Tài liệu kỹ thuật

Liên kết dữ liệu VHF

Liên kết dữ liệu VHF (VHF Data Link,  VHF Digital Link - VDL) là phương thức gửi thông tin giữa máy bay và trạm mặt đất (với VDL Mode 4 còn là gửi giữa các máy bay khác). Liên kết dữ liệu VHF hàng không sử dụng băng tần 117.975–137 MHz do Liên minh Viễn thông Quốc tế dành cho dịch vụ Hàng không di động. Nó bao gồm các tiêu chuẩn ARINC cho ACARS dành cho VHF và các liên kết dữ liệu được triển khai trên 14,000 máy bay, tiêu chuẩn ICAO do Phân ban Thông tin Hàng không (Aeronautical Mobile Communications Panel - AMCP) đưa ra vào năm 1990. Mode 2 là mode liên kết dữ liệu duy nhất hỗ trợ liên lạc giữa Phi công và Kiếm soát viên Không lưu Hàng không (Controller Pilot Data Link Communications ).

ICAO VDL Mode 1

ICAO AMCP đưa ra mode này dùng cho nhiều chức năng. Nó giống hệt mode 2 ngoại trừ sử dụng liên kết VHF như  VHF ACARS nên sử dụng được VHF tương tự trước khi VHF số( VHF Digital Radio) hoàn thiện đưa vào sử dụng. Sau khi  ICAO AMCP đưa ra mode 2 năm 1994, mode 1 không được sử dụng.

ICAO VDL Mode 2

ICAO VDL Mode 2 là liên kết dữ liệu chính được sử dụng. Nó được đưa ra trong chương trình Eurocontrol Link 2000+ là liên kết chính cho chương trình châu Âu EU Single European Sky năm 2009, yêu cầu phải áp dụng cho mọi tàu bay từ 1/1/2014.

Trước khi CPDLC  yêu cầu triển khai, mode 2 đã được triển khai trên 2000 tàu bay để chuyển thông báo ACARS. ARINC và SITA cũng đã triển khai các trạm mặt đất liên kết mode 2 với các mức bao phủ khác nhau.

Tiêu chuẩn ICAO định nghĩa liên kết dữ liệu mode 2 thành 3 lớp khác nhau: Mạng con (Subnetwork), Liên kết (Link) và Lớp vật lý (Physical Layer). Lớp mạng con tuân thủ ICAO Tiêu chuẩn viễn thông hàng không xác định giao thức dữ liệu đầu cuối - đầu cuối ( end-to-end data protocol ) dùng cho cả mạng đất đối không và đất đối đất.

Lớp liên kết dữ liệu mode 2 ( VDL Mode 2 Link Layer ) gồm 2 thành phần: dịch vụ liên kết dữ liệu (Data Link service) và Điều khiển truy nhập thiết bị (media access control - MAC). Liên kết dữ liệu dựa trên tiêu chuẩn ISO dial-up HDLC truy cập mạng X.25. Nó cho phép tàu bay thiết lập đường truyền với trạm mặt đất, đặt địa chỉ cho trạm mặt đất. Giao thức MAC là phiên bản của Carrier Sense Multiple Access  ( CSMA).

Lớp vật lý liên kết mode 2 sử dụng kênh VHF độ rộng 25 kHz điều chế khóa dịch pha Differential 8-Phase-shift với tốc độ lấy mẫu 10,500 mẫu / 1 giây. Tốc độ bit vật lý thô ( chưa mã hóa) đạt 31.5 kilobit/ giây.

ICAO VDL Mode 3

Tiêu chuẩn ICAO liên kết dữ liệu mode 3 dùng cho cả dữ liệu và cuộc gọi âm thanh số dựa theo tiêu chuẩn  US FAA với sự hỗ trợ của hãng Mitre. Việc hỗ trợ cuộc gọi âm thanh số khiến mode 3 phức tạp hơn mode 2. Gói tin âm thanh số hóa và dữ liệu được đưa vào khung đưa truy cập phân chia theo thời gian TDMA bởi trạm mặt đất.  FAA  triển khai thử nghiệm năm 2003 và đến 2004 từ bỏ mode này.

ICAO VDL Mode 4

Tiêu chuẩn ICAO liên kết dữ liệu mode 4 cho phép trao đổi thông tin giữa tàu bay với mặt đất và giữa các tàu bay với nhau. VDL Mode 4 sử dụng giao thức đa truy cập phân chia theo thời gian tự thích nghi (Self-organized Time Division Multiple Access- STDMA) do  Swede Håkan Lans đưa ra năm 1998, cho phép tự thích nghi có nghĩa là không cần trạm mặt đất, đơn giản và dễ triển khai hơn mode 3.

Năm 2001 ICAO chuẩn hóa tiêu chuẩn này trên toàn cầu, chủ yếu dùng truyền dẫn vật lý VHF cho truyền ADS-B. Tuy nhiên ICAO đã chọn liên kết radar mode S băng tần 1,090 MHz là liên kết chính cho ADS-B vào năm 2003. Mode 4 dùng tốt cho truyền số lượng lớn bản tin ngắn không - đất cho số lượng lớn người dùng, ví dụ như cảnh báo tình huống, thời tiết, bản tin Quản lý Thông tin Hàng không (Aeronautical Information Management , D-AIM).

Quản lý bay Châu Âu (European Air Traffic Management) thực hiện hiện đại hóa truyền thông tin không-đất và ADS-B dùng mode 4.