Příjem digitální letecké komunikace pomocí scanneru.
Zajímavým tipem pro scanneristy je příjem a dekódování digitálních signálů z paluby letadel. Tyto signály podají víc informací o letu, než analogová komunikace mezi pilotem a řídícím. Přijatou zprávu je třeba ale dekódovat a zpracovat v PC - mnohdy je tak možné získat přehled o letech ve svém okolí.
Digitální komunikace v letectví má podobu zpráv ACARS (Aircraf Communication Adressing and Reporting System) a v budoucnu zaváděného VDL (VHF Data Link). Pod pojem "digitální komunikace" rovněž můžeme započítat příjem signálů z palubních odpovídačů, které nesou přímou informaci o aktuální poloze a výšce letadla v modu "S".
ACARS
Pro scanneristu je základní výhoda ACARSU - možnost poslechu zpráv běžným vybavením.
Technické detaily o systému:
- obousměrná (downlink a uplink) digitální komunikace mezi letadlem a pozemní stanicí. Data jsou přenášena v podobě paketů, které jsou fyzicky vysílány pomocí amplitudově modulovaného signálu při použití klíčování minimálním klíčovacím posuvem (MSK – Minimum Shift Keying) v běžné kanálové rozteči 25 kHz, rychlostí 2400 b/s.
V systému ACARS existuje i varianta, kdy je signál přenášen z/do letadla přes satelit, systémem SATCOM. Takový signál je pochopitelně mimo možnosti příjmu běžným scannerem - nicméně zdá se, že drtivá většina zpráv nad kontinentem je přenášena pomocí sítě pozemních stanic - jsou prakticky na každém velkém mezinárodním letišti. Uplink i downlink komunikace běží na celém území jednoho regionu na jedné frekvenci - ta vždy leží v pásmu letecké komunikace (118-136 MHz) v rastru 25 kHz. Pro Evropu je stanovena frekvence 131,725 MHz. Takzvaný sekundární evropský kanál na 131,525 MHz je využíván minimálně a nemá význam jej přijímat.
Hlavním účelem systému ACARS
je poskytování datového spoje k řízení logistických záležitostí komerčních letových operací používáním AOC (Airline Operation Control), tedy jakéhosi centrálního operačního systému leteckých dopravců. Podsíť ACARSu fungovala obdobně jako dnešní elektronická pošta. Po světě, obvykle na letištích, jsou zřízeny stovky tzv. základnových stanic ACARSu, které zprostředkují fyzické spojení s letadly v okolí 100-200 nm. Na přijímací stanici navazuje na systém distribuce dat adresátům - leteckým společnostem, meteorologickým stanicím, letišti, apod.
PRŮBĚH KOMUNIKACE LETADLO - ZEM
Zprávy pro downlink (z letadla na zem) vytváří automaticky systém na palubě letadla nebo manuálně pilot a posílají se pomocí VKV nebo SATCOM. Výběr přenosového prostředku a providera je automatizován. Pozemní stanice přijme zprávu, pošle zpět technické potvrzení systému na letadle a předá dál zprávu servisnímu centru providera komunikačního řetězce. Centrální procesor (systém AFEPS) systémem ESS přeformátuje zprávu do pozemního formátu a pošle jí do centrály letecké společnosti. Systém letecké společnosti přijme a identifikuje zprávu a uloží ji do databáze.
V závislosti na typu zprávy následně systém vykonává množství úloh. Některé zprávy použije systém sám, jiné jsou předané jedné nebo více uživatelským adresám. Typický čas takovéhoto přenosu zprávy z letadla na zem ke koncovému uživateli systému trvá cca 5 - 15 sekund, problémem je značná chybovost systému - až 10% paketů je ztraceno a jejich vysílání se musí opakovat. Systém je především určen pro dálkové lety, kde selhává analogová servisní komunikace mezi dispečinkem aerolinií a jejich letadly. V Evropě je proto ACARS na lokálních linkách spíše vzácností - dopravci raději využijí domluvy s posádkou otevřenou řečí (u nás např. ČSA na frekvenci 131,600 MHz a Travel Service na 131,750 MHz). Uvedenou komunikaci na větší vzdálenosti nahrazovala v minulosti KV komunikace, která je nespolehlivá a tato je nahrazována ACARSem. Proto se zprávy týkají ponejvíce dálkových linek, přelétající naše uzemí, než našich domácích tratí.
PRŮBĚH KOMUNIKACE ZEM - LETADLO
Proces je víceméně obrácený k předešlému případu. Zpráva je vytvořena automaticky systémem nebo manuálně pozemním uživatelem. Systém přemění zprávu na ACARS formát a předá systémovému provozovateli (providerovi). Servis providera pošle zprávu pozemní stanici, která je blízko letadla, nebo zprávu přenese přes satelit. Palubní systém potvrdí zprávu a předá jí na odpovídající místo, tj. displej, tiskárnu nebo jiný palubní systém. Typický čas přenosu zprávy od pozemního uživatele ke koncovému systému, resp. letadlu, systému trvá cca 10-20 sekund.
Systém ACARS může zpracovávat až kolem 30.000 typů zpráv, mezi nimiž jsou např.: ACARS test spojení, odletová a příletová zpráva, množství paliva a jeho spotřeba, hmotnost letadla a charakter nákladu, informace týkající se počasí na trase letu, letový plán, zpráva o poloze letadla, stav letadla + případné závady, stav motorů atp. Podrobnější přehled přenášených zpráv odvíjených od jednotlivých fází letu je sestaven na obr.:
JAK JE TO S PŘÍJMEM NA SCANNERU
Platí, že pro posluchače přicházejí "zajímavější" zprávy z letadla. To je pro nás výhodné, protože dosah signálu z letadla je řádově stovky kilometrů, zatímco dosah pozemní vysílací stanice, vysílající k letadlu (uplink) je na zemi daleko menší (do 50km). Při příjmu signálu ACARSu přijímáme jen jednu frekvenci a odpadá průběžné přelaďování scanneru známé z poslechů různých frekvencí analogové komunikace. Scanner ladíme tedy na jednu, nejlépe hlavní evropskou ACARSovou frekvenci - 131,725 MHz.
K dekódování digitální informace je potřeba na rozdíl od analogu získat signál "čistý", neboli prostý rušení. K tomu je potřeba jednak vlastnit scanner alespoň průměrné kvality (zcela nevhodné jsou analogové komunikační přijímače - kvůli velké šířce pásma přes několik leteckých kanálů jsou k rušení extrémně citlivé). Dále je nutná nějaká, nejlépe venkovní, resp. od scanneru oddělená anténa. Jinak je slabý signál znehodnocován rušením z blízkého PC a dekódování zarušeného signálu je nespolehlivé. Proto je potřeba umístit scanner a především anténu co nejdále od PC, na kterém probíhá demodulace. Scanner sám o sobě dokáže signál přijmout, převést jej na nizkofrekvenční - akustický signál (tj: chrčení jako z modemu), ale neumí jej dekódovat, to jest převést na textovou podobu. Je zapotřebí propojit scanner s linkovým vstupem na zvukové kartě v PC. Počítač pak signál pomocí obslužného softwaru dekóduje a vzniklou datovou větu uloží v textové podobě, nebo nějak zpracuje.
Scanner se připojuje kabelem ze sluchátkového (repoduktorového) výstupu do linkového nebo mikrofonního vstupu na zvukové kartě v PC. Délka kabelu mezi scannerem a vstupem do počítače by neměla přesáhnout 5 metrů, ale kabel musí být stíněný. Kabel není koaxiální, ale je to běžný signálový kabel užívaný k propojení zesilovačů a CD přehrávače, zakončený 3,5mm jackem. Signály jsou zde pochopitelně monofonní, takže stačí jednožilový kabel jakékoliv kvality se správně zapojeným konektorem (pravý a levý kanál mají být spojené). Hlasitost se reguluje ovladačem hlasitosti na scanneru a obvykle vyhoví vytočení tak max. do poloviny rozsahu. Signál nesmí být při poslechu slyšitelně zkreslen vlivem nastavení nadměrné hlasitosti - takto poškozený signál nelze již dodatečně opravit zeslabením ovladačem hlasitosti v PC. V PC nastavíme hlasitost tak, aby indikátor (pokud je jím software ke zvukovce nebo dekodér ACARS vybaven) jen ve špičkách zasahoval do červeného pásma. Toto nastavení je nutno provádět zkusmo.
SOFTWARE PRO DEKÓDOVÁNÍ SIGNÁLU ACARS
jsou obecně trojího druhu:
- Dekodéry FSK modulace - ty jsou placené (velmi drahé, ale s nekonečným množstvím možností nastavení), nebo volně šířené. Jejich nevýhoda je obtížné nastavení a vyladění, které vyžaduje značné radioamatérské znalosti o příjmu digitálních signálů. Výhodou je univerzálnost a možnost přizpůsobit aplikaci přesně svým potřebám - doporučujeme jen vývojářům...
- Dekodéry ACARS 1. generace - jsou volně stažitelné, pracují pod Windows 3.1 - XP nebo i DOSem a dekódují signál ze zvukové karty, který převedou do textové podoby. Nic dalšího s ním nedělají - výstupem je sled písmen, který představuje zprávu, která se nějak uloží. Mnohdy je možné text přímo takto přečíst, jindy je potřeba použít tabulky zpráv, kde je uvedeno, co který znak znamená.
- Pokročilé dekodéry ACARS 2. generace - pracují pod W98 - XP, umí všechno to, co dekodéry 1. generace a navíc disponují knihovnou zpráv, online připojením k síti (internetu) nebo jiným instalacím dekodérů; automaticky převádějí přijaté zprávy do srozumitelné podoby a podle typu zprávy přímo zobrazí například ilustrační fotografii letadla nebo dokonce zanesou na mapy přijatou polohu letadla. Programy jsou ve spolupráci s připojením k internetu schopny komunikovat i mezi sebou a vytvářet tak "pseudoonline" přehled o letadlech v daném regionu prostřednictvím vytvářených serverů, umožňujících přijatá data sdílet jinými uživateli.
Hlavní těžiště zájmu posluchačů ACARS ale leží v monitorování polohy letadla a dále pak ve sledování konkrétních letadel (kolikrát za rok vám letí nad hlavou určité konkrétní letadlo), včetne třeba online galerie jejich fotografií. Bohužel, polohových zpráv je v ACARSu pomálu (není to žádný navigační prostředek) a tak jen velmi malá část letadel poskytuje tímto způsobem informaci o své poloze. Týká se to především letů na krátkých či středních tratích.
Praktické zkušenosti a další alternativní možnosti příjmu signálu ACARS, včetně software přineseme v dalším pokračování článku
VDL (VHF Data Link)
je komunikační systém, který umožňuje jedním zařízením realizovat digitální i analogový přenos mezi letadlem a zemí. Hlavním smyslem zavádění je zvýšený požadavek na kapacitu přenášených dat a lepší využití leteckého pásma, kde začíná být těsno. Systém je mnohem více integrovaný do systémů letadla a víceméně bez účasti pilota komunikuje s pozemní stanicí - přitom si sám zvolí volnou frekvenci nebo spíše volné frekvence a tak se zamezí stavu, kdy zpráva musí dlouho čekat.
Systém VDL zabezpečuje datový přenos po spoji "letadlo - země" v rámci letecké telekomunikační sítě (ATN). VDL bude pracovat paralelně s jinými podsítěmi ATN "letadlo - zem". Pozemní stanice VDL sestává z radiopřijímače VKV a počítače, a je schopna zpracovávat protokol VDL v rámci celé zóny pokrytí. Stanice VDL zabezpečuje připojitelnost prostřednictvím pozemní telekomunikační sítě (např.používající protokol X.25) s mezilehlými stanicemi ATN, které budou zabezpečovat přístup k pozemním koncovým systémům ATN. Pro navázání spojení s pozemními stanicemi VDL jsou letadla vybavena avionikou VDL. Při navázání spojení "letadlo - země" budou použity kanály 25 kHz v pásmu VKV letecké pohyblivé (traťové) služby, u nás v pásmu 136,900 - 136,975 MHz, které je zatím volné.. V současnosti není v ČR ještě VDL 100% specifikováno, takže případné použití je spíše experimentální a vývojovou záležitostí.
