PŘÍLOHA 10/III L 10/III HLAVA HLAVA 11 - KV DATOVÝ SPOJ

Transkript

1 HLAVA 11 PŘÍLOHA 10/III L 10/III HLAVA 11 - KV DATOVÝ SPOJ 11.1 DEFINICE A VLASTNOSTI SYSTÉMU Poznámka: Následující standardy a doporučení jsou specifické pro KV datový spoj (HFDL) a jsou dodatkem požadavků specifikovaných v ITU-RR (Doplněk S27). HFDL je součástí mobilní podsítě letecké telekomunikační sítě (ATN), pracující v krátkovlnném pásmu (R) pro leteckou mobilní službu. Navíc HFDL může zabezpečovat i jiné funkce než ATN, jako je služba přímého spojení (DLS). HFDL systém musí umožňovat výměnu dat s letadlem a pozemními uživateli Definice Blok dat jednotky přístupu k médiu. (Media access protocol data unit (MPDU)). Datový blok na konci jednoho nebo několika LPDU. Blok dat protokolu fyzické vrstvy. (Physical layer protocol data unit (PPDU)). Blok dat odevzdaný na přenos fyzické vrstvě nebo dekódovaný na fyzické vrstvě po příjmu. Blok dat protokolu krátkovlnné sítě (HFNPDU). (High frequency network protocol data unit (HFNPDU). Paket dat uživatele. Blok dat protokolu linkové vrstvy. (Link protocol data unit (LPDU)). Blok dat na konci segmentu HFNPDU. Blok dat protokolu dotazovacího signálu. (Squitter protocol data unit (SPDU)). Blok dat je vysílán každých 32 sekund pozemní stanicí HFDL na každé z provozních frekvencí a který obsahuje informace pro řízení linkové vrstvy. Kvalita služby. (Quality of service (QOS)). Informace související s charakteristikami přenosu dat používané pro různé komunikační protokoly, aby se zabezpečily variabilní úrovně výkonnosti pro uživatele sítě. Modulace s M-stavovým klíčováním fáze (M-PSK). (M-phase phase shift keying(m-psk) modulation). Digitální fázová modulace, při které fáze nosného signálu nabývá jedné ze skupiny M hodnot. Služba přímého spojení. (Direct link service (DLS)). Služba datové komunikace, která neumožňuje automatickou opravu chyb, identifikovaných nebo neidentifikovaných, na linkové vrstvě spojení komunikační cesty letadlo země. (Kontrolu chyb mohou uskutečnit systémy koncových uživatelů). Služba spolehlivého spojení. (Reliable link service (RLS)). Služba datové komunikace automaticky zabezpečující kontrolu chyby na trase vzduch země, pomocí detekce chyby a vyžádání opakovaného přenosu bloků dat, ve kterých byly nalezeny chyby na linkové vrstvě. Stanovená provozní oblast. (Designated operational coverage (DOC) area). Je to oblast, ve které je poskytována daná služba a ve které je pro službu možná ochrana frekvence. Poznámka: Tato oblast, při odpovídající koordinaci, může zajistit kmitočtovou ochranu za hranicemi prostorů přidělení kmitočtů, které jsou uvedeny v Příloze S 27 k RŘ. Symbol M-PSK. (M-PSK symbol). Jeden z M možných fázových posunů M-PSK modulované nosné reprezentující skupinu log 2M kódových elementárních prvků. Špičkový výkon obálky. (Peak envelope power (PEP)). Špičkový výkon obálky modulovaného signálu, dodaného z vysílače do napájecího vedení antény. Zakódovaný elementární prvek. (Coded chip). Výstup "1" nebo "0" konvolučního kóderu s koeficientem 1/2 nebo 1/ SYSTÉM KV DATOVÉHO SPOJENÍ Systémová architektura HFDL systém skládá z jednoho nebo několika podsystémů pozemních a letadlových stanic, které mají implementovaný HFDL protokol (viz následující část 11.3). HFDL obsahuje také pozemní řídící podsystém (viz následující část 11.4) Podsystémy letadlové a pozemní stanice HFDL letadlové stanice a podsystém HFDL pozemní stanice plní následující funkce: a) KV vysílání a příjem b) Modulaci a demodulaci dat c) Implementování HFDL protokolu a výběr kmitočtu Provozní pokrytí Frekvence přidělené pro HFDL jsou chráněny v celé stanovené oblasti pokrytí (DOC). Poznámka 1: DOC oblasti mohou být různé, závisí na aktuálních MWARA nebo RDARA definovaných v Příloze S27 v ITU-RR. Poznámka 2: Dodatečná koordinace s ITU je vyžadována v případech, kde DOC oblasti nejsou shodné s přidělenými oblastmi specifikovanými v ITU- RR Požadavky na provoz HFDL zařízení Požadavky na provoz HFDL zařízení se zpracují na základě regionálních dohod o letecké navigaci, které specifikují vzdušný operační prostor a zavádějí časovou škálu Upozornění Výše uvedená dohoda předpokládá včasné, nejméně dvouleté, upozornění o povinném vybavení paluby odpovídajícím systémem. 11-1

2 PŘÍLOHA 10/III L 10/III HLAVA 11 Připojení pozemní stanice do sítě Doporučení.- Podsystém pozemní stanice HFDL je připojen prostřednictvím společného pozemního řídícího podsystému. Poznámka: To zabezpečuje distribuovaná podsíť spolu s bodem připojení podsítě (SNPA), v závislosti na metodě implementace, která umožní udržení spojení virtuálních kanálů, stejně jako přechod letadlových stanic mezi DOC oblastmi. Rozdělení může být multiregionální nebo celosvětové Synchronizace pozemní stanice Synchronizace podsystémů pozemních stanic HFDL je zabezpečená v rozsahu ± 25 ms UTC. Jestliže některá stanice nepracuje v rozsahu ± 25 ms UTC, příslušnými hlášeními všem podsystémům letadlových a pozemních stanic se zajistí nepřetržitá práce systému Kvalita služby Chybovost paketu Nedetekovaná chybovost paketu uživatele sítě, jehož délka je 1 až 128 oktetů, musí být menší nebo rovna 1* Rychlost služby Přechodové a přenosové zpoždění účastnických paketů (128 oktetů) s prioritami definovanými v Části I, hlavy 4, tabulce 4-26 pro prioritu zpráv 7 až 14, nesmí přesahovat hodnoty uvedené v Tab. 11-1: Směr spojení Priorita Zpoždění Přechodové zpoždění K letadlu 7 až s Od letadla 7 až s Přenosové zpoždění (95 %) K letadlu 11 až s 7 až s Od letadla 11 až s 7 až s Tabulka 11-1 Přenosové zpoždění 11.3 PROTOKOL KV DATOVÉHO SPOJE HFDL protokol obsahuje fyzickou vrstvu, síťovou vrstvu a vrstvy podsítě, které jsou specifikovány dále. Poznámka: HFDL protokol je vrstvový protokol a je kompatibilní s referenčním modelem OSI. Díky tomu může HFDL fungovat jako podsíť kompatibilní s ATN. Detaily protokolu jsou obsaženy v Manual on Detailed Technical Specifications for the High Frequency Data Link (HFDL) Doc Charakteristiky KV fyzické vrstvy Letadlové a pozemní stanice budou přistupovat k fyzickému médiu v simplexním provozním módu Kmitočtová pásma HFDL zařízení je schopno provozu na jednom postranním pásmu (SSB) nosného (referenčního) kmitočtu, které je vyčleněné pro leteckou mobilní (R) službu v pásmu 2,8 22 MHz a je v souladu s příslušnými ustanoveními RŘ Kanály Využití kanálů je v souladu s tabulkou nosných (referenčních) kmitočtů v Příloze S27 RŘ Ladění Zařízení je schopno pracovat v celočíselných násobcích 1 khz Postranní pásmo Postranní pásmo použité pro přenos je horní postranní pásmo od nosného (referenčního) kmitočtu Modulace HFDL používá M stavové klíčování fáze (M-PSK) na modulaci vysokofrekvenční nosné na přiděleném kmitočtu. Symbolová rychlost je symbolů za sekundu plus nebo mínus Hodnota M a rychlost přenosu dat odpovídá specifikaci v tabulce M Datová rychlost (bit/s) nebo Tabulka 11-2 Hodnoty M a tomu odpovídající přenosová rychlost Poznámka: Když M bude rovno 2, potom rychlost přenosu dat může být 300 nebo 600 bitů/s, což je rychlost stanovená pro kanálové kódování. Při jednotlivých datových přenosech se může M měnit v závislosti na zvolené rychlosti přenosu dat. Rychlost kanálového kódování je popsána v Manual on Detailed Technical Specifications for the High Frequency Data Link (HFDL) M-PSK nosná Matematické vyjádření M-PSK nosné je definováno jako: s(t) = A (p(t-kt)cos[2πf 0t + Φ(k)]) k = 0,1,N-1 kde N je počet M-PSK symbolů přenášeného bloku dat protokolu fyzické vrstvy (PPDU) s(t) je analogová vlna nebo signál v čase t A je maximální amplituda f 0 je SSB nosná (referenční) Hz Φ(k) je fáze z k-tého M-PSK symbolu

3 HLAVA 11 PŘÍLOHA 10/III L 10/III p(t-kt) je tvar impulsu k-tého M-PSK symbolu v čase t Poznámka: Počet M-PSK symbolů označených N vyjadřuje délku (trvání = NT sekund) PPDU. Tyto parametry jsou stanoveny v Manual on Detailed Technical Specifications for the High Frequency Data Link (HFDL). P P P ( f ) = 1 jestliže0 ( 1 b) / 2T ( f ) = cos{ π ( 2 f T 1+ b) / 4b} jestliže( 1 b) / 2T f ( 1+ b) ( f ) = 0 jestliže f ( 1+ b) / 2T Tvar impulsu Tvar impulsu p(t) bude determinován spektrálním rozložením přenášeného signálu. Fourierova transformace tvaru impulsu P(f) je definována následovně / 2T kde činitel rozšíření (roll-off faktor), b = 0,31, byl vybrán tak, že pokles signálu o 20 db je v bodech SSB nosná frekvence +290 Hz a SSB nosná frekvence Hz a poměr špičkového a středního výkonu je menší než 5 db Stabilita vysílače Základní frekvenční stabilita v režimu vysílání je lepší než: a) ±20 Hz pro podsystémy letadlových stanic HFDL b) ±10 Hz pro podsystémy pozemních stanic HFDL Stabilita přijímače Základní frekvenční stabilita v režimu příjmu je taková, že při stabilitě v režimu vysílání specifikované v celková odchylka frekvence mezi pozemním a letadlovým zařízením nesmí po dobu provozu překročit 70 Hz Ochrana Poměr požadovaného a nežádoucího signálu (D/U) 15 db se použije jako ochranný poměr při přidělení stejných kanálů pro HFDL následovně: a) data data b) data hlas c) hlas data Třída vyzařování Třída vyzařování je 2K80J2DEN Přidělený kmitočet Kmitočet přidělený pro HFDL je o Hz vyšší než je SSB nosný (referenční) kmitočet. Poznámka: Podle zvyklosti je kmitočet přidělený pro HFDL změněn oproti kanálovému nosnému kmitočtu o HFDL M-PSK nosná digitální modulace je změněna proti kanálovému nosnému kmitočtu o 1440 Hz. Při digitální modulaci je potřebná stejná šířka pásma kanálu jako je hlasový signál a je v souladu s ustanoveními přílohy S27 ITU RR Limity vyzařování Pro vysílače letadlových a pozemních stanic je špičkový výkon obálky (P p) pro jakékoli vyzařování a na libovolném diskrétním kmitočtu nižší než je špičkový výkon obálky (P p) vysílače v souladu s následujícími požadavky (viz obrázek 11-1): a) na libovolném kmitočtu mezi 1,5 khz až 4,5 khz pod kmitočtem přiděleným SSB a na libovolném kmitočtu mezi 1,5 khz až 4,5 khz nad kmitočtem přiděleným pro SSB: nejméně o 30 db. b) na libovolném kmitočtu mezi 4,5 khz až 7,5 khz pod kmitočtem přiděleným pro SSB a libovolném kmitočtu mezi 4,5 khz až 7,5 khz nad kmitočtem přiděleným pro SSB: nejméně o 38 db. c) Na libovolném kmitočtu nižším než 7,5 khz pod kmitočtem přiděleným pro SSB a na libovolném kmitočtu vyšším než 7,5 khz nad přidělenou frekvencí pro SSB: 1) vysílače letadlových stanic HFDL: 43 db 2) vysílače pozemních stanic HFDL do a včetně 50 W: [43 + log 10P p(w)] db 3) vysílače pozemních stanic HFDL s výkonem nad 50 W: 60 db Výkon Pozemní stanice. Špičkový výkon obálky (P p) dodaný vysílačem do anténového napáječe nesmí překročit 6 kw u každého vysílače pozemní stanice v souladu s Přílohou S27 RŘ Letadlová stanice. Špičkový výkon obálky (P p) dodaný vysílačem do anténového napáječe nesmí překročit 400 W, s výjimkou případů, kdy platí požadavky Přílohy S 27/62 RŘ Potlačení nežádoucího signálu U přijímačů letadlových a pozemních stanic HFDL jsou nežádoucí vstupní signály zeslabeny v souladu s následujícími požadavky: a) na libovolném kmitočtu mezi f c a (f c 300 Hz) nebo mezi (f c Hz) a (f c Hz): nejméně 35 db pod špičkovou hodnotu úrovně požadovaného signálu b) na libovolném kmitočtu pod (f c 300 Hz) nebo nad (f c Hz): nejméně 60 db pod špičkovou hodnotu úrovně požadovaného signálu, kde f c je nosný (referenční) kmitočet Odezva přijímače na přechodové stavy Doporučení: Režim příjmu by se měl obnovit při okamžitém zvýšení VF výkonu na anténní svorce o 60 db do 10 ms. Režim příjmu by se měl změnit při okamžitém poklesu VF výkonu na anténní svorce o 60 db do 25 ms Funkce fyzické vrstvy Funkce Funkce zabezpečované fyzickou vrstvou zahrnují: 11-3

4 PŘÍLOHA 10/III L 10/III HLAVA 11 a) řízení vysílače a přijímače b) vysílání dat c) příjem dat Řízení vysílače a přijímače Fyzická vrstva HFDL zabezpečuje přepínání vysílač/přijímač a ladění kmitočtu podle povelů linkové vrstvy. Fyzická vrstva zabezpečuje klíčování vysílače při požadavku z linkové vrstvy na odeslání paketu Doba přepnutí z vysílače na přijímač Úroveň vysílacího výkonu klesne nejméně o 10 db za 100 ms po uskutečnění přenosu. Podsystém stanice HFDL je schopen přijímat a demodulovat s nominálními parametry vstupní signál do 200 ms od začátku následujícího intervalu pro příjem Doba přepnutí z přijímače na vysílač Podsystém stanice HFDL dodává do napáječe antény jmenovitý výstupní výkon ± 1 db do 200 ms od začátku intervalu pro vysílání Přenos dat Pro přenos dat se použije technika vícenásobného přístupu s časovým dělením TDMA. Podsystém pozemní stanice datového spoje HFDL zajistí TDMA synchronizaci rámců a slotů pro HFDL systém. Pro zajištění synchronizace slotů, začne každý modulátor HFDL vysílat klíčovací segment v začátku slotu ±10 ms Struktura TDMA Každý TDMA rámec trvá 32 sekund a je rozdělen do třinácti stejně trvajících slotů následovně: a) První slot z každého TDMA rámce je rezervován pro použití podsystémem pozemní stanice HFDL na vysílání dat administrativního řízení v SPDU paketech. b) Zbývající sloty jsou vyhrazeny pro sloty spoje země-vzduch, sloty spoje vzduch-země rezervované pro specifický podsystém letadlové stanice HFDL nebo jako náhodný slot přístupu spoje vzduch-země pro celý podsystém letadlové stanice HFDL na připojení k základně. Rozumí se tím připojení na časovou základnu a synchronizování. Tyto TDMA intervaly jsou definovány dynamicky s využitím kombinace rezervování, výzvy a náhodného přidělení přístupu Vysílání Podsystém pozemní stanice HFDL vysílá blok dat protokolu dotazovacího signálu (SPDU) každých 32 sekund na každém provozním kmitočtu. Poznámka: Detaily TDMA rámce a struktury slotu, klíčovacího segmentu, struktury dat včetně SPDU jsou uvedeny v Manual on Detailed Technical Specifications for the High Frequency Data Link (HFDL) Příjem dat Vyhledávání kmitočtu Každá letadlová stanice HFDL vyhledává na přidělených kmitočtech do té doby, dokud nebude detekován provozní kmitočet Příjem PPDU Přijímač KV datového spoje má prostředky na zabezpečení detekování, synchronizace, demodulace a dekódování PPDU, pro signál modulovaný podle definice v , ovlivněný následujícími zkresleními: a) posun zvukového nosného kmitočtu Hz o plus mínus 70 Hz; b) zhoršení způsobené diskrétním a/nebo difúzním vícecestným šířením do 5 ms; c) amplitudové úniky vyvolané vícecestným šířením, při dvoustranném RMS rozkmitu vlivem doplerovského kmitočtu do 2 Hz a s uvážením Rayleighova rozložení; d) aditivní gausovský a širokopásmový impulsní šum s proměnnou amplitudou a časem příchodu (náhodným výskytem). Poznámka: Doporučení CCIR Zpráva Dekódování PPDU Po přijetí segmentu záhlaví, přijímač : a) detekuje začátek rámce dat, b) změří a zkoriguje frekvenční odchylku mezi vysílačem a přijímačem způsobenou Dopplerovým posunem kmitočtu vysílače/přijímače, c) určí datovou rychlost a nastaví prokládač (interleaver), využívaný při demodulaci dat, d) zabezpečí M-PSK symbolovou synchronizaci, e) zařadí vyrovnávač (equalizer) Synchronizace Podsystém každé letadlové stanice je synchronizován tak, aby mohl být vydělen jemu příslušející slot, jemu odpovídající pozemní stanice při respektování doby příjmu posledního přijatého SPDU Specifikace parametrů chybovosti paketů Počet HFDL bloků dat MPDU přijatých s jednou nebo několika bitovými chybami nesmí překročit 5 % z celkového počtu přijatých bloků MPDU, když je použitý 1,8 s prokladač a podmínky šíření odpovídají tabulce 11-3 Přenosová rychlost (bit/s) Počet kanálových cest Rozšíření vícecestným šířením (ms) Šířka pásma úniku (Hz) CCIR Frekvenční posuv (Hz) Poměr S/N (db) pro šířku pásma 3 khz Velikost MPDU (oktetů) pevná s únikem s únikem , s únikem s únikem Tabulka 11-3 Podmínky šíření KV signálu 11-4

5 HLAVA 11 PŘÍLOHA 10/III L 10/III Přenosová rychlost (bit/s) Počet kanálových cest Rozšíření vícecestným šířením (ms) Šířka pásma úniku (Hz) CCIR Frekvenční posuv (Hz) Poměr S/N (db) pro šířku pásma 3 khz Velikost MPDU (oktetů) s únikem s únikem ,5 256 Tabulka 11-3a Podmínky šíření KV signálu Doporučení: Počet HFDL bloků dat MPDU přijatých s jednou nebo několika bitovými chybami by neměl přesahovat 5% z celkového počtu přijatých bloků MPDU, když je použitý 1,8 s prokladač a podmínky šíření odpovídají tabulce 11-3a Spojová vrstva Poznámka: Podrobnosti o funkcích spojové vrstvy jsou uvedeny v Manual on Detailed Technical Specifications for the High Frequency Data Link (HFDL). Spojová vrstva bude zabezpečovat řídící funkce pro fyzickou vrstvu, řízení spojové vrstvy a řízení datových protokolů Řídicí funkce Spojová vrstva přenese povely na nastavení kmitočtu, klíčování vysílače a přepínání vysílač/přijímač na fyzickou vrstvu Administrativní řízení spoje Spojová vrstva řídí přidělování TDMA slotů, procedury přihlášení a odhlášení, synchronizaci TDMA pozemní a letadlové stanice a další nevyhnutelné funkce, včetně nastavení priority zpráv, pro navázání a udržení spojení Protokoly datové služby Spojová vrstva podporuje protokol služby spolehlivého spojení(rls) a protokol služby přímého spojení (DLS) RLS RLS protokol se použije na výměnu potvrzení paketů uživatelských dat mezi letadlem a zemí přímo spojovými vrstvami DLS DLS protokol se použije při vysílání nesegmentovaného bloku dat podle protokolu spoje země-vzduch KV sítě (HFNPDU) a jiných HFNPDU nevyžadujících automaticky opakovaný přenos po spojové vrstvě Vrstva podsítě Poznámka: Detaily o protokolech vrstvy podsítě a o službách jsou uvedeny v Manual on Detailed Technical Specifications for the High Frequency Data Link (HFDL) Datový paket Vrstva podsítě HFDL v podsystému letadlové stanice a v podsystému pozemní stanice HFDL zabezpečuje spojově orientované služby přenosu dat při výstavbě spojení podsítě s podsítí uživatelů služby Služba potvrzení spojení Vrstva podsítě HFDL podsystému letadlové stanice HFDL musí zabezpečovat doplňkovou službu potvrzení spojení odesláním potvrzení o spojení prostřednictvím zpráv připojenému směrovači ATN Zprávy potvrzující uskutečnění spojení Služba potvrzení spojení musí vysílat zprávy potvrzující uskutečnění spojení připojenému ATN směrovači prostřednictvím funkce přístupu k podsíti Funkce podsíťové vrstvy HFDL Podsíťová vrstva HFDL podsystému letadlové stanice HFDL i podsystému pozemní stanice HFDS musí splňovat tři následující funkce: a) Funkci závislou na podsíti HFDL (HFSND), b) Funkci přístupu k podsíti, c) Funkci komunikace propojených systémů Funkce HFSND Funkce HFSND musí provádět protokol HFSND mezi každou dvojicí podsystému letadlové stanice HFDL a podsystému pozemní stanice HFDL při výměně HFPDU. To musí být provedeno funkcí letadlového protokolu HFSND v podsystému letadlové stanice HFDL a funkcí pozemního protokolu HFSND v podsystému pozemní stanice HFDL Funkce přístupu k podsíti Funkce přístupu k podsíti realizuje protokol ISO 8208 mezi podsystémem letadlové stanice HFDL nebo podsystémem pozemní stanice a připojenými směrovači výměnou paketů ISO Umožňuje realizovat funkci DCE v souladu s ISO 8208 podsystémem letadlové stanice HFDL a podsystémem pozemní stanice HFDL Funkce propojení Funkce propojení musí zajistit nezbytný soulad funkcí mezi HFSND, přístupem k podsíti a funkcí potvrzení spojení PODSYSTÉM ŘÍZENÍ POZEMNÍ STANICE Poznámka: Podrobnosti o funkci podsystému řízenípozemní stanice jsou obsaženy v Manual on Detailed Technical Specifications for the High Frequency Data Link (HFDL Doc 9741) Funkce administrativního řízení Pozemní administrativní řídící podsystém musí zajistit funkce potřebné na vytvoření a udržení komunikačních kanálů mezi podsystémy HFDL pozemní a letadlové stanice Řízení a kontrola výměny zpráv Pozemní administrativní řídící podsystém musí být propojen s podsystémem pozemní stanice, aby byla zabezpečená výměna řídících informací nezbytných pro řízení kmitočtu, tabulky systému, přihlášení, kanálů a pro sběr dat o kvalitě služby (QOS). 11-5

6 PŘÍLOHA 10/III L 10/III HLAVA 11 přidělený kmitočet HFDL 0 db 1400 Hz 1,5 khz 1,5 khz -30 db 4,5 khz 4,5 khz 7,5 khz 7,5 khz -38 db * nosný (referenční) kmitočet SSB * a) vysílače letadlových stanic: -43 db b) vysílače leteckých stanic: pro vysílače s výkonem do a včetně 50 W: -[ log 10P p (W)] db u vysílačů s výkonem vyšším než 50 W musí být tlumení alespoň 60 db Obr Požadované limity spektra (vztahující se ke špičkovému výkonu) pro vysílače letadlových a pozemních stanic HFDL. 11-6