ELT 121.5 MHz odašilje amplitudno modulirani nosioc sa zvučnim tonom, u frekvenciji. Ova modulacija ne sadrži podatke i nije ništa više od zvučnog upozorenja. Nedovoljna amplitudna modulacija je odabrana da bude kompatibilna sa konvencijonalnim zračnim VHF komunikacijskim primopredajnicima, dopuštajući ELT prijenosu da bude primljen na širem području. Mnogo ELT-ova ima sposobnost glasovne komunikacije i neki imaju sposobnost da primaju, i tako su omogućene dvosmjerne komunikacije. Iako se dvosmjerne komunikacije čine kao važno postignuće, ima ograničenu upotrebu. Kratak domet ELT-a i činjenica da preživjeli teško dođu do ELT-a, znak je ograničene upotrebe.

ELT-ovi odašilju i na 243 Mhz, vojnoj frekvenciji koja je drugi harmonik primarne 121.5 MHz frekvencije. 243 MHz nije dostupno na VHF komunikacijskim primopredajnicima na civilnim zrakoplovima, i to eliminira potencijalnu interferenciju iz zrakoplova koristeći izvanrednu frekvenciju. Ista modulacija je korištena za 243 MHz, samo što je glasovna komunikacija onemogućena.

ELT je bio važan korak u olakšavanju potrage i spašavanja, ali sustav je imao mnogo problema, na početku sa lažnim uzbunama. ELT-ovi imaju prekidače koji se uključe kod udara i grubih slijetanja. Također, ELT ima testni prekidač koji kad se pritisne, omogućava ELT-u da odašilje normalni signal. Testiranje ELT-a je nalogom naređeno da se obavlja prvih pet minuta svakog sata, ali to se nije uvijek događalo. Kako nema podataka odaslanih sa ELT-a, i kako bi pronašli onog koji se krivo pokrenuo, misija potrage i spašavanja je pokrenuta. Jedina informacija znana od primanja aktiviranog ELT-a je da je unutar radio dometa. Ako je lažni alarm pokrenut na velikim zrakoplovima sa kontrolnim tornjem, toranj bi odmah detektirao lažni alarm i situacija će se ispraviti. Na malom, nekontroliranom tornju ovo se možda i ne bi dogodilo. Poboljšani sistem radio fara bi odašiljao identifikaciju. Svaki radio far bi bio registriran i upisan u bazu podataka koja uključuje vlasnika radio fara i značajnu informaciju kontakta. Svaki zrakoplov koji je lažno aktivirao spasilački radio far je brzo lociran. Odnos lažnih alarma za 121.5 MHz ELT je 98%, , ili samo jedna od svakih 50 aktivacija je legitimna situacija.

Poboljšani radio far sistem bi odašiljao internacionalno-koordiniranu frekvenciju rezerviranu samo za radio farove. Nikakvi drugi prijenosi ne bi bili dozvoljeni na frekvenciji. Nadalje, frekvencija ne bi smjela imati pristup sa zrakoplovnih odašiljača, jer tako je još teže uzrokovati štetnu interferenciju.

1979. USA, Francuska, Kanada i bivše SSSR su potpisale sporazum o razvijanju satelitskog

sistema da se detektiraju i lociraju radio farovi. Demonstracijski sistem je bio razvijen i

proglašen operacijskim od strane četiri zemlje 1985. Zvao se COSPAS/SARSAT

sistem;Cosmicheskaya Sistyema Poiska Avariynich Sudvov ( Space System for the Search of

Vessels in Distress)

1988. godine četiri sudionika su potpisali Internacionalni COSPAS/SARSAT dogovor koji

dobavlja konstantnu službu za sve nacije. Za vrijeme ovog pisanja, 36 nacija su sudionici.

COSPAS/SARSAT sistem trenutno koristi farove koji mogu biti montirani na zrakoplov, brodove

čak ih mogu nositi ljudi. Svaki far odašilje posebnu identifikaciju i zakonski se zahtijeva da svaki

vlasnik registrira radio far i izdaje važne informacije kao vlasnikovo ime, tip i registracijski broj

zrakoplova i informacije kontakta, kao što je telefonski broj. U USI, ti podatci su registrirani sa

Nacionalnom oceanografskom i atmosferskom administracijom, NOAA.

Od 1982., 20300 osoba je spašeno pomoću COSPAS/SARSAT u pomorskim, zrakoplovnim i

osobnim nesrećama. Iako točni podatci iz ranih godina sistema nisu dostupni, procjenjuje se da

je 2000 osoba spašeno u zrakoplovnim nesrećama sa COSPAS/SARSAT sustavom. Većina

spašenih dolazi iz brodskih nesreća. Jednako važno, odnos lažnih alarma je otišao od jednog

legitimnog alarma u 50 aktivacija do jedan u 17, jer je registracija fara poznata i uključivala je

kontaktne informacije, većina lažnih alarma je razriješena bez pokretanja spasilačkog napora.

Prvi COSPAS/SARSAT sistem je radio sa ELT-om.( prave operacije ovih farova će biti opisane

kasnije) COSPAS/SARSAT lokacijski sistem, koristi satelite zvane LEOSAR za potragu u niskoj

orbiti i spasilačkim satelitima. LEOSAR-ovi su blizu polova i mjere Dopplerov pomak od 121.5

MHz nosioca ELT . Tehnika je veoma slična starom sistemu mornarice, a preteča GPS-a.

Originalni COSPAS/SARSAT sistem radi kao obrnuti prijenos. Prijenos zrači frekvenciju nosioca i

korisnici mjere Dopplerov pomak da odrede njihovu poziciju. COSPAS/SARSAT prima nosioca

od korisnika i određuje njegovu poziciju.

Veliki problem ranog LEOSAR sistema je bio isti kao i za prijenos; iako je sistem omogućio

globalnu pokrivenost, nije bilo trajno. Može potrajati nekoliko sati da LEOSAR prođe unutar

obujma spasilačkog fara. Zatim, COSPAS/SARSAT, kao i prijenos, određuje minimum

Dopplerovog pomaka, koji nastaje kad je odašiljač istočno ili zapadno od satelita. Odstranjivanje

nejasnoća traži druge informacije. Bez obzira na te ograničenosti, 1982., ubrzo nakon provedbe,

LEOSAR sistem je pripomogao u spašavanju troje ljudi iz srušenog zrakoplova u Kanadi.

Izbor 121.5 MHz ELT-a za početnu fazu COSPAS/SARSAT je bio zato da bi mogli iskoristiti

prednost velikog broja ELT-a instaliranih na zrakoplovu. Nažalost izbor signala 121.5 MHz je

rezultirao povećavanjem problema na ELT sistemu, najviše se povećavao broj lažnih alarma. Da

bi bio uspješan na vodi, u brodove je morao biti instaliran ELT. Međutim, operacijska frekvencija,

121,5 MHz je zrakoplovna glasovna frekvencija i nije originalno odobrena za morsku upotrebu.

1996., eksperiment je počeo na poboljšanom faru. Prvo i najvažnije, radio bi na geostacionarnom

pretraživanju i spasilačkim satelitima , GEOSAR-ovima, pa je detekcija aktiviranog fara trenutna.

Samo su tri satelita potrebna da se omogući globalna pokrivenost do 70 stupnjeva geografske

širine. Pokrivenost polova osiguravaju LEOSAR-ovi. Geostacionarni sateliti nemaju Dopplerov

pomak zbog fiksnih odašiljača; fiksni, relativni u odnosu na zemljinu površinu. Iako GEOSAR

može odmah detektirati aktivirani radio far, ne može odrediti položaj samo sa nosiocem. Zato su

LEOSAR-ovi još uvijek traženi da lociraju aktivirani ELT.

Novi far je bio razvijen, radeći na frekvenciji od 406,025 MHz. Nosioc frekvencije je rezerviran

za radio-lokatorske farove za potragu i spašavanje i smanjuje lažne alarme. Novi far od 406 MHz

odašilje identifikacijsku informaciju LEOSAR-u i GEOSAR-u. Svaki far od 406 MHz ima poseban

identifikacijski kod, koji pomaže u potrazi i spašavanju, kako većina zrakoplova i brodova

pohranjuje plan leta ili kurs, i trebale bi biti neke informacije za pomoć pri spašavanju, čak i prije

nego LEOSAR odredi položaj.

Činjenica da radio far može prenositi podatke odmah, govori da ako je znana pozicija zrakoplova, podatci mogu biti preneseni. Očita veza je sa GPS-om. Izvan ove veze, stvoren je EPIRB(Emergency Position Indicating Radio beacon). Kad je EPIRB aktiviran, GEOSAR ga odmah detektira ako je far ispod 70 stupnjeva geografske širine. Ako je far u polarnom području, pitanje je minuta prije nego LEOSAR detektira aktivaciju. Izraz EPIRB se koristi za morske operacije; zrakoplovna verzija je ELT od 406 MHz sa informacijama položaja.

6.7.1 COSPAS/SARSAT Sistem

COSPAS/SARSAT sistem se sastoji od tri segmenta; far, svemirski segment i zemaljski segment. Far je odgovoran za prenošenje poruka o nesrećama satelitu, koji je svemirski segment. Zatim satelit pošalje informaciju zemaljskom segmentu koji određuje gdje će podatci biti preneseni da se započne operacija potrage i spašavanja. Zemaljska stanica koja prima podatke, zvana LUT(Local Used Terminal), sa mrežom spašavanja i potrage čini zemaljski segment. LUT-ovi namijenjeni za rad sa LEOSAR-om su zvani LEOLUT-ovi, a oni sa GEOSAR-om, GEOLUT-ovi. Širom svijeta postoje 43 LUT-a, tri su u kontinentalnim USA, i jedan na Aljasci, Havajima i Guamu.

LEOSAR sistem satelita prenosi 121.5 MHz signale na 1544.5 MHz na zemaljski segment na obradu. GEOSAR sateliti ne služe samo za potragu i spašavanje, već i za druge operacije. Jedan od pružatelja usluga GEOSAR-u je NOAA geostacionarni operacijski satelit, GOES, satelit za nadziranje vremena. Američki kontrolni centar je u Suitlandu, Md, blizu Washingtona D.C. i upravljan je od strane NOAA.

Početkom Veljače 2009, COSPAS/SARSAT sistem prestaje obrađivati signale ELT-a od 121.5 MHz. Tako će ti podatci moći biti obrađivani samo sa lokalnim stanicama u blizini.

6.7.2 Signal od 406 MHz

Signal od 406 MHz ELT/EPIRB ima nosioc od 406.025 MHz, fazno moduliran sa plus i minus 1.1 radijanom. Podatci su Manchester binarno kodirani da se osigura nulti fazni kut, koji pomaže kod mjerenja Doppler frekvencija.

Poruke od 406 MHz ELT/EPIRB su pokazane na 6.11. Poruka počinje sa 160 ms ne moduliranim nosiocem, omogućavajući ELT/EPIRB odašiljaču da se stabilizira i primatelju da se uhvati za referentnu fazu nosioca. Ne modulirani nosioc je popraćen sa 15 bita. Praćenje sinkroniziranja bitova je okvir sinkronizirane riječi od 9 bitova. Za normalni radio far ovaj uzorak je 0 0010 1111. Far koji odaje testnu poruku , ima okvir sa uzorkom 0 1101 0000. Primijetimo da ta riječ ima zadnjih 8 bitova suprotno od normalnog okvira sinkronizirane riječi. Primjena testne poruke omogućuje faru da se testira u bilo koje vrijeme bez aktiviranja lažnog alarma.

Promatrajući da je sinkronizirana riječ jedan bit, koju logička nula označava kao kratka poruka za slijediti, ili duga poruka pokazana sa logičkom jedinicom. Standardni protokol lokacije ELT-a sa 24-bitnom ICAO adresom je duga poruka.

BIT(OVI) NAMJENA

1-24 Sinkroniziranje bita i okvira

25 jedna formatirana zastavica(označava dugu poruku)

26 nula protokolnih zastavica

27-36 kod države

37-40 1101 identificira poruku kao standardi protokol lokacije

41-64 ICAO adresa od 24 bita

65-85 podatci položaja

86-106 kod ispravljanja pogreške od 21 bit BCH

107-110 1101 sporedni podatci

111 izvor podataka položaja, 1=unutarnji 0=vanjski

112 radio-lokacijski uređaj od 121.5 MHz 1=uređaj instaliran; 0=nema uređaja

113-132 položaj pomaka

Kada pratimo sljedećih 10 bitova, državni kod je 27 kroz 36. Svaka država ima jedan ili više kodova u obliku tro-znamenkaste decimalne znamenke. Decimalna vrijednost je ugrađena u 10-bitni binarni broj. Države koriste više od jednog koda za vlasništvo koje je znatno udaljeno od glavnog subjekta. USA, npr., ima različite kodove za kontinentalne USA, Aljasku, Havaje i Guam, uz ostala posjedovanja.

Bitovi 41 kroz 64 su 24 bitne ICAO zrakoplovne adrese. Ovo je isti standard adresa korišten modom S transpondera i ADS-B, i kodiran na isti način.

Bitovi 65 kroz 85 su pozicijski podatci za 15-minutno rješenje.

Pozicijski podatci se sastoje od geografske širine i četiri drugih dodataka za standardni ELT protokol poruka. Pozicijski podatci su četiri riječi; riječ podataka geografske širine, riječ longitudinalnih podataka i longitudinalni ofset. Gruba geografska širina je unutar 15-minutnih podataka, , upotpunjeni sa namještanjem ofseta na 4-minutno rješavanje.

Riječ podataka geog. širine zauzima bitove 65 kroz 74. Bit 65 je namješten na nulu za sjevernu geog. širinu i na jedan za južnu geog. širinu. Bitovi 66 kroz 74 su geog. širina u dodatcima od 15 minuta ili 0,25 stupnjeva. Geog.širina se širi od 90 stupnjeva, koja traži 360 različitih brojeva i isto tako traži 9 bitova.

Bitovi 75 kroz 85 su geog.širina u dodatcima od 15 minuta ili 0.25 stupnjeva. Bit 75 je namješten na nulu za istočnu geog.širinu i na jedan za zapadnu geog.širinu. U slučaju geog.širine, domet je od 0 do 180 stupnjeva i isto tako, zahtijeva 10 bita za prijenos.

Bitovi 86 do 106 su Bose, Chaudhuri, Hocquenghem, BCH kod za ispravljanje pogrešaka za podatke 15-minutnog rješavanja. Pozicijski podatci sa 15-minutnim rješavanjem plus BCH bitovi za ispravljanje pogrešaka su zvani , zaštićeni broj podataka 1, PDF-1.

Bitovi 107 kroz 110 su postavljeni na 1101 ali mogu biti korišteni u budućnosti za sporedne podatke.

Bit 111 pokazuje položaj izvora podataka; 1 pokazuje unutarnji izvor podataka, a 0 vanjski izvor podataka.

Ofset geog.širine je kodiran u bitovima 133 kroz 122. Bit 113 je znak geog.širine, koji pokazuje je li bi ofset trebao biti dodan ili oduzet iz riječi˝geog.širina 15-minutnog rješavanja.˝ Bitovi 114 kroz 118 su ofset geog.širine u dodatcima od jedne minute. Ofset minuta se širi od 0 do 30 minuta, što traži 5 bitova.

Bitovi od 119 do 122 podsjećaju ofset riječ podataka geog.širine u 4-sekundnim produžecima. Domet od 0 do 56 sekundi se traži da popuni praznine između dodataka od jedne minute. 15različitih vrijednosti je traženo da se omogući 0.56 minutni domet u 4-minutnim dodatcima, pa su tako traženi 4 bita.

Ista shema se koristi za ofset geog.širine. Bit 123 je znak ofseta, 124-128 je ofset u produžetcima od jedne minute a 129-132su ofsetovi najneznačajniji bitovi u 4-sekundnim produžetcima.

Bitovi od 107-144 su kombinirani kao PDF-2 za svrhu generiranja BCH koda za ispravljanje grešaka koji zauzimaju zadnje bitove poruke 133-144.

Morski EPIRB koristi protokol druge lokacije, koji koristi kratku poruku. Broj oklopa je korišten umjesto ID-a zrakoplova. Registrirani serijski broj može biti korišten za EPIRB.

Tablica pokazuje usporedbu fara od 121.5 MHz i ELT/EPIRB od 406 MHz.

ELT EPIRB

Frekvencija nosioca 121.5 MHz 406.025 MHz

Snaga prijenosa 50-100mw 5W+/-2dB

Prijenos 48 sati 24 sata

Modulacija AM fazna

Dubina modulacije >85% +/- 1.1 radijan

Tip modulacije radni ton bi-fazni

Brzina podataka nema 400 bps

Digitalna poruka(bitovi) nema 112 kratka; 144 duga

Interval poruke kontinuirani 50 sekundi

Velike su razlike između dva uređaja, bez obzira na ovu tablicu. Prva je povećanje prijenosa snage 5-10 folda. Originalni ELT bi bio primljen od strane zrakoplovnih primatelja ili zemaljskih postaja i domet bi bio ograničen zbog linije vidljivosti. Kad je LEOSAR imao zadatak da poboljša detekciju ELT-a, orbita od 1000 km visine traži ELT da bude primljen na maksimalnoj udaljenosti od 2500 km. Ova udaljenost bi bila na granicama LEOSAR-a ali je čista neometana staza.

ELT/EPIRB od 406 MHz se mora širiti 35,786 km ili više za geostacionarni satelit. Ova veća udaljenost se spaja sa većim gubitkom slobodnog prostora , 406 MHz duljine valova su razlog za veću, 5 W veću snagu prijenosa.

50-sekundni ponavljajući interval je prosjek. Interval varira od 47,5 sekundi do 52,5 sekundi, što sprečava višestruke ELT/EPIRB-e od sinkroniziranja i međusobne interferencije. COSPAS/SARSAT sistem može podnijeti do 99 aktiviranih radio farova.

Prvi problem koji nam padne na pamet sa mnogo većom snagom prijenosa je potreba za mnogo većom baterijom da omogući isto operacijsko vrijeme. Međutim, sa digitalnim ELT/EPIRB od 406 MHz, digitalna poruka traje ili 112 bita ili 144 bita, što se izračunava na 280 ms ili 360 ms. 160 ms nemodulirani nosioc je prenesen i prije početka poruke donosi totalni prijenos u vremenu od 440 ms do 520 ms. Poruke se ponavljaju nominalno 50 sekundi, što je prosječna snaga prijenosa za kratku poruku:

Pavg = Pxrnt X Tporuka X D = 5X 0,44 X 0,02 = 4,4 mW

Za dužu poruku prosječna snaga prijenosa je 5,5 mW

Iako se od ELT/EPIRB-a traži da proizvedu 5 vati izlazne snage, niži ciklus smanjuje ukupni odvod energije. Otkad ELT/EPIRB od 406 MHz bi trebao davati mnogo kraće vrijeme spašavanja, ukupno vrijeme u kojem spasilački far treba izvršiti prijenos bi trebalo biti kraće. Na kraju, niski ciklus opterećenja dozvoljava višestrukim ELT/EPIRB od 406 MHz prijenos bez interferencije. Ako bi dva ili više ELT-ova izvršavalo prijenos, postojala bi interferencija između ELT odašiljača, smanjujući učinkovitost sistema.

6.7.2 Instalacija spasilačkog radio fara

1. Automatski, postavljeni,(AF). Spasilački radio far je trajno postavljen na zrakoplovu i aktivira se udarom. Antena postavljena na trup zrakoplova osigurava maksimalni domet. U slučaju kompozita , građa zrakoplova je sa velikim brojem prozora,a antena montirana na spasilački far može proizvoditi dostatni signal.

2. Automatski, prijenosni, (AP). Spasilački far je postavljen na zrakoplov ali može biti odstranjen i korišten nakon sudara. Ova jedinica mora imati zaštitu za prijenosnu antenu da odašiljač može biti korišten nakon demontaže sa zrakoplova.

3. Opstojnost(S). Ovaj tip se ne aktivira na udar i može biti lako demontiran sa zrakoplova, za upotrebu na spasilačkoj splavi. Ovaj spasilački far ne zadovoljava U.S. federalna pravila za prijenos fara. Može biti korišten sa automatskim farom. Svrha fara za spašavanje je za zrakoplovno provođenje podvodnih operacija u kojim zrakoplov možda potone, ostavljajući preživjele u spasilačkoj splavi ili drugim plutajućim napravama bez farova.

4.Automatski, rasporedivi(AD). Najsofisticiranija instalacija fara, automatski izbacuje iz zrakoplova nakon nesreće i pregrupira se. Far mora plutati sa antenom izvan vode za operacije u vodi ili izbačen na dostatnoj udaljenosti da se ne uništi kad olupina izgori.

6.7.3 Testiranje fara

EPIRB od 406 MHz ima sposobnost samo-testiranja ali ELT od 121.5 MHz mora biti periodično testiran da se osiguraju sigurne operacije. Idealni test je prenijeti i odobriti da signal može biti primljen i dostatno jak. FAR-ovi odobravaju ovakav test samo prvih 5 minuta svakog sata i test ne smije trajati duže od 5 sekundi. U pravilu, vlasnik zrakoplova bi primio signal od 121.5 MHz na zrakoplovnom VHF radiju ili pitati lokalni prijenos da slušaju prijenos. Čak i oslabljeni ELT signal će biti snažan na komunikacijskom primopredajniku na istom zrakoplovu. Primanje hitnog signala na bližem tornju je malo bolji test ali ne daje indikacije o životu baterije. Ova procedura je bila izvor lažnih alarma onima koji su testirali izvan 5-minutnog okvira.

6.8 Digitalne komunikacije i umrežavanje

Zrakoplovna komunikacija se poboljšala od prve jednosmjerne zemlja-zrak komunikacije korištene na prvom kontrolnom tornju sa radijom na Clevelandskom gradskom aerodromu. Više od 70 godina zrak/zemlja/zrak komunikacija, je ostala analogna, s dvosmjernim neistodobnim prijenosom. To znači da je komunikacija dvosmjerna ali samo jedan korisnik može prenositi u određenom vremenu. U pravilu, korisnici dijele radio kanal i pokazuju kraj prijenosa sa riječi ˝over˝. Jednosmjerni je tip komunikacije korišten na kontrolnom tornju koji je prvi opremljen radiom. Ta komunikacija danas ima mnoge svrhe, npr., vremensko savjetovanje i automatski terminalni informacijski sistem,ATIS, korišten na većim zrakoplovima. Puni dvosmjerni prijenos je sličan telefonu, gdje obje strane mogu obavljati prijenos u isto vrijeme.

Budućnost zrakoplovne komunikacije je digitalno umrežavanje. Svrha mreže je prenositi poruke između korisnika povezanih s mrežom. Ima puno hijerarhija gdje neki korisnici imaju određene kontrolne funkcije. Isto tako mogu postojati mreže unutar mreže i tako dalje. Karakteristike koje definiraju dobru mrežu su brzina, kapacitet, sigurnost, nemogućnost pogreške i fleksibilnost.

Dva su osnovna načina slanja poruke od izvora do odredišta kroz mrežu; prespajanje strujnog kruga i poruka. Prespajanje strujnog kruga je bila metoda za telefonske komunikacije mnogo godina. Telefonsko umrežavanje je zvano javno prespojene telefonske mreže, ili PSTN. U ranim danima telefonskih usluga pozivane osobe pita operatora za korisnika a operator je uključio kordove u panel, povezujući telefon pozivatelja sa linijom osobe koju zovemo. Operator će pozvoniti zvanoj osobi da pokaže da je poziv prisutan, što je zvano signaliranje. Iako se telefonska služba jako razvila od dana kad su operatori preuzimali pozive, signaliziranje je važan dio modernog PSTN-a. Kasnije, automatski elektromehanički prespojnici su korišteni sa biranjem na okretanje i automatskim signaliranjem. Trenutni sistem koristi višestruku frekvenciju, DTMF, prespojnu shemu ali telefonski sistem ostaje kao prijenosna mreža. Iako ovaj primjer predlaže analognu mrežu, prijenosna mreža strujnog kruga može podnijeti digitalne signale.

Druga metoda prenošenja poruka je mreža prenošenja poruka. U ovoj mreži, podatkovni blok, koji sadrži zaglavlje, podatci su preneseni. Zaglavlje sadrži informacije važne za izvor i destinaciju podataka koje se koriste za detekciju pogrešaka. Poruka je slana kroz bilo koji komunikacijski kanal i slobodna je za odredište. Velika razlika između prenašanja poruka i prenašanja serijskog kruga je ako komunikacijski kanal nije odmah dostupan.

Druga varijanta prenašanja poruke je prenašanje paketa. U tom slučaju, poruka je podijeljena na male pakete sa specifičnom maksimalnom dužinom, zatim donijeta na prenošenje poruka. U prenošenju paketa, poruka možda ne dođe uzastopno. Jer paketi mogu krenuti drugačijim putevima, cijela poruka nije slobodna dok zadnji paket nije primljen. Neophodno je pohraniti poruku.

Jedna prednost prenesene mreže je da nema odgađanja osim propagacijskog odgađanja kanala. Ako je prenošenje paketa ili poruke korišteno za telefonsku komunikaciju bila bi različita odgađanja kada komunikacijski kanal nije instantno slobodan. Ovo nije prihvatljivo za glasovnu komunikaciju za druge aplikacije kao e-mail, ovo može biti tolerirano.

6.8.1 Topologija mreže

Broj razmještaja mreže je korišten u zrakoplovnoj komunikaciji. Terminal je suočen samo sa dva granična terminala. Sistem radi sa punim duplexom i tu nikad nema problema sa raspravama, kad više od dva korisnika pokušavaju koristiti kanal istovremeno.

Druga topologija za premještanje paketa je višestruko odašiljanje. U ovom primjeru jedan komunikacijski kanal je slobodan za sve korisnike mreže. Primjer je zrakoplov na zemaljskoj stanici. Svi zrakoplovi primaju zemaljske postaje i primaju samo poruke ili pakete određene za taj zrakoplov. Zrakoplovni terminali imaju pristup postaji kako je potrebno. Neki oblik rukovanja je tražen za sprečavanje sukoba sa zrakoplovnog terminala. U nekim aplikacijama postoje prednosti ako svi korisnici prime up link promet. Ožičena vrijednost višestrukom pristupu umrežavanja je korištena za zrakoplovnu komunikaciju za vrijeme leta, što ćemo raspraviti u idućem poglavlju.

Treća topologija umrežavanja je multi-hop memorija i višestruko emitiranje. Tipični multi-hop sistem temeljen na radio-sistemu koristi poveznik postaja, ponavljača i zemaljskih terminala. Ovaj tip sistema nalazi aplikacije u povezivanju velikog broja mobilnih upisnika gdje upisnici kružno putuju udaljenosti koji šalju upisnika s puta pristupnika ili ponavljača. Mobilna stanica je zatim tražena od drugih pristupnika, koja je zatim prenametnula pretplatnika na mrežu. Mreža mobilnog telefona je slična onoj mobilnim sajtovima koji su međusobno prespojeni i održava se veza mreža. Ovaj model je vrlo prikladan za zrak/zemlja/zrak komunikacije.

Većina konstrukcija mreža je linearan hijerarhijski model, gdje poruke prolaze kroz različite slojeve između korisnika. Postoje brojne hijerarhije ali internacionalna organizacija za standardizaciju(ISO) , u svojem otvorenom sistemu,OSI, je najčešći za ovo vrijeme.

Sučelje je granica između slojeva i pravila za prelaženje sučelja su zvana protokoli. OSI model ima sedam slojeva a to su:

1.Fizički

2.Podatkovna mreža

3. Mreža

4. Prijenos

5. Razmjena podataka

6. Prezentacija

7. Primjena

OSI model dopušta podrazine unutar sedam razina.

6.8.1.1 Sloj 1, fizikalni

Fizikalni sloj je pravi medij komunikacija, kao što su žice, radio, mikro optika itd. Fizikalni sloj isto tako uključuje mehanizam za povezivanje za komunikacijski medij. Ovo bi bio radio primopredajnik za radio veze, i primatelje. Također laser diode i foto diode za mikro optiku. Definicija signala na komunikacijskim medijima, kao podatci, polu ili cijeli duplex, razine voltaže, intenzivnost svijetla itd., su dio dijela fizičkog sloja.

Sučelje između osnovnog komunikacijskog medija i drugi sloj u OSI modelu je oprema za obradu podataka ili DTE. U najčešćem primjeru osobnog računala povezanog na Internet, modem, ili kabl, DSL ili telefon je DCE, dok je pretplatnikovo računalo DTE.

OSI mreža potpuno definira svako sučelje. Kao primjer, većina računala povezuju modemom niske brzine sa RS-232 sučeljem. Ova specifikacija definira signale, protokole pa čak i konektore i njihove zadatke, za sučelje između DTE i DCE. Povezivanje otvorenih sistema znači da povezivanje može biti mehaničko i električno. Mehanički dio specifikacija povezivanja uzrokuje probleme kada su reklame sa polica korištene na zrakoplovu. Mnogo konektora nije napravljeno da izdrži zrakoplovnu okolinu. Ovo vodi ka surovim varijantama za zrakoplovnu upotrebu.

6.8.1.2 Sloj 2, Podatkovna veza

Sloj podatkovne veze opskrbljuje prijenos poruka bez greške povezanog na mrežu. Postoji gornja podrazina koja sinkronizira, pronalazi greške i ispravlja. Donja podrazina radi sa višestrukim pristupom i prisutna je jedino kad fizikalni sloj podupire višestruki pristup. Gornja podrazina je uvijek prisutna.

Dvije su osnovne divizije protokola podatkovne veze; asinkroni i sinkroni. Jednostavnim rječnikom, asinkroni znači da podatci mogu biti preneseni u bilo koje vrijeme i primatelj je sposoban odrediti kad poruka počinje i završava. Sinkrono znači da poruka može zauzimati samo određeni vremenski isjek.

Kod asinkroni podataka kada podatci nisu preneseni, kaže se da je komunikacija u ˝praznom hodu˝. Početni bit pokazuje da kanal prenosi podatke i da su preporučeni brojevni podatci preneseni. Podatci su završeni sa zaustavnim bitom, ili se vraćaju u prazni hod minimalni period vremena. Broj podataka koji su preneseni je vrlo malen, uglavnom manji od 8, pa je tako prenesen samo jedan znak između početnog i zaustavnog bita. Veliki nedostatak asinkrone podatkovne veze su sinkronizacijski podatci u prijenosu informacija početnog i zaustavnog bita. Velika prednost je da nije potreban sinkronizirani sistem. Ovo je uglavnom važno kod micanja platformi , kao što je zrakoplov, gdje Dopplerov pomak uzrokuje poteškoće u održavanju sinkronizacije.

Sinkroni protokoli omogućavaju prijenos mnogo većih podatkovnih riječi između sinkroniziranih bitova. Okvir je blok simbola koji je prenesen bez bitova za sinkroniziranje. Sinkroni protokoli omogućavaju prepoznavanje podatkovnih blokova, detekciju pogrešaka, raspored veze i oporavak od pada veze. Raspored veze detektira prisutnost podataka na vezi

počinjući od neaktivnog do aktivnog. Dva su tipa protokola podatkovne veze; bit-raspoređeni i karakter-raspoređeni.

Karakter raspoređeni protokol podatkovne veze definira poruke, blok okvire itd. Ima puno karakter-raspoređenih protokola podatkovne veze i nekoliko ih je objavljeno međunarodnim standardima. U skladu s protokolima, definiran je karakterni set. Jedan takav karakterni set je uobičajeni ASCII, Američki Standardni Kod za Međunarodnu razmjenu Informacija. Protokol podatkovne veze definira sinkronizirani simbol, broj podatkovnih bitova, bitova za detekciju pogrešaka i kraj prijenosa, EOT, simbol. Drugi znakovi ograničenja su kraj poruke, ETX i ETB, kraj bloka. Također su omogućeni ručni znakovi kao ACK( acknowledge-primljeno), i NAK (not acknowledged-neprimljeno).

Karakterno orijentirani protokoli podatkovne veze su razvijeni u vrijeme kada je većina digitalne komunikacije bila između terminala i korisnikovog računala. Karakterno orijentiranom protokolu nedostaje fleksibilnost i može biti neučinkovit. Jedan bit-orijentirani protokol, ISO-ov High Level Data Link Control, HDLC, koristi se kod zrakoplovnih programa.

Osnovna prijenosna jedinica u bit-orijentiranom protokolu je okvir, koji se sastoji od niza zastave koja je graničnik okviru, praćeno nizom adresa, kontrolnim nizom, podatcima i kontrolnog zbroja.

Kontrolno polje definira svrhu okvira. Postoje tri tipa okvira, informacija ili tip I, nadzor ili S okvir i nenumerirani ili U tip.

Broj je uključen u kontrolno polje, što daje zadovoljavajuće okvire. Ovo je korišteno za određivanje da su svi paketi nizova primljeni i za svrhu razmještanja podataka.

Detekcija pogrešaka u karakterno orijentiranim i bit orijentiranim protokolima podatkovne veze se obavlja pomoću cikličke provjere zalihnosti, CRC. Vertikalna i uzdužna zaliha je također dostupna ali te tehnike imaju slabu izvedbu. Ciklička zalihnost je objašnjena u poglavlju 5. Tri OSI standarda mreža su CRC-12, CRC-16, CRC-CCITT. Ovi standardi određuju polinom generatora. CRC-12 je 12-bitni polinom dok je CRC-16 i CRC-CCITT 16- bitni polinom. Polinomi generatora su:

CRC-12= 1 1000 0000 1111

CRC-16= 1 1000 0000 0000 0101

CRC-CCITT= 1 0001 0000 0010 0001

6.8.1.2.1 Nivo veze: Višestruki pristup

Protokoli višestrukog pristupa su traženi kad više korisnika dijele fizikalni nivo. Brojne su metode za dijeljenje komunikacijskog medija. Jedan je vrlo poznat; sustav višestrukog

prijenosa s frekvencijskom raspodjelom, FDM. FDM dijeli glasovnu komunikaciju na postojećem VHF komunikacijskom bandu. Domet frekvencije za komunikacije je podijeljen na 720 kanala od 25 kHz svaki. Međutim, većina kanala ima više korisnika koji dijele isti kanal korištenjem radio procedura. Dijeljenje VHF kanala je, do neke mjere, multipleksa s vremenskom podjelom . Biranje pravog kanala o pristupanje na način koji ne ometa druge korisnike u ulozi niza veze. Digitalna zamjena za postojeću VHF glasovnu komunikaciju je također kombinacija FDM-a i TDM-a osim što je potpuno digitalna.

Jedna metoda TDMA-a koja smanjuje sukob je višestruki pristup nosiocu, CSMA. Prije slanja paketa, terminalni podatci određuju je li kanal aktivan ili nosioc nije ni detektiran. Naravno, manjak nosioca za vrijeme paket treba biti prenesen ne osigurava da dvije postaje neće pokušati prenositi istovremeno. Zato je tražena metoda rješavanja konflikta.

CDMA je rašireni spektar sistema gdje signal okupira isti spektar moduliranjem signala sa širećom funkcijom. Ova tehnika se koristi u GPS navigaciji kako je objašnjeno u poglavlju 4.

Jedna metoda za smanjivanje sukoba je kontroliranje kanalnog pristupa od centralne lokacije. Mnogo ovih sistema uključuje povezivanje terminala, pitajući ima li terminal nešto za prenijeti. Ova tehnika postaje veoma neučinkovita ako mnogo terminala ima malo podataka za prenijeti, dok mali broj terminala ima velik broj podataka. Sistem povezuje aktivnosti terminala kad su terminali visoke aktivnosti uskog grla. Posebne sheme povezivanja su korištene za prilagođavanje ovoj situaciji.

6.8.1.3 Sloj 3, Mreža

Sloj mreža osigurava providnu stazu od izvora do odredišta. Izolira izvor i odredište od bilo kakvih problema u mreži kao što je rotiranje, loša rezolucija, detekcija pogrešaka, sinkroniziranje i mijenjanje. Sloj mreže se sukobljava sa podatkovnom vezom, što dovodi do komunikacijske veze bez grešaka u mrežnom sloju.

Mrežni sloj izvodi odabiranje puta kroz mrežu do odredišta (rutiranje). Ruteri smanjuju zagušenja, određujući koja veza prenosi paket, i povečavajući mrežnu propusnost.

U usmjeravanju po direktoriju, look-up tablica je korištena čvorom da se odredi najučinkovitija ruta do odredišta. Najefektivnija bi uključivala minimalni broj hopsa za dolazak do odredišta, što smanjuje vrijeme za slanje i smanjuje vjerojatnost pogreške.

Hijerarhijsko usmjeravanje se koristi kod velikih mreža. Mreža je podijeljena na regije; i adrese sadrže regiju i broj. Prilagođeno usmjeravanje omogućuje postupke usmjeravanja da se mijenjaju s mrežom. Mreža mijenja brisanje i dodatke korisnika, promjene moda operacija korisnika, itd. Zrakoplovna mreža bi imala velike promjene kako se terminali pojavljuju i nestaju kako let počne i završi. Također, zrakoplov će se micati s jedne zemaljske postaje na drugu itd.

Centralizirano usmjeravanje određuje jedan čvor kao usmjerivački kontrolni centar koji generira usmjerivačku tablicu. Ovo olakšava preostale čvorove od određivanja usmjerivanja. Međutim, ako se mreža često mijenja, sveukupni rezultati zbog komunikacije, traženi su da generiraju nove usmjerivačke tablice.

6.8.1.4 Prijenosni sloj, sloj razmjene podataka i prezentacijski sloj

Ovi slojevi su specifični za aplikacije i o njima ćemo raspravljati kad i o aplikacijama. U mnogim situacijama neki slojevi virtualno ne postoje. ISO sistem od 7 slojeva je bio obrađen da se opišu sve moguće mreže podataka.

6.9 VHF Digitalna Komunikacija

Stanje stvari kod zrakoplovnih komunikacija u 1990-ima je bio najveći poblem. Sistem je bio ugl. glas koristeći duplu amplitudnu modulaciju radeći na kanalima od 25 kHz. Prijenos podataka je bio preko ACARS-a, što je neučinkovit karakterno orijentirani sistem koji nije bio kompatibilan sa Zrakoplovnom Mrežom Telekomunikacija (ATN). Kad su uvedeni kanali od 8.33 kHz da riješe problem za Europu, znalo se da ovo nije trajno rješenje problema.

Postojali su brojni problemi kao ˝zaglavljeni mikrofon ˝. Ovaj problem nastane kad je gumb mikrofona zapeo ili kad mikrofon zapne između držača, a odašiljač je kontinuirano odašilje. Sa AM sistemom ovo uzrokuje veliku interferenciju. Ako, npr., 50 zrakoplova dijele jedan kanal na velikom zrakoplovu, samo jedan korisnik s problemom može srušiti cijeli kanal. Postojanje pomoćnog kanala je malo vjerojatno zbog manjka kanala. Drugi problem je ˝fantomski kontroler˝. Ovo se odnosi na ilegalnu zemaljsku stanicu koja odašilje lažne informacije zrakoplovima.

Mnogo komunikacija pomoću glasa može biti konstruirano kao digitalni prijenos. Letni planovi mogu biti raspravljeni podatkovnom vezom radije nego glasom. Druge informacije, trenutno nedostupne zbog manjka odgovarajuće komunikacije, mogu biti pružene. Jedan primjer je displej u kokpitu podataka kontrolor-pilot.

Sistem digitalnih komunikacija bi trebao imati sposobnost za slanje podataka određenom korisniku bez da drugi korisnici primaju podatke. Ovo je slično prethodno objašnjenom SELCAL-u .

Novi sistem digitalnih komunikacija bi trebao imati sposobnost da emitira usluge kao i point to point. Te usluge bi trebale nalaziti individualne korisnike i male grupe.

Novi sistem digitalnih komunikacija bi trebao prenositi digitalizirani glas u stilu stranke. Ovo je slično trenutnom glasovnom sistemu i ima prednost da posada čuje razgovor između kontrolora i drugih zrakoplova. Ovo poboljšava situacijsku svijest posade. Također je primjer pozivne grupe, gdje određeni broj korisnika je povezan dok drugi korisnici na RF kanalu možda nisu uključeni. Koncept slobodnog leta više se bazira na machine to machine komunikacijama, ali ne toliko u terminalnom području gdje glasovna komunikacija može biti korištena za blisku budućnost. Novi digitalni sistem mora održavati sposobnost komunikacija fleksibilnog glasa.

Budući sistem zrakoplovnih komunikacija, sa iznimkom glasa, bit će razgovor računala s računalom u širokoj mreži. Zrakoplovna računala priželjkuju en route vrijeme i tražit će podatke sa ATN-a, koji će ih povući sa vremenskih postaja i slati zrakoplovu. Slobodan let

potražuje podatke od zrakoplova koji je relativan trenutnoj poziciji. U dobu interneta, većina ljudi je svjesna što može biti učinjeno sa umreženim računalima.

6.9.1 Mreža Zrakoplovnih Komunikacija

Računala ne razgovaraju direktno s drugim računalima; podatci su kanalizirani kroz mrežu. Mreža, kao ATN, je složena u različitim slojevima u hijerarhijskoj strukturi, što osigurava redovit tok podataka.

ATN se bazira na ISO-u sa sedam slojeva, i OSI-u, protokolu sa istim modifikacijama. ICAO, RTCA i druge zrakoplovne organizacije održavaju modificirane standarde. Mreža ima veliku sposobnost adresiranja i 16 razina prioriteta poruka.

Većina mreža su zapravo mreže mreža. Zrakoplov može imati on board mrežu za sakupljanje podataka, koja se povezuje sa zemaljskom mrežom kroz podatkovnu vezu. Sistem koji se trutno razvija je VHF podatkovna veza ili VDL. VDL je dizajniran da se slaže sa ISO OSI modelom.

CDL osigurava najniži sloj ATN hijerarhije; Sloj 1 ili fizikalni sloj. Ovaj sloj, kao i svi osim gornjeg, odgovara na zahtjeve od sljedećeg višeg sloja, ili sloja 2, u ovom primjeru. Sloj 1, RF dio komunikacijskog sistema, daje RF nosioca i primjenjuje modulaciju na nosioc. Sloj također daje frekvenciju nosioca, kao što sistem koristi brojne RF kanale. Uobičajeno nadgledanje ispravnosti signala kao što je snaga nosioca i drugi parametri koji su uključeni u fizikalni sloj. Kad je uključen veći broj korisnika, VDL osigurava redovito dijeljenje kanala, što je sloj 2. VDL je daljinski terminal i, kao i svi terminali, mora imati adresu za rad na mreži. Adresa VDL-a je standardni 24-bitna ICAO adresa korištena za S-transponder i ADS-B. Sjetimo se da S-transponder ima sposobnost podatkovne veze i može također biti povezan sa ATN-om.

Postojat će period prijelaza iz analognih u miješane periode, zatim u digitalne. Tijekom prijenosa, VHF komunikacijski radiji moraju podupirati i digitalne i analogne komunikacije. Ovi multi-mod radiji su zvani VHF podatkovni radio ili VDR. Ovi VDR-i će podupirati VDL, glas amplitudne modulacije i ACARS koristeći 2400 bit po sekundi AM na minimumu, MSK(minimum shift keying ) modulacija.

VDL ili VDR je kontroliran pomoću komunikacijske jedinice, CMU. VDL/VDR nema kontrola, prikaza ili pokazivača. VDL/VDR je sličan računalnom modemu gdje su jedini indikatori svijetla i možda povezni indikator. VDL/VDR neće imati nijedno ako je daljinski montiran i nije u vizualnoj okolini posade.

VDL/VDR će osiguravati domet za poruke kao što je Služba Zračne Kontrole, SZK/ATS, što uključuje zračnu kontrolu, ATC, i službu letnih informacija, FIS. Dok informacije kao što su pilotni izvještaji, PIREPS, i važni meteorološki izvještaji, SIGMETS, mogu biti prenesene. VDL/VDR će se koristiti za ATC prekapčanja, oslobođenje prostora i oslobođen prostor. VDL/VDR može također biti korišten za ADS-B, što je objašnjeno kasnije.

Za zračnu kontrolu, AOC, poruke uključuju vrijeme, plan leta, težinu i balans, pilot/otpremnik, napredak leta, održavanje, hitnosti za vrijeme leta, konstrukcija, avionika, motor, odgoda polijetanja i kontrolna lista.

Sloj 1 određuje zadatak kanala biranjem frekvencije kanala. Jedinica za komunikacije, CMU, će se suočiti sa fizikalnim slojem koristeći ARINC 429, 629, RS-232 ili Mil STD 1553 za vojne svrhe.

6.9.2 Načina Rada VDL-a

Četiri su načina rada VDL-a. Razina osam DPSK ILI 8DPSK, koristeći TDMA se koristi za modove 2, 3 i 4 i MSK-AM,višestruka dostupnost nosiocu, CSMA, za mod 1. Dok ACARS nije zamijenjen sa digitalnom podatkovnom vezom, Stari ACARS-ov protokol mora biti podržan. Brzina podataka je 2400 bita/sek, b/s, i CSMA samo osluškuje kanal; ako nikakva aktivnost nije zabilježena obavlja se prijenos.

Drugi način rada VDL-a je samo za podatke. Osnovna brzina je 31,5 kb/s a modulacija je 8DPSK. Osam stadija mijenjanja faze dozvoljava 3 bita po simbolu i zato je brzina prijenosa simbola 10.5 k simbol/sek. Pristup kanalu je kroz bit-orijentirani, izdržljiv CSMA. VDL-ov drugi način rada s podatcima je pod-mreža ATN-a. Podatkovne komunikacije imaju pričuvni sustav u slučaju greške.

Treći način je kontrola prilaza mediju MAC, koji podržava istovremeno glas i podatke. Modulacija je 8DPSK načinom prijenosa 21.5 kb/s. Pristup kanalu je TDMA koristeći 30 ms utora sa 4 utora po okviru. Ovo je ekvivalent omogućavanju 4 kanala. Otkad VDL zauzima istih 25 kHz kao i konvencijonalni obostrani AM radio, četiri glasovna kanala mogu zauzeti isti prostor kao samo jedan glasovni kanal u AM sistemu.

Četvrti način rada je frekventno moduliran Gaussian minimum preklopnika ili FM/GMSK. Brzina prijenosa je 19.2 kb/s. Pristup kanalu je kroz TDMA,STDMA, sa 6.67 ms utikača i 9000 utikača po okviru. 123 korisnika može odašiljati 19.2 kb/s. STDMA je TDMA gdje su utikači namijenjeni za korisnike. Distribucija dinamičkih utičnica dopušta više od 128 korisnika ako manja brzina prijenosa podataka može biti tolerirana.

VDL koristi zrakoplovnu kontrolu VHF veze, AVLC, protokol za sloj 3. Ovaj protokol je povezno-orijentirani protokol izveden od standarda ISO sa protokolom podatkovne veze visoke razine, ili HDLC. AVLC protokol je karakteriziran ustanovljenjem veze između stranaka prije razmjene poruka. Veza ostaje povezana iako poruke ne prolaze između korisnika i ostaje povezana dok zrakoplov ne napusti pokriveno područje, nakon čega je predan u ruke drugoj zemaljskoj postaji. Kad je zemaljska veza izgubljena, sloj podatkovne veze automatski traži slobodnu zemaljsku postaju zvanu prekapčanje veze. Ovo osigurava potpuno osiguran prijenos. Ovi povezno-orijentirani podatci prenose povećanja protokola od automatskog ponovnog prijenosa podataka.

6.9.3 D8PSK

Razmotrimo prvo, fazni pomak, PSK, i kako se koristi sa diferencijalnom modulacijom. Fazno pomicanje mijenja fazu nosioca diskretnim koracima, obično u specifično vrijeme. Ovo odvaja fazno pomicanje od fazne modulacije, gdje količina pomaka može biti bilo koja vrijednost i to ne u specifično vrijeme. Drugi način sažimanja razlike je taj da je PSK digitalno a fazna modulacija analogna. Analogni signali, kao što je glas, može prvo biti digitaliziran i odašiljan sa PSK-om. Ovo je tehnika za glas u novim digitalnim zrakoplovnim komunikacijama. Cijeli ciklus nosioca je podijeljen na osam mogućih faza. Ovo rezultira u faznim kutovima od 0°,45°,135°, 225°, 315°. Kad su podatci odaslani, utičnice su označene sa sinkronizirajućom riječi . Svaki put taj utor prenese fazni kut jednak jednom mogućem faznom kutu. Tri binarna bita odaslani vremenskom utičnicom su zvana simboli. Simbol ne mora predstavljati simbol kao što je slovo ili broj. Mogli bismo uzeti u obzir oktalne znamenke, 0 kroz 7, kao simbol za ovaj primjer , ali pravi podatci koji su odaslani nisu oktalni; predstavljaju razne tipove uključujući grafiku i posebne znakove. Ovo je drugačije od transpondera sekundarnog radara, gdje su ulazni podatci četiri oktalne znamenke .

Fazna modulacija traži odnos u kojem je mjera faznog kuta napravljena za demodulaciju. U mnogim sistemima, fazni odnos je odaslan i prijamnik uspoređuje odnos s lokalnim oscilatorom i snima faznu razliku. Ovo je korišteno kao fazni odnos za demoduliranje cijele podatkovne riječi. Važno je da je frekvencija lokalne faze stabilna tako da 2 nosioca mogu ostati u faznoj usklađenosti. Lokalni oscilator mora ostati fazno usklađen da izdrži lomove u minimalnom faznom preklapanju za izdržljivost podatkovnog prijenosa. Ovo zahtijeva veliku frekvencijsku stabilnost. Da bismo razumjeli kako je odaslani signal stabilan i kako stabilno mora biti usklađenje lokalne faze, promatramo primjer:

Digitalni odašiljač šalje poruke duge 1 ms. 4 su razine faznog preklapanja i frekvencija nosioca je 125 MHz. Svaki minimum faznog pomaka je 90°, a ako faza prijenosa skrene više od 135°, dekoder ne može odrediti stanje odaslanog bita zato jer je na pola puta između dva stanja. Prije nego stanje fazne pogreške dođe do135°, buka počinje povećavati primljene pogreške.

Na početku prijenosa fazna usklađenost je poslana. Ako se odašiljač i lokalni oscilator odijele za 135°, dekoder ne može točno dekodirati. Fazni pomak od 135° u jednoj milisekundi predstavlja razliku frekvencije od 125 MHz. Ova pogreška bliska nosiocu od 125 MHz je jedan dio po milijunu, PPM, točnost fekvencije, predstavljajući razliku između dvije jedinice. Pa tako svaki odašiljač ne može dodati više od jedne polovine jednog PPM-a.

Točnost nosioca frekvencije na transmiteru 0.5 PPM je moguća ali vrlo skupa. Čak i ako točnost je 0.5 PPM, Dopplerov pomak uzrokovan zbog micanja zrakoplova uzrokuje znatne greške.

Diferencijalni fazni pomak koristi fazu prethodnog simbola kao zamjenu za trenutni simbol. Pretpostavimo da su odaslani simboli jedinice i nule. Ovo je prijenos jednostavnih binarnih podataka, bit po bit. Samo dva fazna kuta su tražena i očiti izbori su 0 i .π

Kad je podatkovni bit primljen, njegova faza je uspoređena sa prethodnim bitom i , ako su faze iste, dekoder daje logičku nulu. Kad je faza drugačija od , dekoder daje logičku nulu. Faznaπ usporedba se radi odgađanjem primljenog signala, kao što je pokazano u 6.12. Važno je da vremenska odgoda ne utječe na fazno odgađanje. Da to osiguramo, vremenska odgoda može biti

cijeli broj nosioca frekvencije. Ovi problemi su objašnjeni u prethodnom odlomku o transpoderu moda S.

Velika prednost diferencijalnog faznog pomaka je ta da je veza odgođena u jednom vremenskom razmaku, ne za vrijeme cijele poruke. Ako su poruke duge 32 bita, bit će 32-folda poboljšanja u dekodiranju točnosti koristeći DPSK.

Diferencijalni fazni pomak govori nam da je razlika u fazama između sadašnjeg i prošlog bita preneseni podatci. Promotrimo primjer. Ako je fazna razlika između sadašnjeg i prošlog bita ,π simbol je 100, kao što je prikazano u tablici 6.1

Postoji osam mogućih faznih razlika, pa tako i osam različitih simbola koji mogu biti odaslani tijekom svakog bita.

FAZNA RAZLIKA SIMBOL

0 000

/4 001π

/2 010π

3 /4 011π

100π

5 /4 101π

3 /2 110π

7 /8 111π

Tablica 6.1 Diferencijalni fazni pomak (DPSK)

Generiranje faznog pomaka za prijenos može biti ostvareno na više načina. Prva operacija je izračunavanje razlike oduzimanjem vrijednosti trenutnog simbola, što znači, simbol mora biti odaslan tijekom ovog vremenskog razdoblja sa zadnjim simbolom. Ovo se radi sa tro-bitnim djeliteljem. Druga mogućnost je da razlika može biti preobražena u analogni signal koji pokreće analogni fazni pomak.

Fazni pomaci većinom su za jednu frekvenciju. Fazni pomaci su generirani sa Rs, Ls i Cs i vrijede samo za jednu frekvenciju. Postoji alternativna metoda proizvođenja faznog pomaka koja ne ovisi o frekvenciji, nego koristi ortogonalne signale.

Zamislimo signal kao rotirajući vektor koji se sastoji od dvije komponente. Kao i za bilo koji vektor, dvije komponente su ortogonalne, a za rotirajući vektor, komponente se moraju rotirati. Slika 6.13 pokazuje ovaj koncept. Dva vektora čine rezultantni vektor. Na slici, pokazani su na X i Y osi, što nam govori da se cijeli koordinatni sustav rotira. Definiramo vektor koji leži na X osi pokazujući u jednom smjeru pozitivne vrijednosti imajući fazni kut 0. Ovo je ˝in phase˝ ili I os. Vektor tada pokazuje ravno gore ili u smjeru povećavajuće vrijednosti koja se naziva˝quadrature˝ ili Q os. Izraz quad je kad je vektor jedna četvrtina rotacije oko osi.

Bilo koji vektor može biti stvoren u ovom rotirajućem koordinatnom sistemu vektorskim spajanjem dvije komponente. Kako se ovo izvodi električno, pokazano je na slici 6.14. Dva množeća digitalno-u-analogno konvertera, DACs, postavljaju amplitudu dvije komponente.

Jedan DAC ima ulaz koji je u fazi sa nosiocem , dok drugi DAC ima istu frekvenciju nosioca, osim pomaknutih 90°, što je Q ulaz. DAC pomnoži sinusoidu I i Q ulaz sa˝potpisanim˝ digitalnim brojem. Izraz potpisanim znači da komponente vektora mogu biti pozitivne i negativne.

Da bismo mogli vidjeti kako radi sistem prekapčanja, razmotrimo tablicu 6.2, temeljenu na osmo-bitnom DAC-u:

Fazni kut I komponenta Q komponenta

Analogno Digitalna Analogno Digitalna

0 +1.000 +1111 1111 +0.000 +0000 0000

/4 +0.707 +1011 0100 +0.707 +1011 0100π

/2 +0.000 +0000 0000 +1.000 +1111 1111π

3 /4 -0.707 -1011 0100 +0.707 +1011 0100π

-1.000 -1111 1111 +0.000 +0000 0000π

5 /4 -0.707 -1011 0100 -0.707 -1011 0100π

3 /2 -0.000 -0000 0000 -1.000 -1111 1111π

7 /4 +0.707 +1011 0000 -0.707 -1011 0100π

Tablica 6.2 Fazno prekapčanje

Samo su tri broja u tablici; 0.000, 0.707 i 1.000. Postoje i pozitivni i negativni 1.000 i 0.707. Ne trebamo DAC da bi proizveli 1.000 ili 0.000, što se može učiniti sa električnim prekidačem. DAC je potreban samo za davanje 0.707, pozitivnog ili negativnog.

Čini se kao nepotrebno upotrebljavanje DAC-a. Ovo bi bilo istina kad bi generirani bili samo brojevi u tablici. Da bismo razumjeli kako se DAC maksimalno iskorištava, razmatramo konstelaciju 8DPSK-a. Konstelacija predstavlja lokaciju točaka strijele na vektorima generiranim u modulaciji. U slučaju pomoću ruke, postoji osam točaka jer je osam razina faznog prekapčanja. One su u krugu sa centrom jer je samo faza modulirana, a ne amplituda. Za ovu raspravu nije važno gdje su točke u konstelaciji, već kako doći od jedne na drugu. Očita staza je ravna linija. Pretpostavimo na trenutak da želimo prijenos sa jedne točke na drugu s druge strane kruga. Ovo rezultira stazom kroz nulu i 180 stupnjeva faznim pomakom. Ako se ovo učini u kratkom vremenu značajno bi promijenilo oblik signala i premašilo zadani spektar.

Sjetimo se da je svrha PSK-a na prvom mjestu za smanjivanje radijskog spektra i povećavanje broja bita odaslana prema Hz. S ovim na umu, napravimo prijenos u većem vremenu. Sjetimo se, cijeli koordinatni sistem se rotira. Povećavanjem vremena za napraviti prijenos će rezultirati više kružnom putanjom, kao na slici 6.15. Tako je sada manje promjena u više vremena, što rezultira smanjenjem propusnosti.

Na slici 6.15 a i b pokazuju dvije moguće staze između stanja 001 i 101. Primijetimo da najizravnija staza uzrokuje nulu amplitude nosioca

Postoji granica koliko vremena smije biti oduzeto od prijenosa s jednog stanja na drugo. Ako imamo previše vremena, dekoder ima manje vremena za određivanje faznog kuta i dekodiranje signala.

Ako traženi prijenos nije između suprotnih strana konstelacije, nego između graničnih točaka, prijenos bi još uvijek mogao biti ravna linija, ali ima malih promjena. Na kraju sve dođe na smanjenje količine generiranog spektra. Mogli bismo raditi prijenos na temelju staze između početne i zadnje točke konstelacije. Ti prijenosi su načinjeni od nekoliko koraka između sadašnjeg i sljedećeg stanja. Ovo će tražiti nekoliko stanja DAC-a u modulatoru za smanjenje spektra.

6.10 Mod S podatkovne veze

Transponder moda S je bio objašnjen u prethodnom poglavlju samo kao alat sekundarnog radara i kao dio ADS-B-a. Uz njegove dužnosti nadzora, transponder moda S je sposoban za prijenos podataka. Naravno, podatci visine i identifikacije su preneseni od transpondera moda S, kad su ispitani od srane zemaljskog radara. Drugi podatci su dostupni i bez ispitivanja. Transponder moda S također ima sposobnost za spontano prenošenje. Taj prijenos nazivamo squitter, i on se događa skoro svake sekunde, a to je objašnjeno u poglavlju 5. Brzina prijenosa podataka je 4 Mb/s za donju vezu, što znači da je riječ špdataka

moda S relativno duga, čak i za kratak prekid squitter pulsa. I najvažnije je da je adresa moda S standardna ICAO adresa (24 bita), korištena i za ATN. Velika mana podatkovne veze moda S je mogućnost pada RF kanala, posebno u područjima velikog prometa. Podatkovna veza moda S je prenesi kad si spreman tip, i jedina zaštita protiv konflikata je ponavljanje prijenosa. Transponder moda S ima veoma učinkovit algoritam za detekciju pogrešaka, što će zadovoljiti potrebu za sigurnim prijenosom podataka.

Pitanja za provjeru (Poglavlje 6)

6.1 Kolika je pojasna širina trenutnog komunikacijskog kanala? Kolika je pojasna širina komunikacijskog kanala kad je prvi put korišten VHF kom. pojas?

6.2 Koji je radijski domet air to ground za VHF komunikacijske prijemnike na 37 000 feeta ?

6.3 Nacrtaj blok dijagram VHF komunikacijskog prijemnika.

6.4 Koliko snage je izloženo signalom od 100 dBm?

6.5 Signal od 20 vata je prigušen s 13 dB. Koja je krajnja razina snage u dBm? U vatima?

6.6 Što radi squelch krug?

6.7 Ako prijamnik radi sa izlazom od -97 dBm, koji je ekvivalentni signal u teškim mikro voltima?

6.8 Ako prijamnik radi sa izlazom od -107 dBm, koji je ekvivalentni signal u laganim mikro voltima?

6.9 Koja je velika mana serijskog modulatora?

6.10 Kako se sastavljač korišten za primopredajnik razlikuje od onog korištenog za prijamnik?

6.11 Kad je visoka frekvencija dio spektra za komunikacije?

6.12 Koja je modulacija korištena za HF komunikaciju? Je li se razlikuje od one za HF komunikaciju? Zašto?

6.13 Koji tip modulacije se koristi za SSB?

6.14 Zašto je antenski upravljač korišten za HF, a ne za VHF primopredajnike?

6.15 Što je čistač kontrole i koja je njegova svrha?

6.16 Koje su kategorije ELT-a?

6.17 Koliko različitih faznih kutova je korišteno za prijenos podataka u D8PSK ?

6.18 Koliko simbola ima u setu simbola za D8PSK?

6.19 Što je konstelacija u usporedbi sa digitalnim prijenosom?

POGLAVLJE 7

KOMUNIKACIJE ZA VRIJEME LETA

7.0 UVOD

Važni sistem na zrakoplovu za glasovnu komunikaciju je audio-ploča i interfon. Dobro opremljeni poslovni zrakoplov uglavnom ima dva komunikacijska primopredajnika, dva navigacijska prijamnika, ADF, DME i prijamnik s markerom. Svih šest imaju audio izlaze koji moraju biti praćeni tijekom leta. Ne želimo čuti svih šest istovremeno, pogotovo ne tijekom leta, ali moramo identificirati navigacijsku pomoć ili pratiti poseban izvor za kratke periode.

Također tražena komunikacija je komunikacija između posade i putnika. Slušalice blokiraju vanjske zvukove i dozvoljavaju posadi da samostalno odaberu audio izvore. Posada također ima mikrofone za komunikacijske radije i inter-komunikaciju sa ostalim članovima posade.

Zahtjevi rade jasnu sliku za audio-ploču koja sadrži prekidače za audio izvore i interfon za komunikaciju među korisnicima. Uobičajeno je, pgotovo za male zrakoplove, ugraditi prijamnik s markerom u ploču. Ovo ima smisla jer marker traži audio vezu. Ovaj uobičajeni raspored je banka prekidača koji dodaju audio izvor željenom izlazu. Izlazi su uglavnom slušalice. U nekim slučajevima postoji drugi izlaz sa slušalice; jedan za pilota i drugi za kopilota. Idealni raspored, u većim zrakoplovima, su tri audio ploče; jedna za kabinskog govornika, druga za pilota i treća za kopilota. Ploče su raspoređene tako da je govorna ploča u centru zrakoplova, dok su druge dvije ploče postavljene da odgovara kopilotu i pilotu.