(TIỂU LUẬN) TIỂU LUẬN môn học hệ THỐNG THÔNG TIN HÀNG KHÔNG đề tài MẠNG THÔNG TIN VIỄN THÔNG HÀNG KHÔNG ATN 2

Ngành hàng không dân dụng Việt Nam hiện nay chínhlà một ngành mang tính quốc tế, nó chính là một cầu nối đưa các nước trên thếgiới đến với Việt Nam nhiều hơn, từ đó nó sẽ thúc đẩy sự phá

HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA

ĐIỆN-ĐI ỆN TỬ

TIỂU LUẬN

MÔN HỌC: HỆ THỐNG THÔNG TIN HÀNG KHÔNG

ĐỀ TÀI:

MẠNG THÔNG TIN VIỄN THÔNG HÀNG KHÔNG ATN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Ths CAO XUÂN KIM

ANH Họ và tên sinh viên : TRẦN TUẤN TRUNG

MSSV : 1853020030

MÃ LỚP HỌC PHẦN : 010100073001

Thành phố Hồ Chí Minh – 1/2022

LỜI CAM ĐOAN

Nhóm tôi xin cam đoan bài tiểu luận này là công trình nghiên cứu của bản

qua Các thông tin và số liệu được sử dụng trong bài tiểu luận cuối kì này là hoàn toàn trung thực

Thành phố Hồ Chí Minh năm 2021

Người cam đoan NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TpHCM, ngày 01 tháng 01 năm 2022

Giáo viên hướng dẫn

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện tiểu luận, tôi xin cảm ơn sự hướng dẫn chọn và làm đề tài tận tình của cô Cao Xuân Kim Anh và các anh chị trong khoa Điện – Điện tử Trong suốt quá trình làm tiểu luận, tôi đã học hỏi được rất nhiều kiến thức bổ ích Tuy nhiên, trong quá trình làm tiểu luận tôi còn gặp rất nhiều khó khăn thử thách Tôi mong nhận được sự đóng góp của thầy cô để có thể rút kinh nghiệm và hoàn thiện kỹ năng của mình hơn để có thể làm tốt hơn các tiểu luận và khóa luận sau này Một lần nữa, tôi xin cảm ơn thầy cô khoa Điện – Điện tử, các anh chị khóa trên và đặc biệt là cô Cao Xuân Kim Anh đã chỉ dẫn và hỗ trợ để tôi hoàn

TP.Hồ Chí Minh, Ngày 01 tháng 01 Năm 2022

MỤC LỤC

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ

THIỆU 1 1.1 Lý do chọn đềtài 1 1.2 Mục đích nghiêncứu 1 1.3 Phạm vi nghiêncứu 1 1.4 Phương pháp nghiên

cứu 1 1.5 Kết cấu của đềtài 1 Chương 2 CƠ SỞ LÝTHUYẾT 3 2.1 Giới thiệu chung hệ

thống CNS/ATM 3 2.1.1 Khái niệm hệ thống

LUẬN 31 3.1 Tổng kết đề

31 TÀI LIỆU THAM

KHẢO 32

Hình 2.1: Mô hình OSI 7lớp 12 Hình 2.2: Protocol Data

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Các từ viết tắt

System

Implementation Regional Group

Management

27 Inertial Navigation System INS

Aéronautiques

LỜI NÓI ĐẦU

Xã hội đang ngày càng phát triển hơn, đi cùng với sự phát triền mạnh mẽ củanền kinh tế, ngành hàng không dân dụng Việt Nam chúng ta đã và đang từngbước một đi lên, dần phát triển lớn mạnh và từng bước khẳng định mình là một

hóa hiện đại hóa đất nước Ngành hàng không dân dụng Việt Nam hiện nay chính

là một ngành mang tính quốc tế, nó chính là một cầu nối đưa các nước trên thếgiới đến với Việt Nam nhiều hơn, từ đó nó sẽ thúc đẩy sự phát triển của các lĩnhvực trong nước như là du lịch, đầu tư, thương mại,…Như chúng ta đã biết ngànhhàng không dân dụng Việt Nam được cấu thành từ ba bộ phận chính là cảng hàngkhông, quản lý bay, và các hãng hàng không Trong đó bộ phận quản lý bay làmột bộ phận rất quan trọng trong các bộ phận câu thành ngành hàng không dândụng Và khi nhắc tới Quản lý bay thì chính là nhắc tới CNS/ATM và mạng viễnthông hàng không Aeronautical Telecomucation Network được viết tắt là ATN-một khái niệm không thể tách rời Một mạng viễn thông toàn cầu, là phần cốt lõi,phần xương sống cấu thành nên hệ thống CNS/ATM liên kết các hệ thống riêng

lẻ như giám sát, dẫn đường, thông tin liên lạc thành một hệ thống thống nhất Vì

là một phần rất quan trọng nên việc nghiên cứu về mạng AeronauticalTelecomucation Network là cần thiết và cấp bách nhằm đáp ứng nhu cầu ngàycàng tăng theo tỷ lệ phát triển của đất nước cũng như nhu cầu của ngành hàngkhông dân dụng Việt Nam

đã lựa chọn đề tài “ Ngiên cứu về mạng ATN” để làm đề tài cho bài tiểu luậncuối kì của tôi

1.2 Mục đích nghiên cứu

Mục đích cơ bản khi nghiên cứu chính là giúp bản thân tôi có thêm những

nghiệp Bên cạnh đó mục chính chính là nghiên cứu để đáp ứng cho sự cần thiếtcấp bách để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của ngành hàng không dân dụngViệt Nam.

1.3 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu nằm trong phạm vi mà qua quá trình cô Cao Xuân KimAnh giảng dạy tôi tiếp thu được cùng với các nghiên cứu mà cô hướng dẫn tìmhiểu thêm ở ngoài bài giảng trong lớp

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu các kiến thức có sẵn mà cô Cao Xuân Kim Anh hướng dẫn, bêncạnh đó nghiên cứu thêm các tài liệu kiến thức trên mạng và các anh chị đi trước

ở trong ngành biết được về Mạng ATN

1.5 Kết cấu của đề tài

Đề tài bao gồm 2 phần và 3 chương:

Phần 1: Tổng quan về đề tài.

1Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Phần 2: Kết luận

Chương 3: Kết luận đề xuất kiến nghị

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu chung hệ thống CNS/ATM.

2.1.1 Khái niệm hệ thống CNS/ATM

(ICAO) bao gồm các hệ thống Thông tin (Communication), hệ thống Dẫn đường(Navigation) và hệ thống Giám sát (Surveillance) dựa trên công nghệ số, các hệ thống

vệ tinh và hệ thống tự động với nhiều cấp độ khác nhau nhằm cung cấp cho hệ thốngQuản lý không lưu (ATM) liên thông toàn cầu

2.1.2 Hoàn cảnh lịch sử ra đời CSN/ATM

nhằm nghiên cứu, đệ trình và đưa ra các khái niệm và kỹ thuật mới đáp ứng một nềnkhông vận của 25 năm sắp đến (đến năm 2010)

Communication (với hệ thống vệ tinh và GNSS); Navigation (với hệ thống MLS tiếpcận/hạ cánh chính xác theo chuẩn ICAO); Surveillance (với radar thứ cấp SSR kết hợpkết nối truyền dữ liệu và ADS)

∙ Được thông qua tại hội nghị về không vận lần 10 – 09/1991 ∙Được thông qua tại hội nghị ICAO lần 29 năm 1992

2.1.3 Giải thích thêm khái niệm CNS/ATM

với những cấp độ triển khai khác nhau để mang đến hiệu quả cao nhất cho hệ thốngATM

- Về bản chất là không có một giải pháp duy nhất cho hệ thống CNS/ATM

mà thay vào đó là nhiều giải pháp triển khai CNS/ATM đa dạng gồm các giải phápngắn hạng và dài hạng Kế hoạch hành động của bất kỳ tổ chức nào cần được xác địnhđầy đủ phù hợp với lợi ích và sự quay vòng vốn đầu tự nhanh và hiệu quả nhất

có thể được xem xét vai trò của nó một cách riêng biệt:

2.1.3.1 Thông tin (Communications):

được số hóa và sử dụng phương thức liên kết dữ liệu (data link) như một sự mở rộngcho thông tin bằng thoại trong vòng 5 năm (từ 1999-2005)

1978, trong đó hệ thống ACARS (Aircraft Communications, Addressing andReporting System) được ứng dụng dựa trên VHF data link (VDL) cho dịch vụ AOC(Aeronautical Operational Control) Năm 1994 hệ thống truyền dữ liệu bằng vệ tinhđược chứng nhận bởi Federal Aviation Administration cho dịch vụ ATS trong khu vựcbiển Thái Bình Dương Năm 1998 hệ thống truyền dữ liệu bằng HF cũng đã được thiếtlập bởi ARINC Hai nhà cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu ARINC và SITA chuyêncung cấp dịch vụ truyền dữ liệu cho toàn cầu

qua vệ tinh Tài liệu các tiêu chuẩn và khuyến cáo thực hành của ICAO (SARPs) cũngđược thành lập cho giao thức kế tiếp truyền dữ liệu định hướng bit (BOP) được gọi làVDL Mode 1 và Mode 2 và xu hướng tiến đến VDL Mode 3 và Mode 4 Trong đó,VDL Mode 2 được dự trù hoạt động

vào năm 2000, Mode 3 sẽ hoạt động vào trước 2008, Mode 4 thì chưa có

kế hoạch triển khai (Mode 1 không được khuyến cáo sử dụng)

máy bay và các sân bay VDL ngày nay sử dụng cho các chức năng ATM như Departure Clearance (PDC), Departure Clearance (DCL), Digital Automatic TerminalInformation Service D-ATIS), Terminal Weather Information for Pilots (TWIP) vàcác chức năng ATM khác

hành bay trên biển và những khu vực mà mạng air/ground qua VHF không thể thựchiện Truyền dữ liệu bằng vệ tinh và HF data link sẽ tiếp tục được cung cấp bời nhữngnhà cung cấp dịch vụ cơ bản (SITA và ARINC) VDL có thể được cung cấp bởi cácnhà cung cấp dịch vụ cơ bản hay các nhà chức trách chủ quản

Lưu ý là data link là một kỹ thuật đã tồn tại trong hoạt động hàng không từ hơn

28 năm qua (từ 1980) và đã được thừa nhận khả năng hổ trợ cho hệ thống CSN/ ATM.

2.1.3.2 Dẫn đường (Navigation):

ILS, DME có những tầm hoạt động giới hạn trên những đường bay Các phương tiệntrợ giúp cho tiếp cận trên mặt đất phải được đặt ở những vị trí cố định để cung cấp khảnăng tối thiểu có thể Trong điều kiện lý tưởng, các phương tiện dẫn đường sẽ hổ trợcho những vùng dẫn đường (RNAV) RNAV là những khu vực cho phép các nhà cungcấp dịch vụ dẫn đường (ANSPs) cung cấp các giải pháp hiệu quả nhất cho người sửdụng bầu trời Trong khi thiết bị VOR và DME có thể hổ trợ cho vùng RNAV, chúngkhông thể hổ trợ cho cấp độ chính xác cao trừ khi chúng được trang bị với số lượngdồi

dào Các hệ thống độc lập (như INS và IRS) được sử dụng trên máy bay cởlớn đều hổ trợ cho hoạt động RNAV nhưng những hệ thống này đặt tiền vàchúng yêu cầu cập nhật vị trí từ những hệ thống bên ngoài để duy trì độchính xác cao.

cao cho RNAV bất cứ nơi nào, bao hàm cả trên biển và các vùng xa GNSS cho ngànhhàng không tương đối không đắt tiền và cho phép các nhà cung cấp dịch vụ dẫn đườngxây dựng vùng trời sao hiệu quả cao nhất GNSS cũng cho phép các nhà quản lý vùngtrời có nhiều chọn lựa để phát triển các qui trình hoạt động có mức tối thiểu thấp,tránh những khu vực có nhiễuvà giảm thời gian bay giữa các khu vực

thành thương mại Nhiều nhà điều hành đang sử dụng GPS cho dẫn đường bay route thay cho công tác điều hành tiếp cận không chính xác Theo những qui định hiệnhành yêu cầu các nhà điều hành giữ lại những phương tiện hàng không truyền thống

en-và các nhà cung cấp dịch vụ dẫn đường giữ lại các phương tiện mặt đất Tuy nhiên,những nhà điều hành đã nhận thấy được tính an toàn và hiệu quả từ hệ thống GNSS,đang xem xét những lợi thế việc sử dụng dần dần công nghệ GNSS

nhưng vẫn còn chờ những văn bản về kỹ thuật, điều hành một cách kiên quyết trướckhi đi đến mục đích cuối cùng trên Một môi trường GNSS đơn độc yêu cầu các nhàcung cấp dịch vụ dẫn đường đưa ra những hệ thống mở rộng như Satellite-BasedAugmentation Systems (SBAS) và Ground-Based Augmentation Systems (GBAS).SBAS và GBAS mà phù hợp với các tiêu chuẩn ICAO sẽ được đưa vào sử dụng trongnhững năm 2000-2005

2.1.3.3 Giám sát (Surveillance):

thứ cấp vẫn tiếp tục được sử dụng và được bổ sung truyền dữ liệu Mode S ở những nơi

có thể

sát tự động phụ thuộc (ADS) để bổ sung và dần thay thế cho việc báo cáo vị trí bằngthoại như thủ tục hiện hành Phương thức ADS-B được triển khai từ năm 2005

khuyết về mặt kỹ thuật của các công cụ sử dụng hiện tại trong việc cung cấp các dịch

vụ không lưu (ATS) và các giải pháp kỹ thuật mới cũng được đề xuất cùng với cácthành phần CNS Tuy nhiên, những giải pháp mới này cho thấy sự cần thiết đặt nhữngcông cụ đó vào trong một môi trường điều hành mới với nhiều khái niệm mới Do đóATM được đi liền sau cụm từ CNS trong khái niệm CNS/ATM

đòi hỏi kỹ năng cao và việc ứng phó linh hoạt có kinh nghiệm và nhất quán trong việc nhận thức về không gian, xử lý thông tin, lý giải và ra quyết định Người KSV không lưu còn phải biết tất cả những máy bay trong vùng trách nhiệm đang ở đâu và xác địnhlàm thế nào và khi nào thực hiện can thiệp để đảm bảo chúng luôn giữ phân cách với những máy bay khác, trong khi đó phải nghe các yêu cầu của họ để nâng độ cao, giảm

độ cao, hạ cánh, cất cánh Tuy nhiên, ta cũng thừa nhận rằng những người KSV trong

hệ thống đã thực hiện những tác vụ ngày càng nhiều hơn và cũng nhận thấy rằng sự cải thiện đáng kể chỉ có khi ta phát triển những công cụ phần mềm hổ trợ ra quyết định mạnh Việc phát triển các thành phần CNS và tự động hóa các

cơ quan ATC, trong khi chưa thay đổi vai trò của nhà cung cấp cấp dịch vụdẫn đường (ANSP), cung cấp một loạt các công cụ nâng cao và làm thayđổi cơ bản phương thức làm việc của KSV Những công cụ này nhằm trợgiúp cho KSV ở mức độ nào đó trong việc dự đoán, phát hiện và giải quyếtxung đột.

đất và trên máy bay cho phép hình thành các hệ thống ATM tiên tiến hơn nhiều Các công tác kiểm soát không lưu đòi hỏi truyền dữ liệu dựa trên hệ thống ATM phải có khả năng nhận, lưu trữ, xử lý, hiển thị và phổ biến thông tin bay đến các chuyến bay được trang bị thiết bị và hoạt động trong môi trường mà ở đó dịch vụ truyền dữ liệu được cung cấp

giảm hay loại bỏ một loạt các tác vụ không phù hợp cho việc điều hành ATM bởi các

hệ thống hiện hành Hệ thống ATM bao gồm tất cả các thành phần truyền thống kết hợp với các dịch vụ ATS và cũng được bổ sung một số thành phần dẫn đường cơ sở

Hệ thống này có thể được triển khai bất kỳ khi nào hay suốt quá trình điều hành, từ sân bay đến đường dài và cung ứng các tiện ích đáng kể

máy bay sẽ tự động báo cáo vị trí của nó tại bất kỳ nơi nào trên thế giới mà không gặp hạn chế về truyền tin, giám sát bằng ADS

và chức năng quản lý luồng không lưu (ATFM) Tuy nhiên, cuối cùng thích hợp hơn

là các vấn đề liên quan đến điều hành bay sẽ được tích hợp đầy đủ như một phần chức năng của hệ thống ATM Ngoài ra, khả năng liên kết bên ngoài vào hệ thống sẽ làm gia tăng khả năng điều hành mà không có trong những hệ thống hiện hành Việc tích hợp nhiều chức năng sẽ được

thực hiện đầy đủ qua việc sử dụng truyền dữ liệu để trao đổi thông tin giữa các thành phần trong hệ thống ATM.

được kết hợp với tự động hóa Việc dự báo và phát hiện xung đột dựa trên các phươngpháp tính toán mở rộng sẽ cho phép dẫn đường tốt hơn

những ý kiến phê phán đều nhằm vào một thực tế rằng diễn tiến của các chuyến bay thường không như mong đợi khi có các biến cố bất ngờ Khi đó, những KSV mới có

đủ sự linh hoạt và năng lực trong việc đưa ra một kế hoạch, quyết định thích hợp Ngược lại, các máy tính và phần mềm tương ứng chỉ là trợ giúp KSV hoàn thành nhiệm vụ của họ Do đó, việc tự động hóa là một trong những yêu cầu cho việc điều hành bay, yếu tố con người vẫn giữ trách nhiệm quản lý và điều khiển chính cho toàn

hệ thống Giao tiếp giữa người và máy phải có hiệu quả và thích hợp trong các hệ thống trên mặt đất cũng như trên máy bay, nó cho phép những tác động giữa phi công,KSV với hệ thống tự động hóa diễn ra phù hợp, dễ dàng hơn

các cấp độ trang bị thiết bị hàng không khác nhau Một thách thức chính trong việc phát triển các qui trình kỹ thuật ATM bằng các công nghệ mới là việc thể hiện những đổi mới của hệ thống vào các quy trình điều hành của con người Các yếu tố con người được xem xét một cách thận trọng nhằm xác định những điều gì có thể được triển khai và thời điểm và những việc cần thực hiện

những thách thức để đạt đầy đủ, lợi ích của những tính năng mà công nghệ mới mang đến Thực tế là việc chuyển tiếp và kết hợp là những vấn đề khó khăn đối với những người thiết kế hệ thống ATM Một điều không thực tế

khi phát triển từ một hệ thống này sang một hệ thống khác trong khoảngthời gian vài năm Ngược lại, việc thiết kế cho ATM tương lai phải gồmmột chuỗi nhiều cải tiến về sự ngầm hiểu tốt, có thể quản lý được, mang lạilợi nhuận hầu bảo đảm vùng trời cho những người dùng với một hệ thống

an toàn, có năng lực, hiệu quả, có quy tắc và môi trường ra lệnh

2.2 Các khái niệm trong ATN.

2.2.1 Mô hình OSI của ISO

2.2.1.1 Xây dựng kiến trúc mạng máy tính (Network Architecture):

Ý nghĩa sự phân lớp trong việc xây dựng mạng:

dụng không ngừng phát sinh nên để xây dựng một mạng máy tính ta cần phân chiacông việc làm nhiều công đoạn tương ứng phát triển theo hướng từ đơn giản đến phứctạp, từ lệ thuộc phần cứng dần đến độc lập với phần cứng

thống con, hay gọi là lớp, được tổ chức theo thứ bậc Như thế nếu có bổ sung hay thayđổi ở mỗi lớp sẽ không ảnh hưởng đến các lớp khác

được dễ dàng, cơ động và dễ kiểm tra sai sót nếu có

nếu cần thiết

2.2.1.2 Các khái niệm mới:

đổi, hay giao tiếp với lớp n tương ứng trên máy tính kia Mọi qui tắc và qui ước dùngcho việc giao thiệp này gọi là giao thức (protocol)

- Giữa mỗi lớp kề cạnh nhau trên một máy tính sẽ có các hoạt động trao đổivới nhau thông qua giao tiếp (interface) Giao tiếp này bao hàm các hoạt động cơ sở

và các dịch vụ của lớp dưới cung cấp cho lớp cao hơn

architecture)

Có một cơ chế để thiết lập kết nối cho đúng đối tượng với phía máy bên kia

Có các qui tắc để truyền dữ liệu, như đơn công, bán song công, song công

Có cơ chế kiểm tra và xử lý lỗi đối với thông tin

Giải thuật quản lý số thứ tự của đơn vị thông tin luân chuyển qua

nó Khả năng xử lý dữ liệu có khối lượng lớn, dài

Điều khiển lưu lượng thông tin thu/phát

Có khả năng multiplexing/demultiplexing cho các kênh thông tin nếu có

2.2.1.3 Mô hình OSI (Open Systems Interconnection):

Giới thiệu:

năm 1983 Ngoài ra cơ quan CCITT cũng giới thiệu mô hình này trong khuyến nghịX.200

thông tin dữ liệu, song nó chỉ ra cách thức có tính cấu trúc trong việc qui định các yêucầu kỹ thuật và các chức năng trong quá trình thông tin của hệ thống

- Khái niệm hệ thống ở đây cần hiểu theo kiểu là hệ thống mở, tức hệ thống được xây dựng từ các hệ thống con nối ghép theo thứ bậc mà thành Trong mỗi hệ thống con sử dụng các thủ tục và phương pháp truyền thông được tiêu chuẩn hóa theo mẫu tham khảo cho trước.

(Presentation); Tổng hợp (Session); Vận chuyển (Transport); Mạng (Network); Kếtnối dữ liệu (Datalink); Vật lý (Physical)

N+1 (gọi là lớp cao hơn) và lớp N-1 (gọi là lớp thấp hơn)

cũng như có nhiều chức năng yêu cầu được phục vụ bởi lớp thấp hơn (lớp N-1) + Cáclớp này có tính độc lập cao và có thể thay đổi mà không ảnh hưởng các lớp kề cận

Hình 2.1: Mô hình OSI 7 lớp

12

Ý nghĩa từng lớp:

trường gì Do sự khác nhau giữa các môi trường truyền nên có thể gây lỗi khá cao chodòng bit dữ liệu, do đó cần lớp Data Link.

dòng bit dữ liệu bằng cách sắp xếp, tạo dạng dòng bit để cho phép kiểm tra và đảmbảo thông tin thu/phát đúng Sau khi có dòng bit dữ liệu đúng ta cần xác định nơi thu

dữ liệu này là host thu nhận dữ liệu này hay là máy có vai trò chuyển mạch (IMP) do

đó cần lớp Network Ngoài ra Data link còn giữ nhiệm vụ ghép nhiều channel vào mộtđường truyền khi phát, thiết lập/kết thúc các đường truyền

đường nối mạng, thực hiện việc kết nối/ngắt mạng, điều khiển lưu lượng mạng

Ngoài ra lớp này còn có khả năng thống kê hoạt động của mạng mà nó tham dự(như số lượng tin phát cũng như thu trên mạng) Do có nhiều mạng khác nhaunên thông tin từ lớp Network thu được phụ thuộc vào đặc tính của riêng mạng mà

nó kết nối Để tái lập lại thông tin như ban đầu ta cần lớp Transport

như trước khi phát (từ đầu bên kia) Ngược lại nó cũng có trách nhiệm tạo dạng thôngtin theo cấu hình mạng trước khi phát Ngoài ra lớp còn có quyền chọn kết nối mạngsao cho thông tin truyền là có giá thành thấp nhất Đến đây thông tin trao đổi giữa 2nơi cần lớp Session để duy trì sự đồng bộ giữa 2 nơi thu/phát

muốn thế cũng cần thêm cơ chế quản lý lỗi và số thứ tự cho thông tin Ngoài ra lớpnày còn cung cấp cơ chế quản lý việc nắm quyền phát thông tin trên mạng (trường hợpBroadcast channels)

13

- Lớp Presentation cung cấp các dịch vụ liên quan đến yêu cầu kiểm tra