Вч система и способ обмена пакетными данными

Вч система и способ обмена пакетными данными

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к автоматической адаптивной пакетной ВЧ радиосвязи.

Анализ особенностей и тенденций развития систем радиосвязи высокочастотного (ВЧ) диапазона (3-30 МГц) показывает, что обеспечение гарантированной надежности, оперативности и достоверности ВЧ радиосвязи возможно лишь при внедрении технологии автоматического ведения адаптивной ВЧ радиосвязи, которая предполагает комплексное использование нескольких технологий:

- технологии автоматического составления канала связи (ALE) с автовыбором рабочей частоты (ACS);

- технологии высокоскоростной передачи данных с использованием адаптивных методов приема с выравниванием канала, с прямой коррекцией ошибок (FEC) и автоматическим запросом повторения пакетов, принятых с неисправленными ошибками (ARQ);

- технологии многопараметрической адаптации радиолинии по скорости передачи данных, видам модуляции и кодирования (ALM);

- технологии управления частотой в системе связи (ионосферного мониторинга) на базе долгосрочного прогнозирования и оперативного прогнозирования условий распространения радиоволн с использованием вертикального и наклонного зондирования ионосферы, а также специального программного обеспечения для расчета ионосферных трасс и выбора частот связи;

- технологии пространственного разнесения наземных ВЧ радиоцентров (станций).

Российские стандарты на технологию автоматического ведения адаптивной ВЧ радиосвязи отсутствуют. Это тормозит развитие российских систем ВЧ радио-связи, которые отстают по основным характеристикам от зарубежных, и приводит к отсутствию взаимодействия разных систем ВЧ радиосвязи.

В мире существуют две стандартные технологии автоматического ведения ВЧ радиосвязи, а именно:

- технология HFDL (High Frequency Data Link), построенная на основе спецификации ARINC 635 [3], характеристики ARINC 753 [6], руководства ARINC 634 [2], стандартов RTCA DO-265, DO-277 [8,9];

- военный стандарт MIL-STD-188-141B [11] и его гражданская версия FED-STD-1045.

Технология MIL-STD-188-141B поддерживает радиолинию (связь "корреспондент - корреспондент"), радиальную радиосеть типа "корреспондент - много корреспондентов", полносвязную сеть "каждый с каждым" и имеет универсальное применение, т.е. может быть использована для связи "Земля-Земля", "Воздух-Земля", "Воздух-Воздух", "Берег-Море", "Море-Море", "Воздух-Море". Она описывает процедуры автоматического составления канала связи с автовыбором рабочей частоты. В MIL-STD-188-141B используются два набора частот - один для составления канала (для вызывной сети) и другой для ведения связи. Частотный ресурс может перераспределяться между этими наборами в зависимости от характера трафика и интенсивности потока заявок. При этом существуют сложные неоднозначные соотношения между параметрами вызывной сети и сети связи. В системе связи MIL-STD-188-141 B не фиксируется длительность связного сообщения, она зависит от объема передаваемых данных, что затрудняет организацию протокола TDMA в сети связи и прогнозирование системных характеристик для оптимизации сети. Однако возможно прогнозирование характеристик в сети вызова, где используются стандартные командные сообщения и протокол TDMA. Протоколы автоматического ведения связи с многопараметрической адаптацией не конкретизированы этим стандартом, как и аспекты работы сети. Это делает технологию MIL-STD-188-141B более гибкой в использовании, но затрудняет проектирование конкретных систем, расчет системных характеристик.

Технология HFDL (ARINC 635) оптимизирует в смысле надежности связи, спектральной и экономической эффективности систему пакетной связи "Воздух-Земля", в которой большое количество самолетов (до 2500) обслуживается малым количеством частотных каналов (до 48-60) и наземных станций (до 16) в режиме множественного доступа с временным и частотным разделением. HFDL определяет как процедуры составления канала с автовыбором рабочей частоты, так и все остальные процедуры автоматического ведения связи на всех уровнях (физическом, канальном и подсети) с многопараметрической адаптацией радиолинии по частоте, скорости передачи, видам модуляции и кодирования, а также по пространственному разнесению наземных станций, гарантирующие достоверность (остаточную вероятность ошибки) не хуже 10^-6. В системе HFDL используется один и тот же набор частот для составления канала и ведения связи. Высокая спектральная эффективность системы достигается благодаря использованию комбинированного протокола множественного доступа к каналу с частотным (FDMA) и временным (TDMA) разделением. Протокол частотного разделения обеспечивается тем, что разные частотные каналы (от двух до шести) назначаются разным ВЧ наземным станциям (ВЧ НС). TDMA протокол обеспечивается тем, что время использования каждого частотного канала разбивается на 32-х секундные кадры, а каждый кадр разбивается на 13 временных слотов доступа длительностью 2,461538 с, равной времени передачи одного пакета данных 2,343888 с плюс 117,65 мс на неопределенность времени задержки распространения и рассинхронизм в радиолинии. На всех частотах ВЧ наземные станции периодически (в первом слоте каждого кадра) излучают сигналы маркеров, качество которых оценивают самолеты при выборе частоты связи. Самолет выбирает для связи любой канал, качество сигнала маркера которого является приемлемым или наилучшим, регистрируется на этом канале на наземной станции и ведет на нем связь до тех пор, пока качество канала отвечает требуемому уровню. Один канал связи могут выбрать несколько самолетов и зарегистрироваться на нем. Каждый ВЧ канал HFDL системы используется всеми зарегистрированными на нем самолетами в режиме множественного доступа с временным разделением. Управление протоколом TDMA обеспечивает ВЧ наземная станция, передавая в сигналах маркеров назначения слотов, резервируемых по запросам от бортов, слотов случайного доступа и слотов для передач с "земли". ВЧ наземная станция прогнозирует системные характеристики (задержку передачи пакета) на каждом своем частотном канале и выставляет флаг занятости канала в маркере, когда критическое число самолетов зарегистрировалось на канале, чтобы прекратить доступ к нему новых корреспондентов и гарантировать заданные системные характеристики (задержку передачи пакета не более допустимой). Простота прогнозирования системных характеристик в системе HFDL во многом определяется тем, что все сообщения в системе (вызывные и связные) имеют одинаковую стандартную длительность, равную слоту и передаются по единому протоколу TDMA на общем наборе частот. В зависимости от качества канала и объема передаваемых данных в сообщении выбирается оптимальный вид многопозиционной фазовой манипуляции и кодирования. При этом меняется скорость передачи данных пользователя, но длительность сообщения и символьная скорость 1800 Бод не меняются.

Таким образом, технология HFDL обеспечивает максимальную эффективность использования ограниченного разрешенного для связи набора частот, поскольку обеспечивает обслуживание большого количества самолетов на одном частотном канале (в среднем до 26 корреспондентов) и использует один набор частот, как для связи, так и для вызова. Эта технология автоматического ведения адаптивной ВЧ радиосвязи обеспечивает комплексное использование всех перспективных технологий ВЧ связи, что делает ВЧ радиоканал привлекательным и эффективным средством дальней связи по надежности, простоте, удобству использования, пропускной способности сравнимым со спутниковым каналом, но на один-два порядка более дешевым [10].

С учетом преимуществ вышеописанной системы передачи пакетных данных HFDL [1-7] для организации связи "Воздух-Земля" в сравнении со всеми известными для авторов на данный момент системами связи она принята за прототип предлагаемой авиационной ВЧ системы обмена пакетными данными.

ВЧ система обмена пакетными данными "Воздух-Земля" HFDL, обеспечивающая связь самолетов на дальних авиатрассах с диспетчерскими пунктами управления воздушным движением (УВД) и управления авиалиниями (УАЛ) в интересах безопасности воздушного движения, подробно описана в [1, 2, 4, 5, 6]. Способ обмена данными в системе HFDL подробно описан в [3, 4].

Структурная схема ВЧ системы обмена пакетными данными HFDL приведена на фиг.1, (см. [7], стр.3, [5], стр.10), где обозначено:

1 - ВЧ бортовая станция (ВЧ БС);

2 - ВЧ наземная станция (ВЧ НС);

3 - центр управления (ЦУ) ВЧ системой обмена данными;

4 - диспетчерский пункт управления воздушным движением и авиалинией (УВД и УАЛ);

5 - подсистема наземной связи, используемая ВЧ системой HFDL;

6 - интерфейс ВЧ НС с подсистемой наземной связи;

7 - интерфейс центра управления с подсистемой наземной связи;

8 - интерфейс пунктов УВД и УАЛ с подсистемой наземной связи;

9 - ВЧ радиоканал "Воздух-Земля" между ВЧ НС (2) и ВЧ БС (1).

ВЧ бортовые станции (1) связаны через ВЧ радиоканалы (9) с ВЧ наземными станциями (2), соединенными через интерфейсы (6) с подсистемой наземной связи (5), которая в свою очередь соединена через интерфейсы (7) с центром управления (3), а через интерфейсы (8) с диспетчерскими пунктами УВД и УАЛ (4).

Пользователями системы HFDL являются диспетчерские пункты УВД и УАЛ (4) на земле и бортовое радиоэлектронное оборудование на самолете, связанное с ВЧ бортовой станцией через бортовой маршрутизатор.

Структурная схема ВЧ бортовой станции (1) представлена на фиг.2, где обозначено:

10 - бортовой ВЧ приемопередатчик HFDL;

11 - бортовое антенно-согласующее устройство (АСУ);

12 - бортовая ВЧ антенна;

13 - пульт управления приемопередатчиком (ПУ);

14 - бортовой маршрутизатор (БМ);

15 - устройство управления ВЧ обменом данными;

16 - ВЧ приемопередатчика ARINC 719.

Причем бортовой ВЧ приемопередатчик HFDL (10) состоит из ВЧ приемопередатчика ARINC 719 (16) и устройства управления ВЧ обменом данными (15), содержащего в себе модем и контроллер протоколов обмена данными HFDL.

При этом ВЧ приемопередатчик (16) подключен с одной стороны к АСУ (11), а с другой стороны к устройству управления ВЧ обменом данными (15). Устройство управления ВЧ обменом данными (15) подключено с одной стороны к ВЧ приемопередатчику (16), а с другой стороны к пульту управления (ПУ) (13) радиостанцией и к бортовому маршрутизатору (БМ) (14). АСУ (11) подключено с одной стороны к бортовому ВЧ приемопередатчику (16), с другой стороны к ВЧ бортовой антенне (12).

Конструктивно устройство управления ВЧ обменом данными (15) может быть выполнено как в виде самостоятельного блока, подключаемого внешне к ВЧ приемопередатчику (16), так и в виде субблока или плат, встраиваемых внутрь приемопередатчика (16).

ВЧ бортовая станция (1) связана с бортовым маршрутизатором (БМ) (14) (блоком менеджмента связью, соответствующим характеристикам ARINC 724 или 758), который доводит (получает) пакетные сообщения до бортовых источников/получателей информации (бортового радиоэлектронного оборудования) типа многофункционального пульта управления, дисплея, принтера, компьютера, системы технического обслуживания, системы самолетовождения, системы электронной индикации и сигнализации, навигационной системы и т.п. Бортовой маршрутизатор (14) связан не только с ВЧ бортовой станцией (1), но и с бортовыми станциями других диапазонов частот.

Структурная схема ВЧ наземной станции (2) ВЧ системы обмена пакетными данными HFDL (см. [7], стр.60; и [5], стр.12) представлена на фиг.3, где обозначено:

17 - ВЧ радиопередатчик;

18 - ВЧ передающая антенна;

19 - ВЧ радиоприемник "Воздух-Земля";

20 - ВЧ приемная антенна;

21 - ВЧ модулятор однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции;

22 - ВЧ демодулятор "Воздух-Земля" однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции;

23 - контроллер ВЧ наземной станции (2);

24 - приемник сигналов единого времени;

25 - устройство интерфейса с наземной сетью связи;

26 - приемная антенна сигналов единого времени.

ВЧ наземная станция (2) ВЧ системы обмена пакетными данными HFDL содержит в своем составе:

- N ВЧ передатчиков (17), связанных с N передающими ВЧ антеннами (18), контроллером (23) ВЧ наземной станции (2) и N ВЧ модуляторами (21);

- N ВЧ приемников "В-3" (19), связанных с общей ВЧ приемной антенной (20), контроллером (23) ВЧ наземной станции (2) и N ВЧ демодуляторами "В-3" (22);

- N ВЧ модуляторов (21), связанных с N ВЧ передатчиками (17) и контроллером (23) ВЧ наземной станции (2);

- N ВЧ демодуляторов "В-3" (22), связанных с N ВЧ приемниками "В-3" (19) и контроллером (23) ВЧ наземной станции (2);

- контроллер (23) ВЧ наземной станции (2), связанный с N ВЧ приемниками "В-3" (19), N ВЧ передатчиками (17), N ВЧ модуляторами (21), N ВЧ демодуляторами "В-3" (22), приемником сигналов единого времени (24), устройством интерфейса с наземной сетью связи (25);

- устройство интерфейса с наземной сетью связи (25), подключенное к контроллеру (23) ВЧ НС с одной стороны, а с другой стороны к наземной сети связи через интерфейс (6);

- приемник (24) сигналов единого времени, связанный с контроллером (23) ВЧ НС (2) и с приемной антенной сигналов единого времени (26);

- приемную ВЧ антенну общего пользования (20), подключенную к ВЧ приемникам "В-3" (19);

- приемную антенну (26) приемника (24) сигналов единого времени, подключенную к приемнику (24) сигналов единого времени;

- N передающих ВЧ антенн (18), подключенных к N ВЧ передатчикам (17).

Вариант структурной схемы подсистемы наземной связи (5), используемой ВЧ системой обмена пакетными данными HFDL, рекомендованный комитетом аэронавтической подвижной связи (АМСР) [5], представлен на фиг.4, где обозначено:

2 - ВЧ наземная станция (ВЧ НС);

3 - центр управления (ЦУ) ВЧ системой обмена пакетными данными HFDL;

4 - диспетчерские пункты УВД и УАЛ (наземные пользователи ВЧ системы обмена пакетными данными HFDL);

6 - интерфейс ВЧ НС (2) с подсистемой наземной связи (5);

7 - интерфейс центра управления (3) HFDL с подсистемой наземной связи (5);

8 - интерфейс пунктов управления воздушным движением и авиалинией (4) с подсистемой наземной связи (5);

27 - региональные маршрутизаторы сети наземной связи (5);

28 - интерфейс между региональными маршрутизаторами (27).

Подсистема наземной связи (5), используемая ВЧ системой обмена пакетными данными HFDL, содержит региональные маршрутизаторы (27), связанные между собой интерфейсами (28), с ВЧ НС (2) интерфейсами (6), с ЦУ (3) интерфейсами (7), с диспетчерскими пунктами (4) интерфейсами (8).

ВЧ система обмена пакетными данными HFDL обеспечивает способ обмена пакетами данных между бортовыми пользователями упомянутой системы (бортовым радиоэлектронным оборудованием), связанными с ВЧ бортовой станцией (1) через бортовой маршрутизатор (14) и наземными пользователями ВЧ системы обмена пакетными данными HFDL (диспетчерскими пунктами УВД и УАЛ (4)), а также центром управления (3) ВЧ системой обмена пакетными данными следующим образом.

Для обеспечения заданного уровня надежности связи в зоне ответственности каждой ВЧ наземной станции (2) из общего списка ВЧ частот (48-60 ОБП каналов), выделяемых для системы HFDL, в центре управления (3) ВЧ системой обмена данными назначают для каждой ВЧ наземной станции (2) на каждый временной интервал суток длительностью 1-2 часа набор из 2-6 активных частот, оптимальный по условиям распространения радиоволн и электромагнитной совместимости, доводят назначенный набор частот вместе с интервалом времени его активизации до каждой ВЧ наземной станции (2) через подсистему наземной связи (5), реализуя, таким образом, протокол множественного доступа с частотным разделением, разбивают время использования каждого частотного канала на временные кадры длительностью 32 с, а каждый кадр разбивают на 13 временных слотов длительностью 2,461538 с для реализации протокола множественного доступа к каналу с временным разделением (TDMA).

В конце каждого кадра на каждой ВЧ наземной станции (2) для каждого слота следующего кадра производят назначение использования этого слота для передачи с земли или для передачи с конкретного борта по его предварительному запросу слота доступа, или для передач с любого борта в режиме случайного доступа.

С каждой ВЧ наземной станции (2) на всех активных частотах в первом слоте каждого кадра излучают сигналы маркеров, которые содержат назначения использования каждого слота текущего кадра, а также квитанции на сообщения, принятые с "Воздуха" в предыдущих двух кадрах.

На каждой ВЧ бортовой станции (1) по результатам оценки качества приема сигналов маркеров выбирают лучшую частоту связи (ВЧ радиоканал "Воздух-Земля" (9)).

Каждую ВЧ бортовую станцию (1) регистрируют на выбранном ею ВЧ канале (9) на соответствующей этому каналу ВЧ наземной станции (2), производят обмен пакетными данными в режиме TDMA через ВЧ радиоканал "Воздух-Земля" (9) между ВЧ наземной станцией (2) и ВЧ бортовой станцией (1), которая на ней зарегистрирована, до тех пор, пока качество ВЧ радиоканала "В-3" (9) превышает допустимый уровень. При ухудшении качества ВЧ радиоканала (9) ниже допустимого уровня выбирают новый ВЧ радиоканал (9) для бортовой станции и регистрируют ее на новом выбранном ВЧ радиоканале (9). Производят обмен пакетными данными через наземную сеть связи (5) между ВЧ наземными станциями (2) и центром управления ВЧ системой связи (3), а также пользователями системы связи - диспетчерскими пунктами УВД и УАЛ (4).

В процессе обмена пакетными данными пакетное сообщение для диспетчера УВД или УАЛ, содержащее адрес получателя - диспетчерского пункта УВД или УАЛ (4), а также адрес отправителя (ИКАО адрес борта), формируют в бортовом блоке управления связью (бортовом маршрутизаторе) (14), передают в ВЧ бортовую станцию (1), где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу (9), затем передают по ВЧ радиоканалу (9) на ВЧ наземную станцию (2), на которой зарегистрирована ВЧ бортовая станция (1), где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по подсистеме наземной связи (5), и передают через интерфейс (6) в подсистему наземной связи (5), откуда через интерфейс (8) передают к диспетчерскому пункту УВД или УАЛ (4).

Пакетное сообщение для ЦУ (3), содержащее адрес получателя - ЦУ (3), а также адрес отправителя (ИКАО адрес борта), формируют в ВЧ бортовой станции (1), где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу (9), передают по ВЧ радиоканалу (9) на ВЧ наземную станцию (2), на которой зарегистрирована ВЧ бортовая станция (1), где упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по подсистеме наземной связи (5), передают через интерфейс (6) в подсистему наземной связи (5), откуда передают через интерфейс (7) к ЦУ(3).

В обратном направлении пакетное сообщение от диспетчерского пункта УВД или УАЛ, содержащее адрес получателя - (ИКАО адрес борта), а также адрес отправителя - диспетчерского пункта УВД или УАЛ (4), формируют на диспетчерском пункте УВД или УАЛ (4), передают его через интерфейс (8) в подсистему наземной связи (5), откуда пакет транслируют через интерфейс (6) на ВЧ наземную станцию (2), на которой зарегистрирована ВЧ бортовая станция (1) - адресат, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу (9), и затем передают по ВЧ радиоканалу (9) к ВЧ бортовой станции (1) - адресату.

Пакетное сообщение от ЦУ (3) для борта (1), содержащее адрес получателя - (ИКАО адрес борта), а также адрес отправителя - ЦУ (3), формируют в ЦУ (3), передают его через интерфейс (7) в подсистему наземной связи (5), откуда его транслируют через интерфейс (6) на ВЧ наземную станцию (2), на которой зарегистрирована бортовая станция (1) - адресат, где его упаковывают в пакет, предназначенный для передачи по ВЧ радиоканалу (9), и передают по ВЧ радиоканалу (9) к борту (1) - адресату.

В случае возникновения неисправности интерфейса (6) между ВЧ наземной станцией (2) и подсистемой наземной связи (5) от этой недоступной для наземной сети связи ВЧ наземной станции (2) передают широковещательно в сигналах маркеров для всех зарегистрированных на ней ВЧ бортовых станций (1), на всех активных ВЧ радиоканалах "Воздух-Земля" (9) команды на смену частот связи с кодом причины "неисправность ВЧ наземной станции", и затем прекращают обмен пакетными данными через ВЧ радиоканалы "Воздух-Земля" (9) между ВЧ наземной станцией (2) с неисправным интерфейсом (6) и зарегистрированными на ней ВЧ бортовыми станциями (1).

Недостаток аналога, на устранение которого направлено изобретение, состоит в том, что при возникновении технической неисправности интерфейса (6) ВЧ наземной станции (2) с подсистемой наземной связи (5), т.е. при возникновении недоступности ВЧ НС (2) для подсистемы наземной связи, недоступная ВЧ НС (2) не может выполнять свои основные функции по донесению сообщений, принятых от ВЧ бортовой станции (1), к диспетчерам УВД и УАЛ (4), к ЦУ (3) и обратно, а также не может получить управляющую информацию (системную таблицу) от центра управления (3) и передать в ЦУ (3) таблицу зарегистрированных самолетов и информацию о своем состоянии технической исправности. Поэтому при возникновении технической неисправности интерфейса (6) между ВЧ наземной станцией (2) и подсистемой наземной связи (5) ВЧ НС (2) отключается от ВЧ системы обмена данными, хотя сама остается при этом исправной и может взаимодействовать по ВЧ радиоканалу (9) с бортами (1). Для этого в сигналах маркеров на всех назначенных частотах эта ВЧ НС (2) передает всем ВЧ бортовым станциям (1) сообщение о смене канала с кодом причины "неисправность ВЧ НС" (см. ARINC 635-3, стр.57, приложение 2-8А (Формат маркера)), чтобы все самолеты, зарегистрированные на ее частотах, перешли на каналы других ВЧ НС (2).

Отключение ВЧ НС (2) от ВЧ системы обмена данными снижает качество обслуживания ВЧ системы связи "Воздух-Земля" в целом, поскольку каждая ВЧ НС (2) способна обслужить в среднем по 26 самолетов на каждой из 6 активных частот (всего до 156 самолетов на одну ВЧ НС одновременно). При этом снижается производительность, управляемость, надежность ВЧ системы связи "Воздух-Земля" в целом, уменьшается число обслуживаемых самолетов.

Кроме того, протоколами ARINC 635 [3] и руководствами по HFDL [2, 4] не предусмотрена возможность подключения к системе HFDL ВЧ наземной станции, не имеющей доступа к наземной сети связи из-за отсутствия инфраструктуры наземной связи на удаленной территории (например, Сибирь, Крайний Север), где расположена эта ВЧ НС. Местоположение ВЧ НС на удаленной территории может оказаться экономически выгодным с точки зрения информационного обеспечения безопасности полетов на дальних полярных и океанических авиатрассах.

Задачей изобретения является повышение качества обслуживания, обеспечиваемого ВЧ системой передачи данных "Воздух-Земля" (живучести, управляемости, масштабируемости и надежности системы связи "Воздух-Земля") за счет устранения влияния проблем интерфейса (6) ВЧ наземной станции (2) с подсистемой наземной связи (5) на обмен пакетами данных между самолетами и ВЧ наземной станцией (2).

Техническим результатом изобретения является устранение отключения от системы обмена данными "Воздух-Земля" технически исправных ВЧ НС (2), ставших недоступными для подсистемы наземной связи (5) по разным причинам (например, из-за возникновения технической неисправности линии связи (6) "ВЧ НС (2) - маршрутизатор (27)", технической неисправности устройства интерфейса (25) с подсистемой наземной связи, входящего в состав ВЧ НС (2), технической неисправности маршрутизатора (27) подсистемы наземной связи), а также обеспечение возможности подключения к ВЧ системе обмена данными "Воздух-Земля" ВЧ наземных станций (2), не имеющих доступа к наземной сети связи по причине отсутствия инфраструктуры наземной связи на удаленных территориях, где расположены эти ВЧ НС (2).

Указанный технический результат достигается тем, что в известной ВЧ системе обмена пакетными данными, содержащей ВЧ бортовые станции, связанные через ВЧ радиоканалы "Воздух-Земля" с ВЧ наземными станциями, которые в свою очередь соединены с центром управления упомянутой системой и с диспетчерскими пунктами управления воздушным движением и авиалиниями через подсистему наземной связи, в которой каждая ВЧ наземная станция содержит контроллер ВЧ наземной станции, который связан по управлению с N ВЧ передатчиками, подключенными к N ВЧ передающим антеннам, с N ВЧ приемниками "Воздух-Земля", подключенными к общей ВЧ приемной антенне, также связан с информационными входами N модуляторов однотонового многопозиционного фазоманипулированного сигнала, подключенных к N ВЧ передатчикам, связан с информационными выходами N демодуляторов "Воздух-Земля" однотонового многопозиционного фазоманипулированного сигнала, подключенных к N ВЧ приемникам, кроме того связан с приемником сигналов единого времени, подключенным к приемной антенне сигналов единого времени, и с устройством интерфейса с наземной сетью связи, введены на каждой ВЧ наземной станции, по крайней мере, один дополнительный ВЧ приемник связи "Земля-Земля" и, по крайней мере, один дополнительный демодулятор "Земля-Земля" однотонового многопозиционного фазоманипулированного сигнала, выход которого подключен к дополнительному информационному входу контроллера ВЧ наземной станции, а вход - к выходу дополнительного ВЧ приемника "Земля-Земля", информационный вход которого подключен к общей ВЧ приемной антенне, а управляющий вход подключен к дополнительному управляющему выходу контроллера ВЧ наземной станции.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе обмена пакетными данными, основанном на том, что с каждой ВЧ наземной станции излучают сигналы маркеров в первом слоте каждого кадра TDMA протокола доступа к каналу на N частотах, которые периодически назначают и активизируют в центре управления ВЧ системой обмена данными для реализации FDMA протокола доступа к каналам связи, согласно которому разные ВЧ наземные станции имеют разные наборы активных рабочих частот, на соответствующей ВЧ наземной станции регистрируют каждую ВЧ бортовую станцию на лучшей ВЧ частоте связи, выбираемой ВЧ бортовой станцией по результатам оценки ею качества приема сигналов маркеров, между ВЧ наземной станцией и зарегистрированной на ней ВЧ бортовой станцией производят обмен пакетными данными до тех пор, пока позволяет качество ВЧ канала "Воздух-Земля", при ухудшении качества ВЧ канала "Воздух-Земля" ниже допустимого уровня на ВЧ бортовой станции выбирают новый канал и регистрируются на этом канале на новой или на старой ВЧ наземной станции, через подсистему наземной связи производят обмен пакетными данными между каждой ВЧ наземной станцией и диспетчерскими пунктами управления воздушным движением и авиалиниями, а также центром управления ВЧ системой связи, дополнительно на каждой ВЧ наземной станции: выбирают лучшую частоту приема сообщений от каждой другой ВЧ наземной станции по результатам оценки качества приема сигналов маркеров с помощью дополнительных ВЧ приемников "Земля-Земля" и демодуляторов "Земля-Земля" однотонового многопозиционного фазоманипулированного сигнала, формируют таблицу слышимости по результатам выбора лучших частот приема, в которой указывают признак своей доступности (недоступности) для подсистемы наземной связи, идентификаторы наземных станций и соответствующие им номера лучших частот приема с кодами рекомендуемых максимально допустимых скоростей передачи данных, на каждом частотном канале отводят один слот кадра доступа к каналу для передач "Земля-Земля", передают таблицу слышимости одновременно с помощью N ВЧ передатчиков в слотах, которые отводят для передач "Земля-Земля", принимают таблицы слышимости от других ВЧ наземных станций на предварительно выбранных лучших частотах приема с помощью дополнительных ВЧ приемников и демодуляторов "Земля-Земля" однотонового многопозиционного фазоманипулированного сигнала, формируют таблицу связности сети "Земля-Земля" на основе принятых таблиц слышимости, в которой указывают идентификаторы наземных станций с признаками их доступности (недоступности) для подсистемы наземной связи и соответствующие им номера лучших частот приема и передачи с кодами рекомендуемых максимально допустимых скоростей передачи данных, таблицу связности сети "Земля-Земля" используют для выбора частот связи (приема и передачи) с другими ВЧ НС, пакет данных, принятый на недоступной ВЧ наземной станции от зарегистрированной на ней ВЧ бортовой станции, передают одновременно с таблицей слышимости по ВЧ радиоканалу в слоте "Земля-Земля" на другую доступную ВЧ НС, с которой его транслируют к диспетчерскому пункту УВД или УАЛ или к центру управления через подсистему наземной связи, пакет данных от диспетчерского пункта управления УВД или УАЛ или от центра управления, предназначенный для ВЧ бортовой станции, которая зарегистрирована на недоступной ВЧ наземной станции, передают через подсистему наземной связи к доступной ВЧ НС, с которой затем его транслируют по ВЧ радиоканалу "Земля-Земля" к недоступной ВЧ наземной станции и с которой далее его передают по ВЧ радиоканалу "Воздух-Земля" к ВЧ бортовой станции, пакет данных от центра управления ВЧ системой обмена данными, адресованный для недоступной ВЧ наземной станции, передают через подсистему наземной связи к доступной ВЧ наземной станции, откуда его транслируют по ВЧ радиоканалу "Земля-Земля" к недоступной ВЧ наземной станции.

Перечень фигур.

Фиг.1. Структурная схема ВЧ системы обмена пакетными данными HFDL.

Фиг.2. Структурная схема ВЧ бортовой станции ВЧ системы обмена пакетными данными HFDL.

Фиг.3. Структурная схема ВЧ наземной станции ВЧ системы обмена пакетными данными HFDL.

Фиг.4. Вариант структурной схемы подсистемы наземной связи, используемой ВЧ системой обмена пакетными данными HFDL.

Фиг.5. Структурная схема заявляемой ВЧ системы обмена пакетными данными.

Фиг.6. Структурная схема ВЧ наземной станции заявляемой ВЧ системы обмена пакетными данными.

Фиг.7. Структурная схема подсистемы наземной связи, используемой заявляемой ВЧ системой обмена пакетными данными.

Фиг.8. Пример структуры кадра доступа к каналу с временным разделением в заявляемой ВЧ системе обмена пакетными данными.

Фиг.9. Временная диаграмма излучений сигналов маркеров и пакетов "3-3" для топологии сети "каждый с каждым" из 6 ВЧ НС.

Фиг.10. Вариант 2 временной диаграммы излучений сигналов маркеров и пакетов "З-З" для топологии сети "каждый с каждым" из 6 ВЧ НС.

Фиг.11. Временная диаграмма излучений сигналов маркеров и пакетов "3-3" для топологии сети типа "12 звезд по 5 ВЧ НС".

Фиг.12. Временная диаграмма излучений сигналов маркеров и пакетов "3-3" для топологии сети типа "10 звезд по 4 ВЧ НС".

Структурная схема заявляемой ВЧ системы обмена пакетными данными приведена на фиг.5, где обозначено:

1 - ВЧ бортовая станция (ВЧ БС);

3 - центр управления (ЦУ) ВЧ системой обмена пакетными данными;

4 - диспетчерские пункты УВД и УАЛ (наземные пользователи ВЧ системы обмена пакетными данными);

6 - интерфейс ВЧ НС (30) с подсистемой наземной связи (34);

7 - интерфейс центра управления (3) с подсистемой наземной связи (34);

8 - интерфейс пунктов управления воздушным движением и авиалинией (4) с подсистемой наземной связи (34);

29 - ВЧ радиоканал "Земля-Земля" между ВЧ НС (30);

30 - ВЧ наземная станция (ВЧ НС);

34 - подсистема наземной связи, используемая заявляемой ВЧ системой обмена пакетными данными.

Причем ВЧ бортовые станции (1) связаны через ВЧ радиоканалы (9) с ВЧ наземными станциями (30) заявляемой ВЧ системы, связанными между собой через ВЧ радиоканалы (29) и соединенными через интерфейсы (6) с подсистемой наземной связи (34), которая в свою очередь соединена через интерфейсы (7) с центром управления (3), а через интерфейсы (8) с диспетчерскими пунктами УВД и УАЛ (4).

Структурная схема ВЧ бортовой станции (1) представлена на фиг.2, где обозначено:

10 - бортовой ВЧ приемопередатчик HFDL;

11 - бортовое антенно-согласующее устройство (АСУ);

12 - бортовая ВЧ антенна;

13 - пульт управления приемопередатчиком (ПУ);

14 - бортовой маршрутизатор (БМ);

15 - устройство управления ВЧ обменом данными;

16 - ВЧ приемопередатчика ARINC 719.

Причем бортовой ВЧ приемопередатчик HFDL (10) состоит из ВЧ приемопередатчика ARINC 719 (16) и устройства управления ВЧ обменом данными (15), содержащего в себе модем и контроллер протоколов обмена данными HFDL.

При этом ВЧ приемопередатчик (16) подключен с одной стороны к АСУ (11), а с другой стороны к устройству управления ВЧ обменом данными (15). Устройство управления ВЧ обменом данными (15) подключено с одной стороны к ВЧ приемопередатчику (16), а с другой стороны к пульту управления (ПУ) (13) радиостанцией и к бортовому маршрутизатору (БМ) (14). АСУ (11) подключено с одной стороны к бортовому ВЧ приемопередатчику (16), с другой стороны к ВЧ бортовой антенне (12).

Конструктивно устройство управления ВЧ обменом данными (15) может быть выполнено как в виде самостоятельного блока, подключаемого внешне к ВЧ приемо-передатчику (16), так и в виде субблока или плат, встраиваемых внутрь приемопередатчика (16).

ВЧ бортовая станция (1) связана с бортовым маршрутизатором (БМ) (14) (блоком менеджмента связью, соответствующим характеристикам ARINC 724 или 758), который доводит (получает) пакетные сообщения до (от) бортовых источников/получателей информации (бортового радиоэлектронного оборудования) типа многофункционального пульта управления, дисплея, принтера, компьютера, системы технического обслуживания, системы самолетовождения, системы электронной индикации и сигнализации, навигационной системы и т.п. Бортовой маршрутизатор (14) связан не только с ВЧ бортовой станцией (1), но и с бортовыми станциями других диапазонов частот.

Структурная схема ВЧ наземной станции (30) заявляемой ВЧ системы обмена пакетными данными представлена на фиг.6, где обозначено:

17 - ВЧ радиопередатчик;

18 - ВЧ передающая антенна;

19 - ВЧ радиоприемник "Воздух-Земля";

20 - ВЧ приемная антенна;

21 - ВЧ модулятор однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции;

22 - ВЧ демодулятор "Воздух-Земля" однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции;

24 - приемник сигналов единого времени;

25 - устройство интерфейса с наземной сетью связи (34);

26 - приемная антенна сигналов единого времени;

31 - ВЧ радиоприемник "Земля-Земля";

32 - ВЧ демодулятор "Земля-Земля" однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции;

33 - контроллер ВЧ наземной станции (30).

ВЧ наземная станция (30) заявляемой ВЧ системы обмена пакетными данными содержит в своем составе:

- N ВЧ передатчиков (17), связанных с N передающими ВЧ антеннами (18), контроллером (33) ВЧ наземной станции (30) и N ВЧ модуляторами (21) однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции;

- N ВЧ приемников "В-3" (19), связанных с общей ВЧ приемной антенной (20), контроллером (33) ВЧ наземной станции (30) и N ВЧ демодуляторами "В-3" (22) однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции;

- N ВЧ модуляторов (21) однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции, связанных с N ВЧ передатчиками (17) и контроллером (33) ВЧ наземной станции (30);

- N ВЧ демодуляторов "В-3" (22) однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции, связанных с N ВЧ приемниками "В-3" (19) и контроллером (33) ВЧ наземной станции (30);

- по крайней мере, один ВЧ приемник "Земля-Земля" (31), связанный с общей ВЧ приемной антенной (20), контроллером (33) ВЧ наземной станции (30) и ВЧ демодулятором "З-З" (32) однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции;

- по крайней мере, один ВЧ демодулятор "З-З" (32) однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции, связанный с ВЧ приемником "3-3" (31) и контроллером (33) ВЧ наземной станции (30);

- контроллер (33) ВЧ наземной станции (30), связанный с N ВЧ приемниками "В-3" (19), ВЧ приемником "3-3" (31), N ВЧ передатчиками (17), N ВЧ модуляторами (21) однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции, N ВЧ демодуляторами "В-3" (22) однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции, ВЧ демодулятором "3-3" (32) однотонового сигнала многопозиционной фазовой манипуляции, приемником сигналов единого времени (24), устройством интерфейса с наземной сетью связи (25);

- устройство интерфейса с наземной сетью связи (25), подключенное к контроллеру (33) ВЧ НС с одной стороны, а с другой стороны к наземной сети связи через интерфейс (6);

- приемник (24) сигналов единого времени, связанный с контроллером (33) ВЧ НС (30) и с приемной антенной сигналов единого времени (26);

- приемную ВЧ антенну общего пользования (20), подключенную к ВЧ приемникам "В-3" (19) и к ВЧ приемникам "3-3" (31),

- прием