ACARS四种模式简介

2021年2月6日发(作者：bonnie)

陆空特高频数位链路

（

VDL

）的四种模式

【航空通讯主 要是指航机和地面端的航管单位或航空公司的陆空双向通讯，

或是地面端各单

< p>
位之间的地对地通讯。目前航空通讯的方式主要包括：语音（

Voice< /p>

）通讯与数据（

Data

）

通讯两种。然而，不论陆空或地对地的语音和数据通讯，都面临容量饱和、传输速度太低、

< p>
可靠性

/

安全性不佳的瓶颈，国际民航组织（

International Civil Aviation Organization, ICAO

）

针对这个问题提出新 一代航空通讯的架构：航空通信网路（

Aeronautical

Telecommunication

Network, A TN

）

，应用新的通讯技术和作业方式，以满足未来航空通讯的 需求。

】

陆空特高频数位链路

（

VDL

）

特高频数位链路（

VHF

Digital

Link,

VDL

）是国际民航组织（

ICAO

）为因应 航空业界对陆

空通讯的成长需求，以解决传统模拟式陆空通讯瓶颈，在

< br>ATN

通讯网路架构下，所研议的

陆空数字通讯

方式。

VDL

不仅符 合

ATN

航空数据链路通讯的规范，更可以提供非

ATN

（

Non-ATN

） 的数字链路功能，如：陆空数字化语音（

Digitized V

oice

）

、空对空数字数据链

路等 。

所以，

ICAO

定义

VDL

为

”VHF Digital Link”

，

而不是

”VHF Data Link”

，

就是强调

VD L

不仅仅是提供数据链路（

Data Link

）而已，还提供其它的数字链路功能。

目前

ICAO

研发的

VDL

总共有四形式（

Mod e

）

：

VDL Mode 1 ~ 4

。此四种形式，使用不同

的通讯技术和规范，提供不同的通讯服 务，虽然都遵循

ATN Sub-network

的通讯规范， 但彼

此间却仅有有限的互通性。

VDL MODE 1

VDL Mode 1

和

ACARS< /p>

相同，其使用频率为：

118Mhz ~ 137MHz

，波道频宽为：

25KHz

，

< br>通讯电波是采用调幅

-

最小位移

（

Amplitude Modulated - Minimum Shift Keying. AM-MSK

）

的

调 制方式。此种方式是以

1200Hz

表示数据位（

Data Bit

）和前一位不同，

2400Hz< /p>

表示数据

位和前一位相同；两种高低频率的相位保持固定。

此种调制方式和现有模拟式语音无线电机 兼容，

也就是数据信号可以直接输入现有的通讯设

备中传输，而 接收端也可以用现有设备接收数据信号，再加以解调，以取得真正的数据。

AM-MSK

的调制方式的数据传输 率非常低，

仅有

2.4KBPS

（

Bit-Per-Second

）

，

加上不佳的通

讯路径存取技术

（

Media Access Technique

）

和共享频宽的特性，

使其真正的传输率还要更低，

所以，

VDL Mode 1

并无法满足改善通讯容量的需求。但是，由于使 用现有且纯熟的通讯技

术，加上

ACARS

的使用经验，使

VDL Mode 1

成为一种可行且强固的通讯方式。

VDL Mode 1

和

VDL Mode 2

原来是准备作为

ACARS

的升级之用。

其中，

VDL Mode 2

是主

力，而

VDL Mode 1

是备胎，以便

VDL Mode 2

技术上遭遇困难时，仍有数字数据链路通讯

技术可用。

但目前< /p>

VDL Mode 2

已通过

ICAO< /p>

的认证，

所以

VDL Mode 1

将不在发展和认证。

VDL MODE 2

VDL Mode 2

的使用频率为：

118Mhz ~ 137MHz

< p>
，波道频宽为：

25KHz

，通讯电波是采用调< /p>

相

-

差分编码八相位移（

Phase

Modulation

-

Differentially

Encoded

8-Phase

Shift

Keying,

PM-D8PSK

）

的调制方式。

八相位移是指每一周期的电波，

< br>由于其相位的不同，

如：

0°

、

45°

、

90°

、

135°

等，

可以代表八种不同的 数据位片段

（

Data Bit Pattern

）

中的一种，

如：

相位

0°=”000”

、

相位

45°=”001”

、相位

9 0°=”010”

等。由于一周期为

360°

< br>，由

8

各相位平均分配，所以每一

个相位，由

0°

开始，相隔

45°< /p>

。

由于

VDL Mode 2

传输端和接 收端电波信号的相位并没有同步，

也就是接收端不知道电波信

号 每一周期的开始点，

既

0°

点，

所以也无法得知电波信号的相位移。

为解决此一问题，

VDL

Mode

2

采用差 分编码的技术，也就是利用每一个电波信号和前一个信号的相位差，来计算

该信号的真正 相位移，再决定其所表示的数据位片段。

VDL

Mode

2

的电波传输率是

10.5KBPS

，而每一电波代表< /p>

3

个数据位，所以其数据传输率

为

31.5KBPS

。

VDL Mode 2

的通讯路径存 取方式是采用信号侦测多重存取（

Carrier Sense Multiple Access,

CSMA

）技术。此种技术是当每一次传送数 据时，先检查通讯波道是否有数据正在传输；如

果无，则立即传送数据，如果有，则等一 下再检查。

CSMA

可以确保使用同一通讯波道的

所有使用者有公平的使用机会，但也蕴含着没有优先级的观念和通讯时间不定的缺点，如：

< p>
飞航管制（

ATC

）的讯息和旅客的讯息一起争夺 同一波道的通讯权。如此，不仅重要的讯息

可能被延误，通讯的时效性也无法掌握。

要解决

CSM A

的缺点，一种可行的方法是划定几个通讯波道专门给重要或具时效性的讯息

< p>
使用。但是此一方式会降低整体的通讯效能，在

VHF

通讯拥挤的地区，如：中欧空域，恐

怕无法实行。

VDL Mode 2

的优点在于< /p>

1997

通过

ICAO

< br>认证，

各项作业标准已经完成，

同时航空通讯服务

厂商（

DSP

）

，如 ：

ARINC

和

SITA

，也开始建置相关的通讯基础建设，可以很快的开始运

作。

< br>而其缺点在于无法提供优先级的通讯服务，

可能无法满足安全性要求较高的飞航管 制方

面的应用；此外，

CSMA

的通讯 路径存取方式也造成较差的整体通讯效能。

VDL MODE 3

VDL

Mode

3

同时提供

ATN

数据传输和数字语音两种通讯服务。它每一个波道频宽为

25KHz

，

其中划分成四个独立了逻辑通讯频道，< /p>

每一个频道均可传输数据或语音。

VDL Mode

< p>
3

最大的特点是用一部无线电机就可以同时提供数据和语音的收发服务。< /p>

VDL Mode 3

的使用频率为：

118Mhz ~ 137MHz

< p>
，波道频宽为：

25KHz

，通讯电波，和

VDL

Mode

2

相同，是采用调相

-

差分编码八相位移（

Phase

Modulation

-

Differentially

Encoded

8-Phase Shift Keying, PM-D8PSK

）

的调制方式。

但通讯路径存取方式是采用由地面端所控制

的分时多重存取（

Time Division Multiple Access, TDMA

）技术，以改善

CSMA

所造成的整

体通讯效能不佳的缺点。

< br>

TDMA

通讯路径存取方式 ，就是将一个通讯波道，按时间划分成许多时间片段，各个使用

者将其讯息放入不同的时 间片段中传输，如此同一通讯波道就可以让许多不同的使用者共

享，同时所传输的讯息也 不会互相干扰。

VDL

Mode

3

的

TDMA

首先定义

< br>120ms

为一数据

框（

Fra me

）

，其中再划分成每个

30ms< /p>

的四个时间格（

Time

Slot

）

。每一时间格中又包括两

个次频道（

Sub

Channel

）

，其中一个次频道，约

10ms

，负责传送管理数据， 如：地面站的