第3章新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)

第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)新通信系統(tǒng)的構(gòu)成及特點HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rVDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rAMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩rATN系統(tǒng)及其功能第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)為了克服現(xiàn)行航行系統(tǒng)的缺點，滿足空中交通運輸蓬勃發(fā)展時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的航空移動通信專家組（AMCP）歷次會議的文件中。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輸系統(tǒng)，以解

決日益擁擠的空域問題。3.1新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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)在認識到，空地通信將是四種手段并存的局面：甚高頻（VHF）空地通信；航空衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)（AMSS）通信；高頻（HF）空地通信；二次監(jiān)視雷達（SSR）的S模式數(shù)據(jù)鏈。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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，最終達到只在必要時或緊急情況下使用語音通信?？盏財?shù)據(jù)鏈將來會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、最有利就自動選用哪種方式。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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)則主要強調(diào)發(fā)展基于數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的航空移動業(yè)務(wù)（地空通信）。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)國際民航組織的新航行系統(tǒng)國際民航組織（ICAO）于1983年底成立了一個未來空中航行系統(tǒng)專門委員會（FANS-I）。該委員會經(jīng)過近五年的努力，1988年5月在FANS第四次會議提交了一份

總結(jié)報告，建議國際民航組織采納主要基于衛(wèi)星技術(shù)、數(shù)據(jù)鏈和計算機技術(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)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)同時，未來空中航行系統(tǒng)專門委員會還提出了一個未來25年內(nèi)在全球協(xié)調(diào)逐步實施的基本方案。該建議得到了國際民航組織航行委員會的認可，認為有必要繼續(xù)完善和研究如何在全球協(xié)調(diào)實施的問題。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（簡稱FANS-Ⅱ）。在1991年國際民航組織第十次航行會議上一致通過了FANS-Ⅱ的概念和基本方案，并于1992年10月得到ICAO第29屆大會批準(zhǔn)。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)FANS-Ⅱ?qū)ｉT委員會在1993年的第四次會議上宣布完成了歷史史命，從而全球轉(zhuǎn)入實施未來航行系統(tǒng)的階段。同時，認為既然已經(jīng)進入實施階段，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)”。此次會議公布了兩個典范性文件，一個是“新航行系統(tǒng)”總論；另一個是帶有時間進程的“新航行系統(tǒng)全球過濾協(xié)調(diào)計劃”，用以指導(dǎo)今后實施階段的工作。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)ICAO的FANS全球CNS概念要點如下：建立一個全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS），使航路中的飛 機能利用衛(wèi)星發(fā)射的信號及時確定自己所處地理位置， 包括經(jīng)度、緯度和高度；在航空電信網(wǎng)（ATN）的框架內(nèi)，提供航空移動衛(wèi)星 業(yè)務(wù)（AMSS）通信，可與S模式二次雷達（SSR）及 VHF數(shù)據(jù)鏈互用，并允許使用自動相關(guān)監(jiān)視（ADS）；新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)在地面進行空中交通管理（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，還有人機接口。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（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)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)新通信系統(tǒng)的特點新通信系統(tǒng)是一個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)+計算機網(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)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)第二是數(shù)據(jù)鏈的開發(fā)利用，實現(xiàn)空—地、地—地可靠的數(shù)據(jù)交換，并進一步實現(xiàn)空—空數(shù)據(jù)交換；第三是系統(tǒng)的數(shù)字化，計算機處理及聯(lián)網(wǎng)。分別來講時，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（多電臺）或更多的短波電臺進行重復(fù)覆蓋，從而使電臺波束覆蓋率達92%以上。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)頻率復(fù)用技術(shù)，利用頻率自適應(yīng)技術(shù)，同時使用不同 頻率對同一區(qū)域進行覆蓋。（同一電臺多頻率）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）。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將眾多短波電臺通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接起來， 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理。在航路當(dāng)中，當(dāng)VHF覆蓋不到，HF通信效果不好的時候，可采用AMSS通信。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)在AMSS通信系統(tǒng)中：全球波束與點波束覆蓋除75°以上兩極之外的所有地面；采用中增益天線，降低設(shè)備費用采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，并與航空電信網(wǎng)兼容；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是一種先進的雷達詢問系統(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)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)在S模式的SSR中包括一個載頻為1030MHz±10kHz的S模式詢問器和一個載頻為1090MHz的S模式應(yīng)答器，分別包含56（或112）個比特的數(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)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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。對于通信，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)引進衛(wèi)星通信，至少先在世界大部分地區(qū)實現(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)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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)；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)通信和空地數(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)計算機系統(tǒng)之間進行高速的數(shù)據(jù)交換。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)新通信系統(tǒng)的效益由于新通信系統(tǒng)以加強數(shù)據(jù)通信為特點。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)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)將改善經(jīng)營者、飛機和空中交通服務(wù)提供者之間的數(shù)據(jù) 傳輸與處理，減少各方的工作量；減少信道擁擠；減少由通信錯誤導(dǎo)致的誤差，增強安全；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；提供更為精確的數(shù)據(jù)，減少誤碼率。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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，更為動態(tài)的制定飛行計劃。為各部門之間更加經(jīng)濟、高效運作提供的良好的技術(shù)保障。新通信系統(tǒng)的應(yīng)用：1)引進衛(wèi)星通信從而實現(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)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點在陸基通信系統(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；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， 而且還能夠使機上人員能夠進行數(shù)據(jù)傳輸，計算機聯(lián) 網(wǎng)和傳真功能；此外，由于數(shù)據(jù)通信能力的提高，除了飛行數(shù)據(jù)外， 包括飛機機身的機械數(shù)據(jù)（如飛機發(fā)動機數(shù)據(jù)等）及 時傳到地面控制中心。第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)新通信系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢—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)之間的時間過渡為1990~2010年，所采取的方針為：循序漸進，平穩(wěn)過渡，逐步更新替換，保留地區(qū)特點，新的引進繁殖，舊的選優(yōu)利用，改進或自然淘汰。這里強調(diào)對新系統(tǒng)的引導(dǎo)，強調(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?！毙峦ㄐ畔到y(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)新通信系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢概括地說，新通信系統(tǒng)就是利用日益強大的數(shù)字通信手段，充分發(fā)揮HF、VHF、AMSS和SSR通信能力，真正實現(xiàn)全球的無間隙覆蓋，從而使飛機能夠?qū)崿F(xiàn)“free

flight”，即“自由飛行”。具體地包括以下幾項內(nèi)容：利用新技術(shù)適應(yīng)未來航行的需求，提高系統(tǒng)容量；對海洋和邊遠地區(qū)形成連續(xù)無間隙的覆蓋；實現(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)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)提高管制的實時性，應(yīng)變性，獲得更好的動態(tài)空域， 從程序管制過渡到戰(zhàn)術(shù)性管制；擴展監(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；提高精密定位能力，有利于實現(xiàn)四維導(dǎo)航和區(qū)域?qū)Ш?擴展短捷直飛航線，擴大飛行自由度，節(jié)約飛行時間 和燃料。短捷直飛航線，擴大飛行自由度，節(jié)約飛行 時間和燃料；新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)到自由飛行最終應(yīng)用時，將涉及飛機的整個過程，這一過程從在出發(fā)機場停機坪啟動發(fā)動機開始到在終點機場停機坪關(guān)閉發(fā)動機為止。飛機在起飛、爬升、巡航、下降、進近和著陸時安全地與空中所有其它交通分隔開。將每架飛機分隔開是自由飛行的主要論點?？展艿南孪蘧褪窃陲w機之間保持安全間隔，這是關(guān)鍵所在。自由飛行中，每架飛機可在任意方向和任意高度上以任意速度飛行，并可在任何時間里對方向、速度和高度中任何一項或全部進行變更。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)“沖突探測器”可以保證自由飛行的實現(xiàn)，其目的是解決飛行中的沖突。在飛機周圍建立兩個三維同軸“蛋形”空域包。一旦出現(xiàn)空域包會集現(xiàn)象，空中交通管制員會得到有潛在沖突的報警。自由飛行最感興趣的航空電子設(shè)備包括ADS-B，CDTI（駕駛艙交通情報顯示器）、VHF數(shù)據(jù)/語音電臺和WAAS兼容GPS。自由飛行的優(yōu)點是利用現(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，可使航空公司實現(xiàn)財政節(jié)省。新通信系統(tǒng)構(gòu)成及其特點第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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)+計算機網(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，將重點開發(fā)、利用數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，實現(xiàn)空—地、地—地可靠的數(shù)據(jù)交換，并進一步實現(xiàn)空—空數(shù)據(jù)交換；同時相應(yīng)的系統(tǒng)全部實現(xiàn)數(shù)字化，計算機處理及聯(lián)網(wǎng)。而通信設(shè)備及信息的數(shù)字化是新通信系統(tǒng)實施的前提基礎(chǔ)，所以數(shù)字信號通信是一個日益重要的技術(shù)。新通信系統(tǒng)構(gòu)成—陸基通信方式第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)數(shù)字傳輸有勝于其它方式的許多優(yōu)點，它包括：較容易且能有效地實現(xiàn)多路信號復(fù)用或“分組”處理 數(shù)字消息以便接轉(zhuǎn)；數(shù)字系統(tǒng)對轉(zhuǎn)發(fā)噪聲較不敏感，而對模擬系統(tǒng)來說， 這通常是一個問題；有可能使用檢測和糾錯技術(shù)而得到極低的差錯率和高 保真度。新通信系統(tǒng)構(gòu)成—陸基通信方式第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)較容易實現(xiàn)保密通信；運用數(shù)字部件的靈活性，允許采用微型和小型處理機、 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—陸基通信方式第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)3.2

HFDL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，而當(dāng)時的民航通信技術(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年的航空移動通信專家組（AMCP）第三次會議上，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。第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)由于衛(wèi)星通信在高緯度地區(qū)，如緯度大于75°時不能達到波束對地面的理想覆蓋，因此其通信的可用性下降，即RCP下降。為了彌補衛(wèi)星通信波束覆蓋問題，HF數(shù)據(jù)通信方式再次進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，實驗結(jié)果表明：效果很好。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)目前的民用航空地面及空中客機通常都配備兩套高頻通

信系統(tǒng)，用于與地面電臺或者其它飛機進行遠程通信。駕駛員在選擇工作頻率和工作方式之后即可進行發(fā)射

和接收信號。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，天線等部件，其中每個高頻系統(tǒng)都連接至音頻選擇盒，話筒和耳機。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)高頻系統(tǒng)部件說明高頻控制板：用于選擇工作頻率和工作方式；高頻收發(fā)信板：使用收發(fā)信機可在飛機上進行單邊帶、 語音和數(shù)據(jù)通信；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；天線用于發(fā)射或接收射頻信號。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)HF通信系統(tǒng)信道上的數(shù)據(jù)傳輸—多徑傳播時數(shù)據(jù)傳輸

前面對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隨機起伏（衰落），會對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅墚a(chǎn)生較大的影響，同時多徑傳播引起的碼間干擾還嚴(yán)重地限制了數(shù)據(jù)信號傳輸速率的提高。為了說明多徑傳播對所傳送數(shù)據(jù)信號波形的影響，假設(shè)信道存在三條傳播路徑，它們的傳播損耗相等，但延時分別為HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)假定所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號是寬度為T

的矩形波。接收信號由來自三條路徑信號分量疊加而成。合成信號波形的寬度已展寬為 ，下面我們分兩種情況來討論：1、若 ，即傳送的脈沖信號的寬度較寬，接收合

成信號波形的寬度并沒有明顯增加。但由于 是ms量級，而HF載波周期為

s量級，因此各條路徑信號的相位差將使接收合成信號產(chǎn)生干涉性衰落。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)2、若T

較小，不滿足的條件。這時除了出現(xiàn)上述接收信號的衰落以外，接收信號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)信號序列中相鄰碼元的間隔。因此，接收脈沖信號寬度的展寬，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，也在0.5ms以左右。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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）信道對數(shù)據(jù)傳輸速率的嚴(yán)重限制。對于以更高的速率傳播，比如2400bps的信息速率傳輸時，必須采取一定的技術(shù)措施。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)HF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，分為多個低速并行信道，它們以各自的副載波進行低速率的數(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r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)CCIR建議的HF單邊帶話路內(nèi)音頻電報體制，是一種多路并行體制的數(shù)據(jù)供輸系統(tǒng)。它以15個副載波（間隔為170Hz）分為15路，每路傳輸50~100波特的電報。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)射端多路信號并發(fā)，分散了發(fā)射機的功率。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)HF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，而且對發(fā)射機非線性互調(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r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)HF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。電離層對短波（HF）的吸收比較小，因此短波可利用天波傳播很遠的距離；而地面對短波的吸收比較大，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，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，稱為地波或稱表面波。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)短波的傳播有時會出現(xiàn)靜區(qū)，發(fā)射點A發(fā)出的地波傳播距離近，并能到達B點，而由A點發(fā)出的天波，又只能到達比C點更遠的地區(qū)，這樣在地波到達不了，天波又超過的區(qū)域BC就收不到信號，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)使用兩個或更多的短波電臺進行重復(fù)覆蓋。通常兩個電臺的覆蓋率達92%~95%，三個電臺則可達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r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)HF通信系統(tǒng)的新技術(shù)—頻率復(fù)用技術(shù)在設(shè)計短波通信線路時，工作頻率采用接近于最高可用頻率是合適的。這是因為，低頻率的電波將受到較大的吸收損耗。同時，對于較低頻率的電波，電離層的各分層都可能對它產(chǎn)生反射，多徑傳播效應(yīng)嚴(yán)重。整個電離層的最高可用頻率實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層上又只有一個反射點，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第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)實時探測信道參數(shù)，自動地將信道加換到最好的信道上（稱為自適應(yīng)實時選頻），才能獲得最佳通信效果利用頻率預(yù)報得到的頻率數(shù)據(jù)，調(diào)整各個電臺的工作頻率，使它們工作在最佳信道狀態(tài)下，飛機在該區(qū)域內(nèi)飛行時，可同時接收到不同電臺的不同頻率，選擇最好的頻率進行通信，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r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)HF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，實驗表明，HF數(shù)據(jù)鏈可與AMSS數(shù)據(jù)鏈互補，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99.9%。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)HF通信系統(tǒng)的新技術(shù)—網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將短波電臺通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接起來，實現(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HF地面電臺，理論上可以管理2000多架飛機，其中太平洋區(qū)域六個地面臺，管理800多架飛機，大西洋區(qū)域五個地面臺，管理650多架飛機，印度洋和亞非地區(qū)4~5個地面臺，管理500多架飛機，共用48~60個頻率，進行實時協(xié)調(diào)，即可達到很好的通信效果。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)該方案要求每個地面臺同時使用3~6個頻率工作（有的頻率由兩個或3個臺共用）。為了使飛機能夠方便地選用一個傳播性能好的頻率，即有些地面臺在每個發(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)。飛機將接收、評估此數(shù)據(jù)，并據(jù)此選擇一個頻

率。允許飛機自由地與任一地面臺在任一頻率上通信，而不管此地面臺位于何處，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，實驗室已經(jīng)達到9.6kbps。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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)議實施軟件在微軟的操作系統(tǒng)下運行。該HDLP協(xié)議獨立使用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第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)這個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有關(guān)的信道。對于高頻（HF）無線電數(shù)據(jù)通信，HDLP是一個運行在Windows

NT 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r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)HDLP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)第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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)計成為最佳化使用信道資源。同時HDLP控制HF調(diào)制解調(diào)器及無線電設(shè)備，并且自動適應(yīng)發(fā)射參數(shù)，包括傳播特性變化時的信道頻率，以使吞吐量最大。它提供可選擇自動請求重發(fā)（ARQ）和自動鏈路維護（ALM）。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)它的自動鏈路維護（ALM）功能提供自動發(fā)射參數(shù)優(yōu)化、鏈路復(fù)原和應(yīng)付突發(fā)鏈路擾動、干擾和信道衰落的魯棒性。HDLP將被安裝進帶有硬盤能運行Windows

NT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Windows

NT驅(qū)動器，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I/O卡將與HDLP一同交付。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)通過它們的特定動態(tài)鏈路庫控制無線電設(shè)備和Modem而且將使用PC機的標(biāo)準(zhǔn)串行輸入/輸出異步口。HDLP將在PC機的圖形用戶接口（GUI）上產(chǎn)生一個WindowsNT窗口，以便管理操作（預(yù)置、維護和狀態(tài)監(jiān)測）。較高層ISO

8886接口將使用原始軟件和Windows

NT管道。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)HDLP通用關(guān)系流圖HDLP功能實現(xiàn)過程如右圖所示。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩rModem和/或無線電

無線電和Modem控制HDLP通用關(guān)系流圖Windows

NT

GUI應(yīng)

用管理控制數(shù)據(jù)

ISO

8886接口HDLP同步I/O卡控制Modem控制無線電控制數(shù)據(jù)Modem和/或無線電控制DLL(s)PC串行異步接口I/O卡驅(qū)動器V.24/V.28串行異步接口卡第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)在兩個不同物理位置的兩個HDLP將能夠在它們之間建立一邏輯鏈路，這意味它們能夠進行可靠的數(shù)據(jù)交換。被這樣的邏輯鏈路連接的兩個HDLP被稱為配對HDLP。許多HDLP用戶（每個ISO8886接口可至8個）將能夠通過數(shù)據(jù)鏈路業(yè)務(wù)訪問節(jié)點（DLSAPs）連接至每個配對HDLP。每個HDLP用戶將能夠在它的DLSAPs和配對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第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)每個數(shù)據(jù)鏈路連接（DLC）應(yīng)給出排隊模型，該排隊模型在ISO8886的第9段中描述過。在兩個配對HDLP之間的邏輯鏈路連接將以半雙工模式運行。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r從A至B的排隊從A至B的排隊至8個DLCs用戶8用戶1從B至A的排隊從B至A的排隊HDLP

BHDLP

ADLSAP8DLSAP1用戶8用戶1DLSAP8DLSAP1HDLP和ISO

8886排隊模式第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)在兩個配對HDLP之間的邏輯鏈路是一虛擬連接。配對HDLP之間的交換將使用由串行I/O卡、HF

Modem和無線電設(shè)備及天線組成的較低級物理層。這個模型是由ISO

7498定義的OSI模型。兩個配對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，每一配對子網(wǎng)也通過虛擬邏輯鏈路進行較低層的業(yè)務(wù)連接。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)HDLP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：HDLP控制物理層HDLP將PDUs包裝后，以便使用物理層業(yè)務(wù)傳送至配對HDLP。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)HDLP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)動器I/O卡HF

Modem無線電

HDLP用戶Primitives

:

DLPDUsHDLPPrimitives

:

PSDUs驅(qū)動器I/O卡HF

Modem無線電第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)當(dāng)一個非連接的HDLP接收到一個DLC的請求（一個DL連接正如ISO

8886請求一樣），它首先與配對HDLP建立邏輯鏈路來支持DLC的這個請求。為了做到這些，

HDLP將送給物理層一個PSDU，請求建立相應(yīng)的物理

鏈路。物理層用自動鏈路建立功能（ALE）建立物理

鏈路。一旦物理鏈路建立起來，HDLP將與配對HDLP

建立邏輯鏈路，通過交換對應(yīng)的鏈路建立DLPDUs。這些DLPDUs用物理層的業(yè)務(wù)進行交換：它們被包裝入PSDUs后通過物理層。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)一旦兩個配對HDLP建立起邏輯鏈路，這個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)以便對付傳播性能的變化。當(dāng)兩個配對HDLP通過邏輯鏈路連接起來時，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請求至最大值8個。任何DLC請求到另外一個HDLP的將被摒棄。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)在兩個配對HDLP之間的邏輯鏈路僅在下列情形被切斷：無更多的DLC支持超時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DLC根據(jù)適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級序來建立。HDLP將按其相應(yīng)的優(yōu)先等級指配給每一個DLC總吞吐量的一部分。HFDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)HFLP將可能有兩種工作模式：最大吞吐量模式─優(yōu)先級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。最小功率模式─優(yōu)先級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第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)高頻數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議對應(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第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)3.3

VDL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，它的良好運行可靠性，以及對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)廣播信號干擾的情況，而且未來還有飽和的可能。因此，要進一步爭取改善

VHF頻段的利用。第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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)用也已實施。希望今后還將增加。實踐表明利用VHF數(shù)據(jù)鏈作ATC應(yīng)用可以減少對語音通信的要求和減少通信差錯。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第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)航空VHF頻段在118~137MHz，最高的四個頻道保留給VHF數(shù)據(jù)鏈（VDL），即136

~137MHz。對新VHF空地通信系統(tǒng)（包括語音和數(shù)據(jù)）的要求：不降低安全性，并力求改進；不能同時提供語音通信和數(shù)據(jù)鏈業(yè)務(wù)；力求降低機載無線電設(shè)備的成本；地面基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)力求增加容量和功能，同時有可接受的成本和復(fù)雜性；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)具有簡單的人—機接口，語音通信應(yīng)能模仿現(xiàn)行的PTT方式；空地通信應(yīng)為地速高至850節(jié)（kt）的飛機服務(wù)；空—空通信應(yīng)為相對速度高至1200節(jié)（kt）的飛機服務(wù)；地面臺應(yīng)能與200海里（NM）內(nèi)的飛機通信；應(yīng)在考慮頻譜效率的同時支持區(qū)域覆蓋的要求，而且不增加飛行員和管制員的工作負擔(dān)，亦不降低通信可靠性；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)應(yīng)有能力在VHF頻帶內(nèi)同時對幾個ATS空域提供服務(wù)；應(yīng)盡量減少StickMicrophone（話筒粘著）效應(yīng)引起的電路阻塞；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)信機的飛機位置；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；應(yīng)提供比現(xiàn)行系統(tǒng)更強的防射頻干擾能力；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)應(yīng)具有勿動通信功能，以減輕用戶工作負荷；應(yīng)便于從現(xiàn)行系統(tǒng)分階段過渡到新系統(tǒng)；可以和現(xiàn)行系統(tǒng)共存；增加控制信道爭用的機制（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）；應(yīng)具備自動管理功能，亦可人工操縱；應(yīng)具備有對單架飛機和一組飛機尋址的能力，不一定要應(yīng)答；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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；應(yīng)支持地對空語音與數(shù)據(jù)鏈廣播（例如用于自動終端情報服務(wù)（ATIS），自動氣象觀測系統(tǒng)（AWOS）和自動場面觀測系統(tǒng)（ASOS）。概括起來，上面的21個方面說明了數(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第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)新VHF基地通信系統(tǒng)性能要求：應(yīng)提供至少是現(xiàn)行系統(tǒng)兩倍的容量，因為現(xiàn)行系統(tǒng)在終端區(qū)域已經(jīng)或者正在趨向飽和；應(yīng)支持一群飛機共用一個信道的功能，即信道的時分多址TDMA工作方式，將一個信道分成若干個時隙，以便隨時爭用；應(yīng)支持透明的空對空通信功能；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r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)應(yīng)有能力給每個管制員/鑒派員及其有關(guān)的機群提供專用空地語音電路；從發(fā)端輸入音頻到收端輸出音頻的時延應(yīng)小于250ms；在PTT激活后不發(fā)生音頻剪切現(xiàn)象；除分別尋址外，任何未來系統(tǒng)不應(yīng)強行限制每個講話組（即同一扇區(qū)）的機載用戶權(quán)；對于分別尋址，每個電路應(yīng)能適應(yīng)至少50個機載用戶；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)應(yīng)支持飛機按其需要加入任何交談組；應(yīng)能支持緊急通信；應(yīng)支持語音電路按優(yōu)先等級接入；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第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)新VHF空地面通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈的性能要求：所有用戶都可以利用數(shù)據(jù)鏈；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；應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈通信亦分優(yōu)先等級；終端用戶得到一份含有不可檢測錯誤的電報的概率應(yīng)等于或小于1×10-8；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)少于24字節(jié)應(yīng)用數(shù)據(jù)的電報應(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；應(yīng)與ATN兼容；應(yīng)能用單一頻率覆蓋一個任意大小的空域。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)新VHF空地通信系統(tǒng)的特點：全數(shù)字化；同一設(shè)備可同時提供語音和數(shù)據(jù)鏈通信；在同一射頻信道上可同時通話與通數(shù)據(jù)；具有呼叫排隊功能；緊急電文優(yōu)先功能。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)現(xiàn)行VHF空地通信系統(tǒng)的改進針對現(xiàn)行系統(tǒng)的缺點，國際上正在研究對現(xiàn)行VHF空地通信系統(tǒng)進行延期和遠期改進，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)研究機構(gòu)也在努力對現(xiàn)行系統(tǒng)進行研究，以期待性能進一步提高。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL近期改進近期改進主要是針對在某些地區(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，同時更考慮便于實施和過渡，允許在一個較長的過渡期內(nèi)，現(xiàn)行系統(tǒng)和改進系統(tǒng)可以共存。我國目前主要還是提高VHF通信的抗干擾性能。近期改進的主要措施如下：1)改進頻率指配準(zhǔn)則；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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；減少緊急頻率121.5MHz的保護頻帶；頻譜利用最佳化，必要時重新研究各地面臺的頻率指配計劃；充分利用136～137MHz；充分利用25kHz信道；VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)為ATIS/AWOS/ASOS預(yù)留特殊頻率；降低地面發(fā)射機的功率；多用空地數(shù)據(jù)鏈，少用語音信道；減小對多臺其始時的頻率限制；增強抗干擾能力。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL遠期改進：作為遠期改進，必須考慮許多因素，應(yīng)盡可能滿足近期改進提出的要求和希望具有的特性，特別是有關(guān)增強安全、增加容量、降低成本、數(shù)/話兼容方面的要求。同時應(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遠期的改

進主要有以下七種方案可供研究：VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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）；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）；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）；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r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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）；系統(tǒng)6：語音/數(shù)據(jù)共用射頻信道，25kHz時分多址（TDMA）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第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)系統(tǒng)2得到許多歐洲國家的支持。它將原有每一個25kHz

語音信道等分為三個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第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)系統(tǒng)6是美國極力推薦的全新方案。它將原來一個25kHz的信道用時分多址方式（TDMA）分成了四個獨立的

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運行方案，可支持綜合話音和數(shù)據(jù)通信。TDMA設(shè)計的關(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，并以實際可行的方式對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第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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對應(yīng)，方式3與上面提到的系統(tǒng)6相對應(yīng)。VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL1：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。飛機與地面通信時

采用單頻半雙工方式。遠端地面站收到飛機的信息后，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)送至離飛機最近的遠端地面站，然后轉(zhuǎn)發(fā)給飛機。

可提供ATN子網(wǎng)服務(wù)，并能與其它ATN子網(wǎng)交互操作。VDL方案—VDL

mode

1第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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)錯誤率要求達到10-6，可用性應(yīng)達99.9%。機載設(shè)備包括VHF收發(fā)信機和數(shù)據(jù)處理、執(zhí)行協(xié)議的微機，地面設(shè)備包括若干覆蓋航路的VHF遠端地面站和VDL方案—VDL

mode

1第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)一個網(wǎng)管數(shù)據(jù)處理中心，每個遠端地面站包括VHF收發(fā)信機和執(zhí)行協(xié)議的微機。飛機與地面通信時仍采用單頻單工方式。航路中的各遠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，遠端地面站收到飛機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—VDL

mode

1第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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)送至離飛機最近的遠端地面站，再轉(zhuǎn)發(fā)至飛機。（注解：類似過去的電視信號接力傳送方式。）VDL

mode1技術(shù)限制：頻譜使用固定，且已接近極限；存在其它航空組織的頻譜再分配的壓力；增加頻率干擾阻礙了某些信道的分配。VDL方案—VDL

mode

1第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL2：是ICAO航空移動通信專家組（AMCP）在1997年指定的空—地數(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的主要支持者和實施者。他們從2001年開始對使用VDL2數(shù)據(jù)鏈的可行性進行試驗，一個基于VDL2的ATN網(wǎng)絡(luò)項目Link2000+正在建設(shè)當(dāng)中。日本也在實施VDL2數(shù)據(jù)鏈建設(shè)，已建了2個地面站，并計劃在2004年再建8個。VDL方案—VDL

mode

2第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)功能性上，VDL2不支持話音，可提供空對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，在高負載時信息時延增加，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—VDL

mode

2第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)在數(shù)據(jù)鏈路層它采用AVLC（Aviation

VHF

Link

Control）協(xié)議，這是一種HDLC（高級數(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—VDL

mode

2標(biāo)志符鏈目的地源地路控用戶信址址制息幀

標(biāo)校

志驗

符圖VDL2

AVLC幀格式第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL

mode2技術(shù)局限由于信息量的增加引起信息延時化增加，故不適于中 高密度區(qū)域緊急時刻的應(yīng)用；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—VDL

mode

2第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL3：信道帶寬仍為25kHz，調(diào)制方式為D8PSK，速率為31.5kbps(10.5千符號/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30ms的時隙，每個時隙形成獨立的雙向空地電路，可能通數(shù)字話音，也可以通數(shù)據(jù)。這樣原來一個25kHz信道相當(dāng)于分成了四個子信道，可以任意組合，同時通話音和通數(shù)據(jù)。VDL方案—VDL

mode

3第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)每個時隙又分成兩個子信道，一個是管理（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，周期性地在一個指定的TDMA話音時隙內(nèi)發(fā)送突發(fā)信號，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，沒有別人在講話時才可以按下PTT開關(guān)。VDL方案—VDL

mode

3第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信采用單信道單工方式，周期性地在一個指定的TDMA話音時隙內(nèi)發(fā)送突發(fā)信號，總信道速率為31.5kbps（每個數(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)錯誤率為10-7，可用性達到99.999%。這種通信系統(tǒng)在每個25kHz模擬信道中計劃使用4個話音和數(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—VDL

mode

3第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL3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；終端空中交通管制；機場服務(wù)；航務(wù)管理；其它用戶管理。VDL方案—VDL

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3第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)1、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)。

這有兩個優(yōu)點，即簡化了TDMA系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化過程；準(zhǔn)備途徑使初級話音系統(tǒng)較易升級到提供綜合數(shù)據(jù)鏈通信。與TDMA系統(tǒng)有關(guān)的物理層特性如下，頻段：118~137MHz；RF信道：25kHz；信道結(jié)構(gòu)：單頻（上、下行鏈路使用）；VDL方案—VDL

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3第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)調(diào)制方式：差分8相移鍵控（D8PSK）；總信道速率：31.5kbps（

10.5千符號/s

）2、VDL3的定時結(jié)構(gòu)：VDL3系統(tǒng)所有操作均以120ms的TDMA幀為基礎(chǔ)，每個

TDMA幀又包括四個30ms時隙。這些時隙的每一個形成能支持雙向?qū)崟r話音或數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用的獨立雙向空地電路基礎(chǔ)。VDL方案—VDL

mode

3第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL3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—VDL

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3時隙A時隙B時隙C時隙DTDMA幀，120msM子信道V/D子信道時隙，30ms第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL

mode3技術(shù)局限：這種模式由地面站提供時鐘與控制數(shù)據(jù)，因而工作區(qū)域受到限制。在遠區(qū)域不能提供空—空通信；地面站的失效將影響整個系統(tǒng)；頻譜管理問題；克服鄰道干擾有一定困難。VDL方案—VDL

mode

3第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL4：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，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—VDL

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4第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)它的基本原理：利用GNSS進行定位并通過STDMA的VHF數(shù)據(jù)鏈將其位置報告（飛機、車輛、船只、地面站）廣播發(fā)射出去。同一STDMA

VHF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)報文中的信息也可用于對STDMA

VHF數(shù)據(jù)鏈路上的通信進行管理。此方案特別適合于地—空，空—空、地—地之間的實時空中交通服務(wù)中的數(shù)據(jù)交換（如ADS-B，CPDLC，F(xiàn)IS-B，LADGNSS等）。VDL方案—VDL

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4第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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—VDL

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4第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL4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)空對地通信、上行鏈路廣播、下行鏈路廣播以及空對空通信和空對空廣播，可提供超過ATN網(wǎng)性能的服務(wù)，如ADS-B。VDL方案—VDL

mode

4第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL4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。信道時間被分為

固定長度的時隙，這些時隙組成若干個“超級幀”，每個“超級幀”包含4500個時隙（每個時隙包含一個“突發(fā)”），時間長度為60s。這樣，每個時隙占用的時間長度為13.33ms，每秒鐘有75個時隙。信道傳輸速率是19.2kbps，數(shù)據(jù)凈傳輸速率是14kbps。VDL方案—VDL

mode

4第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL4的數(shù)據(jù)鏈路幀格式如圖所示。VDL4的頻率重復(fù)利用率遠高于VDL2。VDL方案—VDL

mode

4標(biāo)志符自主/定向標(biāo)志保留ID版本號源地址用戶信息標(biāo)志符消息ID保

擴

C留

展

R數(shù)

保

C據(jù)

留

校ID

驗圖VDL4

STDMA時隙“突發(fā)”格式第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)VDL

mode4技術(shù)局限：由于采用GNSS授時，在GNSS失效后應(yīng)用備份時鐘源，否則系統(tǒng)不能工作。VDL方案—VDL

mode

4第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)機載設(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個發(fā)射天線和多個接收天線。這3種方式都需要增加用于各自模式的機載無線電臺、新的管理模塊及各自的人機接口。VDL方案比較說明第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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則同時實現(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，在一段時間內(nèi)VDL2、VDL3方式共存。VDL方案比較說明第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)現(xiàn)在的實際情況是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，但具體技術(shù)上的爭論仍然不會停止。因此要搞出一個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后才會有分曉。VDL方案比較說明第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)對中國而言，如果采用多種數(shù)據(jù)鏈方式共存、逐步過渡的方案，將需要引進不同的地面和機載系統(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。傳統(tǒng)的單邊帶通信的話音效果較差，易受干擾?？紤]到既能改善話音通信的質(zhì)量，同時滿足所有ATN數(shù)據(jù)傳VDL方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)輸需求，并且飛機設(shè)備配備方面成本相對較低，VDL3應(yīng)

該是一個具有吸引力的方式。對于過渡的具體實施，

可以考慮分區(qū)域逐步部署地面設(shè)施，使用多模式電臺，允許在一段時間內(nèi)與傳統(tǒng)通信方式共存，分階段實現(xiàn)

數(shù)據(jù)鏈對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r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)3.4

AMSS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，可以采用航

空移動衛(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、S

mode通信方式共同使用。第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)現(xiàn)由航空移動通信專家組（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r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r航空移動衛(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；機載地球站（AES），由機載航空電子設(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。第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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，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)的性能等級可以選擇，以便適應(yīng)使用要求。其性能等級分為四級，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)。第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)1級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。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。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r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)2級性能規(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，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，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，可以降低運行費用。如1級性能那樣，2級性能要求一個發(fā)射信道和一個接收信道。AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)3級性能在2級分組數(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（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第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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級需要一個發(fā)射信道（R、T或C信道）和兩個接收信道（

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工作的，但是通過發(fā)射信道類型之間的切換實現(xiàn)準(zhǔn)同時工作還是存在可能性的。AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r4級性能是在3級性能的基礎(chǔ)上增加附加發(fā)射信道能力，以便實現(xiàn)雙向分組通信和電路通信同時工作。4級性能要求兩個或更多的發(fā)射信道（R或T和C信道）和兩個或更多的接收信道（

P信道和C信道），并對每個信道載波和線性功率放大器進行功率控制。信道速率與3級相同。在一個發(fā)射信道上，既要求有R信道能力又要求有T信道能力，但并不要求同時具備。第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩rAMSS是第一個航空安全通信業(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。一個數(shù)據(jù)報文被另一個更高優(yōu)先等級的報文優(yōu)先占用，可很容易地在系統(tǒng)內(nèi)部處理，并且不會丟失信息。在有兩個發(fā)射機的AES中，通常沒有必要使一個更高優(yōu)先等級的數(shù)據(jù)呼叫占用另一個話音呼叫，反之亦然。第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)AMSS報文類型：在AES或GES中，報文的傳輸序列是按照給定的優(yōu)先等級方案排序的。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)先等級方案。在AMSS內(nèi)，該外部優(yōu)先等級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)先等級方案的擴展。在鏈路層，該得到擴展的優(yōu)先等級方案稱為Q—優(yōu)先權(quán)號。這個“Q—優(yōu)先權(quán)”號條目符合ICAO附件10的優(yōu)先等級。AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)優(yōu)先級順序是來源于無線電規(guī)則的51條。單個的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)號與被選擇的最佳系統(tǒng)性能和完整性有聯(lián)系。AMSS

Q-號

151413功

能遇險/緊急話音；信令遇險/緊急數(shù)據(jù)報文為信令保留AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)AMSS

Q-號

1211109876功

能飛行安全話音；信令飛行安全數(shù)據(jù)報文；與導(dǎo)航有關(guān)的通信氣象和飛行正常話音；信令為信令保留氣象數(shù)據(jù)報文飛行正常數(shù)據(jù)報文航空信息服務(wù)報文AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)AMSS

Q-號5功

能航空行政管理數(shù)據(jù)報文，網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)行政管理數(shù)據(jù)報文駕駛艙和座艙常規(guī)話音；信令各種航空行政管理通信和航空旅客通信；其它43-0AMSS方案及其發(fā)展?fàn)顩r第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)系統(tǒng)定時：各個信道的全部發(fā)射定時都由P信道控制。如果需要，可以通過P信道將個地球站同步在世界協(xié)調(diào)時（UTC）

上，這樣可使所有利用衛(wèi)星航空移動通信服務(wù)的飛機擁有一個世界范圍的參考時間。因為作此所需要代價過高而實際用處不大，因而沒有作此要求。AMSS方案—信道格式類型第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)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，發(fā)往飛機（P信道）和從飛機發(fā)出（

R和T信道）的可能信道間隔是不同的。AMSS方案—信道格式類型第3章 新航行系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)P信道：組成AMSS的每個地面地球站（GES）至少有一個P信道要連續(xù)不停地發(fā)射。注冊在某個GES上的AES必須不斷地監(jiān)視這個GES發(fā)來的P信道數(shù)據(jù)。

P信道采用時分復(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