SCV i comunicacions terra/terra

Prof. Xavier Estopà
SCV i comunicacions terra/terra
Curs 2010 - 2011
Sistemes de Navegació Aèria
ETSEIAT - UPC
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Transmissió de veu a distància
• No podem tenir tants recursos com
usuaris.
– Cal compartir els recursos.
– Cal gestionar l’accés als recursos.
• Centrals telefòniques.
– Regulen l’accés als recursos
– Multiplexat temporal
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Transmissió de veu a distància
• 1.- MOSTRATGE
• Teorema de Nyquist-Shannon
– La freqüència de mostratge serà el doble de
la màxima freqüència del senyal.
• podrem recuperar el senyal sense pèrdua.
– Si transmetem veu fins a 3400 Hz
• Freq. de mostratge fixada a 8 kHz
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Transmissió de veu a distància
• 1.- MOSTRATGE
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Transmissió de veu a distància
• 2.- QUANTIFICACIÓ
• Passem d’un senyal d’amplitud contínua a
un número limitat de nivells possibles
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Transmissió de veu a distància
• 2.- QUANTIFICACIÓ
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Transmissió de veu a distància
• 2.- QUANTIFICACIÓ: Llei A
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Transmissió de veu a distància
• 3.- CODIFICACIÓ
• Assignem a cada nivell discret de senyal
un codi de 8 bits.
• 8000 mostres per segon
• 8 bits per mostra
• 64 kbits per segon
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• 4.- FORMEM LA TRAMA: 2 Mbps
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Transmissió de veu a distància
• Sincronisme de trama.
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Sistema d Comunicacions d Veu
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Sistema d Comunicacions d Veu
• Cal connectar els ATCo amb els recursos
de comunicacions exteriors:
– Canals de comunicació ràdio
– Línies telefòniques
•
•
•
•
•
Bateria Local (accés indirecte)
Bateria Central (accés indirecte)
Línia Calenta Exterior Normalitzada (accés directe)
PABX (accés indirecte)
ATC R2 (accés indirecte)
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• Exemple de comunicació ràdio.
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• Exemple de comunicació telefònica.
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Es tracta d'aquell sistema que, en condicions normals d'operació en el control de
trànsit aeri, connecta els controladors aeris (ATCOs) entre ells i amb l'exterior.
L'SCV ve a ser una mena de central telefònica, o bé un servidor de recursos de
comunicació.
Els controladors, a la seva posició de control UCS (unitat de control de sector) tenen la
possibilitat d'accedir als recuros que els gestiona l'SCV. Podem parlar de recursos de
comunicació via ràdio (per parlar amb els pilots) i recursos de comunicació telefònica
(per parlar amb els altres controladors del mateix centre o bé dels centres col·laterals.
És a dir, que el SCV té connectats els ATCOs, i els recursos exterior disponibles. LA
seva missió és encaminar les comunicacions entre ells. Ho podríem fer amb
connexions elèctriques, connectant físicament una entrada amb una sortida, però seria
molt rígid i impediria la reconfiguracio amb facilitat.
Es tracta, llavors, de sistemes digitals, que mostregen la veu (la digitalitzen) i
l'encaminen cap a la sortida adequada.
La commutació es fa a nivell de mostres de veu (paquets de 8 bits=1 byte). A la sortida
del SCV, la veu es torna a fer analògica a partir de les mostres que se n'havia extret i
es lliura al destinatari.
Quan es tracta de comunicacions via ràdio, la veu anirà sempre acompanyada del
sental de PTT o SQ, segons sigui el cas de veu sortint o bé entrant. En el cas de les
comunicacions telefòniques, segons el tipus de línia telefònica, podem tenir associada
alguna mena de senyalització que també viatjarà amb la veu.
Només hi ha un tipus de canals ràdio per parlar entre ATCOs i pilots, però cadascun
d'ells tindrà com a tret particular la seva freqüència i el centre de comunicacions des
del que ofereix el servei.
En canvi, hi ha molts tipus de línies telefòniques a les que pot accedir un ATCO:
bateries locals, línies calentes normalitzades, línies de centraleta, bateries centrals,
línies digitals ATC R2,...
Per a les seves comuniacions, l'ATCO disposa, a la interfície amb l'SCV a la UCS,
d'una connexió per a micròfon, per a auriculars i dos altaveus diferenciats. El micròfon
serveix per a totes les comunicacions que fa el controlador. La recepció de les
comunicacions ràdio la pot escoltar bé pels auriculars o bé per l'altaveu assignat a
ràdio. En el cas de les comunicacions telefònique no ho pot triar: parlarà pel mateix
micròfon i rebrà per l'auricular, excepte en rebre una comuniació per línia calenta
normalitzada, que l'escoltarà sempre per l'altaveu assignat a telefonia.
Hi ha un mòdul específic per a commutar les comunicacions per canals ràdio i un altre
mòdul per a la telefonia.
A més, l'SCV disposa del mòdul de gestió/supervisió, tant tècnica (per a detectar
anomalies i alarmes en el funcionament del sistema) com operativa (per a assignar
recursos de comunicacions a cada UCS que estigui operativa.
Fins ara, la tecnologia més emprada en els SCV era la PCM (Puse coding modulation),
que va deixant pas a la tecnologia IP (Internet Protocol), encara més flexible i
escalable.
Comunicacions SVC Terra –Terra
Transmissió de veu a distància.
No podem tenir tants recursos com a usuaris:


Cal compartir els recursos
Cal gestionar l’accés als recursos
Centrals telefòniques:


Regulen l’accés als recursos
Multiplexat temporal
Transmissió de veu a distància
Etapes:
1. Mostratge.
Teorema de Nyquist –
Shannon
Consiste en tomar muestras
(medidas) del valor de la señal n
veces por segundo, con lo que
tendrán n niveles de tensión en un
segundo.Para un canal telefónico de
voz es suficiente tomar 8.000
muestras por segundo, o, lo que es lo mismo, una muestra cada 125 μseg. Esto es así
porque, de acuerdo con el teorema de muestreo, si se toman muestras de una señal
eléctrica continua a intervalos regulares y con una frecuencia doble a la frecuencia
máxima que se quiera muestrear, dichas muestras contendrán toda la información
necesaria para reconstruir la señal original.Como en este caso tenemos una frecuencia
de muestreo de 8 kHz (período 125 μseg), sería posible transmitir hasta 4 kHz,
suficiente por tanto para el canal telefónico de voz. Si transmetem veu fins a 3400 Hz
freq. de mostratge fixada a 8 kHz.
2. Quantificació.
Passem d’un senyal d’amplitud contínua a un número limitat de nivells
possibles.
Por eso en la cuantificación se asigna un determinado valor discreto a cada uno
de los niveles de tensión obtenidos en el muestreo. Como las muestras pueden
tener un infinito número de valores en la gama de intensidad de la voz, gama
que en un canal telefónico es de aproximadamente 60 dB, o, lo que es lo
mismo, una relación de tensión de 1000:1, con el fin de simplificar el proceso,
lo que se hace es aproximar al valor más cercano de una serie de valores
predeterminados.
3. Codificació.
Assignem a cada nivell un codi de 8 bits.
Com que tenim 8000 mostres per segon i 8 bits per mostra equival a 64kbits
per segon.
En la codificación, a cada nivel de cuantificación se le asigna un código binario
distinto, con lo cual ya tenemos la señal codificada y lista para ser transmitida
4. Trama. 2Mbps
Es forma la trama mitjançant la recopilació de varies senyals. La trama té 32
slots de temps. Cada slot de temps conté 8 bits de cada mostra.
Sincronismo
Se trata de un función propia de Enlace de Datos, que consiste en recuperar los
mensajes y delimitar las 32tramas a partir de la secuencia de bits o de
caracteres recibidos por el medio físico. Este sincronismo estambién
responsable por un buen funcionamiento del sincronismo de carácter,
controlando suadquisición, mantenimiento y restablecimiento, como así mismo
por el alineamiento del mecanismo dedecodificación del receptor con el del
transmisor. En el nivel de enlace, los datos recogidos del nivelsuperior se
agrupan parea su transmisión formando tramas (paquetes, bloques, mensajes)
que incluyenbits de redundancia (SVT, CRC, LRC, BCC) y otros bits de control del
protocolo. Para delimitar elprincipio y fin de la trama se usan caracteres de
control o cadenas de bits específicos. El uso de estosdelimitadores puede
restringir el conjunto de caracteres utilizables por el nivel superior y para
podertransmitir cualquier cadena binaria es preciso adoptar mecanismos de
transparencia que remuevan esaslimitaciones.
Métodos de Sincronismo de Trama
Básicamente existen 3 estrategias al respecto, las dos primeras utilizan
caracteres de control de unalfabeto tal como ASCI, EBDIC o Transcodigo de 6
bits
Principio y FinPara marcar el principio (PDT) y el fin (FDT) utiliza los caracteres
de control de uno de los alfabetosmencionados, tales como:STX: Start of
TextSOH: Start Of HeaderETX: End of TextETB: End of Block CC: Son otros
caracteres de control, tales como origen y destino de la trama, CRC, etc.b.
Principio y CuentaEmpieza con un número que marca el principio y
continuación indica el número de caracterescontenidos en la trama.c. Guión o
BanderaUna muestra fija de bits (bandera) marca tanto el principio como el fin
de la trama. Cuando aparece lamisma combinación en el texto, se intercala un
cero.
Sistema comunicacions de veu
Com que dels apunts és una fumada del mil i no s’entèn res
http://www.aena.es/csee/Satellite?Language=ES_ES&Section=5&SiteName=Navegacio
nAerea&c=Page&cid=1241708357425&pagename=subHome
Los Sistemas de Comunicaciones de Voz (SCV) para control de tráfico aéreo se ubican
en los centros de control, tanto de ruta como de aproximación, y en las torres de
control de los aeropuertos, y dan soporte a:
comunicaciones de voz Tierra-Aire (T/A), entre controladores de tráfico aéreo y pilotos
de aeronaves;
comunicaciones de voz Tierra-Tierra (T/T), entre controladores de tráfico aéreo para
coordinación, y entre éstos y personal de apoyo, gestión y administración;
apoyo a la explotación y administración del sistema.
Los tipos de usuario que utilizan estos sistemas son los siguientes:
1. En Torre de Control:
o Supervisor de Torre
o
Controladores de Torre (o locales)
o
Controladores de Rodadura
o
Controladores de Plataforma
o
Controladores de Autorizaciones
o
Operadores de Planes de Vuelo
o
Coordinadores
o
Personal de Apoyo y Mantenimiento
2. En Centro de Control:
o Supervisor de Sala de Operaciones
o
Supervisores de Área
o
Controladores Ejecutivos (Radar)
o
Controladores Planificadores
o
Gestores de Flujo (FMP - Flow Management Position)
o
Gestores de Planes de Vuelo (PDV - Posición de Datos de Vuelo)
o
Supervisores de Sala de Equipos.
3. En Simulación:
o Supervisor de Simulación
o
Instructores
o
Controladores en Sesión de Simulación
o
Seudopilotos
o
Supervisores de Sala de Equipos.
Básicamente, un SCV está constituido por un conjunto de medios que permiten a los
controladores aéreos y personal de apoyo iniciar, recibir, atender y mantener
comunicaciones por radio o telefónicas, tanto reales como de adiestramiento; e
incluye, adicionalmente, medios que permiten realizar labores de apoyo a la
explotación del sistema (administración, configuración, sectorización, supervisión y
elaboración de históricos y estadísticas de uso y mantenimiento).
Evolución
El SCV se encuentra actualmente en un proceso de cambio de tecnología y
estandarización internacional. La arquitectura de la futura generación de SCVs se basa
en los actuales estándares de arquitectura para sistemas VoIP, en los que sus nodos se
interconectan a través de una red de área local y la interconexión con otros SCVs se
realiza a través de una WAM IP, o a través de circuitos por medio de las
correspondientes gateways.
El SCV VoIP constará de los siguientes elementos físicos:
Posiciones de comunicaciones.
Servidores de comunicaciones (proxy, registrar, DNS, ...) redundados.
Pasarelas de comunicaciones configurables "en cluster" o independientes.
Posiciones de gestión.
Servidores de gestión redundados.
Servidor de estadísticas.
Impresoras.
Elementos de red tales como concentradores, conmutadores.
Los nodos de la red estarán interconectados en dos subredes dobles (A/B)
independientes:
a. red de voz doble, y
b. red de gestión doble.
Las redes de voz interconectarán las posiciones de comunicaciones, los servidores de
comunicaciones y las pasarelas.
Las redes de gestión interconectarán los servidores de gestión, el servidor de
estadísticas, las impresoras y los clientes de gestión. A través de las mismas se realizará
la conexión con el sistema SACTA.
Los servidores de gestión y estadísticas estarán conectados tanto a las redes de gestión
como a las redes de voz.
Se dispondrá de posiciones de apoyo a la explotación que permitirán hacer uso de las
diferentes herramientas de gestión. Las posiciones de apoyo a la explotación podrán
ser locales, en cuyo caso se interconectarán con los servidores de gestión a través de
las propias redes locales de gestión del sistema a explotar, o remotas, en cuyo caso se
interconectarán a través de una WAN IP.
Las posiciones de comunicaciones podrán ser asignadas dinámicamente por
configuración, sin restricción, a cualquier dependencia del centro de control y a
cualquiera de los núcleos operativos de una dependencia.
Las comunicaciones con SCVs de otras dependencias se realizarán a través de la Red de
Datos de Navegación Aérea (REDAN) utilizando el protocolo ATS-SIP (Eurocae ED-137),
o bien a través de interfaces de circuitos conmutados (ATS-R2/N5, ATS-QSIG, etc.)
gestionados por las pasarelas.
La arquitectura física del sistema será tal que redunde todos los elementos vitales.
Mediante la función de configuración del sistema, se podrán crear distintas particiones
del mismo, de modo que sus nodos (posiciones, servidores, pasarelas, etc.) puedan ser
reasignados dinámicamente a cada una de tales "particiones". Así, sobre el conjunto
de nodos físicos se podrán crear varios SCVs constituidos cada uno por un
determinado número de posiciones, servidores y pasarelas, y con distintos datos de
configuración. En este sentido, y siempre de acuerdo con los datos de configuración,
las posiciones y pasarelas se repartirán entre los distintos SCVs definidos, y los
servidores (de comunicaciones y de gestión) operarán unas veces en configuración
dual (principal/reserva) y otras sirviendo a distintos SCVs.
Una vez desplegados SCVs con tecnología IP en varias dependencias, será posible
establecer comunicaciones entre ellos directamente en tecnología IP, eliminando las
pasarelas de la cadena de comunicaciones, con lo que disminuye la probabilidad de
fallo.
Los SCVs de esta tecnología presentan las siguientes ventajas:
1. Reducción de equipamiento. Se mejora el mantenimiento, se disminuye el
número de repuestos, y todo el hardware que compone un SCV pasa a ser
COTS.
2. La administración de una WAN es más eficiente y sencilla. Se mejoran las
redundancias de las red, se disminuye el coste de la misma y se centraliza y
mejora la gestión. Se posibilita una mayor integración con otras aplicaciones.
3. Se podrán acometer nuevas funcionalidades, imposibles de abordar con las
redes actuales, por ejemplo la sectorización interdependencia.
4. Dado que la WAN llegará hasta los emplazamientos radio, éstos se podrán
utilizar desde cualquier dependencia.
5. Mejora de la interoperabilidad. Se han creado estándares internacionales de
interoperabilidad para todos los servicios de voz ATS, tanto en telefonía como
en radio.
En general, la flexibilidad y las posibilidades de evolución e incorporación de nuevas
funciones en este tipo de sistemas son prácticamente ilimitadas.