Nghiên cứu giải pháp bảo mật trong thông tin hàng không

hình các chức năng trên tàu bay B787; - Kết nối cứng và kết nối không dây giữa hệ thống mặt đất và tàu bay để chuyển phần mềm LSAPs Loadable Software Airplane Parts tới tàu bay; - Hệ thố

Phạm Tiến Dũng

Đề tài: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP BẢO MẬT

TRONG THÔNG TIN HÀNG KHÔNG

Chuyên ngành: Điện tử viễn thông

MỤC LỤC

MỤC LỤC……… ……… … 01

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT……… … 03

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ……… 05

MỞ ĐẦU……… 07

CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ CHƯƠNG TRÌNH E-ENABLING………… 09

1.1 Giới thiệu chung……….……… 09

1.1.1 Các thành phần chính của E-Enabling ……… 09

1.1.2 Giới thiệu về dữ liệu phần mềm có thể cài đặt lên tàu bay: LSAPs…… 09

1.2 Các hệ thống dưới mặt đất……… 13

1.2.1 Giới thiệu chung……… ……… 13

1.2.2 Quy trình công việc……… ……… 16

1.2.3 Hệ thống tích hợp dưới mặt đất……… 17

1.3 Cấu trúc hệ thống E-Enabling trên tàu bay ……… 19

1.3.1 Phần cứng……… 20

1.3.2 Phần mềm……… ……… 22

1.3.3 Hệ thống trao đổi thông tin trên tàu bay……….…….….……… 23

1.3.4 Quy trình thực hiện uplink và downlink dữ liệu giữa tàu bay và mặt đất… 24 CHƯƠNG II - TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP TRONG LIÊN LẠC KHÔNG - ĐỊA……… ……… 27

2.1 Phương thức giao tiếp bằng sóng HF……… ……….… 27

2.2 Phương thức giao tiếp bằng sóng VHF……… ……….… 28

2.2.1 Máy phát……… ……… ………… 29

2.2.2 Máy thu……… ……… ……… 30

2.2.3 Hệ thống VHF offset……… ……… 31

2.3 Phương thức giao tiếp Radar Mode S……… ……….… 34

2.3.1 Khái niệm……… ……….… ……… ……… 34

2.3.2 Đặc tính hệ thống radar giám sát thứ cấp có khả năng mode S……… 36

2.4 Phương thức giao tiếp bằng vệ tinh thông tin SATCOM……… ……… 39

2.5 Phương thức giao tiếp bằng truyền dẫn số VHF Data Link (VDL)……… 42

CHƯƠNG III – NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP BẢO MẬT……… 46

3.1 Giải pháp bảo mật cho hệ thống E-Enabling ……… ……… 46

3.1.1 Bảo mật hệ thống ……… ……… ……… ……… 46

3.1.2 Trách nhiệm đối với hệ thống bảo mật……… ……….……… ……… 47

3.2 Giải pháp bảo mật hệ thống liên lạc thoại sử dụng sóng VHF……… 48

CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG GIẢI PHÁP BẢO MẬT HỆ THỐNG LIÊN LẠC THOẠI SỬ DỤNG SÓNG VHF ……… ……… …… 57

4.1 Đặt vấn đề .………… ……… ……… ……… ……… 57

4.2 Mô hình hệ thống trao đổi ADS/CPDLC……… ……… ………… 57

KẾT LUẬN .………… ……… ……… ……… ………… 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO ………… ……… ……… ……… 68

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ACARS Aircraft Communications Addressing and Reporting System ADS Automatic Dependent Surveillance

AES Advanced Encryption Standard

AIP Aeronautical Information Publication

ALC Automatic Level Control

ARINC 429 Aeronautical Radio INC 429

ASOT Airline Selectable Options Tool

ATS Air Traffic Service

CA Certification Authority

CAT Configuration Administration Tool

CIS-MS/FSM Crew Information System Maintenance System/File Server

Module

CM Context Management

CPDLC Controller - Pilot Data Link Communications

CRL Certification Revocation Lists

CSCT Configuration Item Signer Crater Tool

CSM Controller Module File Server Module

DES Data Encryption Standard

eCMF Electronic Comunication Management Function

EFB Electronic Flight Bag

EGM Ethenet Gateway Module

FANS-1A Future Air Navigation System – 1A

FPGA Field Programable Gate Array

FLS Field Loadable Software

FOM Flight Operation Manual

FSM File Server

FTS File Transfer Services

GBST Ground Based Software Tool

HF High Frequency

IATA The International Air Transport Association

ICAO International Civil Aviation Organization

MTF Maintenance Terminal Function

MVPN Maintenance Virtual Private Network

NIM Network Interface Module

LSAPs Loadable Software Airplane Parts

LSS Line Replaceable Module Support Services

OBEDS Onboard Boeing Electronic Distribution of Software

ODLF Onboard Data Load Function

OSM Onboard Storage Manager

OSST Option Selection Software Tool

PKI Public Key Infrastructure

SATCOM Satellite Communications

SDR Software Defined Radio

SSR Secondary surveillance radar

TLS Transport Layer Security

VHF Very High Frequency

VLANs Virtual Local Area Networks

WPA2 Wifi Protected Access 2

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô hình hệ thống E-Enabling……….…… … 09

Hình 1.2 Các thành phần chính của hệ thống E-Enabling………… … 10

Hình 1.3 Cấu trúc cài đặt phần mềm Field Loadable Software……… … 11

Hình 1.4 Môi trường E-Enabling tổng thể……… ……… 13

Hình 1.5 Cấu trúc LSAPs……… ….… 14

Hình 1.6 Cấu trúc hệ thống dưới mặt đất……… ……….… 17

Hình 1.7 Quy trình thực hiện phân phối phần mềm theo quy trình E-Enabling……… ……….…… 18

Hình 1.8 Core network hệ thống E-Enabling trên tàu bay……….… 20

Hình 1.9 Cấu trúc phần mềm……….…… 22

Hình 1.10 Terminal Wireless Lan Unit TWLU……… … 23

Hình 1.11 Maintenance Laptop - Wired Ethernet or via Crew Wireless LAN Unit……….…….……… 23

Hình 1.12 The Aircraft Communications Addressing and Reporting System…….……….…….……… 23

Hình 1.13 Thiết lập kết nối giữa tàu bay với mặt đất hoặc máy tính Laptop thông qua OBEDS……….………….……… 24

Hình 1.14 Quy trình thực hiện uplink dữ liệu……….…….…….……… 24

Hình 1.15 Tiếp nhận và xác thực lệnh của OBEDS.…….…….……… 25

Hình 1.16 MSD lưu trữ LSAPs……….……….……… 25

Hình 1.17 Cài đặt LSAPs tới các khối LRUs…….………….……… 26

Hình 2.1 Sơ đồ chung về hệ thống VHF trên tàu bay……….……… 29

Hình 2.2 Sơ đồ khối chức năng của máy phát VHF-AM……….……… 29

Hình 2.3 Sơ đồ khối chức năng máy thu VHF-AM……….……… 30

Hình 2.4 Bảng tần số sóng mang ứng với số trạm trong mạng VHF offset 32

Hình 2.5 Nguyên lý hoạt động offset carrier……….……… 33

Hình 2.6 Mô hình hệ thống liên lạc VHF offset không – địa tại FIR Hà Nội……….……… ……….……… ……….……… 34

Hình 2.7 Giới hạn phổ yêu cầu đối với phát tín hiệu của máy hỏi…… 37

Hình 2.8 Dãy xung phát hỏi…….………….……… …… …… … 37

Hình 2.9 Giới hạn phổ tần số yêu cầu đối với phát của bộ phát đáp…… 38

Hình 2.10 Tín hiệu trả lời mode S…….………….……… …….…… 38

Hình 2.11 Mô hình hệ thống SATCOM…….………….……… …… 40

Hình 2.12 Cấu trúc phân lớp đơn giản của VDL Mode 4…….….……….… 45

Hình 3.1 Mô hình liên lạc thoại tương tự qua sóng VHF….………….… 50

Hình 3.2 Mã hóa thông tin thoại…….………….……… …… 52

Hình 3.3 Mô hình mã hóa đối xứng….………….……… …… 52

Hình 3.4 Cơ chế mã hóa khối…….………….……… …… 54

Hình 3.5 Mô hình mã hóa dòng…….………….……… …… 56

Hình 4.1 Phương thức liên lạc thoại CPDLC qua hệ thống chuyển mạch 59

Hình 4.2 Cấu trúc trao đổi CPDLC…….………….……… …… 60

Hình 4.3 Cấu trúc phát sóng VHF đơn giản… …… 61

Hình 4.4 Cấu trúc mô phỏng giải pháp bảo mật hệ thống CPDLC 62

MỞ ĐẦU

Trong một thập kỷ trở lại đây, tốc độ tăng trưởng của thị trường vận tải hàng không trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng đang có những bước nhảy vọt mạnh mẽ cả về số lượng và chất lượng Theo báo cáo của Hiệp hội Vận tải hàng không quốc tế (IATA) công bố trong năm 2015, nhận định Việt Nam là thị trường hàng không đứng thứ 7 toàn cầu về tốc độ phát triển trong giai đoạn 2014 - 2017 Sự thành công về doanh số của thị trường hàng không Việt Nam đến từ nhiều yếu tố khác nhau, trong đó có sự phát triển của ngành du lịch, việc mở cửa biên giới giữa các quốc gia, nền kinh tế phát triển ổn định, sự đóng góp của các hãng hàng không giá rẻ…

Để đáp ứng được các yêu cầu, thách thức đặt ra trong giai đoạn ngành vận tải hàng không đang trở thành phương tiện đi lại thường xuyên hơn của người dân, các hãng hàng không không ngừng đổi mới phương tiện, thiết bị, nhà xưởng, quy trình hoạt động để nâng cao chất lượng, hiệu quả Trong đó, vấn đề đảm bảo an toàn, an ninh hàng không luôn được coi là nhiệm vụ tiên quyết không chỉ của ngành hàng không trong nước mà trên toàn thế giới

Liên tiếp trong thời gian gần đây đã xảy ra các sự cố, vụ việc tin tặc tấn công

uy hiếp đến an toàn, an ninh hàng không Việc ngăn chặn, đẩy lùi các âm mưu phá hoại gây uy hiếp an toàn, an ninh hàng không được coi là nhiệm vụ trọng tâm của toàn ngành hàng không

Nắm bắt được tình hình đó, luận văn sẽ tập trung nghiên cứu các phương thức liên lạc giữa tàu bay và trạm mặt đất, tìm hiểu các phương pháp mã hóa thông tin thoại Qua đó, đưa ra các giải pháp đề xuất nhằm nâng cao tính bảo mật thông tin, nhấn mạnh vào phương thức bảo mật thông tin thoại giữa trạm điều khiển không lưu

và tàu bay Bên cạnh đó, tác giả cũng trình bày về chương trình e-Enabling, mục đích

là để tìm hiểu quá trình trao đổi, kết nối dữ liệu, thông tin giữa tàu bay và các hệ thống dưới mặt đất Đây là một hệ thống tiên tiến đang được áp dụng trên các thế hệ tàu bay mới của BOEING

Luận văn với đề tài “NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BẢO MẬT TRONG

THÔNG TIN HÀNG KHÔNG” của tác giả được chia làm IV Chương:

- Chương I: Tổng quan về chương trình e-Enabling;

- Chương II: Tìm hiểu các phương thức giao tiếp trong liên lạc không - địa;

- Chương III: Nghiên cứu các giải pháp bảo mật;

- Chương IV: Mô phỏng giải pháp bảo mật hệ thống liên lạc thoại sử dụng sóng

VHF

Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng, song do còn hạn chế về kiến thức cũng như

kinh nghiệm, chắc chắn sẽ không tránh khỏi các sai sót trong quá trình thực hiện đề

tài Tác giả rất mong nhận được sự chia sẻ, ý kiến đóng góp để hoàn thiện hơn nữa

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS Đỗ Trọng Tuấn - Viện

Điện tử - Viễn thông - trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, người đã tạo điều kiện

cũng như giúp đỡ tác giả rất nhiều để tác giả có thể hoàn thành luận văn này

Trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 3 năm 2017

Tác giả

Phạm Tiến Dũng

CHƯƠNG I – TỔNG QUAN VỀ CHƯƠNG TRÌNH E-ENABLING 1.1 Giới thiệu chung

hình các chức năng trên tàu bay B787;

- Kết nối cứng và kết nối không dây giữa hệ thống mặt đất và tàu bay để chuyển phần mềm LSAPs (Loadable Software Airplane Parts) tới tàu bay;

- Hệ thống bảo mật PKI (Public Key Infrastructure) bao gồm: Chữ ký điện tử (digital signature), các chứng nhận (certificates) được Airline sử dụng để đảm bảo an toàn cho các chức năng của tàu bay cũng như là của các hệ thống dưới mặt đất;

- Các công cụ để giúp Airline tiếp nhận các dữ liệu bay từ tàu bay theo thời gian thực;

- Các công cụ để cung cấp các cập nhật mới nhất cho kỹ thuật viên để có hành động khắc phục đối với đối với các hỏng hóc;

- Công cụ để xác định sự khác nhau trong cấu hình tàu bay

Hình 1.2: Các thành phần chính của hệ thống E-Enabling

(trích tài liệu hệ thống E-enabling)

1.1.3 Giới thiệu về dữ liệu phần mềm có thể cài đặt lên tàu bay: LSAPs

bay “Part” bằng cách đánh số thiết bị cho các LSAPs (Part Number)

Một trong những đặc tính chính của chương trình E-Enabling là việc sử dụng LSAPs (hoặc là Part) LSAPs là dữ liệu phần mềm điện tử sử dụng để thiết lập các tính năng cho các hệ thống khác nhau trên tàu bay Phần mềm LSAPs sẽ được cài đặt trực tiếp vào các khối máy tính trên tàu bay mà không cần phải tháo khối máy đó ra khỏi tàu bay

b) Khái niệm phần mềm có thể cập nhật lên tàu bay Field Loadable Software

Đây là một khái niệm rộng để chỉ các dữ liệu và các mã thực thi (executable

code) được cài đặt lên tàu bay FLS có thể được xem như phần mềm LSAPs LSAPs được chia ra thành các loại sau đây:

- Airline Modifiable Software (Phần mềm có thể được sửa đổi bởi Airlines):

+ User Modifiable Software: Phần mềm này được tạo bởi bộ công cụ phần

mềm GBST (Ground Based Software Tool) và phần mềm này không cần thông qua quá trình phê chuẩn của nhà chức trách để được cài đặt lên tàu bay;

+ User Certified Software: Được Airlines sửa đổi thông qua bộ công cụ

ASOT (Airline Selectable Options Tool) và yêu cầu quá trình phê chuẩn của nhà chức trách trước khi cài đặt lên tàu bay

- Supplier Certified Software: Được Boeing hoặc các nhà cung cấp khác tạo

ra thông qua bộ công cụ OSST (Option Selection Software Tool), các phần mềm này cần thông qua quá trình phê chuẩn xác nhận trước khi được cài đặt lên tàu bay

Hình 1.3: Cấu trúc cài đặt phần mềm Field Loadable Software (trích tài liệu hệ

thống E-enabling)

c) Hoạt động của phần mềm LSAPs

LSAPs là một bộ phận phần mềm được quản lý như các thiết bị phần cứng vật

lý khác theo mã số quy cách (Part Number) và sử dụng để cài đặt lên tàu bay để hỗ trợ các lĩnh vực sau đây: Kết nối giữa tàu bay và mặt đất, các hướng dẫn và các thiết

bị dẫn đường điện tử, các hoạt động bảo dưỡng và nhiều lĩnh vực khác nữa Airline

có thể tự xây dựng ra phần mềm LSAPs, có thể tiếp nhận từ bên ngoài và cập nhật các LSAPs hiện thời để cài đặt trên tàu bay LSAPs được chia ra làm 2 loại là:

- FAA Part 25: đây là phần mềm tuân thủ theo FAA Part 25 liên quan đến cấu

hình được phê chuẩn của tàu bay;

- FAA Part 121: đây là phần mềm thiết lập các tính năng hoạt động của tàu bay

phục vụ cho công việc bảo dưỡng nhưng không ảnh hưởng tới cấu hình được phê chuẩn của tàu bay

d) Các khái niệm được sử dụng trong E-Enabling

Crate: Phần mềm LSAPs được gửi tới Airline dưới dạng file Crate Crate là

đơn vị chứa dữ liệu tạm thời được định dạng dưới file ZIP (file nén) bao gồm: LSAPs, các thông tin về đơn hàng mua bán, nội dung về SB, các Form của FAA…;

PKI: các thành phần PKI được sử dụng để xác nhận tính trọn vẹn của Crate

Crate được ký xác thực bởi chữ ký điện tử “Signing Cerfiticate” được cung cấp bởi

CA (Certificate Authority)

e) Xây dựng phần mềm LSAPs

Tất cả các phần mềm LSAPs được xây dựng bởi Boeing và các nhà cung cấp khác, Airline cũng có thể xây dựng một số phần mềm LSAPs để cài đặt lên tàu bay bằng cách sử dụng các công cụ: Bộ công cụ GBST (Ground Based Software Tool);

Bộ công cụ ASOT (Airline Selectable Options Tool) và Bộ công cụ CAT (Configuration Administration Tool)

Mỗi bộ công cụ có chức năng xây dựng các phần mềm LSAPs riêng biệt với các đặc tính và tính năng khác nhau cho các hệ thống khác nhau trên tàu bay

Sau khi LSAPs được tạo thì Boeing, Airline và các nhà cung cấp khác sẽ sử dụng chữ ký điện tử (digital certificate) để ký xác nhận lại Crate Việc ký xác thực

này nhằm đảm bảo rằng các Crate sẽ không bị thay đổi sau khi được ký

g) Môi trường E-Enabling tổng thể

Khi Airline thực hiện mua tàu bay B787 thì Airline phải xây dựng hệ thống Enabling tổng thể đáp ứng vận hành tàu bay theo sơ đồ dưới đây:

E-Hình 1.4: Môi trường E-Enabling tổng thể (trích tài liệu hệ thống E-enabling)

Môi trường E-Enabling được xây dựng dựa trên:

- Các quy trình hoạt động trong môi trường hệ thống E-Enabling;

- Hệ thống E-Enabling trên tàu bay;

- Thiết lập phần mềm LSAPs (mua hoặc Airlines thực hiện Customized);

- Tiếp nhận và phê chuẩn LSAPs;

- Quản lý bảo dưỡng;

- Thực hiện bảo dưỡng

b) Tại sao hệ thống dưới mặt đất lại quan trọng?

Hệ thống dưới mặt đất cho phép Airline thực hiện các chức năng liên quan đến

cập nhật và quản lý cấu hình phần mềm LSAPs của tàu bay Các hệ thống ứng dụng dưới mặt đất rất quan trọng vì chúng cung cấp các chức năng sau đây:

- Tiếp nhận LSAPs từ nhà cung cấp;

- Tạo ra phần mềm LSAPs do Airline thực hiện;

- Quản lý LSAPs;

- Chuyển LSAPs lên tàu bay;

- Quản lý dữ liệu từ tàu bay

c) Tiếp nhận và tạo phần mềm LSAPs

Airline có thể nhận được phần mềm theo 2 cách là:

- Tiếp nhận dữ liệu phần mềm LSAPs từ Boeing và các nhà cung cấp khác:

Hầu hết các LSAPs được cung cấp bởi Boeing và các nhà cung cấp khác, còn lại một số phần mềm được tạo bởi Airline Các LSAPs chính là các file dữ liệu dùng để cài đặt lên tàu bay qua đó cung cấp các tính năng cơ bản cho tàu bay

như: navigation, autopilot, communication, surface controls…;

- Airlines tự xây dựng phần mềm LSAPs: Airline có thể tạo phần mềm số lượng nhỏ phần mềm LSAPs sử dụng để cài đặt lên tàu bay

Hình 1.5: Cấu trúc LSAPs (trích tài liệu hệ thống E-enabling)

d) Bộ công cụ để thực hiện tạo ra các phần mềm LSAPs

- Ground Based Software Tool: Là bộ công cụ ứng dụng phần mềm được cài đặt lên máy tính cá nhân được sử dụng để tạo ra các phần mềm AMI LSAPs;

- Airline Selectable Tool: Là bộ công cụ dựa trên nền tảng Web giúp cho

Airline có thể tạo và sửa đổi một số chức năng trên tàu bay gồm: (tạo ra ASO

LSAPs):

+ Hiển thị và cảnh báo phi công (Display and Crew Alerting);

+ Hệ thống tích hợp giám sát (Intergrated Surveillance System);

+ Bảng điều khiển và điều chỉnh (Tuning and Control Panel)

- Configuration Administration Tool: Đây cũng là bộ công cụ dựa trên nền

tảng Web giúp cho Airline sử dụng các Module Plug-ins phần mềm để tạo ra

các file cấu hình để cài đặt lên hệ thống túi điện từ EFB (tạo ra CAT LSAPs) e) Xây dựng phần mềm LSAPs

Để xây dựng LSAPs, trước tiên cần xây dựng các file có thể sửa đổi được

(editable file) để chỉ ra cấu hình và nội dung của các chức năng cần sửa đổi Các

editable file chứa các dữ liệu mà chúng ta có thể xem lại và sửa đổi trước khi tạo ra các LSAPs Các file có thể sửa đổi được (editable file) được đặt tên tùy thuộc vào công cụ phần mềm được dùng để tạo LSAPs GBST dùng để xây dựng dataset, ASOT

dùng để xây dựng definition file, CAT dùng để xây dựng configuration file

g) Phân phối phần mềm LSAPs

Khi đã thực hiện xây dựng xong file có thể sửa đổi (editable file) với tất cả các lựa chọn đã được định nghĩa, chúng ta chuẩn bị phân phối dữ liệu đến tàu bay bằng cách tạo phần mềm LSAPs Các phần mềm được tạo bởi CAT và ASOT sẽ tự động được đính kèm chữ ký điện tử vào file để bảo vệ dữ liệu khi được truyền qua môi trường Internet

Đối với công cụ GBST: Phần mềm được xây dựng bởi công cụ GBSST thì không cần đính kèm chữ ký điện tử vì bộ công cụ này được cài đặt trong máy tính cá nhân và được bảo vệ trong hệ thống mạng nội bộ của Airlines Tất cả các Part phần mềm sau cùng được ký xác thực bằng chữ ký điện tử của Airline sử dụng công cụ CSCT trước khi được gửi lên tàu bay

h) Lưu trữ LSAPs trước khi phân phối lên tàu bay

Sau khi tạo LSAPs, tại Airline Back Office, người có trách nhiệm sẽ sử dụng công cụ Configuration Item Signer Crater Tool (CSCT) để thực hiện Validate (Xác

nhận lại) chữ ký điện tử trong quá trình nhận phần mềm

Sau khi Part được phê chuẩn để sử dụng trong khai thác, nhân viên Airline có trách nhiệm sẽ sử dụng CSCT để áp dụng chữ ký điện tử của Airline vào LSAPs và

lưu vào thư viện phần mềm của Airline (Librarian LSAPs)

1.2.2 Quy trình công việc

a) Mua hoặc tự xây dựng LSAPs

Quy trình mua hoặc tạo LSAPs thông thường (Acquire or Create LSAPs) bắt đầu với việc các nhà cung cấp ban hành thông báo về sự thay đổi thông qua SB hoặc Service Letter rằng đã có LSAPs mới, Airline thực hiện quá trình đặt hàng, thanh toán, tiếp nhận và chuyển LSAPs vào trong thư viện lưu trữ của Airline Để mua và tiếp nhận LSAPs từ bên ngoài, Airline sẽ sử dụng máy tính chủ có cài đặt phần mềm ứng dụng DDM PE (Data Distribution Management Pro forma Edition) DDM PE cung cấp phương thức giao dịch (business to business) giữa Airlines, Boeing và các nhà cung cấp khác Airlines có thể tiếp nhận hoặc gửi LSAPs từ Boeing và các nhà cung cấp khác thông qua hệ thống này

b) Quy trình nhận và phê chuẩn LSAPs (Receive and Approve LSAPs)

Khi tiếp nhận LSAPs từ Boeing và các nhà cung cấp khác, Airline sử dụng công cụ CSCT để thực hiện xác nhận lại tính toàn vẹn của Crate sau đó ký xác thực

và lưu vào trong thư viện LSAPs

c) Quy trình kiểm soát bảo dưỡng (Manage Maintenance)

Bao gồm:

- Lập kế hoạch chuẩn bị và nâng cấp: Khi LSAPs đã nằm trong thư viện lưu

trữ, Airline có thể sử dụng bộ công cụ LSAPs Librarian để tạo ra Task công việc và chuẩn bị cài đặt lên tàu bay;

- Kiểm soát cấu hình tàu bay: Airlines sử dụng công cụ Software

Configuration eXtract - Airplane Software Configuration Management để thực hiện so sánh cấu hình hiện thời trên tàu bay và cấu hình được phê chuẩn Nếu cấu hình tàu bay khác với cấu hình phê chuẩn, Airline cần thực hiện cài đặt lại phần mềm để cấu hình trên tàu bay đúng như cấu hình đã được phê chuẩn

d) Thực hiện bảo dưỡng

Bao gồm việc cài đặt phần mềm LSAPs vào các hệ thống trên tàu bay và lấy các dữ liệu từ máy máy xuống và lưu và hệ thống lưu trữ của Airline theo các phương pháp không dây hoặc kết nối cứng với tàu bay thông qua máy tính Laptop (Maintenace Laptop)

1.2.3 Hệ thống tích hợp dưới mặt đất

a) Các thành phần của hệ thống mặt đất

Các quy trình mặt đất chỉ có thể thực hiện được với sự hỗ trợ của các thành phần thiết bị phần cứng, phần mềm và sự hỗ trợ của các cơ chế bảo mật để có thể truy cập hệ thống thông qua mạng Internet Các thiết bị này được đặt ở Airline Back Office bao gồm:

Hình 1.6: Cấu trúc hệ thống dưới mặt đất (trích tài liệu hệ thống E-enabling)

- Hệ thống quản lý phần mềm: Hệ thống quản lý phần mềm được thiết lập

thông qua các hệ thống chức năng tại Airlines Back Office Phần mềm LSAPs được phân phối và quản lý trong hệ thống được chia sẻ giữa các thiết bị sau: Thư viện LSAPs (LSAPs Librarian); Thiết bị kết nối wifi (LSAPs Librarian Proxy Server); Công cụ quản lý phần mềm (LSAPs Librarian SMT) và Máy

tính bảo dưỡng (Maintenance Laptop);

- Bảo mật: Để đảm bảo an toàn cho dữ liệu phần mềm LSAPs khi được phân

phối từ Boeing, các nhà sản xuất hoặc tự xây dựng bởi Airline, công cụ CSCT (Configuration Item Sign Crate Tool) và PKI (Public Key Infrastructrure) sẽ được sử dụng CSCT thực hiện xác thực lại chữ ký điện tử của LSAPs (hoặc

Crate) được nhận từ bên ngoài và đảm bảo rằng các dữ liệu này đến từ một nguồn đáng tin cậy Sau đó CSCT sẽ ký xác nhận lại phần mềm dữ liệu và được cài đặt lên tàu bay PKI là hệ thống các chứng nhận điện tử, Cerfiticate Authorities (CA) các khác registration Authorities khác để cho xác nhận và

chứng thực lại các thành phần tham gia trong các giao dịch;

- Công cụ xây dựng LSAPs: Bao gồm các bộ công cụ GBST, CAT và ASOT được sử dụng để sửa đổi các phần mềm LSAPs và được cài đặt lên tàu bay;

- Part phần mềm: Các LSAPs được định nghĩa như các Part phần mềm tuân theo các tiêu chuẩn FAA Part 25 và Part 121;

- Quản lý cấu hình SCX-ASCM: SCX-ASCM là công cụ được sử dụng để

giúp cho Airline so sánh cấu hình trên tàu bay và cấu hình đã được phê chuẩn

- Quy trình thực hiện phân phối phần mềm theo quy trình E-Enabling: Sự

khác biệt giữa quy trình tiếp nhận phần mềm theo phương thức truyền thống

và phương thức điện tử được sử dụng cho B787 được mô tả như hình dưới đây:

Hình 1.7: Quy trình thực hiện phân phối phần mềm theo quy trình E-Enabling

(trích tài liệu hệ thống E-enabling)

Quy trình phân phối phần mềm cho B787 được thực hiện theo các bước: Đặt

mua  Lưu kho  Chuyển phần mềm lên tàu bay  Cài đặt phần mềm lên các hệ thống tàu bay

- Chuyển LSAPs lên tàu bay:

+ Thông qua hệ thống Proxy Server: Đây là thiết bị giúp cho LSAPs được chuyển tới tàu bay thông qua kết nối không dây Khi tàu bay hạ cánh, tàu

bay sẽ gửi tín hiệu kết nối không dây tới thiết bị TWLU của tàu bay, TWLU

sẽ thực hiện kết nối không dây với điểm kết nối không dây tại sân bay và thực hiện kết nối với hệ thống Proxy Server (kết nối chỉ được thực hiện khi tàu bay ở trên mặt đất) Các file Crate sẽ được gửi lên tàu bay tới hệ thống được gọi là OBEDS trên tàu bay, tại đây OBEDS có chức năng xác thực lại các Crate và gửi tới các thiết bị lưu trữ trên tàu bay trước khi được các

Kỹ thuật viên cài đặt vào hệ thống cụ thể của tàu bay Sau đó OBEDS sẽ gửi lại tin nhắn tới hệ thống lưu trữ LSAPs thông qua hệ thống Proxy Server

xác nhận rằng LSAPs đã được lưu trữ trên tàu bay

+ Thông qua máy tính Laptop: Nếu kết nối không dây không thực hiện

được, Airline có thể sử dụng biện pháp khác là sử dụng ứng dụng SMT được cài đặt trên máy tính Laptop để chuyển dữ liệu tới tàu bay Máy tính Laptop là máy tính xách tay được các kỹ thuật viên sử dụng để kết nối với tàu bay bằng 2 cách hoặc là không dây hoặc kết nối cứng (các kết nối giữa máy tính với tàu bay phải được xác thực để bảo đảm tính an toàn) Trước khi kết nối với tàu bay, máy tính Laptop phải được kết nối với mạng nội bộ của Airline để tiếp nhận các Task thực hiện và LSAPs từ thư viện lưu trữ của Airlines Khi tàu bay hạ cánh, Kỹ thuật viên sẽ kết nối máy tính với tàu bay thông không dây thông qua CWLU hoặc kết nối trực tiếp với tàu bay thông qua 5 điểm kết nối trên tàu bay để thực hiện chuyển các LSAPs vào

hệ thống OBEDS của tàu bay Khi đã thực hiện xong, ứng dụng SMT trong Laptop sẽ nhận được thông báo là đã hoàn thành Task công việc thực hiện Sau đó kỹ thuật viên sẽ kết nối máy tính Laptop với mạng nội bộ của Airline

để cập nhật các task đã thực hiện vào trong hệ thống lưu trữ của Airline

1.3 Cấu trúc thống E-Enabling trên tàu bay

Hệ thống E-Enabling trên tàu bay bao gồm phần cứng, phần mềm và hệ thống giao tiếp nhằm thực hiện kết nối với mặt đất để tiếp nhận phần mềm LSAPs

1.3.1 Phần cứng

a) Core network

Thành phần chính trên tàu bay gọi là Core Network bao gồm các Module khác nhau gọi là File Server (FSM), mỗi FSM có chứa thiết bị phần cứng và phần mềm Một vài phần cứng hoạt động tự động còn một số khác yêu cầu sự can thiệp của nhà khai thác Các thành phần chính của CoreNet là Network Interface Module (NIM), Ethenet Gateway Module (EGM), Controller Module File Server Module (CSM FSM), Crew Information System Maintenance System File Server Module (CIS-MS FSM)

Hình 1.8: Core network hệ thống E-Enabling trên tàu bay

(trích tài liệu hệ thống E-enabling)

a) Network Interface Module (NIM) là LRU

tường lửa firewall giữa IDN và các hệ thống khác như IFE hoặc hệ thống mạng mặt đất;

- Standard Airline Parameter Service: cho phép các ứng dụng khác có thể truy cập và lấy dữ liệu từ tàu bay

b) Ethernet Gateway Module (EGM)

Đây là thiết bị mạng thông minh cho phép việc đóng ngắt dữ liệu mạng giữa các thiết bị khác nhau trên tàu bay hoặc với mặt đất Nó cũng thực hiện các tính năng bảo mật như Virtual Local Area Networks (VLANs) và Configurable Packet Filer (hoặc firewall)

c) Controller Module File Server Module (CSM FSM)

Module này cung cấp các dịch vụ quản lý Network và tải dữ liệu vào Core Network, bao gồm các ứng dụng sau:

- Quản lý mạng Network – Network Manager: Cung cấp các chức năng quản lý các hoạt động của Core Network Quản lý mạng Network cung cấp các chức năng tải dữ liệu cho CSM, EGM và NIM Thợ máy có thể sử dụng Maintenanence Laptop để truy cập Quản lý mạng Network để cài đặt các phần mềm vào các thiết bị này;

- Core Network Application Service CNAS: Cung cấp các dịch vụ phần mềm thông thường cho các ứng dụng phần mềm Part 121 bao gồm: Line Replaceable Module Support Services (LSS), Electronic Comunication Management Function (eCMF), và Cabin Logbook

d) Crew Information System Maintenance System File Server Module (CIS-MS FSM)

Module này gồm một vài tính năng phần mềm, bao gồm:

- Onboard Boeing Electronic Distribution of Software (OBEDS);

- Onboard Data Load Function (ODLF);

- Onboard Storage Manager (OSM);

- File Transfer Services (FTS);

- Maintenance Virtual Private Network (MVPN);

- Wireless LAN Manager;

- Maintenance Terminal Function (MTF)

e) Mass Storage Device (MSD)

Mass Storage Device là phần cứng dùng để chứa phần mềm LSAPs và các dữ liệu khác trên tàu bay CIS MS MSD là một trong nhiều MSD có trên tàu bay

g) Ethenet Gateway Module (EGM)

Đây là thiết bị mạng thông minh cho phép việc đóng ngắt dữ liệu mạng giữa các thiết bị khác nhau trên tàu bay hoặc với mặt đất Nó cũng thực hiện các tính năng bảo mật như Virtual Local Area Networks (VLANs) và Configurable Packet Filer (hoặc Firewall)

h) Terminal Wireless Lan Unit (TWLU)

Terminal Wireless Lan Unit là thiết bị cho phép tàu bay kết nối với mặt đất

thông qua Gatelink để vận chuyển dữ liệu

i) Crew Wireless Lan Unit (CWLU)

Crew Wireless Lan Unit là thiết bị cho phép máy tính Laptop kết nối không dây với tàu bay để vận chuyển LSAPs và dữ liệu phục vụ công tác bảo dưỡng

1.3.2 Phần mềm

Hình 1.9: Cấu trúc phần mềm (trích tài liệu hệ thống E-enabling)

Rất nhiều các ứng dụng phần mềm cho E-Enabling được chứa trong

Core-Network Hệ thống Crew Information System bao gồm:

- Onboard Boeing Electronic Distribution of Software (OBEDS) system;

- Onboard Data Load Function (ODLF);

- Onboard Storage Manager (OSM);

- File Transfer Service (FTS);

- Wireless LAN (WLAN) Manager

Ngoài ra, các ứng dụng khác như Onboard Authentication Service được chứa trong Controller Server Module CSM của Core Network

1.3.3 Hệ thống trao đổi thông tin trên tàu bay

Để thực hiện kết nối giữa tàu bay và mặt đất đối với B787 ta có 03 phương thức sau:

- Terminal Wireless Lan Unit TWLU:

Hình 1.10: Terminal Wireless Lan Unit TWLU (trích tài liệu hệ thống E-enabling)

- Maintenance Laptop - Wired Ethernet or via Crew Wireless LAN Unit

(CWLU):

Hình 1.11: Maintenance Laptop - Wired Ethernet or via Crew Wireless LAN Unit

(trích tài liệu hệ thống E-enabling)

- The Aircraft Communications Addressing and Reporting System (ACARS):

Hình 1.12: The Aircraft Communications Addressing and Reporting System (trích

tài liệu hệ thống E-enabling)

1.3.4 Quy trình thực hiện uplink và downlink dữ liệu giữa tàu bay và mặt đất a) Quy trình thực hiện uplink dữ liệu

OBEDS thiết lập kết nối giữa tàu bay với mặt đất hoặc máy tính Laptop:

Một khi tàu bay hạ cánh, OBEDS sẽ thiết lập kết nối giữa Airline Back Office thông qua TWLU hoặc giữa tàu bay và Máy tính Laptop thông qua CWLU hoặc kết nối Ethenet

Hình 1.13: Thiết lập kết nối giữa tàu bay với mặt đất hoặc máy tính Laptop thông

qua OBEDS (trích tài liệu hệ thống E-enabling)

OBEDS đáp lại lệnh Uplink từ LSAPs Librarian hoặc từ máy tính Laptop

nếu LSAPs đã sẵn sàng cho tàu bay, chúng được Uplink theo 3 cách sau đây:

- LSAPs Librarican của hệ thống mặt đất sẽ gửi lệnh Uplink thông qua Proxy

Server và thẳng lên tàu bay;

- LSAPs Librarican của hệ thống mặt đất sẽ gửi lệnh Uplink thông qua Proxy Server để gửi tới Software Maintenance Tool SMT của máy tính Laptop và

sau đó lên tàu bay;

- Thợ máy sử dụng máy tính Laptop để kết nối với tàu bay (không dây hoặc

dây cáp ethernet) và sử dụng SMT và gửi lệnh Uplink lên tàu bay

Hình 1.14: Quy trình thực hiện uplink dữ liệu (trích tài liệu hệ thống E-enabling)

OBEDS tiếp nhận, xác thực lệnh, Crate và LSAPs: OBEDS sẽ xác thực và

kiểm tra tính toàn vẹn của lệnh nếu lệnh đó đến từ Proxy Server Một khi LSAPs đã được gửi đi, OBEDS sẽ kiểm tra Crate và LSAPs tại thời điểm Crate và LSAPs đến tàu bay để xác thực tính toàn vẹn giữa chứ ký của Crate và LSAPs với public certificate mà OBEDS đã tiếp nhận từ Onboard Authentication Service OAS

Hình 1.15: Tiếp nhận và xác thực lệnh của OBEDS

(trích tài liệu hệ thống E-enabling)

OBEDS sẽ chuyển Crate và LSAPs tới các vị trí đã được hướng dẫn trong lệnh: Khi LSAPs và dữ liệu khác sau khi được xác thực thi OBEDS sẽ thực hiện một

trong 2 việc sau đây:

- Giải nén Crate và lưu giữ chúng trong CIS-MS MSD để thực hiện tải dữ liệu

ở các bước tiếp theo;

- Giữ nguyên Crate và LSAPs và chuyển tới các địa chỉ khác thông qua File Tranfer Service FTS như CSS Server, IFE Server và CSM Sever, tại đây các Server sẽ thực hiện giả nén Crate

MSD lưu giữ LSAPs cho tới khi sẵn sàng để cài đặt:

Hình 1.16: MSD lưu trữ LSAPs (trích tài liệu hệ thống E-enabling)

Cài đặt LSAPs tới các khối LRUs:

Hình 1.17: Cài đặt LSAPs tới các khối LRUs (trích tài liệu hệ thống E-enabling)

b) Quy trình downlink dữ liệu

Sau khi LSAPs đã được cài đặt tới từng LRU trên tàu bay chúng ta có thể yêu cầu một báo cáo cấu hình (Configuration Report) từ OBEDS Khi OBEDS tiếp nhận được yêu cầu nó sẽ thực hiện ký và Crate báo cáo và gửi xuống mặt đất Dưới mặt đất, chúng ta sẽ sử dụng báo cáo này để so sánh với cấu hình đã được phê chuẩn

CHƯƠNG II - TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP TRONG LIÊN LẠC KHÔNG - ĐỊA

2.1 Phương thức giao tiếp bằng sóng HF

Ta biết rằng thông tin vô tuyến đảm bảo việc phát thông tin đi xa nhờ các sóng điện từ Môi trường truyền sóng (khí quyển trên mặt đất, vũ trụ, nước, đôi khi là các lớp địa chất của mặt đất) là chung cho nhiều kênh thông tin vô tuyến Việc phân kênh chủ yếu dựa vào các tiêu chuẩn tần số Hệ thống giao tiếp bằng sóng HF hoạt động trong dải tần số từ 3 MHz đến 30 MHz (thường gọi là sóng ngắn) cho phép kết nối giữa tàu bay và trạm mặt đất trên toàn cầu Tần số của các hệ thống HF có các bước giãn cách từ 1 kHz đến 0,1 kHz Do cơ chế lan truyền của sóng HF trong khí quyển của Trái Đất, vô tuyến sóng ngắn được sử dụng cho phát thanh, thông tin liên lạc tầm

xa với tàu biển và tàu bay; đặc biệt giúp những khu vực hiểm trở như vùng núi, hải đảo có thể tiếp cận các thông tin khẩn cấp Năng lượng tần số vô tuyến sóng ngắn có khả năng vươn tới bất kỳ vị trí nào trên Trái Đất vì nó có thể khúc xạ trở lại Trái Đất bởi tầng điện ly Tầng điện ly được định nghĩa là vùng khí quyển bắt đầu ở độ cao khoảng 60-70 km tính từ bề mặt Trái Đất và kéo dài đến khoảng hơn 1000 km Tính chất đặc trưng của tầng Điện ly là có độ dẫn điện cao do các thành phần không khí ở đây bị bức xạ Mặt Trời ion hóa, tạo ra một môi trường khí quyển có khả năng dẫn điện, khúc xạ sóng HF và cho phép thực hiện truyền sóng với khoảng cách rất xa Thông tin liên lạc sử dụng băng tần HF có ưu điểm nổi bật là đơn giản, rẻ tiền và đặc biệt là không phụ thuộc vào người cung cấp dịch vụ như thông tin vệ tinh So với các loại hình khác thì thông tin sóng ngắn có chi phí thấp, cơ sở hạ tầng cho liên lạc hai chiều tầm xa đơn giản Tuy nhiên, sự thay đổi của bức xạ Mặt Trời sẽ làm thay đổi trạng thái các lớp điện ly và gây ra những sai lệch trong việc truyền tín hiệu vô tuyến

Hệ thống liên lạc HF không – địa sử dụng phương pháp điều chế biên độ AM/SSB Trong hệ thống AM, sóng mang và sóng đơn biên (A3H) được phát đi, trong khi trong hệ thống SSB chỉ các sóng đơn biên (A3J) được phát đi Hai hệ thống điều chế này được cài đặt trong các tàu bay hoạt động tầm xa và một số hệ thống trong các tàu bay hoạt động tầm trung Liên lạc sóng HF được tạo ra bằng sự phản xạ

sóng giữa bầu trời và mặt đất với khoảng cách vài trăm kilomet Tuy nhiên, sóng HF phụ thuộc vào độ dẫn của mặt đất và tần số Tần số càng thấp cho phép phạm vi hoạt động càng lớn Khi phản xạ lên trời, phạm vi hoạt động phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện của tầng điện ly

2.2 Phương thức giao tiếp bằng sóng VHF

Hệ thống VHF cho phép kết nối sóng radio giữa tàu bay và trạm mặt đất bằng sóng cực ngắn (radio line of sight) có tần số rất cao Hệ thống liên lạc VHF hoạt động trong dải tần số từ 117.975 (~118) MHz – 136.975 (~137) MHz Mỗi bước trong dải tần số là 25Khz, cho phép 760 kênh hoạt động trong dải tần số này Theo quy định mới của Tổ chức Hàng không dân dụng Quốc tế (ICAO), hiện nay do mật độ các tàu bay hoạt động ngày càng tăng, vì vậy tài nguyên tần số không đủ phục vụ cho nhu cầu ngày càng tăng này Do đó, bước tần số trong dải hoạt động của hệ thống VHF được chia nhỏ hơn, ở mức 8,333 Khz, bằng một phần ba khoảng cách hiện tại Điều này sẽ tăng gấp ba số kênh có sẵn lên đến 2280 kênh Ưu điểm của giao tiếp bằng sóng VHF là các tín hiệu không bị méo hoặc bị ảnh hưởng bởi các thiết bị gây nhiễu

Hệ thống liên lạc VHF bao gồm bộ thu phát VHF, bảng điều khiển trung tâm, ăng-ten, và một giao diện cho hệ thống âm thanh tàu bay để truy cập micrô và loa trong buồng lái Với các tàu bay hạng nhẹ, máy thu phát được lắp vào bảng điều khiển, bao gồm các nút điều khiển và màn hình hiển thị Với các tàu bay lớn hơn, bàng điều khiển được sử dụng để chọn tần số máy thu và tần số phát, thường nằm trong bảng điều khiển trung tâm giữa Cơ trưởng (Pilot) và Cơ phó (First Officer), máy thu phát nằm trong giá đỡ radio hoặc phó bên dưới tổ lái Các thiết bị truyền thông VHF cung cấp khả năng liên lạc thoại giữa tàu bay và trạm mặt đất hoặc giữa các tàu bay với nhau

Tương tự như hệ thống HF, hệ thống VHF cũng sử dụng cơ chế điều biên sóng mang AM 25kHz công suất phát lớn đến 250W tạo nên mạng lưới các trạm VHF bao phủ toàn bộ không phận Việt Nam Không phận Việt Nam được chia thành hai vùng thông báo bay (FIR) là FIR Hà Nội và FIR Hồ Chí Minh (phân khu Bắc và phân khu Nam)

Hình 2.1: Sơ đồ chung về hệ thống VHF trên tàu bay

Cấu trúc hệ thống thu – phát sóng VHF hoạt động như sau:

2.2.1 Máy phát

Sơ đồ khối tổng quát của máy phát VHF-AM, gồm các khối cơ bản sau:

Hình 2.2: Sơ đồ khối chức năng của máy phát VHF-AM

- Khối tiền khuếch đại âm tần: Dùng để khuếch đại tín hiệu vào đến mức đủ

lớn để đưa vào tầng khuếch đại công suất âm tần Vì với máy phát AM thì biên

độ điện áp âm tần yêu cầu phải đủ lớn để có hiệu suất % lớn (tầng này thường

là khuếch đại Micro và khuếch đại mức cao);

- Khuếch đại công suất âm tần: Có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu âm tần đủ

lớn để thực hiện điều chế tín hiệu cao tần;

- Bộ dao động tín hiệu cao tần: Tự dao động tạo ra tín hiệu cao tần đúng bằng

tần số làm việc của máy phát VHF, có biên độ và tần số ổn định, có dải tần hoạt động theo yêu cầu, thông thường sử dụng bộ tạo dao động bằng thạch anh hay bộ tổng hợp tần số;

Mạch lọc

Tiền KĐ cao tần

Tạo dao động

TB an toàn

& làm mát

Nguồn cung cấp

- Tiền khuếch đại cao tần: Dùng để khuếch đại tín hiệu cao tần có công suất

đủ lớn để thực hiện điều chế, nó còn làm nhiệm vụ tầng đệm để làm giảm ảnh hưởng của tầng sau đến độ ổn định của tần số bộ dao động tạo tín hiệu cao tần;

- Khuếch đại công suất cao tần: Thực hiện điều chế AM và tạo ra công suất

cần thiết cho máy phát;

- Mạch lọc: Để phối hợp trở kháng giữa khuếch đại công suất cao tần và antenna

để có công suất phát ra tối ưu;

- Thiết bị an toàn và làm mát: Là thành phần bảo đảm cho thiết bị hoạt động

ổn định, an toàn đặc biệt là trong các hệ thống máy phát công suất lớn;

- Nguồn cung cấp: Tùy thuộc vào công nghệ chế tạo máy phát mà nguồn cung

cấp có các tiêu chuẩn khác nhau nhưng đòi hỏi phải ổn định và đủ công suất

2.2.2 Máy thu

Sơ đồ khối tổng quát của máy thu VHF-AM gồm các khối cơ bản sau:

Hình 2.3: Sơ đồ khối chức năng máy thu VHF-AM

- Bộ khuếch đại cao tần: Dùng để khuếch đại tín hiệu cao tần thu được từ

antenna nhằm mục đích làm tăng tỉ số S/N và cung cấp tín hiệu đến bộ trộn tần;

- Bộ tạo dao động ngoại sai: Tự dao động tạo ra tín hiệu trung tần cung cấp

cho bộ trộn tần để thực hiện điều chế;

- Bộ trộn tần: Thực hiện điều chế hai tín hiệu âm tần từ đầu ra bộ khuếch đại

cao tần và tín hiệu dao động trung tần từ đầu ra của bộ dao động tạo tín hiệu trung tần để tạo tín hiệu trung tần được điều chế biên độ, cung cấp đến bộ

khuếch đại thuật toán;

- Bộ khuếch đại trung tần: Dùng để khuếch đại tín hiệu trung tần tạo ra độ

khuếch đại theo yêu cầu của máy thu và độ ổn định cao;

- Bộ tách sóng: Để tách lấy tín hiệu âm tần ra khỏi tín hiệu trung tần và đưa đến

bộ khuếch đại âm tần;

- Bộ khuếch đại âm tần: Dùng để khuếch đại tín hiệu âm tần có công suất đủ

lớn theo yêu cầu để thực hiện việc phát ra loa;

- Mạch AGC: Để tạo ra mức tín hiệu ở đầu ra không bị thay đổi do hiện tượng

fading và các nguyên nhân khác

2.2.3 Hệ thống VHF offset

VHF offset là VHF truyền thống được đưa ra để giải quyết việc giảm tải cho

kiểm soát viên không lưu đường dài Đây là một kỹ thuật thông tin liên lạc thoại giữa

kiểm soát viên không lưu và tàu bay sử dụng sóng vô tuyến VHF được làm trễ, có thể phát cùng một tần số trên nhiều trạm và giải quyết bài toán xây dựng tuyến truyền thông VHF offset giữa các trạm với nhau cũng như giữa các trạm với tàu bay Với các nước có địa hình trải dài như Việt Nam thì một trạm VHF không thể phủ kín nên phải có các trạm VHF rải rác dọc địa hình, một tàu bay bay từ Nam ra Bắc phải qua nhiều trạm VHF Tùy theo vị trí của tàu bay mà kiểm soát viên không lưu đường dài chọn trạm VHF thích hợp để làm việc Nếu mật độ bay đông thì việc chọn trạm sẽ hết sức khó khăn Hệ thống VHF offset cho phép kiểm soát viên không lưu phát đồng thời trên các trạm không cần quan tâm đến vị trí của tàu bay nữa và cũng không gây

ra nhiễu giữa các trạm tại tàu bay, đặc biệt là không cần phải thay đổi công nghệ trên tàu bay Kỹ thuật này đã được chọn nhờ lợi thế về tính đơn giản, hiệu quả và kinh tế khi nâng cấp hệ thống VHF cũ, đó là:

- Vẫn là truyền dẫn VHF truyền thống, nên thay đổi về mặt công nghệ kỹ thuật không nhiều và có thể đào tạo cho người vận hành khai thác trong một thời gian ngắn;

- Đảm bảo được tầm phủ sóng rộng;

- Chỉ cần đầu tư trang thiết bị mới cho phần hệ thống VHF offset mà không phải

toàn bộ dây chuyền;

- Giúp cho kiểm soát viên không lưu đường dài thuận tiện hơn trong điều hành bay

Khi phát sóng địa - không (từ kiểm soát viên không lưu đến phi công), tín hiệu

âm tần cùng lúc được phát bởi tất cả các trạm mặt đất có liên quan Để giảm nhiễu giao thoa trong vùng phủ chồng lấn của thiết bị phát, các sóng mang con được làm trễ trong khi vẫn ở trong phạm vi độ rộng kênh (25kHz) Bằng cách này, tín hiệu thu được từ việc kết hợp các sóng mang tại máy thu trên tàu bay sẽ được dịch ra ngoài dải thông âm tần Ví dụ, các trễ của các hệ thống 2 sóng mang được đặt là ±5kHz

Khi phát sóng không - địa (từ phi công đến kiểm soát viên không lưu), tín hiệu

âm tần từ tất cả hoặc một phần các trạm mặt đất này (tuỳ thuộc vào vị trí tương ứng với tàu bay) được gửi ngược trở lại bộ chuyển mạch thoại kênh VCS

Để ngăn chặn việc tạo phách gây ra giảm chất lượng tín hiệu thoại, tần số của trạm phát sẽ được dịch đi một tần số cố định so với tần số trung tâm của kênh Hoạt động của offset carrier được miêu tả chi tiết trong Annex 10 của tổ chức ICAO như dưới đây:

Hình 2.4: Bảng tần số sóng mang ứng với số trạm trong mạng VHF offset

Các giá trị offset được dựa trên nguyên tắc giảm các phách được tạo ra trong

băng âm tần, nâng cao đáng kể chất lượng thoại.Hoạt động offset-carrier cho liên lạc không lưu là việc phát quảng bá đồng thời trên một kênh liên lạc thông qua hai hay nhiều máy phát như hình dưới đây.

Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động offset carrier

Giả sử ta có một hệ thống hai sóng mang offset có vùng phủ chồng lấn lên nhau được phát đi từ hai trạm có vị trí cách nhau 200km trên trục Bắc – Nam Các trạm đều phát sóng vô hướng Các tín hiệu âm tần điều chế được sắp xếp để phát đồng pha với nhau Tàu bay đặt tại vị trí chính giữa 2 trạm sẽ nhận được hai tín hiệu điều chế biên độ đồng pha với nhau Giả sử rằng âm tần đưa vào điều chế là tín hiệu tone 3kHz

Tuy nhiên khi tàu bay di chuyển không vuông góc với đường nối giữa hai trạm mặt đất thì nó sẽ tiến đến một trạm và xa dần trạm còn lại, hai tín hiệu nhận được sẽ dần dần lệch pha với nhau và kết quả âm tần thu được sẽ giảm dần

Đến một thời điểm tàu bay sẽ đến một điểm mà hai tín hiệu nhận được ngược pha với nhau, trong trường hợp này sẽ không thu được âm tần Nếu giả sử âm tần điều chế tại các trạm mặt đất là 3kHz thì chu kỳ sóng hình sin sẽ là 333s, do đó việc đến trễ một khoảng thời gian là 333/2 = 167s giữa hai tín hiệu sẽ dẫn đến việc mất các âm tần 3kHz tại thiết bị thu Khoảng cách di chuyển của sóng trong thời gian trễ đó sẽ là 3.108.167.10-6 = 50,1km Khi đó phụ thuộc vào vị trí của tàu bay so với hai trạm mà tín hiệu sẽ được tăng cường hay suy giảm Nếu tính toán thời gian trễ cho trạm gần (local) thích hợp thì tín hiệu từ hai trạm luôn đồng pha với nhau khi

đến thiết bị thu trên tàu bay

Hình 2.6: Mô hình hệ thống liên lạc VHF offset không - địa tại FIR Hà Nội (trích

hình ảnh tại trung tâm kiểm soát không lưu Hà Nội)

2.3 Phương thức giao tiếp Radar Mode S

2.3.1 Khái niệm

Radar giám sát thứ cấp (sau đây gọi tắt là Radar thứ cấp hoặc SSR): Là

thiết bị Radar hoạt động dựa trên nguyên lý kết hợp giữa máy hỏi (bộ phát hỏi) trên mặt đất và máy trả lời (bộ phát đáp) trên tàu bay để nhận được tin tức về mục tiêu đó (như cự ly, phương vị, tốc độ, độ cao…)

Thiết bị Radar giám sát thứ cấp hàng không cung cấp cho nhân viên khai thác

kỹ thuật mặt đất hoặc các kiểm soát viên không lưu thông tin về nhận dạng, vị trí tàu bay (theo cự ly, phương vị), thông tin về độ cao theo khí áp, số hiệu chuyến bay, véc

tơ vận tốc, hướng di chuyển và một số thông tin khác (như ký mã hiệu đặc biệt và / hoặc các thông tin khác qua đường truyền dữ liệu) hoạt động dựa trên nguyên lý kết hợp giữa máy hỏi (bộ phát hỏi) trên mặt đất và máy trả lời (bộ phát đáp) đặt trên tàu bay hoặc các phương tiện di chuyển trên mặt đất Khi lắp đặt và khai thác vận hành một thiết bị Radar giám sát thứ cấp như một phương tiện phụ trợ đối với dịch vụ không lưu thì các tính năng kỹ thuật của thiết bị Radar giám sát thứ cấp đó phải tuân thủ theo các tiêu chuẩn và khuyến cáo thực hành của Tổ chức Hàng không dân dụng Quốc tế (ICAO) hoặc tính năng kỹ thuật trong tài liệu tiêu chuẩn cơ sở Do đó tài liệu