(jù)鏈（HFDL）、甚高頻數(shù)據(jù)鏈（VDL）、衛(wèi)星通信（SATCOM）和廣播數(shù)據(jù)二次雷達(dá)（DSSR）等，滿足空中交通管理的話音和數(shù)據(jù)通信的要求。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)新通信系統(tǒng)的特點(diǎn)新通信系統(tǒng)是一個(gè)以星基為主的全球通信的空中交通管理系統(tǒng)，從技術(shù)上說，是衛(wèi)星技術(shù)+數(shù)據(jù)鏈技術(shù)+計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其所采用的新技術(shù)有：第一是衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用，從陸基通信系統(tǒng)逐步向星基通信系統(tǒng)過渡。早期階段先用星基系統(tǒng)作為陸基系統(tǒng)的補(bǔ)充，后期除少數(shù)陸基設(shè)備作星基系統(tǒng)的備用外，大部分陸基設(shè)備將淘汰撤離，逐步以星基系統(tǒng)為主。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)第二是數(shù)據(jù)鏈的開發(fā)利用，實(shí)現(xiàn)空—地、地—地可靠的數(shù)據(jù)交換，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)空—空數(shù)據(jù)交換；第三是系統(tǒng)的數(shù)字化，計(jì)算機(jī)處理及聯(lián)網(wǎng)。分別來講時(shí)，即是在HF通信系統(tǒng)中應(yīng)用：1)短波重復(fù)覆蓋技術(shù)，即同一管制區(qū)域使用兩個(gè)（多電臺(tái)）或更多的短波電臺(tái)進(jìn)行重復(fù)覆蓋，從而使電臺(tái)波束覆蓋率達(dá)92%以上。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)2)頻率復(fù)用技術(shù)，利用頻率自適應(yīng)技術(shù)，同時(shí)使用不同頻率對(duì)同一區(qū)域進(jìn)行覆蓋。（同一電臺(tái)多頻率）3)數(shù)據(jù)通信技術(shù)，利用數(shù)據(jù)通信取代語音通信，數(shù)字處理技術(shù)（或者語音結(jié)合數(shù)字處理技術(shù)等）。4)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將眾多短波電臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接起來，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理。在航路當(dāng)中，當(dāng)VHF覆蓋不到，HF通信效果不好的時(shí)候，可采用AMSS通信。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)在AMSS通信系統(tǒng)中：1)全球波束與點(diǎn)波束覆蓋除75°以上兩極之外的所有地面；2)采用中增益天線，降低設(shè)備費(fèi)用3)采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，并與航空電信網(wǎng)兼容；4)提供面向比特的數(shù)字語音與數(shù)據(jù)鏈業(yè)務(wù)等。S模式的SSR是一種先進(jìn)的雷達(dá)詢問系統(tǒng)，它將SSR與數(shù)據(jù)鏈相結(jié)合，可提供未來自動(dòng)化空中交通管理所需的監(jiān)視和通信能力。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)在S模式的SSR中包括一個(gè)載頻為1030MHz±10kHz的S模式詢問器和一個(gè)載頻為1090MHz的S模式應(yīng)答器，分別包含56（或112）個(gè)比特的數(shù)據(jù)塊。

S模式SSR天線每6秒鐘旋轉(zhuǎn)一周，在其波束覆蓋時(shí)刻，可以完成與該區(qū)域內(nèi)的飛行器的數(shù)據(jù)通信過程。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)新通信系統(tǒng)的構(gòu)成正如前面提到的各種通信手段，新通信系統(tǒng)是建立在現(xiàn)存系統(tǒng)技術(shù)上，并逐步過渡以克服現(xiàn)行系統(tǒng)的缺點(diǎn)。對(duì)于通信，NGATS空中交通管理（ATM）的關(guān)鍵在于雙向數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)通信的媒體可以有四種類型：1)引進(jìn)衛(wèi)星通信，至少先在世界大部分地區(qū)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和語音的衛(wèi)星通信能力。在衛(wèi)星通信所覆蓋極區(qū)以前，保留高頻（HF）通信；新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)2)保留并發(fā)展甚高頻（VHF）通信，作語音及某些數(shù)據(jù)通信，用于陸地和終端區(qū)；3)采用SSR的S模式數(shù)據(jù)鏈，在空中交通高密度空域和終端區(qū)供空中交通服務(wù)（ATS）用。ICAO正在起草航空電信網(wǎng)（ATN）的標(biāo)準(zhǔn)，它將便于所有通信媒體的交互操作。而ATN的建立，將地面數(shù)據(jù)通信和空地?cái)?shù)據(jù)通信融為一體，將上述四種數(shù)據(jù)鏈交連后，在相應(yīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)交換。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)新通信系統(tǒng)的效益由于新通信系統(tǒng)以加強(qiáng)數(shù)據(jù)通信為特點(diǎn)。按著ICAO的CNS/ATM方案，通信系統(tǒng)可提供各種的能力，以滿足空中交通服務(wù)提供者和用戶的需要。綜合以上原因，新通信系統(tǒng)將在以下幾方面產(chǎn)生巨大的效益：1)地面與機(jī)載系統(tǒng)之間的連接將更直接和更有效，使空中交通服務(wù)得以改善；新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)2)將改善經(jīng)營者、飛機(jī)和空中交通服務(wù)提供者之間的數(shù)據(jù)傳輸與處理，減少各方的工作量；3)減少信道擁擠；4)減少由通信錯(cuò)誤導(dǎo)致的誤差，增強(qiáng)安全；5)新系統(tǒng)將提供交叉應(yīng)用的互操作性，只需要極少的航空電子設(shè)備，從而節(jié)約成本；6)提供更為精確的數(shù)據(jù)，減少誤碼率。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)由于新通信系統(tǒng)的以上效益，從而間接地提高了系統(tǒng)容量，機(jī)場能力的優(yōu)化利用，并更為有效地利用空域，更靈活，并能減小飛行間隔，更為動(dòng)態(tài)的制定飛行計(jì)劃。為各部門之間更加經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)作提供的良好的技術(shù)保障。新通信系統(tǒng)的應(yīng)用：1)引進(jìn)衛(wèi)星通信從而實(shí)現(xiàn)了世界上絕大部分地區(qū)都具備了數(shù)據(jù)和語音通信能力；新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)2)在陸基通信系統(tǒng)中，應(yīng)廣泛具備數(shù)據(jù)通信能力，提高了空中交通管理的效率；3)全數(shù)字通信系統(tǒng)的發(fā)展，不僅具備了數(shù)字語音功能，而且還能夠使機(jī)上人員能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和傳真功能；4)此外，由于數(shù)據(jù)通信能力的提高，除了飛行數(shù)據(jù)外，包括飛機(jī)機(jī)身的機(jī)械數(shù)據(jù)（如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)等）及時(shí)傳到地面控制中心。新通信系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢(shì)—新舊系統(tǒng)的過渡方針新系統(tǒng)適用于全球的民用航空，新舊系統(tǒng)之間的時(shí)間過渡為1990~2010年，所采取的方針為：循序漸進(jìn)，平穩(wěn)過渡，逐步更新替換，保留地區(qū)特點(diǎn)，新的引進(jìn)繁殖，舊的選優(yōu)利用，改進(jìn)或自然淘汰。這里強(qiáng)調(diào)對(duì)新系統(tǒng)的引導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)全球協(xié)作和協(xié)調(diào)，“既有新系統(tǒng)明確的發(fā)展方向和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，又有供選余地。”新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)新通信系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢(shì)概括地說，新通信系統(tǒng)就是利用日益強(qiáng)大的數(shù)字通信手段，充分發(fā)揮HF、VHF、AMSS和SSR通信能力，真正實(shí)現(xiàn)全球的無間隙覆蓋，從而使飛機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)“freeflight”，即“自由飛行”。具體地包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容：1)利用新技術(shù)適應(yīng)未來航行的需求，提高系統(tǒng)容量；2)對(duì)海洋和邊遠(yuǎn)地區(qū)形成連續(xù)無間隙的覆蓋；3)實(shí)現(xiàn)數(shù)字式數(shù)據(jù)交換，改善信息傳輸管理，提高空中交通管理自動(dòng)化，創(chuàng)造靈活、高效的空中交通環(huán)境；新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)4)提高管制的實(shí)時(shí)性，應(yīng)變性，獲得更好的動(dòng)態(tài)空域，從程序管制過渡到戰(zhàn)術(shù)性管制；5)擴(kuò)展監(jiān)視作用，在保證安全的情況下減小飛行間隔，更有效地利用空域；6)提高精密定位能力，有利于實(shí)現(xiàn)四維導(dǎo)航和區(qū)域?qū)Ш綌U(kuò)展短捷直飛航線，擴(kuò)大飛行自由度，節(jié)約飛行時(shí)間和燃料。短捷直飛航線，擴(kuò)大飛行自由度，節(jié)約飛行時(shí)間和燃料；新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)到自由飛行最終應(yīng)用時(shí)，將涉及飛機(jī)的整個(gè)過程，這一過程從在出發(fā)機(jī)場停機(jī)坪啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)開始到在終點(diǎn)機(jī)場停機(jī)坪關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)為止。飛機(jī)在起飛、爬升、巡航、下降、進(jìn)近和著陸時(shí)安全地與空中所有其它交通分隔開。將每架飛機(jī)分隔開是自由飛行的主要論點(diǎn)。空管的下限就是在飛機(jī)之間保持安全間隔，這是關(guān)鍵所在。自由飛行中，每架飛機(jī)可在任意方向和任意高度上以任意速度飛行，并可在任何時(shí)間里對(duì)方向、速度和高度中任何一項(xiàng)或全部進(jìn)行變更。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)“沖突探測器”可以保證自由飛行的實(shí)現(xiàn)，其目的是解決飛行中的沖突。在飛機(jī)周圍建立兩個(gè)三維同軸“蛋形”空域包。一旦出現(xiàn)空域包會(huì)集現(xiàn)象，空中交通管制員會(huì)得到有潛在沖突的報(bào)警。自由飛行最感興趣的航空電子設(shè)備包括ADS-B，CDTI（駕駛艙交通情報(bào)顯示器）、VHF數(shù)據(jù)/語音電臺(tái)和WAAS兼容GPS。自由飛行的優(yōu)點(diǎn)是利用現(xiàn)有系統(tǒng)潛在的儀表飛行規(guī)則坐標(biāo)網(wǎng)格鎖定廣播，可使航空公司實(shí)現(xiàn)財(cái)政節(jié)省。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點(diǎn)從技術(shù)上說新通信系統(tǒng)是：衛(wèi)星技術(shù)+數(shù)據(jù)鏈技術(shù)+計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在從現(xiàn)行通信系統(tǒng)向以星基系統(tǒng)為主的通信系統(tǒng)過渡中，將重點(diǎn)開發(fā)、利用數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空—地、地—地可靠的數(shù)據(jù)交換，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)空—空數(shù)據(jù)交換；同時(shí)相應(yīng)的系統(tǒng)全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，計(jì)算機(jī)處理及聯(lián)網(wǎng)。而通信設(shè)備及信息的數(shù)字化是新通信系統(tǒng)實(shí)施的前提基礎(chǔ)，所以數(shù)字信號(hào)通信是一個(gè)日益重要的技術(shù)。新通信系統(tǒng)構(gòu)成—陸基通信方式數(shù)字傳輸有勝于其它方式的許多優(yōu)點(diǎn)，它包括：1)較容易且能有效地實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)復(fù)用或“分組”處理數(shù)字消息以便接轉(zhuǎn)；2)數(shù)字系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)噪聲較不敏感，而對(duì)模擬系統(tǒng)來說，這通常是一個(gè)問題；3)有可能使用檢測和糾錯(cuò)技術(shù)而得到極低的差錯(cuò)率和高保真度。新通信系統(tǒng)構(gòu)成—陸基通信方式4)較容易實(shí)現(xiàn)保密通信；5)運(yùn)用數(shù)字部件的靈活性，允許采用微型和小型處理機(jī)、數(shù)字開關(guān)及大規(guī)模集成電路等。新通信系統(tǒng)構(gòu)成—陸基通信方式4.2HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r在1992年之前，HF通信在ICAO的CNS/ATM系統(tǒng)方案中還被放在將被淘汰之列，原因是HF通信存在諸多的缺點(diǎn)，而當(dāng)時(shí)的民航通信技術(shù)手段還不能夠有效地克服，并且頻譜窄，信道擁擠不堪，干擾嚴(yán)重。然而由于近年來HF通信技術(shù)的突破性進(jìn)展，采用了自適應(yīng)選頻技術(shù)，可靠性大為提高。在1994年的航空移動(dòng)通信專家組（AMCP）第三次會(huì)議上，HF數(shù)據(jù)通信用于民航空地通信的可靠性問題又重新提上了議事日程。由于衛(wèi)星通信在高緯度地區(qū)，如緯度大于75°時(shí)不能達(dá)到波束對(duì)地面的理想覆蓋，因此其通信的可用性下降，即RCP下降。為了彌補(bǔ)衛(wèi)星通信波束覆蓋問題，HF數(shù)據(jù)通信方式再次進(jìn)入空中管制研究者的視線。九十年代初，存在高緯度地區(qū)空中管制問題的加拿大、冰島、瑞典、美國研究了HF數(shù)據(jù)鏈用于海洋和建立地區(qū)空地通信的情況。并且在1993年開始了在北大西洋空域試用HF數(shù)據(jù)鏈，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：效果很好。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r目前的民用航空地面及空中客機(jī)通常都配備兩套高頻通信系統(tǒng)，用于與地面電臺(tái)或者其它飛機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。駕駛員在選擇工作頻率和工作方式之后即可進(jìn)行發(fā)射和接收信號(hào)。高頻系統(tǒng)的工作頻率范圍為2~30MHz，頻道間隔為1kHz。高頻通信系統(tǒng)的工作方式分為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅、單邊帶、電報(bào)或數(shù)據(jù)鏈方式。高頻通信系統(tǒng)應(yīng)主要包括的組件：高頻控制板、高頻收/發(fā)信機(jī)，天線等部件，其中每個(gè)高頻系統(tǒng)都連接至音頻選擇盒，話筒和耳機(jī)。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r高頻系統(tǒng)部件說明1)高頻控制板：用于選擇工作頻率和工作方式；2)高頻收發(fā)信板：使用收發(fā)信機(jī)可在飛機(jī)上進(jìn)行單邊帶、語音和數(shù)據(jù)通信；3)天線控制器：只有保持天線阻抗與傳輸線阻抗匹配和監(jiān)測系統(tǒng)工作狀態(tài)的功能；4)天線用于發(fā)射或接收射頻信號(hào)。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHF通信系統(tǒng)信道上的數(shù)據(jù)傳輸—多徑傳播時(shí)數(shù)據(jù)傳輸前面對(duì)電離層反射信道的分析已經(jīng)表明，HF信道存在嚴(yán)重的多徑效應(yīng)。它所引起的接收信號(hào)隨機(jī)起伏（衰落），會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅墚a(chǎn)生較大的影響，同時(shí)多徑傳播引起的碼間干擾還嚴(yán)重地限制了數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸速率的提高。為了說明多徑傳播對(duì)所傳送數(shù)據(jù)信號(hào)波形的影響，假設(shè)信道存在三條傳播路徑，它們的傳播損耗相等，但延時(shí)分別為HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r假定所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)是寬度為T的矩形波。接收信號(hào)由來自三條路徑信號(hào)分量疊加而成。合成信號(hào)波形的寬度已展寬為，下面我們分兩種情況來討論：1、若，即傳送的脈沖信號(hào)的寬度較寬，接收合成信號(hào)波形的寬度并沒有明顯增加。但由于是ms量級(jí)，而HF載波周期為s量級(jí)，因此各條路徑信號(hào)的相位差將使接收合成信號(hào)產(chǎn)生干涉性衰落。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r2、若T較小，不滿足的條件。這時(shí)除了出現(xiàn)上述接收信號(hào)的衰落以外，接收信號(hào)脈沖寬度還明顯增大。在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，通常發(fā)送的脈沖寬度T為數(shù)據(jù)信號(hào)序列中相鄰碼元的間隔。因此，接收脈沖信號(hào)寬度的展寬，意味著前、后碼元之間出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，稱其為碼間干擾。HF電高層信道在最佳工作頻率（最高可用頻率的85%）時(shí)，也在0.5ms以左右。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r若要，此如T=5ms，相當(dāng)于高頻數(shù)據(jù)傳播數(shù)率為200波特（即每秒傳送200個(gè)脈沖），也就是說，在（HF）短波信道上最多能以200波特速率傳輸數(shù)據(jù)，這是HF（短波）信道對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的嚴(yán)重限制。對(duì)于以更高的速率傳播，比如2400bps的信息速率傳輸時(shí)，必須采取一定的技術(shù)措施。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHF通信系統(tǒng)信道上的數(shù)據(jù)傳輸—多路并行傳輸體制HF信道中數(shù)據(jù)傳播的多路并行體制是將話路帶寬1kHz，分為多個(gè)低速并行信道，它們以各自的副載波進(jìn)行低速率的數(shù)據(jù)傳輸。由于傳輸速率低，碼元間隔（或脈沖寬度）T，碼間干擾較小，而一個(gè)話路內(nèi)等效的數(shù)據(jù)速率并不低。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rCCIR建議的HF單邊帶話路內(nèi)音頻電報(bào)體制，是一種多路并行體制的數(shù)據(jù)供輸系統(tǒng)。它以15個(gè)副載波（間隔為170Hz）分為15路，每路傳輸50~100波特的電報(bào)。多路并發(fā)體制避免了多徑傳播引起的碼間干擾，技術(shù)成熟，成本低，至今仍被廣泛采用。但發(fā)射端多路信號(hào)并發(fā)，分散了發(fā)射機(jī)的功率。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHF通信系統(tǒng)信道上的數(shù)據(jù)傳輸—串行傳輸體制HF信道數(shù)據(jù)的串行體制是指在一個(gè)話路內(nèi)，以諸如2400bps速率串行傳輸數(shù)據(jù)的方案。串行體制消除了并行體制中發(fā)射功率分散的缺點(diǎn)，而且對(duì)發(fā)射機(jī)非線性互調(diào)失真并不敏感。然而由于信道多徑傳播引起的碼間干擾十分嚴(yán)重，必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施加以解決。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHF通信系統(tǒng)的新技術(shù)—重復(fù)覆蓋技術(shù)短波傳播以天波為主。電離層對(duì)短波（HF）的吸收比較小，因此短波可利用天波傳播很遠(yuǎn)的距離；而地面對(duì)短波的吸收比較大，故地波傳播距離近。所謂天波即電波由發(fā)射天線向空中輻射，遇到電離層后反射到接收點(diǎn)，這種傳播方式被稱為天波傳播；而地波是電波沿地球表面?zhèn)鞑サ浇邮拯c(diǎn)，稱為地波或稱表面波。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r短波的傳播有時(shí)會(huì)出現(xiàn)靜區(qū)，發(fā)射點(diǎn)A發(fā)出的地波傳播距離近，并能到達(dá)B點(diǎn)，而由A點(diǎn)發(fā)出的天波，又只能到達(dá)比C點(diǎn)更遠(yuǎn)的地區(qū)，這樣在地波到達(dá)不了，天波又超過的區(qū)域BC就收不到信號(hào)，形成靜區(qū)。為了克服靜區(qū)的存在，應(yīng)在同一管制區(qū)內(nèi)使用兩個(gè)或更多的短波電臺(tái)進(jìn)行重復(fù)覆蓋。通常兩個(gè)電臺(tái)的覆蓋率達(dá)92%~95%，三個(gè)電臺(tái)則可達(dá)99%。這樣不僅能夠消除寂靜區(qū)的存在，而且還能夠提高管區(qū)的管制效率。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHF通信系統(tǒng)的新技術(shù)—頻率復(fù)用技術(shù)在設(shè)計(jì)短波通信線路時(shí)，工作頻率采用接近于最高可用頻率是合適的。這是因?yàn)?，低頻率的電波將受到較大的吸收損耗。同時(shí)，對(duì)于較低頻率的電波，電離層的各分層都可能對(duì)它產(chǎn)生反射，多徑傳播效應(yīng)嚴(yán)重。整個(gè)電離層的最高可用頻率實(shí)際上為電子密度最大的F2層的最高可用頻率。如果較高的頻率（均穿透D，E，F(xiàn)1層），而在F2層上又只有一個(gè)反射點(diǎn)，理論上則只有一條傳播路徑，從而避免了多徑傳播帶來的種種弊端。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r實(shí)時(shí)探測信道參數(shù)，自動(dòng)地將信道加換到最好的信道上（稱為自適應(yīng)實(shí)時(shí)選頻），才能獲得最佳通信效果利用頻率預(yù)報(bào)得到的頻率數(shù)據(jù)，調(diào)整各個(gè)電臺(tái)的工作頻率，使它們工作在最佳信道狀態(tài)下，飛機(jī)在該區(qū)域內(nèi)飛行時(shí)，可同時(shí)接收到不同電臺(tái)的不同頻率，選擇最好的頻率進(jìn)行通信，這是克服多徑效應(yīng)的技術(shù)措施。此外，還可以采用自適應(yīng)的均衡的方法，消除碼間干擾的影響。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHF通信系統(tǒng)的新技術(shù)—數(shù)據(jù)通信技術(shù)利用數(shù)據(jù)通信取代語音通信，實(shí)驗(yàn)表明，HF數(shù)據(jù)鏈可與AMSS數(shù)據(jù)鏈互補(bǔ)，具有雙重的AMSS系統(tǒng)可用性為98.9%，加上HF數(shù)據(jù)鏈后，可用性達(dá)99.9%。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHF通信系統(tǒng)的新技術(shù)—網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將短波電臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接起來，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理。一種可選的方案為：在全世界范圍內(nèi)設(shè)15~16個(gè)HF地面電臺(tái)，理論上可以管理2000多架飛機(jī)，其中太平洋區(qū)域六個(gè)地面臺(tái)，管理800多架飛機(jī)，大西洋區(qū)域五個(gè)地面臺(tái)，管理650多架飛機(jī)，印度洋和亞非地區(qū)4~5個(gè)地面臺(tái)，管理500多架飛機(jī)，共用48~60個(gè)頻率，進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)，即可達(dá)到很好的通信效果。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r該方案要求每個(gè)地面臺(tái)同時(shí)使用3~6個(gè)頻率工作（有的頻率由兩個(gè)或3個(gè)臺(tái)共用）。為了使飛機(jī)能夠方便地選用一個(gè)傳播性能好的頻率，即有些地面臺(tái)在每個(gè)發(fā)射的頻率上，每32秒鐘在特制的呼叫分組內(nèi)廣播信道控制數(shù)據(jù)。飛機(jī)將接收、評(píng)估此數(shù)據(jù)，并據(jù)此選擇一個(gè)頻率。允許飛機(jī)自由地與任一地面臺(tái)在任一頻率上通信，而不管此地面臺(tái)位于何處，因此系統(tǒng)可有效、可靠地工作。高頻數(shù)據(jù)鏈（HFDL）的速率有300、600、1200、1800和2400bps幾種，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)達(dá)到9.6kbps。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r高頻數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議（HDLP）說明HDLP的R-CF協(xié)議允許操作員發(fā)射傳真、圖象和用標(biāo)準(zhǔn)微軟工具編輯的文件。相關(guān)的協(xié)議實(shí)施軟件在微軟的操作系統(tǒng)下運(yùn)行。該HDLP協(xié)議獨(dú)立使用MIL-STD-188-110A或者使用STANAG-4285波形。這種ARQ協(xié)議提供用允許2400bps速率的調(diào)制解調(diào)器傳輸數(shù)據(jù)速率為1900bps的能力（STANAG-4285或MIL-STD-188-110A）。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r這個(gè)HDLP協(xié)議用于傳輸文件、圖象和傳真。R-CF協(xié)議管理數(shù)據(jù)速率、幀長度和與高頻擾動(dòng)有關(guān)的信道。對(duì)于高頻（HF）無線電數(shù)據(jù)通信，HDLP是一個(gè)運(yùn)行在WindowsNT下的軟件，就如同ISO/IEC8886標(biāo)準(zhǔn)定義的那樣，它可提供開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）的數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)，亦可以被設(shè)計(jì)成為插入于OSI堆棧的數(shù)據(jù)鏈路層的去組成下列任意一種：至其它媒質(zhì)的高頻網(wǎng)關(guān)與高頻（HF）數(shù)據(jù)終端HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHDLP應(yīng)用軟件的原理HDLP綜合及應(yīng)用HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r高頻調(diào)制解調(diào)器和無線電接口ISO8886接口WindowsAPIs調(diào)制解調(diào)器與射頻控制數(shù)據(jù)管理應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用X.25,TCP/IP,ETCRADIO＋MODEMRADIO＋MODEMHDLPHF終端HF網(wǎng)關(guān)HDLP到/來自HF到/來自HF到/來自其它媒質(zhì)HDLP協(xié)議功能說明HDLP的目標(biāo)是在數(shù)據(jù)鏈路層處理HF通信特性，然后允許其它層使用現(xiàn)存的標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)貨供應(yīng)的商業(yè)產(chǎn)品。HF特性與嚴(yán)酷的傳播條件及低信道容量有關(guān)。HDLP已經(jīng)被設(shè)計(jì)成為最佳化使用信道資源。同時(shí)HDLP控制HF調(diào)制解調(diào)器及無線電設(shè)備，并且自動(dòng)適應(yīng)發(fā)射參數(shù)，包括傳播特性變化時(shí)的信道頻率，以使吞吐量最大。它提供可選擇自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ）和自動(dòng)鏈路維護(hù)（ALM）。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r它的自動(dòng)鏈路維護(hù)（ALM）功能提供自動(dòng)發(fā)射參數(shù)優(yōu)化、鏈路復(fù)原和應(yīng)付突發(fā)鏈路擾動(dòng)、干擾和信道衰落的魯棒性。HDLP將被安裝進(jìn)帶有硬盤能運(yùn)行WindowsNT的PC中，并且與V.24/V.28串行同步輸入/輸出卡相連，該卡裝備一個(gè)WindowsNT驅(qū)動(dòng)器，而且提供與物理層/HF調(diào)制解調(diào)器（Modem）相連的數(shù)據(jù)接口。這個(gè)I/O卡將與HDLP一同交付。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r通過它們的特定動(dòng)態(tài)鏈路庫控制無線電設(shè)備和Modem而且將使用PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)串行輸入/輸出異步口。HDLP將在PC機(jī)的圖形用戶接口（GUI）上產(chǎn)生一個(gè)WindowsNT窗口，以便管理操作（預(yù)置、維護(hù)和狀態(tài)監(jiān)測）。較高層ISO8886接口將使用原始軟件和WindowsNT管道。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHDLP通用關(guān)系流圖HDLP功能實(shí)現(xiàn)過程如右圖所示。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHDLP通用關(guān)系流圖WindowsNTGUI應(yīng)用數(shù)據(jù)管理控制ISO8886接口HDLP同步I/O卡控制無線電Modem控制控制數(shù)據(jù)I/O卡驅(qū)動(dòng)器Modem和/或無線電V.24/V.28串行控制DLL(s)異步PC串行異步接口接口卡無線電和Modem控制Modem和/或無線電在兩個(gè)不同物理位置的兩個(gè)HDLP將能夠在它們之間建立一邏輯鏈路，這意味它們能夠進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)交換。被這樣的邏輯鏈路連接的兩個(gè)HDLP被稱為配對(duì)HDLP。許多HDLP用戶（每個(gè)ISO8886接口可至8個(gè)）將能夠通過數(shù)據(jù)鏈路業(yè)務(wù)訪問節(jié)點(diǎn)（DLSAPs）連接至每個(gè)配對(duì)HDLP。每個(gè)HDLP用戶將能夠在它的DLSAPs和配對(duì)HDLP的DLSAPs之間設(shè)置一bijective全雙工數(shù)據(jù)鏈路連接（DLC）。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r每個(gè)數(shù)據(jù)鏈路連接（DLC）應(yīng)給出排隊(duì)模型，該排隊(duì)模型在ISO8886的第9段中描述過。在兩個(gè)配對(duì)HDLP之間的邏輯鏈路連接將以半雙工模式運(yùn)行。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r用戶8用戶1從A至B的排隊(duì)至8個(gè)DLCs從B至A的排隊(duì)從A至B的排隊(duì)從B至A的排隊(duì)HDLPBHDLPADLSAP8DLSAP1用戶8用戶1DLSAP8DLSAP1HDLP和ISO8886排隊(duì)模式在兩個(gè)配對(duì)HDLP之間的邏輯鏈路是一虛擬連接。配對(duì)HDLP之間的交換將使用由串行I/O卡、HFModem和無線電設(shè)備及天線組成的較低級(jí)物理層。這個(gè)模型是由ISO7498定義的OSI模型。兩個(gè)配對(duì)HDLP交換協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDUs)，在HDLP執(zhí)行數(shù)據(jù)鏈路層功能的情況下，該單元被稱為數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDUs)。那些DLPDUs通過虛擬鏈路應(yīng)用較低物理層的交換業(yè)務(wù)。我們注意到，每一配對(duì)子網(wǎng)也通過虛擬邏輯鏈路進(jìn)行較低層的業(yè)務(wù)連接。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHDLP也與鄰近的上層或下層交換基本數(shù)據(jù)單元（Primitives）或者服務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDUs）。與上層交換的基本數(shù)據(jù)單元是數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)數(shù)據(jù)單元（DLSDUs），而與較低的物理層交換的基本數(shù)據(jù)單元是物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元（PSDUs）。那些PSDUs允許：1)HDLP控制物理層2)HDLP將PDUs包裝后，以便使用物理層業(yè)務(wù)傳送至配對(duì)HDLP。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHDLP的鏈路組織結(jié)構(gòu)HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHDLP用戶Primitives:DLPDUs網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層邏輯鏈路HDLPDLPDUs交換物理層邏輯鏈路邏輯鏈路物理鏈路Primitives:PSDUs驅(qū)動(dòng)器I/O卡HFModem無線電HDLP用戶Primitives:DLPDUsHDLPPrimitives:PSDUs驅(qū)動(dòng)器I/O卡HFModem無線電當(dāng)一個(gè)非連接的HDLP接收到一個(gè)DLC的請(qǐng)求（一個(gè)DL連接正如ISO8886請(qǐng)求一樣），它首先與配對(duì)HDLP建立邏輯鏈路來支持DLC的這個(gè)請(qǐng)求。為了做到這些，HDLP將送給物理層一個(gè)PSDU，請(qǐng)求建立相應(yīng)的物理鏈路。物理層用自動(dòng)鏈路建立功能（ALE）建立物理鏈路。一旦物理鏈路建立起來，HDLP將與配對(duì)HDLP建立邏輯鏈路，通過交換對(duì)應(yīng)的鏈路建立DLPDUs。這些DLPDUs用物理層的業(yè)務(wù)進(jìn)行交換：它們被包裝入PSDUs后通過物理層。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r一旦兩個(gè)配對(duì)HDLP建立起邏輯鏈路，這個(gè)邏輯鏈路將通過它們之間的連續(xù)DLPDUs交換來維持。這種連續(xù)交換將允許HDLP連續(xù)地自適應(yīng)調(diào)整鏈路參數(shù)以便對(duì)付傳播性能的變化。當(dāng)兩個(gè)配對(duì)HDLP通過邏輯鏈路連接起來時(shí)，就其將使用相同的邏輯鏈路而言，它們將接受并支持任何DLC請(qǐng)求至最大值8個(gè)。任何DLC請(qǐng)求到另外一個(gè)HDLP的將被摒棄。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r在兩個(gè)配對(duì)HDLP之間的邏輯鏈路僅在下列情形被切斷：1)無更多的DLC支持2)超時(shí)后連接丟失為了連至其它HDLP，HDLP用戶將首先斷掉所有已建立的DLCs。每個(gè)DLC根據(jù)適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)序來建立。HDLP將按其相應(yīng)的優(yōu)先等級(jí)指配給每一個(gè)DLC總吞吐量的一部分。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rHFLP將可能有兩種工作模式：1)最大吞吐量模式─優(yōu)先級(jí)首先分配給最大吞吐量，然后再給最小功率，以便獲得最大吞吐量。2)最小功率模式─優(yōu)先級(jí)首先分配給最小功率，以便用最小可接受數(shù)據(jù)速率傳送數(shù)據(jù)，然后是再給數(shù)據(jù)速率和幀長度以優(yōu)先權(quán)，以便獲得最小吞吐量。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r高頻數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議對(duì)應(yīng)不同幀長度的吞吐量和誤比特率曲線HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r吞吐量與誤比特率和幀長度曲線

4.3VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r目前用于ATS和AOC語音的VHF通信，是屬于“視距”范圍內(nèi)的通信，它的良好運(yùn)行可靠性，以及對(duì)kHz為信道間隔所能提供一定數(shù)量的信道，使它成為許多陸地管制區(qū)域中安全通信的基礎(chǔ)，盡管在某些國家存在著受到在此頻率上的調(diào)頻商業(yè)廣播信號(hào)干擾的情況，而且未來還有飽和的可能。因此，要進(jìn)一步爭取改善VHF頻段的利用。用作AOC的（面向字符協(xié)議）VHF數(shù)據(jù)鏈通信已由一些航空公司和商業(yè)飛行使用多年。目前利用VHF數(shù)據(jù)鏈作ATS應(yīng)用也已實(shí)施。希望今后還將增加。實(shí)踐表明利用VHF數(shù)據(jù)鏈作ATC應(yīng)用可以減少對(duì)語音通信的要求和減少通信差錯(cuò)。新的系統(tǒng)（即高數(shù)據(jù)率，面向比特，ATN兼容）正在開發(fā)中，預(yù)計(jì)在不久即可使用。由于陸基設(shè)備的服務(wù)可能比衛(wèi)星服務(wù)的費(fèi)用低，因而這是在有陸基設(shè)施的地方繼續(xù)使用陸基服務(wù)的重要因素。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r航空VHF頻段在118~137MHz，最高的四個(gè)頻道保留給VHF數(shù)據(jù)鏈（VDL），即136~137MHz。對(duì)新VHF空地通信系統(tǒng)（包括語音和數(shù)據(jù)）的要求：1)不降低安全性，并力求改進(jìn)；2)不能同時(shí)提供語音通信和數(shù)據(jù)鏈業(yè)務(wù)；3)力求降低機(jī)載無線電設(shè)備的成本；4)地面基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)力求增加容量和功能，同時(shí)有可接受的成本和復(fù)雜性；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r5)具有簡單的人—機(jī)接口，語音通信應(yīng)能模仿現(xiàn)行的PTT方式；6)空地通信應(yīng)為地速高至850節(jié)（kt）的飛機(jī)服務(wù)；空—空通信應(yīng)為相對(duì)速度高至1200節(jié)（kt）的飛機(jī)服務(wù)；7)地面臺(tái)應(yīng)能與200海里（NM）內(nèi)的飛機(jī)通信；8)應(yīng)在考慮頻譜效率的同時(shí)支持區(qū)域覆蓋的要求，而且不增加飛行員和管制員的工作負(fù)擔(dān)，亦不降低通信可靠性；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r9)應(yīng)有能力在VHF頻帶內(nèi)同時(shí)對(duì)幾個(gè)ATS空域提供服務(wù)；10)應(yīng)盡量減少StickMicrophone（話筒粘著）效應(yīng)引起的電路阻塞；11)應(yīng)具有測向功能。在選定區(qū)域內(nèi)能確定高于2000英尺裝有VHF收發(fā)信機(jī)的飛機(jī)位置；12)應(yīng)采取安全措施，防止未經(jīng)授權(quán)的用戶利用話音和數(shù)據(jù)鏈；13)應(yīng)提供比現(xiàn)行系統(tǒng)更強(qiáng)的防射頻干擾能力；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r14)應(yīng)具有勿動(dòng)通信功能，以減輕用戶工作負(fù)荷；15)應(yīng)便于從現(xiàn)行系統(tǒng)分階段過渡到新系統(tǒng)；16)可以和現(xiàn)行系統(tǒng)共存；17)增加控制信道爭用的機(jī)制（例如先服務(wù)，或者通過信令將信道讓給優(yōu)先權(quán)高的用戶）；18)應(yīng)具備自動(dòng)管理功能，亦可人工操縱；19)應(yīng)具備有對(duì)單架飛機(jī)和一組飛機(jī)尋址的能力，不一定要應(yīng)答；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r20)語音服務(wù)可用性（Availability）為0.99999，數(shù)據(jù)服務(wù)可用性為0.999；21)應(yīng)支持地對(duì)空語音與數(shù)據(jù)鏈廣播（例如用于自動(dòng)終端情報(bào)服務(wù)（ATIS），自動(dòng)氣象觀測系統(tǒng)（AWOS）和自動(dòng)場面觀測系統(tǒng)（ASOS）。概括起來，上面的21個(gè)方面說明了數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的安全性、兼容性、可用性及性能。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r新VHF基地通信系統(tǒng)性能要求：1)應(yīng)提供至少是現(xiàn)行系統(tǒng)兩倍的容量，因?yàn)楝F(xiàn)行系統(tǒng)在終端區(qū)域已經(jīng)或者正在趨向飽和；2)應(yīng)支持一群飛機(jī)共用一個(gè)信道的功能，即信道的時(shí)分多址TDMA工作方式，將一個(gè)信道分成若干個(gè)時(shí)隙，以便隨時(shí)爭用；3)應(yīng)支持透明的空對(duì)空通信功能；4)語音通信應(yīng)清晰可懂，并有用戶可接受的質(zhì)量；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r5)應(yīng)有能力給每個(gè)管制員/鑒派員及其有關(guān)的機(jī)群提供專用空地語音電路；6)從發(fā)端輸入音頻到收端輸出音頻的時(shí)延應(yīng)小于250ms；7)在PTT激活后不發(fā)生音頻剪切現(xiàn)象；8)除分別尋址外，任何未來系統(tǒng)不應(yīng)強(qiáng)行限制每個(gè)講話組（即同一扇區(qū)）的機(jī)載用戶權(quán)；對(duì)于分別尋址，每個(gè)電路應(yīng)能適應(yīng)至少50個(gè)機(jī)載用戶；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r9)應(yīng)支持飛機(jī)按其需要加入任何交談組；10)應(yīng)能支持緊急通信；11)應(yīng)支持語音電路按優(yōu)先等級(jí)接入；12)應(yīng)以節(jié)約頻譜的方式支持廣域語音覆蓋。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r新VHF空地面通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈的性能要求：1)所有用戶都可以利用數(shù)據(jù)鏈；2)應(yīng)支持各種長度的信息電文，至少有傳送24字節(jié)應(yīng)用數(shù)據(jù)的能力；3)應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈通信亦分優(yōu)先等級(jí)；4)終端用戶得到一份含有不可檢測錯(cuò)誤的電報(bào)的概率應(yīng)等于或小于1×10-8；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r5)少于24字節(jié)應(yīng)用數(shù)據(jù)的電報(bào)應(yīng)以0.95的概率在1s內(nèi)傳送，以0.999的概率在5s內(nèi)傳送；6)應(yīng)與ATN兼容；7)應(yīng)能用單一頻率覆蓋一個(gè)任意大小的空域。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r新VHF空地通信系統(tǒng)的特點(diǎn)：1)全數(shù)字化；2)同一設(shè)備可同時(shí)提供語音和數(shù)據(jù)鏈通信；3)在同一射頻信道上可同時(shí)通話與通數(shù)據(jù)；4)具有呼叫排隊(duì)功能；5)緊急電文優(yōu)先功能。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r現(xiàn)行VHF空地通信系統(tǒng)的改進(jìn)針對(duì)現(xiàn)行系統(tǒng)的缺點(diǎn)，國際上正在研究對(duì)現(xiàn)行VHF空地通信系統(tǒng)進(jìn)行延期和遠(yuǎn)期改進(jìn)，在此基礎(chǔ)上，選出來未來VHF空地通信系統(tǒng)的候選方案。我國各相關(guān)研究機(jī)構(gòu)也在努力對(duì)現(xiàn)行系統(tǒng)進(jìn)行研究，以期待性能進(jìn)一步提高。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rVDL近期改進(jìn)近期改進(jìn)主要是針對(duì)在某些地區(qū)VHF信道已趨于飽和（例如西歐），或不久將趨于飽和（例如北美）。需提高頻譜利用率，同時(shí)更考慮便于實(shí)施和過渡，允許在一個(gè)較長的過渡期內(nèi)，現(xiàn)行系統(tǒng)和改進(jìn)系統(tǒng)可以共存。我國目前主要還是提高VHF通信的抗干擾性能。近期改進(jìn)的主要措施如下：1)改進(jìn)頻率指配準(zhǔn)則；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r2)利用其它設(shè)備（例如導(dǎo)航設(shè)備）和頻率VHF廣播，節(jié)省部分廣播信道；3)減少緊急頻率121.5MHz的保護(hù)頻帶；4)頻譜利用最佳化，必要時(shí)重新研究各地面臺(tái)的頻率指配計(jì)劃；5)充分利用136～137MHz；6)充分利用25kHz信道；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r7)為ATIS/AWOS/ASOS預(yù)留特殊頻率；8)降低地面發(fā)射機(jī)的功率；9)多用空地?cái)?shù)據(jù)鏈，少用語音信道；10)減小對(duì)多臺(tái)其始時(shí)的頻率限制；11)增強(qiáng)抗干擾能力。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rVDL遠(yuǎn)期改進(jìn)：作為遠(yuǎn)期改進(jìn)，必須考慮許多因素，應(yīng)盡可能滿足近期改進(jìn)提出的要求和希望具有的特性，特別是有關(guān)增強(qiáng)安全、增加容量、降低成本、數(shù)/話兼容方面的要求。同時(shí)應(yīng)考慮便于從現(xiàn)行系統(tǒng)向新系統(tǒng)過渡，不改變ATS的工作方式。目前提交給ICAO關(guān)于VDL遠(yuǎn)期的改進(jìn)主要有以下七種方案可供研究：VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r1)系統(tǒng)1：語音：12.5kHz雙邊帶調(diào)幅、數(shù)據(jù)：25kHz載波偵聽多址訪問（CSMA）；2)系統(tǒng)2：語音：8.33kHz雙邊帶調(diào)幅、數(shù)據(jù)：25kHz載波偵聽多址訪問（CSMA）；3)系統(tǒng)3：語音：5kHz等效調(diào)幅數(shù)據(jù)：25kHz載波偵聽多址訪問（CSMA）；4)系統(tǒng)4：語音：5kHz數(shù)字語音數(shù)據(jù)：25kHz載波偵聽多址訪問（CSMA）；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r5)系統(tǒng)5：語音：5kHz數(shù)字語音數(shù)據(jù)：5kHz載波偵聽多址訪問（CSMA）；6)系統(tǒng)6：語音/數(shù)據(jù)共用射頻信道，25kHz時(shí)分多址（TDMA）7)系統(tǒng)7：語音/數(shù)據(jù)共用射頻信道。25kHz分布式預(yù)約多址訪問以上這些系統(tǒng)中，最有可能被選定為ICAO標(biāo)準(zhǔn)的是系統(tǒng)2和系統(tǒng)6。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r系統(tǒng)2得到許多歐洲國家的支持。它將原有每一個(gè)25kHz語音信道等分為三個(gè)8.33kHz的語音信道，容量大大增加；原來的25kHz指配的信道頻率可以繼續(xù)延用，又增加了大量8.33kHz信道可供指配，這樣可以迅速解決西歐地區(qū)信道飽和的問題，而且技術(shù)成熟，容易過渡。中國民航新建和正在擴(kuò)建的VHF地空數(shù)據(jù)網(wǎng)既屬于這種系統(tǒng)類型。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r系統(tǒng)6是美國極力推薦的全新方案。它將原來一個(gè)25kHz的信道用時(shí)分多址方式（TDMA）分成了四個(gè)獨(dú)立的信道，容量增加比系統(tǒng)2還多，而且是一種全數(shù)字化系統(tǒng)，非常靈活。

TDMA運(yùn)行方案，可支持綜合話音和數(shù)據(jù)通信。TDMA設(shè)計(jì)的關(guān)鍵特性包括：提供高至4倍的話音容量；增加抗射頻干擾（RFI）的水平；有一定保密性，并以實(shí)際可行的方式對(duì)所有用戶提供話音和數(shù)據(jù)鏈功能。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r按著國際民航組織的要求，新的VHF空地通信系統(tǒng)將是以數(shù)據(jù)通信為主，數(shù)/話兼容的系統(tǒng)。目前AMCP正在制訂VHF數(shù)據(jù)鏈路VDL的標(biāo)準(zhǔn)與建議措施（SARP）草案。優(yōu)選的VDL方案有四種方式，方式1和方式2與上面提到的系統(tǒng)2對(duì)應(yīng)，方式3與上面提到的系統(tǒng)6相對(duì)應(yīng)。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rVDL1：是從現(xiàn)有ACARS和其它VHF數(shù)據(jù)通信方式向VHF數(shù)據(jù)鏈方式過渡的中間步驟。飛機(jī)與地面通信時(shí)采用單頻半雙工方式。遠(yuǎn)端地面站收到飛機(jī)的信息后，先通過地面網(wǎng)絡(luò)送至網(wǎng)管中心，經(jīng)處理后通過地面網(wǎng)絡(luò)送至離飛機(jī)最近的遠(yuǎn)端地面站，然后轉(zhuǎn)發(fā)給飛機(jī)?？商峁〢TN子網(wǎng)服務(wù)，并能與其它ATN子網(wǎng)交互操作。VDL方案—VDLmode1

信道帶寬仍用25kHz，調(diào)制方式用AM-MSK，信道速率為2400bps，采用面向比特協(xié)議，透明傳輸分組數(shù)據(jù)?？盏刂g用可交換的虛電路連接方式，可提供ATN子網(wǎng)服務(wù)，并能與其它ATN子網(wǎng)交互操作。媒體訪問用載波偵聽多址（CSMA）方式。分組數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率要求達(dá)到10-6，可用性應(yīng)達(dá)99.9%。機(jī)載設(shè)備包括VHF收發(fā)信機(jī)和數(shù)據(jù)處理、執(zhí)行協(xié)議的微機(jī)，地面設(shè)備包括若干覆蓋航路的VHF遠(yuǎn)端地面站和VDL方案—VDLmode1

一個(gè)網(wǎng)管數(shù)據(jù)處理中心，每個(gè)遠(yuǎn)端地面站包括VHF收發(fā)信機(jī)和執(zhí)行協(xié)議的微機(jī)。飛機(jī)與地面通信時(shí)仍采用單頻單工方式。航路中的各遠(yuǎn)端地面站可指配同一頻率，終端區(qū)地面站使用的頻率視信道負(fù)荷而定。若通信量很少，終端地面站亦可用與航路相同的頻率。通信時(shí)，遠(yuǎn)端地面站收到飛機(jī)的信息先要通過地面通信網(wǎng)送到網(wǎng)管中心，在網(wǎng)管中心處理后再通過地面通信網(wǎng)分送至有關(guān)地面用戶。VDL方案—VDLmode1地面用戶發(fā)送的信息亦要經(jīng)過地面通信網(wǎng)發(fā)送至網(wǎng)管中心。處理后通過地面通信網(wǎng)送至離飛機(jī)最近的遠(yuǎn)端地面站，再轉(zhuǎn)發(fā)至飛機(jī)。（注解：類似過去的電視信號(hào)接力傳送方式。）VDLmode1技術(shù)限制：1)頻譜使用固定，且已接近極限；2)存在其它航空組織的頻譜再分配的壓力；3)增加頻率干擾阻礙了某些信道的分配。VDL方案—VDLmode1VDL2：是ICAO航空移動(dòng)通信專家組（AMCP）在1997年指定的空—地?cái)?shù)據(jù)鏈方式，有許多國家和地區(qū)參與了開發(fā)和建設(shè)。目前，歐洲各國是VDL2的主要支持者和實(shí)施者。他們從2001年開始對(duì)使用VDL2數(shù)據(jù)鏈的可行性進(jìn)行試驗(yàn)，一個(gè)基于VDL2的ATN網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目Link2000+正在建設(shè)當(dāng)中。日本也在實(shí)施VDL2數(shù)據(jù)鏈建設(shè)，已建了2個(gè)地面站，并計(jì)劃在2004年再建8個(gè)。VDL方案—VDLmode2功能性上，VDL2不支持話音，可提供空對(duì)地通信和上行鏈路廣播，可滿足航務(wù)管理通信（AOC），并可以有限地用于CPDLC和ATIS等ATC應(yīng)用。此方式不提供優(yōu)先權(quán)功能，在高負(fù)載時(shí)信息時(shí)延增加，不適合應(yīng)緊急狀況使用。

VDL2的信道間隔為25kHz，調(diào)制方式為差分8相相移鍵控（D8PSK），在MAC層采用CSMA（帶沖突檢測的載波偵聽）。VDL方案—VDLmode2在數(shù)據(jù)鏈路層它采用AVLC（AviationVHFLinkControl）協(xié)議，這是一種HDLC（高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制）協(xié)議的具體應(yīng)用。VDL2的信道傳輸速率是31.5kbps，實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸能力大概為10kbps。VDL2的數(shù)據(jù)鏈路幀格式如圖所示。VDL2的同信道干擾（CCI）值為22-26dB。VDL方案—VDLmode2標(biāo)志符目的地址源地址鏈路控制用戶信息幀校驗(yàn)標(biāo)志符圖VDL2AVLC幀格式VDLmode2技術(shù)局限1)由于信息量的增加引起信息延時(shí)化增加，故不適于中高密度區(qū)域緊急時(shí)刻的應(yīng)用；2)高的交通流量可能導(dǎo)致鏈路下降甚至為0，因而不適合中、高密度區(qū)域的緊急安全應(yīng)用。這種方式與VDL1方式類似，不同之處是調(diào)制方式改為差分8相相移鍵控（D8PSK），速率為31.5kbps。使用CSMA媒體偵聽協(xié)議。VDL方案—VDLmode2VDL3：信道帶寬仍為25kHz，調(diào)制方式為D8PSK，速率為31.5kbps(10.5千符號(hào)/s)。上行鏈路與下行鏈路使用同一頻率，媒體訪問采用TDMA方式。每120ms為一幀，每幀分為四個(gè)30ms的時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙形成獨(dú)立的雙向空地電路，可能通數(shù)字話音，也可以通數(shù)據(jù)。這樣原來一個(gè)25kHz信道相當(dāng)于分成了四個(gè)子信道，可以任意組合，同時(shí)通話音和通數(shù)據(jù)。VDL方案—VDLmode3每個(gè)時(shí)隙又分成兩個(gè)子信道，一個(gè)是管理（M）子信道，攜帶信息和電路初始化的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。另一個(gè)是語音/數(shù)據(jù)（V/D）子信道，傳送用戶數(shù)據(jù)，話音通信采用4.8kbps聲碼器（普通話音），4.0kbps編碼（截短的話音），幀長20ms或30ms，周期性地在一個(gè)指定的TDMA話音時(shí)隙內(nèi)發(fā)送突發(fā)信號(hào)，總信道速率為31.5kbps。語音系統(tǒng)的操作仍采用PTT單工方式，講話前先聽，沒有別人在講話時(shí)才可以按下PTT開關(guān)。VDL方案—VDLmode3數(shù)據(jù)通信采用單信道單工方式，周期性地在一個(gè)指定的TDMA話音時(shí)隙內(nèi)發(fā)送突發(fā)信號(hào)，總信道速率為31.5kbps（每個(gè)數(shù)據(jù)電路速率為4.8kbps）。采用面向比特協(xié)議，與ATN網(wǎng)絡(luò)完全兼容。分組數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率為10-7，可用性達(dá)到99.999%。這種通信系統(tǒng)在每個(gè)25kHz模擬信道中計(jì)劃使用4個(gè)話音和數(shù)據(jù)電路來提供比現(xiàn)行模擬系統(tǒng)至少大兩倍的空地話音電路容量。VDL方案—VDLmode3VDL3的應(yīng)用目標(biāo)：要求使用綜合話音和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)支持盡可能多的應(yīng)用。具體的應(yīng)用包括—航路空中交通管制，包括洋區(qū)管制；2)終端空中交通管制；3)機(jī)場服務(wù)；4)航務(wù)管理；5)其它用戶管理。VDL方案—VDLmode31、VDL3的基本體系結(jié)構(gòu)：在物理層，TDMA體系結(jié)構(gòu)完全符合ICAO的VDL標(biāo)準(zhǔn)。這有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即簡化了TDMA系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化過程；準(zhǔn)備途徑使初級(jí)話音系統(tǒng)較易升級(jí)到提供綜合數(shù)據(jù)鏈通信。與TDMA系統(tǒng)有關(guān)的物理層特性如下，1)頻段：118~137MHz；2)RF信道：25kHz；3)信道結(jié)構(gòu)：單頻（上、下行鏈路使用）；VDL方案—VDLmode34)調(diào)制方式：差分8相移鍵控（D8PSK）；5)總信道速率：31.5kbps（10.5千符號(hào)/s）2、VDL3的定時(shí)結(jié)構(gòu)：VDL3系統(tǒng)所有操作均以120ms的TDMA幀為基礎(chǔ)，每個(gè)TDMA幀又包括四個(gè)30ms時(shí)隙。這些時(shí)隙的每一個(gè)形成能支持雙向?qū)崟r(shí)話音或數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用的獨(dú)立雙向空地電路基礎(chǔ)。VDL方案—VDLmode3VDL3系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)：管理子信道（M），攜帶信令和電路初始化的系統(tǒng)數(shù)據(jù)；話音或數(shù)據(jù)（V/D）子信道攜帶用戶信息。VDL方案—VDLmode3時(shí)隙A時(shí)隙B時(shí)隙C時(shí)隙DTDMA幀，120msM子信道V/D子信道時(shí)隙，30msVDLmode3技術(shù)局限：1)這種模式由地面站提供時(shí)鐘與控制數(shù)據(jù)，因而工作區(qū)域受到限制。在遠(yuǎn)區(qū)域不能提供空—空通信；2)地面站的失效將影響整個(gè)系統(tǒng)；3)頻譜管理問題；4)克服鄰道干擾有一定困難。VDL方案—VDLmode3VDL4：是由瑞典民航局提出的數(shù)據(jù)通信方案。其利用GNSS系統(tǒng)信息定時(shí)，采用面向比特協(xié)議，與ATN網(wǎng)完全兼容，還可提供超過ATN網(wǎng)性能的服務(wù)，如廣播和空-空通信。目前歐洲航行安全組織（Eurocontrol）正在致力于開發(fā)用于通信、監(jiān)視服務(wù)的VDL4系統(tǒng)，主要工作包括標(biāo)準(zhǔn)、頻率和體系結(jié)構(gòu)等三方面。它是自組織時(shí)分多址（STDMA）VHF數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，具備通信、導(dǎo)航、監(jiān)視全面服務(wù)的能力。VDL方案—VDLmode4它的基本原理：利用GNSS進(jìn)行定位并通過STDMA的VHF數(shù)據(jù)鏈將其位置報(bào)告（飛機(jī)、車輛、船只、地面站）廣播發(fā)射出去。同一STDMAVHF數(shù)據(jù)鏈路既可用于數(shù)據(jù)廣播又可用于用戶的選址通信。這些數(shù)據(jù)報(bào)文中的信息也可用于對(duì)STDMAVHF數(shù)據(jù)鏈路上的通信進(jìn)行管理。此方案特別適合于地—空，空—空、地—地之間的實(shí)時(shí)空中交通服務(wù)中的數(shù)據(jù)交換（如ADS-B，CPDLC，F(xiàn)IS-B，LADGNSS等）。VDL方案—VDLmode4用戶和地面站必須裝有STDMA設(shè)備。STDMA數(shù)據(jù)鏈基本上和GNSS衛(wèi)星時(shí)間同步，因此該方案中的基本通信功能（ADS-B定位ACAS等）在沒有地面設(shè)施的情況下也能實(shí)現(xiàn)。STDMA占用25kHz信道，可以工作在傳送速率為9.6kbps的GMSK調(diào)制方式下，也可以工作在傳送速率為31.5kbps的D8PSK模式下。VDL方案—VDLmode4VDL4不支持話音，數(shù)據(jù)傳輸方面與ATN完全兼容，能夠?qū)崿F(xiàn)空對(duì)地通信、上行鏈路廣播、下行鏈路廣播以及空對(duì)空通信和空對(duì)空廣播，可提供超過ATN網(wǎng)性能的服務(wù)，如ADS-B。VDL方案—VDLmode4VDL4信道帶寬為25kHz，只作數(shù)據(jù)通信。調(diào)制方式目前為GFSK，介質(zhì)訪問方式為STDMA。信道時(shí)間被分為固定長度的時(shí)隙，這些時(shí)隙組成若干個(gè)“超級(jí)幀”，每個(gè)“超級(jí)幀”包含4500個(gè)時(shí)隙（每個(gè)時(shí)隙包含一個(gè)“突發(fā)”），時(shí)間長度為60s。這樣，每個(gè)時(shí)隙占用的時(shí)間長度為13.33ms，每秒鐘有75個(gè)時(shí)隙。信道傳輸速率是19.2kbps，數(shù)據(jù)凈傳輸速率是14kbps。VDL方案—VDLmode4VDL4的數(shù)據(jù)鏈路幀格式如圖所示。VDL4的頻率重復(fù)利用率遠(yuǎn)高于VDL2。VDL方案—VDLmode4標(biāo)志符自主/定向標(biāo)志保留ID版本號(hào)源地址保留數(shù)據(jù)用戶信息CRC校驗(yàn)標(biāo)志符消息ID擴(kuò)展保留ID圖VDL4STDMA時(shí)隙“突發(fā)”格式VDLmode4技術(shù)局限：由于采用GNSS授時(shí)，在GNSS失效后應(yīng)用備份時(shí)鐘源，否則系統(tǒng)不能工作。VDL方案—VDLmode4機(jī)載設(shè)備集成方面：VDL3可以用1套VHF設(shè)備完成話音和數(shù)據(jù)的收發(fā)；VDL2需要另外的設(shè)備完成話音通信；VDL4需要1個(gè)發(fā)射天線和多個(gè)接收天線。這3種方式都需要增加用于各自模式的機(jī)載無線電臺(tái)、新的管理模塊及各自的人機(jī)接口。VDL方案比較說明在功能性、性能和頻譜利用率方面，VDL3和VDL4都明顯優(yōu)于VDL2。VDL4更像是VDL2的下一代替代品，VDL3則同時(shí)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和話音通信。然而由于VDL2已經(jīng)在歐洲和日本等地大量部署，現(xiàn)已幾乎成為了既成事實(shí)的一種數(shù)據(jù)鏈方式。美國在局部使用了VDL2后，已經(jīng)決定全面推行VDL3，在一段時(shí)間內(nèi)VDL2、VDL3方式共存。VDL方案比較說明現(xiàn)在的實(shí)際情況是VDL2、VDL3和VDL4都有各自的支持者和推行者，這既是這幾種技術(shù)手段實(shí)用性的體現(xiàn)，也是不同國家，地區(qū)和組織多方面利益的折射。三種數(shù)據(jù)鏈解決方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，但具體技術(shù)上的爭論仍然不會(huì)停止。因此要搞出一個(gè)ICAO統(tǒng)一的VDL模式的渡方案還有諸多困難，要等到ICAO提出RCP后才會(huì)有分曉。VDL方案比較說明對(duì)中國而言，如果采用多種數(shù)據(jù)鏈方式共存、逐步過渡的方案，將需要引進(jìn)不同的地面和機(jī)載系統(tǒng)。由于不同數(shù)據(jù)鏈技術(shù)彼此互不兼容，設(shè)備和軟件不能通用，因此只選用一種數(shù)據(jù)鏈方式，逐步過渡是一種經(jīng)濟(jì)的和易于操作的方案。中國目前航路話音通信多依賴HF電臺(tái)。傳統(tǒng)的單邊帶通信的話音效果較差，易受干擾。考慮到既能改善話音通信的質(zhì)量，同時(shí)滿足所有ATN數(shù)據(jù)傳VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r輸需求，并且飛機(jī)設(shè)備配備方面成本相對(duì)較低，VDL3應(yīng)該是一個(gè)具有吸引力的方式。對(duì)于過渡的具體實(shí)施，可以考慮分區(qū)域逐步部署地面設(shè)施，使用多模式電臺(tái)，允許在一段時(shí)間內(nèi)與傳統(tǒng)通信方式共存，分階段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈對(duì)所有航路和航站的覆蓋，直至完成向ATN的最終過渡。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r4.4AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r新航行系統(tǒng)通常也被稱作星基航行系統(tǒng)，其主要原因是以星基為主進(jìn)行全球通信、導(dǎo)航、監(jiān)視。在航路中，當(dāng)VHF覆蓋不到，HF通信效果不好時(shí)，可以采用航空移動(dòng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)（AMSS）通信方式。目前由于ADS的引入，以及AMSS的高可靠性、高效率，在終端區(qū)可以與VDL、Smode通信方式共同使用?，F(xiàn)由航空移動(dòng)通信專家組（AMCP）制定的AMSS的標(biāo)準(zhǔn)與建議措施（SARP）已歸入附件10中。此SARP是針對(duì)利用靜止衛(wèi)星制定的，因此，目前AMSS通信還不能在高緯度（75°以上）地區(qū)使用。AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩rAMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r航空移動(dòng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)AMSS的主要組成部分包括：空間段（衛(wèi)星及控制地球站）；地面地球站（GES），提供衛(wèi)星與陸地話音及數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的接口；機(jī)載地球站（AES），由機(jī)載航空電子設(shè)備和天線系統(tǒng)組成。AMSS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足空中交通服務(wù)（ATS）、航務(wù)管理（AOC）、航空行政管理通信（AAC）及航空旅客通信（APC）在內(nèi)的通信要求。AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r同一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可用于不同的業(yè)務(wù)等級(jí)，從基本的低數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)到多信道高速據(jù)速率業(yè)務(wù)。AMSS系統(tǒng)的性能等級(jí)可以選擇，以便適應(yīng)使用要求。其性能等級(jí)分為四級(jí)，分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持速率有0.6kbps、4.8kbps和10.5kbps等三種；電路業(yè)務(wù)方式支持的速率為21kbps。注：電路業(yè)務(wù)方式也就是通常的電話通信業(yè)務(wù)。1級(jí)性能提供基本分組數(shù)據(jù)通信，它要求AES接收并處理信道速率為0.6kbps和1.2kbps的P信道信號(hào)。還要求AES以上述信道速度在R信道或T信道上發(fā)射信號(hào)。因此要求R信道和T信道能力。所使用的信道速率取決于鏈路質(zhì)量，而鏈路質(zhì)量則取決于GES測量的誤比特率（BER）或是估計(jì)的誤比特率。決定信道速率的主要因素是衛(wèi)星和AES天線增益，以及衛(wèi)星和AES射頻輸出。AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r2級(jí)性能規(guī)定P信道速率為0.6kbps和10.5kbps，R信道和T信道信道速率為0.6kbps和10.5kbps。在使用這些信道速率時(shí)，起決定作用的主要因素是AES天線增益，在使用全球波束衛(wèi)星時(shí)，AES的天線增益至少是12dB。該性能提供更大的數(shù)據(jù)通信吞吐量，更快的信息傳遞，可以降低運(yùn)行費(fèi)用。如1級(jí)性能那樣，2級(jí)性能要求一個(gè)發(fā)射信道和一個(gè)接收信道。AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r3級(jí)性能在2級(jí)分組數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)上，增加了電路能力，使用發(fā)射和接收C信道進(jìn)行話音通信。這些C信道可用10.5kbps或是21kbps的信道速率工作，以便支持9.6kbps聲碼器進(jìn)行話音通信。C信道還提供電路方式數(shù)據(jù)通信，但這不是安全通信業(yè)務(wù)所考慮的部分。所使用的C信道速率取決于1/2碼率前向糾錯(cuò)（FEC）編碼是使用（1/2碼率編碼要求21.0kbps）AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r資料已經(jīng)規(guī)定，允許使用那些能在5.25kbps或6.0kbps信道速率工作的更低速率的聲碼器。3級(jí)需要一個(gè)發(fā)射信道（R、T或C信道）和兩個(gè)接收信道（P信道和C信道）。系統(tǒng)中雙向分組通信和電路通信是不可能同時(shí)工作的，但是通過發(fā)射信道類型之間的切換實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同時(shí)工作還是存在可能性的。AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩rAMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r4級(jí)性能是在3級(jí)性能的基礎(chǔ)上增加附加發(fā)射信道能力，以便實(shí)現(xiàn)雙向分組通信和電路通信同時(shí)工作。4級(jí)性能要求兩個(gè)或更多的發(fā)射信道（R或T和C信道）和兩個(gè)或更多的接收信道（P信道和C信道），并對(duì)每個(gè)信道載波和線性功率放大器進(jìn)行功率控制。信道速率與3級(jí)相同。在一個(gè)發(fā)射信道上，既要求有R信道能力又要求有T信道能力，但并不要求同時(shí)具備。AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩rAMSS是第一個(gè)航空安全通信業(yè)務(wù)，這種業(yè)務(wù)把話音和數(shù)據(jù)以及非安全業(yè)務(wù)都綜合在一起。這種綜合業(yè)務(wù)必須遵守信息優(yōu)先等級(jí)。一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文被另一個(gè)更高優(yōu)先等級(jí)的報(bào)文優(yōu)先占用，可很容易地在系統(tǒng)內(nèi)部處理，并且不會(huì)丟失信息。在有兩個(gè)發(fā)射機(jī)的AES中，通常沒有必要使一個(gè)更高優(yōu)先等級(jí)的數(shù)據(jù)呼叫占用另一個(gè)話音呼叫，反之亦然。AMSS報(bào)文類型：在AES或GES中，報(bào)文的傳輸序列是按照給定的優(yōu)先等級(jí)方案排序的。在AMSS子網(wǎng)接口處，AMSS標(biāo)準(zhǔn)和SARPs規(guī)定了分組數(shù)據(jù)的優(yōu)先等級(jí)方案。在AMSS內(nèi)，該外部優(yōu)先等級(jí)方案得到分配給的各種信令及與話音有關(guān)功能的內(nèi)部優(yōu)先等級(jí)方案的擴(kuò)展。在鏈路層，該得到擴(kuò)展的優(yōu)先等級(jí)方案稱為Q—優(yōu)先權(quán)號(hào)。這個(gè)“Q—優(yōu)先權(quán)”號(hào)條目符合ICAO附件10的優(yōu)先等級(jí)。AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r優(yōu)先級(jí)順序是來源于無線電規(guī)則的51條。單個(gè)的Q—優(yōu)先權(quán)條目，包括語音和數(shù)據(jù)兩者，也包括必須去匯集語音和數(shù)據(jù)的信令。Q—優(yōu)先權(quán)號(hào)與被選擇的最佳系統(tǒng)性能和完整性有聯(lián)系。AMSSQ-號(hào)功能

15遇險(xiǎn)/緊急話音；信令

14遇險(xiǎn)/緊急數(shù)據(jù)報(bào)文

13為信令保留

AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩rAMSSQ-號(hào)功能

12飛行安全話音；信令

11飛行安全數(shù)據(jù)報(bào)文；與導(dǎo)航有關(guān)的通信

10氣象和飛行正常話音；信令

9為信令保留

8氣象數(shù)據(jù)報(bào)文

7飛行正常數(shù)據(jù)報(bào)文

6航空信息服務(wù)報(bào)文

AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩rAMSSQ-號(hào)功能

5航空行政管理數(shù)據(jù)報(bào)文，網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)行政管理數(shù)據(jù)報(bào)文

4駕駛艙和座艙常規(guī)話音；信令

3-0各種航空行政管理通信和航空旅客通信；其它AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r系統(tǒng)定時(shí)：各個(gè)信道的全部發(fā)射定時(shí)都由P信道控制。如果需要，可以通過P信道將個(gè)地球站同步在世界協(xié)調(diào)時(shí)（UTC）上，這樣可使所有利用衛(wèi)星航空移動(dòng)通信服務(wù)的飛機(jī)擁有一個(gè)世界范圍的參考時(shí)間。因?yàn)樽鞔怂枰鷥r(jià)過高而實(shí)際用處不大，因而沒有作此要求。AMSS方案—信道格式類型信道間隔：為了減小相臨信道間的干擾、確保在由多種原因引起的多普勒頻移情況下能正確調(diào)諧在信道上，AMSS規(guī)定了17.5kHz、10kHz、7.5kHz、5kHz和2.5kHz五種信道間隔。信道以較低的速率傳送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)往飛機(jī)（P信道）和從飛機(jī)發(fā)出（R和T信道）的可能信道間隔是不同的。AMSS方案—信道格式類型P信道：組成AMSS的每個(gè)地面地球站（GES）至少有一個(gè)P信道要連續(xù)不停地發(fā)射。注冊(cè)在某個(gè)GES上的AES必須不斷地監(jiān)視這個(gè)GES發(fā)來的P信道數(shù)據(jù)。P信道采用時(shí)分復(fù)用的辦法給正在監(jiān)聽它的AES發(fā)信息。GES的P信道功能組成為：擾碼、前向編碼糾錯(cuò)、交織、插入定時(shí)標(biāo)志、調(diào)制等。幀周期為500ms或其整數(shù)倍。在接收端的P信道接收機(jī)完成與之相反的處理。AMSS方案—信道格式類型R信道：準(zhǔn)備注冊(cè)在AMSS的所有AES都用一個(gè)R信道，這個(gè)R信道被指定用于某個(gè)GES的特殊服務(wù)區(qū)。AES注冊(cè)有效期間，AES被分配一個(gè)或多個(gè)R信道（以合適的信號(hào)速率）。利用這些R信道，AES可以發(fā)射信號(hào)和少量數(shù)據(jù)，并要求T信道的服務(wù)。R信道采用數(shù)據(jù)突發(fā)模式，符合SARPs并具有符合隨機(jī)存取時(shí)隙ALOHA協(xié)議的時(shí)隙結(jié)構(gòu)。AMSS方案—信道格式類型發(fā)射端（AES）中每個(gè)信道的功能為：擾碼、前向編碼糾錯(cuò)、交織、插入定時(shí)標(biāo)志、調(diào)制等。R信道接收端具有與發(fā)射機(jī)功能相反的處理。R信道發(fā)射定時(shí)：R信道的時(shí)隙發(fā)射來源于P信道中的超幀。R信道的時(shí)隙長度取決于信道波特率。任何給定的R信道時(shí)隙的開始取決于P信道的格式識(shí)別碼的第一個(gè)比特的開始沿。R信道可以在此時(shí)刻的時(shí)隙周期的整數(shù)倍開始突發(fā)。AMSS方案—信道格式類型T信道：AES注冊(cè)有效期間內(nèi)，它可被分為一個(gè)或多個(gè)T信道頻率（以合適的信道速率）。同時(shí)這些信道由于其它一些AES的要求也由它們使用，這樣對(duì)GES來說在使用這些信道時(shí)就會(huì)有短時(shí)間沖突。如果容量已被指定的話，對(duì)T信道容量的要求可以轉(zhuǎn)給R信道或T信道。T信道的突發(fā)模式數(shù)據(jù)信道特性已在SARPs中作了規(guī)定，并符合預(yù)約TDMA協(xié)議的時(shí)隙結(jié)構(gòu)。AMSS方案—信道格式類型T信道發(fā)射端（AES）中每個(gè)信道的功能為：擾碼、前向編碼糾錯(cuò)、交織、插入定時(shí)標(biāo)志、調(diào)制等。T信道接收端具有與發(fā)射機(jī)功能相反的處理。T信道突發(fā)長度從2到31個(gè)信號(hào)單元之間變化。交織器所用列數(shù)隨著發(fā)射比特率及突發(fā)長度的不同而按SARPs變化。每次突發(fā)都包含一個(gè)特殊的短信號(hào)單元—突發(fā)標(biāo)識(shí)，它可以保證發(fā)射它的AES和接收它的GES總是認(rèn)識(shí)的。AMSS方案—信道格式類型T信道發(fā)射定時(shí)：T信道也同步于P信道超幀。但在這種情況下，超幀被分成了1024個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙大約為7.8ms。在同一個(gè)GES開展下的不同的兩個(gè)AES的突發(fā)信號(hào)之間的保護(hù)時(shí)間約為39ms（五個(gè)時(shí)隙）。AMSS方案—信道格式類型C信道：C信道為一電路模式信道，用于傳輸數(shù)字語音或數(shù)據(jù)。AES可以通過R信道申請(qǐng)而后由GES通過P信道給其分配一個(gè)C信道。每個(gè)C信道的發(fā)射端的功能塊為：基帶數(shù)據(jù)（如話音）和子帶數(shù)據(jù)信道的接口；基帶信號(hào)與子帶信號(hào)的復(fù)合；擾碼；前向編碼糾錯(cuò)；交織；插入定時(shí)標(biāo)志；調(diào)制等。C信道接收端具有與發(fā)射機(jī)功能相反的處理。AMSS方案—信道格式類型C信道具有幾種不同的信道速率：5.25kbps、6.0kbps、10.5kbps和21.0kbps。隨著語音處理技術(shù)的進(jìn)步，可以在保證系統(tǒng)性能的前提下降低信道速率。信道速率5.25kbps和10.5kbps時(shí)不進(jìn)行編碼。這些不編碼信道的應(yīng)用包括發(fā)射4.8kbps和9.6kbps語音編碼的聲音，這種場合下，對(duì)頻譜限制很嚴(yán)，但對(duì)能量卻限制不大，在對(duì)語言編碼時(shí)已將其重要比特保護(hù)了起來，因此不太需要再次在調(diào)制前進(jìn)行FEC編碼。AMSS方案—信道格式類型C信道的幀結(jié)構(gòu)：全部信道速率下的幀周期均為500ms。發(fā)往飛機(jī)的載波是由語音激活的。每次發(fā)射前，應(yīng)先發(fā)射前導(dǎo)碼和獨(dú)特碼，因此獨(dú)特碼周期為500ms。獨(dú)特碼的定時(shí)出現(xiàn)取決于激活的開始時(shí)刻。當(dāng)交織器中無語音數(shù)據(jù)時(shí)將發(fā)送后同步碼。AMSS方案—信道格式類型C信道的語音激活：發(fā)往飛機(jī)的載波激活上由C信道界面上的電子信號(hào)控制的。當(dāng)C信道用于語音通信時(shí)，次信號(hào)由語音編碼器給出。當(dāng)語音編碼器探測到聲音時(shí)就發(fā)出打開信號(hào)，但在發(fā)出關(guān)閉信號(hào)前要延遲一段時(shí)間，以避免在語音正常停頓時(shí)被不適當(dāng)?shù)仃P(guān)閉。另外，前向載波也可按要求由子帶信號(hào)激活。AMSS方案—信道格式類型C信道的數(shù)據(jù)激活：信號(hào)線109用于數(shù)據(jù)信道接收線路信號(hào)檢測。從GES聲音波段調(diào)制解調(diào)器來的電信號(hào)控制C信道的激活接口。當(dāng)呼叫進(jìn)入數(shù)據(jù)模式時(shí)，接口被初始激活，此時(shí)信號(hào)線109變?yōu)镺N狀態(tài)。接口在正常情況下處于激活態(tài)，直到AES處于非激活數(shù)據(jù)模式。若信號(hào)線109變?yōu)镺FF狀態(tài)，則表示失去了遠(yuǎn)處調(diào)制解調(diào)器發(fā)來的載波，發(fā)射接口單元轉(zhuǎn)換為“非激活”。AMSS方案—信道格式類型子帶C信道：子帶C信道傳遞的數(shù)據(jù)包括為建立監(jiān)視、功率控制