항공 교통 감시 및 통신 시스템{AIR TRAFFIC SURVEILLANCE AND COMMUNICATION SYSTEM}

현존 내셔널 에어스페이스 시스템 항공 교통 관제 하부조직은 효과적인 반면에 다수의 문제점도 있다. 이러한 문제점에는:

* 항행, 감시 및 공중-지상 무선장비의 광대한 네트웍 유지에 필요한 매우 높은 수준의 운용 및 유지비.

* 필요한 요구조건을 수용하기에는 불충분한 스펙트럼이 VHF 대역에서 이용되고 있으며 따라서, 이러한 스펙트럼은 공중-지상 라디오, VOR, 및 계기 착륙 시스템의 위치 선정 콤포넌트에 의하여 사용되고 있다. 이용 주파수의 부족은 항공 교통 관제 서비스 확대의 걸림돌이 되어가고 있다.

* 노후된 감시, 항행 및 공중-지상 무선 콤포넌트에 대한 매우 높은 교체비용.

* 현재의 아날로그식 무선 기술에서 당면하는 고 채널 노이즈.

* 아날로그식 통신 기술에서 허용된 효과적인 통신 네트웍 관리 및 통제에 대한 제한된 능력.

* 진보된 항공 교통 관제 연산 목적에는 불충분한 데이터를 초래하는 제한된 감시 정확성.

* 높은 허위 경보율 및 분해능 연산을 용이하게 지원하지 않는 데이터를 초래하는 항공교통 경보 및 충돌 우회 시스템에 있어서의 제한된 방향성 감별.

* 공중-지상 주파수 체증, 관제탑의 고 작업 부하 및 실수하기 쉬운 공중-지상 교신을 초래하는 공중 -지상 데이터 통신능력의 부재.

[발명의 배경 및 발명의 간단한 설명]

내셔널 에어스페이스 시스템(National Airspace System : NAS)산하의 항공 교통 관제(Air Traffic Control : ATC) 서비스는 3가지 주요한 기능 즉, 항행, 감시 및 통신이라는 주요한 기능을 제공한다. 항행(navigation)에 의하여 항공기는 지정 경로를 따라서 운항하게 된다. 감시에 의하여 항공기 위치에 대한 정보 수집이 이루어진다. 공중-지상 통신에 의하여 항공 교통 관제 지시 사항의 조종사로의 전달, 및 조종사로부터의 데이터 및 요구 사항의 접수가 촉진된다. 내셔널 에어스페이스 시스템은 이러한 항공 교통 관제의 주요한 기능을 지원하기 위해 광범위한 현존 하부조직을 가지고 있다.

항행을 지원하기 위해서, 국가는 네트웍 959 VHF 전방향 범위(VHF Omnidirectional Range : VOR)로 커버된다. 상기 VOR은 도중에 및 최종 환경에서 항공기 운항을 위한 주 지원체인 공간에 신호를 제공한다. VOR은 거리 측정 장비(Distance Measuring System; DME), 장거리용 항법 시스템 C (LORAN C), 및 증가하는 범위로 전역 위치탐지 시스템(Global Positioning System : GPS)으로 보조된다. 계기 착륙 접근 운항을 보조하기 위하여 , 공항은 797 계기 착륙 시스템을구비한다.

감시의 필요성은 제 1 및 제 2 레이다 시스템의 네트웍의 유지에 의하여 충족된다. 이러한 네트웍은 298 제 1 레이다 및 이와 연계된 제 2 레이다 센서 및 대략 30 개의 제2 레이다 -감시 지역만- 로 구성된다.

공중-지상 통신 기능은 조종사와의 직접 교신을 요하는 비행도중, 종착지, 관제탑, 및 비행 서비스 스테이션 제어부에서 종단(termination)을 가진 VHF 및 UHF 무선 네트웍을 통해 지원된다.

상술한 운항, 감시, 및 통신 하부 구조에 의하여 지원된 항공 교통 관제 시스템은 항공 교통 관제 시스템에 참여하는 항공기 사이와 이들 항공기와 지상간의 안전한 분리를 확립하고 유지하기 위하여 사용된 주 시스템이다. 이러한 시스템에 대한 지원으로서, 연방 항공국이 개발되었고 항공기는 항공교통 경보 및 충돌 우회 시스템(Traffic Alert and Collision Avoidance System : TCAS)을 갖추고 있다. 이러한 시스템은 제 2 레이더 호출에 응답하는 항공기내 트랜스폰더(transponder)로부터 수신된 데이터를 이용하며 불안한 항공 교통 상황에 대한 최종의 방어선이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적, 장점 및 특징은 하기의 명세서 및 첨부 도면에 따라 고찰될 때 더욱 명확해 진다.

도 1 은 항공기 또는 지상 송신기에 의한 버스트 구조 요소의 예시도.

도 2 는 통상적인 수퍼- 프레임 체제의 예시도.

도 3 은 본 발명에 따른 프레임 양태의 예시도.

도 4A, 4B ,4C 및 4D는 각각 지상-공중 서브프레임 1 의 포맷, 서브프레임 2 에서 공중-지상 버스트 포맷, 서브프레임 3 에서 공중-지상 버스트 포맷, 및 서브프레임 4 에서 공중-지상 버스트 포맷의 예시도.

도 5 는 사용자 감시 버스트를 예시하는 표를 도시한 도면.

도 6 은 본 발명에 따른 항공기 데이터 트랜시버 양태의 블록 다이어그램.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 항공기 장비의 완전한 한조를 예시하는 일반적인 블록 다이어그램.

도 8 은 지상 데이터 트랜시버 일 양태의 블록 다이어그램.

도 9 는 본 발명의 바람직한 일 양태에 따른 데이터 서브 네트웍 버스트의 다이어그램.

도 10 은 본 발명의 양호한 실시예의 전형적인 서브 네트웍 장비 배치도.

도 11 은 시스템 구조의 추가적 기능의 블록 다이어그램.

도 12 는 본 발명에 따른 전형적 섹터 서브 네트웍의 예시도.

도 13 은 본 발명에 따른 두가지 전형적인 스위치-오버 시나리오의 예시도.

도 14 는 원시 서비스를 예시하는 표를 도시한 도면.

본 발명의 목적은 상술한 문제점들을 제거하기 위한 통합된 항공 교통 관제 통신, 항행, 및 감시 하부구조를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 현행 내셔널 에어스페이스 시스템에서의 문제점을 극복하는 통합된 통신, 운항 감시 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 주요 특징은 현존하는 VHF 대역에서 운용되는 신규한 공중-지상 라디오 하부구조이며, 한쌍의 주파수가 각각의 항공 교통 관제와 연계된다. 주파수중 하나는 현행 항공 교통 관제 운용 개념과 일치하는 항공 교통 섹터에 대한 공동회선 음성을 지원할 것이다. 제 2 주파수는 감시 데이터에 의존하는 다운 링크용 및 현행 연방항공국 양방향 데이터 링크 운용 개념과 일치하는 업링크 및 다운링크 데이터 통신용으로 사용되는 데이터 채널을 지원한다. 주파수는 각 시점에서 주파수 변화가 지상의 통제를 받도록 한쌍을 이루게 되고, 음성 및 데이터 채널 모두 신규한 공중-지상 주파수 쌍으로 동조될 것이다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 지원 라디오는 모두 디지털식이 되며 10.0kHz 간격으로 작동된다. 항공 교통 관제 서비스를 받지 않는 시계 비행(Visual Flight Rule) 항공기는 현행 항공 교통 관제 시스템에 존재하는 운용 개념의 변화없이 항공기로부터의 감시 데이터 수집을 허용하도록 공통 접근 채널 및 별도의 데이터 채널로 지원될 것이다.

본 발명에서 사용된 용어 SACOM은 항공 교통 관제 시스템에 사용된 본 출원인의 감시 및 통신 시스템(Surveillance And COMmunication system)을 의미한다.

SACOM시스템은 감시 요구조건을 충족시킬 데이터를 제공하기 위한 종속성 감시를 사용한다. SACOM 운항 데이터원은 운항의 단일 수단으로서 GPS를 허용하도록 연방 항공국에 의해 증대된 바와 같은 전역 위치선정 시스템이 될 것이다. SACOM 시스템은 양호한 실시예에서 SACOM 데이터 채널상에서 보고된 항공기 위치가 항공 교통 관제 목적에 적합하게 되는 것을 높은 확률로 보장하기 위한 다수 결정 방식(majority voting means)을 갖는 3중 중복(triply redundant) GPS 수신기를 사용한다. SACOM 데이터 링크 구조는 각각의 비행중인 항공 교통 관제 위치에 대해60대 이하의 항공기에 대한 8.4초 감시 업데이트율 및 각각의 최종 항공 교통 관제 위치에 대해 30대 이하의 항공기에 대한 4.2초 감시 업데이트를 보고하는 30개의 위치를 제공한다. 위치 보고는 이들 데이터의 배포를 제공하는 지상 네트웍을 통해 요구되는 지상 시스템에 이용될 수 있을 것이다. 위치 보고는 소정의 지역에 대해서 관심의 대상이 되는 다중 데이터 링크 주파수의 모니터링을 허용하게 될 RF 전단을 통해 SACAS(항공교통 경보 및 충돌 우회 시스템을 대체하는 공-대-공 충돌우회시스템) 시스템에 이용될 수 있을 것이다.

SACOM 시스템은 데이터 링크 시스템(DLS) 개념 및 항공 원거리통신 네트웍 (Aeronautical Telecommunications Network : ATN) 프로토콜 구조와 일치한다. 탑재된 콤포넌트는 현대 항공기 데이터 구조에 잘 맞도록 설계된다. 공중-지상 라디오외에 주요 지원 지상 콤포넌트는 SACOM 교신 관제기(SACOM Communication Controller; SCC)이다. 이러한 콤포넌트는 업링크 데이터를 포맷하고 일반적인 교신 데이터로부터 다운링크된 감시 데이터의 분리를 제공한다. 감시 데이터는 정적식 항공로 배정 테이블에 따라 요구되는 항공 교통 관제 프로세서에 유포된다. 데이터 링크 시스템 통신 데이터는 항공 원거리통신 네트웍 항공로 배정 기능을 통해 네트웍 프로토콜 층에서 항공 원거리통신 네트웍에 인터페이싱된다.

본 발명의 시스템은 하기와 같이 현존하는 통신, 운항, 감시 구조와 관련하여 언급된 문제점을 해결한다:

* SACOM에 의하여 노후 ATCBI 감시 시스템 교체 비용이 필요없게 된다.

* SACOM에 의하여 제 2 감시 센서의 광범위한 네트웍 유지 필요성의 제거를통해 하부조직 O＆M 단가가 감축된다.

* SACOM은 조종사 및 관제탑에서 현재 당면하고 있는 채널 노이즈를 현격히 감소시키는 고 품질의 디지털 음성을 제공한다.

* SACOM에 의하여 디지털 기술에 의하여 촉진된 통신 네트웍 모니터링 및 통제 수준이 중가된다.

* SACOM은 양방향 데이터 링크(Two-Way Data Link; TWDL), 비행-정보-링크 (Flight-Information-Link; FIS-DL) 및 교통 정보 시스템 데이터 링크(Traffic Information System Data Link; TIS-DL)능력 및 항공 원거리통신 네트웍/구조 프레임웍 개념을 지원할 수 있는 공중-지상 통신 서브네트웍을 제공한다.

본 발명에 따른 양호한 실시예의 주요한 기술적인 장점의 개요는 하기와 같다:

* 10.0 Hz 디지털 음성 채널 -VHF.

* 10.0 Hz 디지털 3D 위치 보고 및 데이터 링크 채널.

* 현재의 760개의 음성 채널에 비해 전체 2900개의 VHF 음성 및 데이터 채널로의 증대.

* - 전지역 감시

- SACAS 표적 보고

- 최종 지표

에 대한 8M/2σ 삼차원적 정확성

* 더욱 신속한 위치 보고 업데이트율

- 운행도중 8.4초

- 최종 4.2초

* 데이터 서브 네트웍은 평균 6.6 Kpbs를 제공한다.

* 데이터 서브 네트웍은 호환성 항공 원거리통신 네트웍 및 양방향 데이터 링크(TWDL)이다.

* 더 많은 처리량을 요하는 관제 섹터에서는 추가의 데이터 채널이 첨가될 수 있다.

* 고유한 디지털 데이터 및 위치 보고 프로토콜 -어느 지역에서도 위치 보고 또는 데이터의 오전(誤傳) 없음.

하기의 섹션은 RF 링크 디자인, 공수 장비, 지상 RF 터미날 장비, 바람직한 데이터 프로토콜 구조를 포함한 본 발명에 의하여 요구되는 내셔널 에어스페이스 시스템 지원 하부조직을 포함한, 본 발명의 구성 요소의 상세한 정보를 제공한다.

[무선 링크 변조, 프로토콜 및 장비]

공중-지상(A/G) 음성 및 데이터 통신 서브 네트웍 모두 할당된 무선 주파수상에서 방송 신호에 의해 지원된다. 각각의 섹터는 공동회선 음성에 대한 할당된 하나의(1) 무선 주파수 및 다중 데이터 통신에 대한 하나의(1) 무선 주파수이다. 주파수 할당은 민간용 VHF 및 군사용 UHF 대역(복합 시스템의 경우)에서 공중-지상 목적을 위한 현행 RF 할당으로부터 선택된다. 이와 같은 방송 네트웍의 경우, 네트웍에 연결된 엔티티(entity)(항공기 및 지상 터미널)는 섹터에 대한 지정된 RF 주파수에서 신호를 방송함으로써 통신한다. 이러한 지정 주파수에서의 방송은 공중-지상, 지상-공중 및 심지어는 섹터에서의 공중-공중 통신을 지원할 것이다. 물론, 하나 이상의 엔티티에 의한 동시 방송으로 상호 간섭 및 실패한 통신이 유발될 것이다. 명백하게는, 이러한 동시 방송을 피하기 위해서는 조정 전략이 요구된다. 음성 채널의 경우, 이러한 조정은 후술된 경청 및 "푸쉬 투 토크(push to talk) 중재 메카니즘을 통해 제공된다. 데이터 채널의 경우, 조정은 이하에서 후술되는 서브네트웍 접속 프로토콜(Sub Network Access Protocol, SNAcP)을 통하여 데이터 링크 층에 제공된다.

[공중-지상 물리적 층]

데이터 및 음성에 대한 주파수 할당은 중심 주파수 및 할당 주파수의 10.0 KHz 간격과 일치하는 주변 영역을 포함할 것이다. 통상의 디지털식 무선 시스템에서 일반적인 횡축 위상 편이 변조(QPSK)로, 10.0 KHz 간격은 롤-오프 인자가 0.35인 상승된 코사인 필터 채널에서 14.4 Kbps 베이스 대역 데이터율을 수용할 것이다. 채널 엔코딩은 선택된 코딩 계획의 부정정차수(degree of redundancy)에 따라 유효 데이터 이송 속도를 14.4 Kbps 이하로 감소시킬 것이다. 무선 수신기에서의 신속하고 안정한 신호 획득 및 간소함을 수용하기 위하여는, 차동적인 QPSK(DQPSK) 신호 변조가 바람직하다.

따라서, 섹터에서의 모든 데이터 및 음성 통신은 항공기 또는 지상 송신기에 의한 짧은 RF 방송(송신 버스트로 언급), 및 뒤이어 항공기 또는 지상 수신기에서의 상기 버스트의 수신에 의해 지원된다. 섹터내에서의 음성 통신은 음성이 통상적으로 제공되는 것과 본질적으로 동일한 방식으로 작동가능하게 제공된다. 바람직하게는, 섹터당 단일 채널 주파수가 공동회선 음성 통신에 할당될 것이다. 이러한 채널은 참가자가 정상적으로 경청 모드에 있게 되는 푸쉬 투 토크 과정을 통해 섹터내 지상과 항공기에 의하여 시간 공유될 것이다. 필요시, 참가자는 버튼을 누르고 대화를 시작함으로써 빈 채널을 점유할 것이다.

현행 시스템과는 달리, 본 발명에 따른 시스템은 디지털이다. 아날로그 음성 파형은 통상의 음성 코딩 알고리듬을 통하여 디지털식으로 샘플링되어 양자화되고 압축된다. 제안된 RS(63,39) 코드 및 14.4 Kbps 신호전송 속도를 가지면, 9.6 Kbps(14.8 송신율) 이상의 디지털 음성 데이터 속도가 지원된다. 현대식 압축 알고리듬은 이러한 비트 속도로 근거리 시외 퀄리티(near toll quality)를 지원할 수 있다. 음성 통신의 각각의 송신은 디지털 압축되고 코드화된 음성의 페이로드에 의해 뒤따르는 프리앰블로 이루어진 버스트에 의하여 지원될 것이다. 음성 송신 버스트에 대한 동기화 프리앰블은 후술된 데이터 채널 버스트에 대한 프리앰블과 동일할 수 있다. 디지털 음성에 대한 페이로드 구조는 선택된 특정 음성 압축 알고리듬에 테일러링 될 것이다.

음성 및 데이터 서브네트웍 모두의 각 통신 버스트는 시간 다중 송신된다. 타임 에포크는 지상-공중 링크상 서브네트웍 관제소에 의한 방송이다. 이들 타임 에포크는 프레임의 경계선을 설정하고 할당가능한 버스트 시간 할당의 할당을 위한 하부구조를 제공한다. 버스트 할당 구조는 (선택된 송신 속도 14,400 bps에서, 252비트, 또는 126 QPSK 심볼과 동등한) 17.5 msec 길이의 시간의 할당가능한 단위(타임 슬롯으로 언급)에 기초한다. 이어서 타임 슬롯을 양호하게 규정된 버스트 구조에 편제시킨다. 양호한 실시예에서, 항공기 또는 지상 송신기에 의한 각각의 버스트는 도 1에서 설명한 바와 같은 하기의 콤포넌트로 구성된다.

1. 지속기간이 5 msec 인 보호 대역(11): 이러한 타임 보호(송신 시간의 72비트와 동등)는 섹터의 지리학적 범위를 가로질러 RF 신호 이동 시간에 의하여 구동되고, 이러한 보호 대역은 버스트의 말단 부근의 송신기와 버스트의 개시부에 있는 제 2 터미날간의 어떠한 상호 간섭도 없도록 보장하는데 요구된다.

2. 지속기간이 3.75 msec 인 동기 프리앰블(12)(54 비트 또는 27 DQPSK 심볼): 동기 프리앰블은 송신 터미날이 파워에 있어서 충분히 램프업될 시간, 수신 터미날이 비트 동기화를 획득할 시간, 고유원어로 불리워지는 비트의 단일 형태로 버스트의 개시를 표시하기 위한 시간을 허용한다. 보호 대역(11) 및 동기 프리앰블 (12)는 버스트 헤더(10H) 를 구성한다.

3. 정보 페이로드(13)는 사용자 정보(SACOM 제어 버스트내의 시스템 관리 데이터)를 함유하는 버스트의 일부이다. 버스트의 이러한 부분은 2 속도 (63.39) 코드언어를 설명하는 적어도 8.75 msec 의 송신 시간을 항상 포함한다. 추가 정보 페이로드 슬롯(15)(각각 동일한 17.5 msec 지속기간)이 버스트에 부가될 수 있다(엔코딩된 사용자 데이터의 1024개의 8중수까지). 정보 페이로드는 채널 에러의 교정을 지원하는 리드 솔로몬(Reed-Solomon, RS) 블록코드로 엔코딩하는 것을 포함하며; 선택된 RS 코드는 (63, 39) 코드이며, 각 39 비트의 데이터에 24개의 수정 비트를 부가하여 총 63비트를 만드는 것을 의미한다; 이러한 엔코딩은 12개 이하의 연속 에러로 된 에러 버스트를 교정할 수 있다. (정보의 512개 8중수(4,096)비트의 사용자 정보 블록을 지원하는) 472.5 msec 의 전형적인 사용자 정보 페이로드는 총 27개의 슬롯을 요할것이다. 512개의 8중수(4,096 비트)로 이루어진 정보 페이로드는 각각 39 비트로 이루어진 106개의 코드어로 엔코딩되어 6,678개의 송신 비트를 생성한다. 이들 비트는 버스트 보호 대역 및 동기 프리앰블(총 126 비트)이 고려될 때 252 비트 SACOM 송신 슬롯 27 개를 요한다. 즉, 이러한 정보 페이로드의 송신은 27개의 슬롯 (또는 동등하게는 472.5 msec의 송신 시간)을 요한다.

모든 항공기는 감시를 위해 확보된 양호하게 규정된 시간 할당으로 감시 데이터를 지상으로 정기적으로 전송하기 위해 상기 버스트 구조를 사용한다. 감시 데이터 메시지는 동기 프리앰블 및 보호 타임을 포함한 35 msec 의 총 버스트에 대하여, 1 제어 슬롯 및 감시 정보 페이로드의 나머지에 대한 추가의 1 슬롯을 명목상 점유하는 엄격한 포맷으로 코드화될 것이다.

항공기는 필요에 따라 항공 원거리통신 네트웍-호환성 프로토콜 데이터 유닛 (Protocol Data Units, PDU)를 지상 목적지로 보내기 위하여 유사한 버스트 구조를 사용할 것이다. 일 실시예에서, 이러한 데이터 버스트는 프로토콜에 기초한 예약을 통해서 "스케쥴이 잡히게" 될 것이다. 섹터내의 지상 라디오로부터의 버스트는 요청된 데이터를 항공기로 중계한다; 지상 라디오는 또한 섹터내 모든 항공기에 의한 데이터 채널 접속을 조정하고 관리하는 제어 데이터를 방송하게 된다. 이들 데이터 버스트는 비접속 네트웍 층 프로토콜 페이로드의 2코드어를 유지하는 제어슬롯 및하나 또는 그 이상의 부가적 사용자 페이로드 슬롯으로 구성되며, 슬롯 각각은 부가적 4코드어를 지원한다. 프로토콜 데이터 유닛 길이는 사용자 정보의 1024개의 8중수의 길이까지 다양할 수 있고 항상 정수의 SACOM 프레임에 의하여 엔코딩되고 지원될 것이다. 모든 사용자 데이터 송신은 엔코딩될 것이다. 64개의 8중수( 512 비트)의 비접속 네트웍 층 프로토콜 PDV는 4 슬롯(70 msec)의 버스트 길이를 요하는 반면에, 512개의 8중수(4,096 비트)의 비접속 네트웍 층 프로토콜 데이터 유닛은 27슬롯(472.5 msec)의 버스트 길이를 요한다. 1024개의 8중수(8,192 비트)의 최대 항공 원거리통신 네트웍 호환성 비접속 네트웍 층 프로토콜 데이터 유닛은 53 슬롯(927.5 msec의 버스트 타임)을 요한다.

[공중-지상 데이터 링크 층]

SACOM은 다양한 업링크 및 다운링크 디지털 데이터 통신 참가자간에 하기의 공중-지상 물리적 데이터 통신 링크를 공유하기 위한 시분할 다중 접속(TDMA) 설계(후술될 것임)를 사용한다. 도 2 에서 도시된 바와 같이, 제 1 데이터 링크 층 구분 요소는 SACOM 슈퍼프레임(16)이다. 슈퍼프레임은 14,400 bps의 기본 송신 속도에서 8.4 초의 송신원으로 이루어진다.

[버스트 및 방송 프레임 구조]

SACOM 슈퍼프레임은 6개의 프레임 17-1, 17-2 ...... 17-6으로 구성되며, 각각 1(1.4)초의 지속기간을 갖는다. 프레임은 항공기 또는 지상에 의해서 특정 송신 버스트로 할당될 수 있는 80개의 타임 슬롯(18)(각각의 타임 슬롯은 17.5 msec의 지속 기간을 갖고 252 송신 비트를 제공한다)으로 구성된다. SACOM 타임 슬롯은 할당가능한 송신원의 최소 단위이다. 최소 허용 SACOM 버스트는 1 슬롯의 지속 기간(17.5)을 갖는다. 이는 (78 사용자 정보 비트 및 48 엔코딩 비트의 2 코드단어로 구성된) 9 비트 정보 마커 및 126 송신 비트로 구성되는 정보 페이로드를 포함한다. 각각의 버스트 또한 동기 프리앰블의 5 msec(72비트) 및 3.75 msec(54 비트)의 명목상 보호 타임을 포함한다.

80개 이하의 분리된 버스트(각각 단일 슬롯 지속기간을 가짐)를 1.4초 지속기간의 1초 프레임으로 맞출 수 있다. 채널 예비 서브프레임 및 송신 확인에 대한 요청은 전형적으로 단일 타임 슬롯으로 구성될 것이다. 감시 버스트는 항상 고정된 수의 슬롯(명목상 2)을 갖게 될 것이며, 데이터 버스트는 전형적으로 (78 개의 사용자 비트를 포함하는) 상술한 하나의 제어 슬롯 및 잔여 사용자 정보 페이로드에 대한 다양한 수의 추가 슬롯으로 구성될 것이다.

[서브프레임 편제]

공중-지상 및 지상-공중으로부터의 모든 데이터 통신은 TDMA프레임 구조내에서 발생한다. 즉, 프레임은 지상 및 항공기 송신기에 의한 버스트 시리즈로 구성된다. 각각의 버스트는 정수의 타임 슬롯이다. 개개의 버스트는 송신 방향 및 지원될 서비스의 유형에 따라서 서브프레임내로 편제된다. 각 프레임내에는 하기와 같이 4종의 서브프레임이 존재한다.

1. 업링크 데이터를 중개할 뿐만 아니라 TDMA 타이밍 및 데이터 링크 제어 메시지를 전달하는 지상-공중 버스트(도 4A).

2. 항공기 운항 상태 및 데이터 송수신 필요성을 전달하는 동기 송신 서비스(Synchronous Transmission Service, STS) 버스트로서 언급되는 공중-지상 감시체제(도 4B).

3. 온-보드 데이터(데이터 링크 적용 서비스 등)를 지상으로 전달하는 비동기 송신 서비스(Asynchronous Transmission Service, ATS) 버스트로서 언급되는 공중-지상데이터(도 4 C).

4. 데이터 송수신 요청을 위한 다른 하나의 모드를 제공하는 공중-지상 예비 버스트.

각 프레임내의 서브프레임 경계는 역동적이고 프레임 구조가 현재의 송신 필요성에 부합하도록 SACOM 데이터 제어기(SDC) 스케쥴러에 의하여 조정된다. 이들 경계는 서브프레임을 포함하는 지상-공중 버스트내의 방송이다. 서브프레임 경계의 위치는 슈퍼프레임내 6개 프레임 각각에 대해 상이할 수 있다. 그러나, 서브프레임 경계는 슈퍼프레임 기초에 의해서만 변형될 수 있다. 시간은 영역 제어 설비(Area Control Facilities, ACF)내에 위치한 SACOM 제어 센터로부터의 타이밍 에포크 방송이 참고된다. 시간은 SACOM 데이터 제어기에 의하여 서브네트웍을 가로질러 동기화된다. 송신 버스트 시간에 대한 회선 쟁탈은 SACOM 데이터 제어기 내에 있는 시스템 스케쥴러에 의하여 운영되는 예비 방식을 통해 중재된다. 중재 메카니즘은 지원된 두 가지 운용 방식(동기 및 비동기 서비스)에 대하여 상이하다.

도 4A 에 도시된 서브프레임 20-1은 SACOM TDMA 타이밍 및 예비 통보 모두를 전달하는 단일 지상-공중 버스트이다. 서브프레임 1은 또한 특정 항공기에 어드레스된 데이터를 함유하는 지상-공중 항공 원거리통신 네트웍 프로토콜 데이터 유닛(비동기 교통)을 함유한다. 이러한 교통은 모든 항공 원거리통신 네트웍 지상-공중 페이로드를 포함한다.

도 4B 에 도시된 서브프레임(20-2)는 이하에서 정의되는 바와 같이 모든 동기 공중-지상 버스트를 포함한다. 이러한 서브프레임은 특정 섹터에 참여하고 있는 모든 항공기에 대하여 전용의 공중-지상 송신 시간을 지원한다. 서브프레임 2는 각 버스트가 섹터내 항공기에 고유하게 할당되는 다중 버스트로 구성된다. 동기 운용 방식은 항로 섹터내 각 항공기로부터 슈퍼프레임 당 1회의 감시 보고를 지원하고, 이러한 보고는 항로 섹터내 감시 메시지에 대한 8.4초 재생율을 제공한다. 종착 영역내의 각 항공기는 매 4.2초의 재생율에 대해 각 슈퍼프레임에 2회의 위치 보고를 제공한다. 근본적인 각각의 동기 서비스는 보호 대역, 프리앰블, 및 1-1/2 슬롯 및 감시 보고로 구성된 정보 페이로드에 대한 2 슬롯을 포함한다. 즉, 각각의 감시 버스트는 보호 대역, 버스트 동기 프리앰블 및 엔코딩을 포함하여, 총 시간 37 msec 를 요한다. 후술되는 바와 같이, 각각의 할당된 동기 공중-지상 버스트 또한 비동기 운용 방식을 통해 추가의 항공 원거리통신 네트웍 페이로드로 발신자의 다운링크를 증대하기 위한 기회를 발신자에게 제공한다. 즉, 각각의 공중-지상 동기 버스트는 TDM 프레임의 통계적으로 다중 송신된 부분에 대한 접속을 요청할 기회를 발신자에게 제공한다.

도 4C 에 도시된 서브프레임(20-3)은 후술되는 공중-지상 비동기 데이터 버스트를 함유한다. 이러한 서브프레임에서의 버스트 시간은 서브프레임(20-2) 내에 동기 버스트에 포함된 요청 및 서브프레임(20-4)의 예비 슬롯을 통해 확보된다.

SACOM 데이터 제어기는 이러한 요청을 접수하고, 마찰을 중재하며, 서브프레임 1내의 서브프레임(20-4)를 방송한다. 항공기 탑승시, SACOM 데이터 프로세서(SDP)는 데이터 송수신 요청을 공식화하는 기능을 수행하고, 또한 (송신 및 수신된) 채널 버스트와 항공 원거리통신 네트웍의 데이터 프레임간에 요구된 어셈블리/디셈블리 해독을 수행한다.

최종적으로, 도 4D 에 도시된 바와 같이 서브프레임 20-4는 논리 예비 채널이다. 이러한 서브프레임은 공중-지상 데이터 발신 요청을 위한 추가의 기회를 제공한다. 이러한 기회는 감시용으로 사용된 전용 동기 운용 방식을 통해 매 8.4초 마다 양호한 신뢰성으로 제공되는 반면에, 서브프레임 20-4는 이러한 매 주기적 8.4초 접속 타임을 증대시키고 모든 프레임에 다른 하나의 예비 기회를 제공한다(각각1.4초씩 1회). 예비 채널에의 접속은 랜덤 접속 방식(슬롯팅된 Aloha)을 통해 이루어지므로 부하가 많이 걸린 상태하에서 동시다발성 송신 버스트에 기인한 충돌이 가끔 발생할 수도 있다.

도 3 은 본 발명에 따른 송신 버스트의 전형적인 시리즈를 예시한다. 개개의 버스트는 중첩이 일어나지 않도록 보장하기 위하여 5 msec 보호 대역에 의하여 분리된다. 각각의 버스트는 비트 동기화 및 버스트 동기화어를 지원하는 동기 프리앰블(12)로 개시된다. 비트 동기패턴은 교대로 일어나는 1와 0의 스트링일 수 있고 버스트 동기어는 우수한 상호 상관성을 갖는 비트의 시퀀스(월리어드 코드와 같은)이다. 서브프레임(20-1)에 있어서, 버스트 동기어는 1.4 초 에포크에 도달하고 SACOM TDMA 타이밍에 대한 타임 레퍼런스를 제공하며 모든 항공기가 SACOM 시스템시계에 동기화 하도록 허용하기 때문에 특히 중요하다.

도 4A 는 버스트 동기어, 프레임 시퀀스수 및 현행 스케쥴/ TDMA 버스트 할당의 허가를 기술하는 제어 파라메터를 포함하는 샘플 서브프레임(20-1)을 예시한다. 또한, 도 4A 는 서브프레임내에 포함된 업링크 비동기 데이터(항공 원거리통신 네트웍 페이로드)의 서브프레임 위치를 설명한다. 도 4B 내지 4C 또한 이와 마찬가지로 각각 서브프레임(20-2, 20-3 및 20-4)에서의 버스트(들)의 구조를 설명한다. 모든 경우에 있어서 버스트는 송신기의 동일성을 포함하고, 버스트 유형을 지시하며, 전방 에러 교정필드를 포함한다. 도 5 에 도시된 테이블은 전형적인 감시 버스트의 상세한 브레이크아웃과 함께 이들 서브프레임 구조의 개요를 보충설명하고 있다.

[방송 매체 접속 프로토콜]

매체 접속 프로토콜은 상술한 프레임 구조에 의하여 지원된다. 서브프레임 (20-1)은 시스템 제어 오더와이어를 지원하고 타이밍 에포크, 프레임 구조의 규정(서브프레임 경계 위치) 및, 섹터내 모든 항공기에 대한 공중-지상 버스트 할당을 전달한다. 각 슈퍼프레임내 제 1 프레임의 오더와이어는 시스템 상태에 대한 정보를 포함하고 슈퍼프레임내 기타 프레임에 대한 역동적 프레임 경계의 위치에 대한 제어 정보를 제공한다. 역동적 프레임 경계는 슈퍼프레임의 각 프레임내 4개의 서브프레임에 할당된 송신원의 양을 규정한다. 슈퍼프레임의 후속 프레임의 오더와이어는 추가의 프레임 타이밍 에포크 및 이 프레임에 대한 서비스 할당을 제공한다. 항공기에 할당된 사용배정된 감시 버스트는 항공기로 하여금 매 8.4초 마다 추가의비동기 서비스(항공 원거리통신 네트웍 프로토콜 구조는 공중-지상 링크에 대하여 지원)를 요청할 수 있게 한다. 서브프레임 20-4내의 비동기 예비 채널은 슬로팅된 알로하(Aloha) 중재 메카니즘하에서 매 프레임마다 한번 공중-지상 송신 시간(1.4 초)을 요청할 추가 기회를 제공한다.

동기(사용 배정된) 대 비동기(통계학적으로 다중 송신된 TDM) 운용 방식에 대한 상이한 접속 프로토콜이 존재한다. 동기 서브프레임에의 초기 접속은 본 발명의 SACOM 데이터 제어기를 통해 조정된다. 즉, 들어오는 항공기는 하나의 섹터에서 다른 하나의 섹터로의 스위치오버 과정의 일부로서 동기 방식 할당으로 할당된다. 초기 접속은 항공 원거리통신 네트웍 네트웍으로 들어오기 위한 관리 과정과 유사한 방식으로 출발 시간에서 운용 과정의 일부로서 달성된다.

이와는 달리, 새로운 항공기(사전의 동기 접속없이 새로운 섹터의 서브네트웍에 들어오는 항공기)는 비동기 교통을 위해 후술된 슬로팅된 알로하 중재 메카니즘을 통해서 서브네트웍에 들어갈 수 있다. 동기 할당은 SACOM 데이터 제어기에 의하여 스케쥴될 수 있고 비동기 운용 방식과 유사한 방식으로 다음 프레임내의 공중-지상 버스트 내에서 시스템 오더와이어를 통해 유포된다. 일단 항공기가 소정의 할당을 점유하면 , 항공기는 항공기가 섹터내에 있게되는 전 시간동안 (주기적으로 매 8.4 초마다 발생하는) 이러한 할당의 사용 배정된 사용을 갖게 된다.

비동기 서비스는 예비 방식을 통해서 항공기에 의하여 획득된다. 공중-지상 송신 서비스의 경우, 항공기는 데이터 메시지 발송 요청을 방송한다. 이러한 요청의 접수시, SACOM 데이터 제어기는 이를 해석하고 요청 항공기에 대한 송신 슬롯타임을 스케쥴잡고, 다음 프레임의 서브프레임 20-1내의 제어 정보와 함께 스케줄을 보낸다. 이어서, 항공기는 데이터를 할당된 비동기 할당으로 방송한다. 이러한 비동기 버스트는 또한 비동기 서비스가 지속적으로 필요한지 여부를 지시하는 SACOM 데이터 제어기에 메시지를 부속시킬 수 있다. 이러한 할당 과정에 따라 항공기는 다수의 공중-지상 서비스 장치를 하나로 묶게 되고 새로운 예비 버스트의 요구없이 추가의 교통 접속을 지속적으로 요청하게 된다. SACOM 데이터 제어기는 추가 메시지를 수신하고 따라서 동기 슬롯의 새로운 스케줄을 구성하게 된다.

비동기의 공중-지상 요청 메시지는 항공기에서 개시된다. 이들은 동기 버스트(서브프레임 20-1)를 통해서 또는 특별히 예비된 예비 채널(서브프레임 20-4)에서 발송된다. 항공기행의 모든 응답성 지상-공중 교통은 서브프레임 20-1의 지상-공중 서브-버스트내로 혼입되는 일련의 데이터 스트링내로 SACOM에 의하여 병합되고, 이러한 서브- 버스트는 섹터내의 특정 항공기 또는 모든 항공기로의 정보 송신을 지원한다. 모든 특정의 방송 지상-공중 메시지는 동일한 지상-공중 버스트로 통합된다. 각 항공기는 전 지상-공중 서브프레임을 듣고 판독한다. 즉, 서브프레임은 하나의 헤더 및 다수의 사용자 데이터 필드로 구성된다. 각각의 사용자 데이터 필드는 서비스 접속 연관수를 포함하여, 연관된 제어 변수를 갖는다. 접속체내의 어드레스는 목적지 항공기를 확인한다.

[논리 링크 제어 프로토콜]

논리 링크 제어 프로토콜은 서브네트웍 독립 수렴 프로토콜(SNICP) 층에 인터페이스를 제공한다. 이는 공유된 방송 매체내의 본 발명의 논리 링크를 규정한다. 논리 링크는 또한 동기 및 비동기 버스트 및 채널 예비 버스트를 확인하고 별도로 행로를 규정하는데 관여한다.

상기 논리 링크는 작업시간에 대한 고유 ID를 새로운 사용자에게 할당하는 "로그인"형 과정을 통해 세팅된다. 섹터내로 들어올 때, 모든 항공기는 작업 시간의 지속기간 동안 항공기를 고유하게 어드레스하는 접속 ID가 할당된다. 접속 ID는 단일 바이트일 것이다. 기타의 고유 작업시간 ID가 섹터내의 모든 항공기 또는 섹터내의 항공기의 서브세트를 어드레싱하는데 사용될 것이다. 접속 ID의 할당은 지상-공중 서브프레임(20-1) 버스트 내에 포함될 것이다.

차후 고 수준으로의 인터페이스는 비접속 네트웍 층 프로토콜 데이터 유닛의 일련의 스트림일 것이다. SACOM 논리 링크층은 데이터 PDV에 적절한 꼬리표로 표시를 하고 이를 SACOM 물리적 층내로 삽입한다. 지상 무선 송신기에서, 비접속 네트웍 층 데이터 장치의 일련의 스트림이 도착하고 SACOM 데이터 제어기에 의하여 서브프레임 20-1 버스트내로 혼입된다. 지상 무선 수신기에서, 각각의 버스트 시리즈가 지상에서 수신되고 SACOM 데이터 제어기는 이들 버스트의 프레이밍 및 기타 오버헤드를 스트리핑하여 비접속 네트웍 층 PDV의 일련의 단일 스트림을 출력한다. 항공기에서, SACOM 데이터 프로세서는 지상의 SACOM 데이터 제어기에서와 같이 필적할 만한 논리 링크 기능을 수행한다.

[체중된 운용 시나리오]

섹터에 역동적으로 할당되는 추가 주파수의 사용은 필요에 따라 제공된다. 보충적인 비동기 서비스를 제공하게 될 다른 하나의 데이터 채널을 지원하기 위하여 추가의 주파수가 사용될 것이다. 정상 운용중의 사용 배정된 단일 데이터 주파수만으로, 이러한 단일 주파수는 공중-지상 및 지상-공중 교통에 의하여 공유된다. 체중 기간 동안, 단일 주파수상에서의 이러한 2 방향성 교통의 지원이 가능하지 않을 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 제 2 데이터 주파수는 섹터에 역동적으로 할당될 수 있다.

이러한 시나리오는 항공기 또는 지상에서 적은 여분의 추가 장비로 교신 대역폭을 배가할 것이다. 이러한 시나리오를 지원하기 위해서는, 항공기는 단지 사용 배정된 주파수상에서의 송신능이 필요할 뿐이며 반면에 이는 역동적으로 할당된 주파수상에서 수신되며, 또한 단일 송신기 및 단일 수신기만이 요구되지만 그러나, 항공기가 사용 배정된 데이터 채널상에서의 서브프레임 1의 오더와이어 방송중에 제 2 채널 상에서 경청이 요구되는 경우, 항공기는 이중 데이터 채널 무선 수신기를 요할 것이다. 항공기는 (충돌 회피 시스템의 일부로서) 기타 항공기의 동기 방송에 귀기울여야 하며 반면에 제 2 데이터 채널상에서 비동기 송신 서비스 데이타를 수신하는 경우에도 이중 채널 수신기가 또한 요구될 것이다. 체중 시나리오를 지원하기 위해서는, 지상 수신기는 (사용 배정된 데이터 주파수상에서의 수신 및, 제 2 주파수상에서의 송신으로) 동시 운용할 수 있는 단일 송신 채널 및 단일 수신 채널로 구성되는 것이 필요할 뿐이다. 그러나, 만약에 효율면에서, 지상 송신기가 서브프레임 1동안 제 2 주파수상에서의 비동기 송신 서비스 데이터 송신이 요구되는 경우, 지상 송신기는 이중 송신기를 요할 것이다. 하기의 서브섹션에서의 논의를 간략히 하기 위하여, 각각 항공기 및 지상에 대하여 단지 하나의 단일 채널 수신기 및 단일 채널 송신기가 존재하는 것으로 가정한다.

[전형 주파수 할당]

공동회선 음성용 현행 민간 공중-지상 라디오는 현재 118 MHz 와 138 MHz 사이의 VHF 주파수를 차지하고 있다. 개별적인 음성 채널을 지원하는 캐리어의 공간은 25 KHz 만큼 떨어져 있다. 또한, GPS 위치가 모든 항공기에 대하여 완전히 충족시키는 때 이용가능한 대략 108 MHz로부터 118 MHz까지 VOR 스펙트럼이 있다. 또한 연합 감시 및 데이터 시스템내에서 사용될 수 있는 공동회선 음성용으로 사용하는 군사용 UHF 스펙트럼이 있다. 본 발명을 충족하는 비결은 압축된 디지털 음성이 10.0 KHz의 음성 채널 간격을 허용할 수 있다는 가정이다. 사실상, 저가의 기술은 디지털 또는 아날로그 음성 채널과 10.0 KHz 간격을 지원할 수 있다. 이러한 채널 간격 감소로, 다수의 채널이 공중-지상 데이터를 지원할 수 있게 된다.

트랜스미터 또는 수신기가 동일한 장소에 배치되며 또한 동일한 안테나를 공유하고 있으므로 음성 및 데이터 채널 사이의 주파수 분리가 필요해 진다. 이하에서는 공중-지상 라디오용 VHF에서 전류 분할은 천이 구간내에서 또한 완전한 SACOM 이행 말단 상태에서 사용할 수 있는 방법에 대하여 설명될 것이다.

[공중수송 장비에 대한 설명]

SACOM 데이터 채널을 지원하는데 필요한 기내에 장치된 장비가 제 6 도에 도시되어 있다. 데이터 프런트 앤드(22)는 채널 또는 물리적 층과의 인터페이스를 지원하며, SACOM 데이터 프로세서(23)은 채널로의 접근 및 비접속 네트웍 층 프로토콜과의 인터페이스를 제어한다.

이송 방향에 있어서, SACOM 데이터 프로세서(23)는 관련 공중 대 지상 전송 프런트 앤드를 전송 버스트로 공급하는 비트 흐름을 만드는 버스트 어셈블러(24)를 가지고 있다. 비트 흐름은 인터페이스로부터 수신된 비접속 네트웍 층 프로토콜 PDV(25)와 항공 제어기로부터 수신된 동기 데이터로 구성된다. 이송 프런트 앤드는 버스트 어셈블러로부터 버스 흐름을 수신하며 또한 전방의 에러 엔코딩(27)을 이행하며 또한 동기 순서를 첨가한다. 완전한 비트 흐름이 SACOM 데이터 프로세서 스케쥴러(26)에 의해 조정되면서 적당한 시간에 라디오를 통과한다. 이때 데이터는 버퍼(29)로부터 스케쥴러(26)에 의해 세트된 1.4 초 기간으로 변조기(30)까지 버퍼되고 또한 출력되며, 다수의 제어된 오실레이터(32) 및 RF 소스(33)와 함께 컨버터(31)에 의해 RF 전송 주파수로 변환된다. 컨버터(31)의 출력은 34에서 증폭되며 또한 디플렉서/스위치(35) 및 안테나(36)로 공급된다. 디플렉서/스위치(35), 증폭기(34) 및 NCO(32)는 상술된 바와 같이 스케쥴러(36)에 의해 제어된다.

수용 방향에 있어서, 수용 프런트 앤드(37)는 순차 데이터 흐름으로 인입 버스트를 복조한다. 수용 프런트 앤드(37)는, 복조기(43)에 신호 가 현존하는 지시 (42)를 제공하는, 낮은 노이즈 증폭기(38), 다운 컨버터(39), 저역 필터(40), 자동이득제어(AGC) 회로(41)와 협력한다. 자동이득제어 회로(41)는 복조기(43) 및 동기 회로(44)를 지원하며, 복조기(43)를 위한 샘플링 클럭을 얻는다. 복조기(43)로부터의 디지털 신호는 버스트 디스어셈블러(47)로 동기 프리앰블 스트립퍼(45) 및 블럭 디코더(46)를 통과해서 지나간다. 버스트 디스어셈블러(47)는 정보 버스트를 디코드하며 스케쥴러에 오더-와이어 정보의 루트를 정하고 또한 비접속 네트웍 층 프로토콜 인터페이스에 비동기 송신 서비스 데이터의 루트를 정한다.

제 7 도에는 데이터 채널 프로세서 및 트랜시버(23, 26, 37), 음성 프로세서 (48) 및 트랜시버(49), 및 3중 중복(triply-redundant) GPS 수신기(GPS1, GPS2, GPS3)를 구비한 감시 장비(50), 및 항공 제어기를 포함하는 완전한 한벌의 항공기 장비가 도시되어 있다. 음성 프로세서는 종래의 디지털 리시브(48) 및 트랜스미트 (49) 프런트 앤드를 이용한다. 제공될 수 있는 여분의 VHF/UHF 트랜시버가 도시되어 있다.

[지상 터미널에 대한 설명]

SACOM 데이터 채널을 지원하는데 필요한 지상 장비가 제 8 도에 도시되어 있으며, 또한 제 6 도와 유사하다. 항공기 터미널에서와 같이, SACOM 데이터 프런트 앤드(60)는 채널 또는 물리적 층과의 인터페이스를 지원하며, SACOM 교신 관제기(61)는 채널로의 접근 및 비접속 네트웍 층 프로토콜과의 인터페이스를 제어한다.

이송 방향에서, SACOM 교신 관제기(61)는 관련 지상 대 공중 이송 프런트 앤드를 하부프레임(20-1)의 전송 버스트로 이송하는 비트 흐름을 만드는 버스트 어셈블러(62)를 구비하고 있다. 이러한 비트 흐름은 인터페이스로부터 받는 비접속 네트웍 층 프로토콜 PDV, 및 SACOM 데이터 제어기 스케쥴러에 의해 제공된 하부 프레임 오더와이어 정보로 이루어져 있다. 이송 프런트 앤드는 버스트 어셈블러(62)로부터 비트 흐름을 받고 또한 앞선 에러의 엔코딩을 수행하며 또한 동기화 시퀀스를 추가한다. 완전한 비트 흐름이 SACOM 데이터 프로세서 스케쥴러(62)에 의해 조정되면서 적당한 시간으로 라디오를 지난다. 수신 방향에서, 수신 프런트 앤드는 인입 버스트를 순차 데이터 흐름으로 변조하고 또한 버스트 디스어셈블러는 정보 버스트를 디코드하며 또한 보존할 필요가 있는 정보를 스케쥴러(63)로, 비동기 데이터를 비접속 네트웍 층 프로토콜 인터페이스로, 동기 데이터를 중앙 목적지로 루트를 정해준다.

[지원 기초구조]

감시 및 통신(SACOM) 시스템은 공중/지상 링크 사이의 음성 및 데이터 통신을 제공한다. 사용가능한 데이터 및 음성 SACOM 서비스는 초기에 형성된 항공, 감시 및 통신 요구의 통합을 위한 안정된 기초구조를 제공한다. SACOM 음성 및 데이터 링크는 개별적인 공중/지상 라디오에 의해 제공되며, 작동은 영역 제어 설비 내에 위치한 SACOM 데이터 제어기에 의해 섹터내에서 조정된다. 일단 SACOM 네트웍 엔트리가 얻어지면, 동일한 영역 제어 설비 구역내의 섹터 사이에서의 전환은 믿을 수 있는 SACOM 데이터 제어기에 의해 조정된다. 다른 영역 제어 설비(즉, 다른 SACOM 데이터 제어기에 의해 제어된 섹터)에 기록된 섹터사이의 전환은 SACOM 데이터 제어기사이의 SACOM 네트웍 관리 구조를 통해 조정된다.

다음은 시스템 구조 개념 및 통신 시스템을 위해 일반적으로 작동하는 시나리오, 음성 및 데이터 하부 네트웍 모두를 위해 서브네트웍로부터 다른 곳으로의 전환 과정, 다양한 시스템 요소사이의 상호 작용, 및 시스템 링크 및 일반적인 서비스 준비 과정을 통해 이용가능한 서비스에 대하여 기술할 것이다.

[시스템 작동]

음성 및 데이터 하부시스템의 경우, SACOM은 실제 통신 하부 네트웍(ISO 내에 정의된 것과 같은)으로써 정의된 물리적 및 데이터 링크 층 프로토콜 작동을 이행하는 장비를 포함한다. 각 섹터를 위한 각각의 실제 서브네트웍(음성 및 데이터)은 SACOM 서브네트웍 이라고 부른다. 실제 서브네트웍은 자율적인 통일체를 형성하고 또한 통신을 위해 실제 시스템을 상호 연결시키기 위해 사용될 수 있는 장비 및 물리적인 미디어의 집합으로써 ISO내부에 형성된다. 따라서, 각각의 섹터에 대하여 SACOM 음성 서브네트웍 및 SACOM 데이터 서브네트웍이 있다. 데이터 서브네트웍에 대하여, SACOM은 또한 SACOM 데이터 서브네트웍의 전송 성능에 접근을 위한 서브네트웍 접근 프로토콜(SNAcP) 네트웍 하부층 기능을 포함한다.

[시스템 구성 개념]

본 발명의 통신 하부시스템은 음성 및 데이터 통신 양자를 위해 제공된다. 디지털 라디오는 각각의 이러한 통신 서브네트웍을 지원하기 위해 사용된다. 음성 통신은 항공기 기내 및 지상에 위치한 음성 제어 장치에 의해 접근된다. 음성은 디지털 방식으로 엔코드 되고 또한 데이터 통신에 공통의 라디오를 사용한다. 음성 통신은 자동적으로 모니터 되고 또한 장애가 자동적으로 탐지되고 회복된다는 점을 제외하고는 오늘날의 라디오와 동일하다.

데이터 통신 서브네트웍은 (STS로 표기되는 동기 전송 서비스 전용의) 접속 모드 서비스 및 (ATS로 표기되는 통계적으로 공유된 비동기 전송 서비스) 비접속 모드 서비스 데이터 전송 서비스 모두를 지원한다. 이러한 데이터 통신 서비스는 항공기 기내에 위치한 SACOM 데이터 프로세서 및 영역 제어 설비에 위치한 SACOM데이터 제어기를 통해 접근된다.

SACOM 데이터 프로세서는 데이터 전송 서비스 인터페이스를, 기내에서의 적용 [가령, 양 방향 데이터 링크(TWDL) 및 상황 관리 통신(CM-Comm) 적용]을 지원하는 비접속 네트웍 프로토콜(CLNP) 기계에 제공한다. 또한 지시된 서비스를 위한 접속 모드 서비스 인터페이스를 제공한다. SACOM 시스템에 관여하는 각 항공기 내부에 SACOM 데이터 프로세서가 필요하다. SACOM 데이터 프로세서는 항공기 기내에 있는 SACOM 하부시스템 및 공중-지상 라우터 사이의 실제 시스템 상호네트웍 장치로써 작용한다. SACOM 데이터 프로세서는 프레임 어셈블리 및 디셈블리 작용을 수행하고 또한 항공 원거리통신 네트웍 라우터 및 SACOM 라디오를 지원하는 서브네트웍 독립 수렴 프로토콜(SNICP)사이의 데이터 전송 흐름을 버퍼한다.

SACOM 데이터 제어기는 데이터 전송 서비스 인터페이스를 지상 적용을 지원하는 비접속 네트웍 층 프로토콜 장치에 제공한다. SACOM 데이터 제어기는 각 지상 마스터 스테이션에서 필요하며, 영역 제어 설비내부에 위치하고 있다. SACOM 데이터 제어기 기능은 SACOM 데이터 프로세서와 같은 동일한 링크 처리(및 프레임 처리) 기능을 포함한다. 또한 SACOM 데이터 제어기는 부가적인 시스템 관리 및 제어를 지원한다. SACOM 서비스 스케쥴링 및 프레임 타이밍 보급은 시스템 관리 및 제어에 포함된다. 제 9 도는 공중/지상 통신 요소의 환경내부에 있는 SACOM 데이터 제어기 및 SACOM 데이터 프로세서의 위치를 도시한 것이며 또한 항공기#1, 항공기#2 ... 항공기#N 사이의 공중 대 지상 버스트 타임의 할당을 도시한 것이다. SACOM 라디오 및 항공 원거리통신 네트웍 라우터 사이의 SACOM 데이터제어기/SACOM 데이터 프로세서의 위치는 특히 중요하다. 이러한 배열은 SACOM 네트웍이 일반적인 항공 원거리통신 네트웍 통신 작동 및 데이터 링크 시스템 사용을 지원할 수 있게 해준다.

SACOM 통신 하부시스템은 일반적으로, SACOM 데이터 제어기에 의해 관리되는, 중앙 집중 공중-지상 데이터 전송 서브네트웍의 집합으로써 작동된다. SACOM 데이터 제어기는 영역 제어 설비에 위치하고 있고 또한 어떤 영역 제어 설비 구역내에서 SACOM의 모든 필요한 관리 및 제어를 지원한다. 어떤 영역 제어 설비에서 SACOM 데이터 제어기는 함께 네트웍된다. SACOM 데이터 제어기 네트웍은 SACOM 데이터 제어기 위치사이에서 관리 오더와이어를 설치하기 위해 항공 원거리통신 네트웍 지상-지상 서브네트웍을 작용시킨다. 어떤 영역 제어 설비에서 유지되는 각 제어기 섹터는 나중에 형성되는 서비스 형태를 독립적으로 지원하는 SACOM 데이터 통신 주파수로 할당된다. 어떤 정체된 섹터에서 제 2 주파수는 체증된 시간 작동중에 온라인으로 가져올 수 있다. 일반적으로, 각 서브네트웍은 관련된 영역 제어 설비 내부에 위치한 SACOM 데이터 제어기에 기록된 하나의 SACOM 라디오(적당하게 한정된)로 이루어져 있다.

SACOM 데이터 제어기는 지역 영역 제어 설비에 있는 서브네트웍내부의 모든 작동을 제어하고 또한 작동시킨다. 또한 SACOM 데이터 제어기는 다른 영역 제어 설비에 있는 섹터사이 및 영역 제어 설비내부에 있는 섹터(SACOM 주파수) 사이의 핸드오프 절차를 지원한다. SACOM 섹터 장비(외딴 지상 SACOM 라디오, 섹터 방송에 관련된 비행 기초의 SACOM 라디오, 관련 SACOM 데이터 프로세서 및 SACOM 데이터제어기를 포함하는)의 작동은 SACOM 서브네트웍과 관련된다. 제 10 도는 영역 제어 설비, TRACON 및 MCF에서의 일반적인 SACOM 서브네트웍 장비 형상을 도시한 것이다. 하기에서 이러한 요소 및 지원 하부 구조에 대한 추가적인 설명이 서술될 것이다.

* 내셔널 에어스페이스 시스템 기능적 구성 : SACOM의 기능적 구성은 물리적 및 지역적으로 장비를 공유함으로써 일체화된 구성으로 음성 통신, 감시 및 데이터 링크 서비스를 제공한다. 예를 들어, 제어 장소 및 외진 장소사이에서의 물리적 라인상의 대역폭은 음성 통신, 감시 및 데이터 링크 교통사이에서 분할된다.

즉, 한 세트의 라디오가, 공동 여분을 준비하기 위해, 동적으로 음성 통신, 감시 및 데이터 링크에 분배된다. 이러한 라디오는 기능적으로 동일하나, 작동상으로는 음성 통신, 결합된 감시 및 데이터 링크, 또는 공동 여분중의 어느 하나를 위해 사용될 수 있다.

사실상 구조는 공용 장비와 결합하는 동안, 장비를 기능적으로 분할함으로써 구성을 보다 쉽게 설명할 수 있다. 음성 통신, 감시 및 데이터 링크의 세가지 기능을 위한 구성은 하기에서 서술될 것이다.

* 음성 통신 : 음성 통신 시스템의 기본적인 기능은 단일 제어기 및 단일 제어기의 섹터에 있는 모든 항공기사이의 공중-지상 및 공중-공중 공동회선 음성통신을 제공한다.

음성 통신 시스템을 지원하는 장비열은 제 11 도에 도시되어 있다. 장비열은 다음의 요소를 포함하고 있다:

1. 파일럿 (Pilot) 헤드셋/마이크로폰(70).

2. 라디오 음성 인터페이스(RVI ; 71).

3. 라디오 선택 스위치(RSS ; 72).

4. SACOM 항공기 라디오/안테나(73).

5. SACOM 지상 라디오(75)/안테나(74).

6. 라디오 스위칭 멀티플렉서(76).

7. 라디오 네트웍 제어기(RNC ; 77).

8. 음성 스위치 인터페이스(VSI ; 78).

9. 음성 스위치(1 ; 79).

10. 제어기 헤드셋/마이크로폰(1 ; 80-180-1, 80-2, 80-n).

장비:

1. SACOM의 일부가 아닌 장비.

* 파일럿 헤드셋/마이크로폰 : 파일럿 헤드셋/마이크로폰(70)은 다음의 기능을 제공한다:

1. 라디오 제어 기능(PTT, 주파수 세팅 등).

2. 오디오 인터페이스.

* 라디오 음성 인터페이스(RVI ; 71) : 라디오 음성 인터페이스(RVI ; 71)는 다음의 기능을 제공한다:

1. 헤드셋/마이크로폰/스피커 인터페이스.

2. 음성 신호의 A/D 변환.

* 라디오 선택 스위치(RSS ; 72) : 라디오 선택 스위치(RSS; 72)는 다음의 기능을 제공한다:

1. RVI를 활동하는 SACOM 항공기 라디오/안테나에 연결함.

* SACOM 항공기 라디오/안테나(73) : 항공기 디지털 라디오는 SACOM 항공기 디지털 라디오의 기내에 있으며, 또한 SACOM 디지털 라디오와 완전히 양립한다. 항공기 디지털 라디오는 다음의 추가적인 기능을 한다:

1. 항공기 디지털 라디오는 주파수와 초기에 어떻게 접속하는가?

2. 항공기 디지털 라디오는 하나의 섹터로부터 다른 섹터까지 어떻게 전송되는가?

3. 항공기 디지털 라디오의 장애극복 절차는 무엇인가?

* SACOM 지상 라디오/안테나(74, 75) : SACOM 지상 라디오는 이미 앞에서 상술되었다. 이러한 목적을 위한, SACOM 지상 라디오는 9.6-kbps의 디지털식으로 엔코드된 음성 신호를 이송하고 또한 수신하는 단순한 VHF/UHF 라디오(즉, 트랜시버)이다.

* 라디오 스위칭 멀티플렉서(72) : 라디오 스위칭 멀티플렉서(RSM ; 72)는 제어 사이트를 외진 사이트에 접속하는 물리적 라인을 위해 전기 접속, 대역폭 관리, 라인 모니터링, 장애 탐지 및 회로 복구 스위칭 능력을 제공한다. 라디오 스위칭 멀티플렉서가 제어 사이트(즉, ARTCCs) 및 외진 사이트(즉, RCAGs) 양쪽에 위치하고 있다는 것을 제외하고는 RCR에 의해 제공된 것과 유사한 기능을 제공한다. 라디오 스위칭 멀티플렉서(76)는 다음의 기능을 제공한다:

1. 음성 스위치 및 네트웍사이의 접속.

2. SACOM 교신 관제기 및 네트웍사이의 접속.

3. 라디오 장비 및 네트웍사이의 접속.

4. 전송 효과를 위해 제어 사이트 및 외진 사이트사이의 디지털화된 음성 및 디지털 데이터 흐름의 멀티플렉싱.

5. 라인/회로 모니터링, 장애 탐지 및 회로 복구.

6. 장애를 구분화하기 위한 자동 테스팅.

7. 사이트, 라디오 및 전파 장애로부터 서비스 회복을 제공하는 라디오 및 라디오 링크 현상 모니터링.

8. 라디오 주파수 및 기능의 배열.

* 라디오 네트웍 제어기(RNC ; 77) : 라디오 네트웍 제어기(RNC ; 77)는 다음 기능을 제어하기 위해 라디오 스위칭 멀티플렉서(76)와 인터페이스 한다:

1. 라디오 네트웍 형상 및 포텐셜 백업 전략의 유지.

2. 집적 시스템 모니터링 및 복구 능력을 제공하기 위한 라디오 스위칭 멀티플렉서의 제어 및 조정.

3. 네트웍 지위를 얻고 또한 장애 경보를 제공하기 위한 집적 네트웍 관리시스템과의 인터페이스.

4. 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 컴퓨터-인간 인터페이스(CHI).

* 음성 스위치 인터페이스(VSI) : 음성 스위치 인터페이스(VSI ; 78)는 다양한 음성 스위치(79) 및 네트웍사이의 인터페이스를 제공한다. 음성 스위치 인터페이스는 COTS RCE와 동등한 최신의 등가물이다. 음성 스위치 인터페이스는 다음의 기능을 수행한다.

1. 음성 스위치(79)로/로부터 공중-지상 라디오 제어 신호(즉, PTT, M/S 전환,스퀼치(squelch) 브레이크)의 변환.

2. 아날로그 스위치 인터페이스를 위한, 아날로그사이의 음성 신호 및 라디오에 의하여 사용된 보코드화된 디지털 포맷의 변환.

3. 디지털 스위치 인터페이스를 위한, PCM/ADPCM 디지털사이의 음성 신호 및 라디오에 의해 사용된 보코드화된 디지털 포맷의 변환.

* 음성 스위치(1 ; 79) : 음성 스위치는 VSCS, ICSS, STVS, 또는 ETVS를 포함하는 현재의 연방항공국 공중-지상 음성 스위치중의 어느 하나이다.

* 제어기 헤드셋/마이크로폰(80-1... 80-N) : 제어기 헤드셋/마이크로폰(80)은 다음의 기능을 제공한다:

1. 라디오 제어 기능(PTT, 주파수 세팅등).

2. 오디오 인터페이스.

* 감시 : 감시 하부시스템의 기본적인 기능은 제어기 섹터내에 있는 모든 항공기로부터의 주기적인(3 차원의) 감시 위치 기록을 제공하는 것이며, 항공기의 위치는 제어기 평평한 관측 디스플레이상에 디스플레이될 수 있다. 오늘날의 작동 개념은 도중 및 종단 공중에 대하여 개별적인 레이더 시스템을 사용하므로, 또한 오늘날의 감시 위치 기록은 복합적인 도중 자동 시스템에 분포되므로, 감시 위치 기록은 복합적인 도중 자동 시스템에 분포될 필요가 있다. 감시 하부시스템을 지원하는 포텐셜 장비 스트링이 제 9 도에 도시되어 있다. 포텐셜 장비 스트링은 다음의 요소로 이루어져 있다:

1. GPS 수신기/안테나(90).

2. SACOM 데이터 프로세서(91).

3. 라디오 선택 스위치(92).

4. SACOM 항공기 라디오/안테나(2).

5. SACOM 지상 라디오/안테나(2).

6. 라디오 스위칭 멀티플렉서(2).

7. 라디오 네트웍 제어기(RNC ; 2).

8. SACOM 데이터 제어기.

9. 데이터 링크 프로세서(DLP ; 1).

10. 항공 원거리통신 네트웍 지상-지상 네트웍(1).

11. 내셔널 에어스페이스 시스템(지상-지상) 라울터(1).

12. 향상된 자동 시스템(AAS ; 1).

13. 평평한 관측 디스플레이(PVD ; 1).

이러한 요소는 하기에서 설명될 것이다.

GPS 수신기/안테나

GPS 수신기는 다음의 기능을 제공한다:

1. GPS 신호로부터 3-D 위치 결정.

2. GPS 위치 정보를 포맷하고 또한 향상된 자동 시스템으로의 전송을 위해항공기 라우터에 GPS 위치 정보를 제공.

SACOM 데이터 프로세서(23)

SACOM 데이터 프로세서(23)는 다음의 기능을 수행한다:

1. 프레임 어셈블리/디스어셈블리.

2. 공중-지상 서브네트웍 접근 필요 과정.

SACOM 데이터 제어기

SACOM 데이터 제어기는 라디오로부터 감시 및 데이터 링크 정보를 수용하는 능력을 제공한다. SACOM 데이터 제어기는 다음의 기능을 제공한다:

1. SACOM 감시/데이터 링크 슈퍼프레임의 수용 및 지시되고(감시) 또한 비접속(데이터 링크)인 데이터를 구별.

2. 비접속 데이터를 스케쥴하고, 또한 프레임 사이즈를 관리.

3. 다중 방송 능력을 제공하기 위해 감시 데이터를 어드레스.

4. 공중-지상 대역폭의 제어 및 할당.

5. 데이터 링크 메시지가 적당한 목적지로 전송될 수 있도록 데이터 링크 메시지의 처리.

데이터 링크 프로세서(1)

데이터 링크 프로세서(DLP)는 다음의 기능을 제공한다:

1. 항공 원거리통신 네트웍 지상-지상 서브네트웍 및 하나의 항공 원거리통신 네트웍 공중-지상 서브네트웍사이의 인터페이스.

2. 상기 서브네트웍사이의 루팅.

항공 원거리통신 네트웍 지상-지상 네트웍(1)

항공 원거리통신 네트웍 지상-지상 네트웍은 다음의 기능을 제공한다:

1. 다중 방송 감시 위치의 기록을 특정 목적지에 배달.

2. 데이터 링크 메시지를 특정 목적지/원천에/으로부터 배달.

내셔널 에어스페이스 시스템 지상-지상 라우터

내셔널 에어스페이스 시스템 라우터는 지상-지상 항공 원거리통신 네트웍 서브네트웍상에 루팅을 제공한다.

향상된 자동 시스템(ASS ; 1)

향상된 자동 시스템은 다음의 기능을 제공한다:

1. 감시 위치 기록을 수용하고 또한 처리하며 감시 위치 기록을 제어기의 평평한 관측 디스플레이상에 디스플레이함.

2. 제어기가 제어된 항공기 또는 다른 제어기에 의해 제어된 항공기로/로부터 데이터 메시지를 보내고/수신할 수 있도록 함.

평평한 관측 디스플레이(PVD ; 1)

평평한 관측 디스플레이는 다음의 기능을 제공한다:

1. 제어기 섹터내에 있는 모든 항공기 및 근처의, 잠재적인, 또한 오버레이 섹터내의 항공기의 CRT 디스플레이. 평평한 관측 디스플레이는 향상된 자동 시스템에 의해 제어되고 또한 각 제어기에 의해 주문을 받아 만들어질 수 있다.

[데이터 링크]

데이터 링크의 기본적인 기능은 제어기 및 파일럿 사이에 항공 원거리통신네트웍-양립가능한 메시지의 전송을 허용하기 위해 공중-지상 서브네트웍을 제공하는 것이다. 데이터 링크 서브시스템을 지원하는 장비 스트링은 제 9 도에 도시되어 있다. 장비 스트링은 다음의 요소를 포함한다:

1. 데이터 링크 메시지 디스플레이/엔트리 장치(1).

2. 다른 항공기 데이터 링크 적용(1).

3. 항공 원거리통신 네트웍 항공기 라우터(1).

4. SACOM 제어 프로세서(SCP ; 2).

5. 라디오 선택 스위치(RSS ; 2).

6. SACOM 항공기 라디오/안테나(2).

7. SACOM 지상 라디오/안테나(2).

8. 라디오 스위칭 멀티플렉서(2).

9. 라디오 네트웍 제어기(RNC ; 2).

10. SACOM 데이터 제어기(2).

11. 데이터 링크 프로세서(DLP ; 1, 2).

12. 항공 원거리통신 네트웍 지상-지상 라우터(1, 2).

13. 내셔널 에어스페이스 시스템(지상-지상) 라우터(1, 2).

14. 향상된 자동 시스템(AAS ; 1, 2).

15. 데이터 링크 데이터 엔트리 장치(1).

16. 다른 지상 데이터 링크 적용(1).

주해:

1. SACOM의 일부가 아닌 기존재 장비.

2. 상기에서 논의된 것.

이러한 요소들에 대해서는 하기에서 설명된다.

[데이터 링크 메시지 디스플레이/엔트리 장치(1)]

이것은 파일럿을 제어기 또는 다른 지상 데이터 링크 적용으로부터 항공 원거리통신 네트웍 - 양립 가능한 데이터 링크 메시지를 전송하고 수신할 수 있도록 허용하는 장치이다.

[다른 항공기 데이터 링크 적용(1)]

항공 원거리통신 네트웍의 개념은 다른 항공기 적용(즉, 날씨 디스플레이)을 허용한다.

[항공 원거리통신 네트웍 항공기 라우터(1)]

항공 원거리통신 네트웍 항공기 라우터는 적당한 사용자 적용으로 수신된 데이터를 감시하는 항공기에 있는 LAN 데이터 라우터이다.

[데이터 링크 데이터 엔트리 장치(1)]

데이터 링크 엔트리 장치는 제어기가 파일럿으로/으로부터 데이터 링크 메시지를 보내고/수신할 수 있도록 하는 장치이다.

[다른 지상 데이터 링크 적용(1)]

항공 원거리통신 네트웍 구성은 다른 데이터 링크 적용(즉, 날씨)이 데이터 링크 메시지를 보내고/수신할 수 있도록 허용한다.

[SACOM 서브네트웍 구조 및 전환 절차]

각 SACOM 섹터는 공중-지상 음성 적용 및 데이터 링크 서브네트웍 적용에 지시된 두개의 동등한 디지털 라디오에 의해 지원된다. 이러한 적용(음성 및 데이터) 모두는 스타 네트웍으로써 작동하며, SACOM 지상 라디오는 항공기내의 라디오를 위한 허브로써 작동한다. 도 12는 일반적인 SACOM 섹터 서브네트웍을 도시한 것이다. 음성 및 데이터 서브네트웍 양자는 별 모양의 내부에서 작동하며, SACOM 교신 관제기 제어된 지상 라디오는 각 서브네트웍을 위한 허브이다. 음성 스타 서브네트웍은 푸시 투 토크 중재 매커니즘을 가진 공동회선으로써 작동된다. 데이터 서브네트웍은 앞서 언급된 시분할 다중 접속 계획에 의해 관리된다. 섹터 내부의 음성 및 데이터 라디오를 위한 주파수 할당은 쌍으로 분배되고 또한 섹터 내부의 동작은 쌍으로 된 동작으로 제어된다. 즉, 네트웍 엔트리, 하나의 제어기 섹터로부터 다른 제어기 섹터까지의 전환 관리 및 지위 기록은 음성 및 데이터 하부시스템 사이에서 조정된다. 도 13 은 두개의 일반적인 SACOM 전환 시나리오를 도시한 것이다. 세개의 섹터가 도시되어 있다. 두개의 섹터는 영역 제어 설비 A의 작동가능한 권한 내부에 있다. 제 3 섹터는 영역 제어 설비 B에 의한 지역 제어기내에 있는 것으로 도시되어 있다. 첫번째로 간주된 시나리오에서, 항공기 X는 섹터(A-1)의 SACOM 음성 및 통신 작동과 관련되어 있다. 비행 경로는 섹터(A-1)으로부터 섹터(A-2)까지 음성 및 통신 작동을 가지고 온다. 두 섹터는 동일한 영역 제어 설비 지역에 있으므로, 두 섹터는 동일한 SACOM 교신 관제기에 의해 제어된다. 음성 통신의 전환은 현재의 작동과 유사한 방식으로 다루어진다. 파일럿은 제어기 권한에 의해 두개의 섹터 주파수 사이의 주파수 변화를 수행하도록 지시된다. 데이터 통신 전환은 음성전환과 작동가능하게 연결되어 있다. 이것은 SACOM 교신 관제기에 의해 조정되고 또한 항공기 X에 의해 발생된 감시 위치 기록은 이음매없는 형식으로 섹터(A-1) 데이터 라디오로부터 섹터(A-2) 데이터 라디오까지 전환된다. 항공기 X의 감시 서브시스템은 영향받지 않는다.

제 2 전환 시나리오에서, 항공기 Y의 비행 경로는 영역 제어 설비 A에 의해 지원되는 섹터로부터 영역 제어 설비 B에 의해 지원되는 섹터까지 통신을 가지고 온다. 음성 전환은 제 1 시나리오에 대하여 상술된 것과 동등한 형식으로 관리된다. 데이터 통신 서브네트웍은 다시 음성 서브네트웍의 전환과 연결된다. 다양한 SACOM 교신 관제기를 접속하는 관리 및 제어 회로는, 섹터(A-2) 서브네트웍내부에서 항공기 접속의 분해와 함께, 섹터(B-1)의 데이터 통신 서브네트웍에서 항공기 Y의 엔트리를 지원하기 위해 사용된다.

다양한 섹터사이의 조정된 전환은 감시 및 통신 지원 양자를 위한 이음매없는 기초구조로 SACOM을 제공한다. 이것은 SACOM 작동 개념의 잠재적인 단순성중의 하나이다. 작동 및 장애 시나리오중의 낮은 모드에서의 작동을 지원하기 위해, SACOM 서브네트웍은 또한 지연된 엔트리 절차를 지원한다. 지연된 엔트리 절차는 항공기가 종래의 접속 구성없이 새로운 네트웍을 다른 섹터의 서브네트웍에 들어올 수 있도록 한다. 이러한 지연된 네트웍 엔트리 절차는, 다음에 설명되는 바와 같이, 서브네트웍 엔트리를 필요로 하는 데이터 통신 서브시스템의 슬롯 알로하 채널을 사용한다.

[SACOM 서비스 공급]

SACOM 통신 서브시스템의 주된 목적은 다음의 작동가능한 통신 필요 조건을 위해 확실하고 통합된 기초구조를 제공하는 것이다:

* 제어기와 파일럿사이의 통신 서비스를 제공하는 공중-지상 음성 서브네트웍;

* 다음의 서비스 형태를 제공하는 공중-지상 데이터 서브네트웍:

- 감시 공중-지상 데이터 전송 및 위치 기록을 위한 정보 보급.

- 지상의 항공 통신 네트웍(항공 원거리통신 네트웍)의 네트웍층 엔티티 및 항공기에서의 항공 원거리통신 네트웍 네트웍층 엔티티 사이의 데이터 전송서비스(데이터 전송서비스는 데이터를 보내고 또한 수신하기 위해 실제 서브네트웍의 사용자에 의해 사용될 수 있는 실제 서브네트웍으로부터 이용가능한 능력이 있는 수신기로써 ISO 내부에 형성되어 있다).

[공중-지상 음성 서브네트웍]

SACOM 음성 서브네트웍은 단일 섹터에 있는 하나의 제어기 및 모든 항공기사이의 전-시간, 회로-전환, 지역 라인에 의해 공중-지상 음성 서비스를 제공한다. 음성은 낮은 비트 속도 음성 엔코딩을 사용하여 엔코드되며, 또한 말단-대-말단 디지털이다. 인접 섹터사이의 전환은, 상술한 바와 같이, 데이터 서브네트웍에 의해 지원되는 공중-지상 데이터 서비스와의 조정을 통하거나 또는 제어기 및 파일럿사이의 음성 작용을 통하는 것중의 어느 하나에 의해 관리된다.

공중-지상 데이터 서브네트웍 : SACOM 데이터 서브네트웍은 시분할 다중 접속(TDMA) 계획에 의해 공중에 기초를 둔 처리 엔티티 및 지상에 기초를 둔 처리 엔티티 사이의 디지털 전송 서비스를 제공한다. 데이터 전송 서비스는 14,400 bps의 비트 전송 속도에 기초를 두고 있고 또한 공중 대 지상 및 지상 대 공중 전송사이에서 시다중된다. 작동의 동기 전송 분할 및 비동기(만족스럽게 다중된) 모드의 양자를 지원한다. 동기 분할은 감시 데이터 전송 서비스를 지원하고 또한 비동기 분할은 항공 원거리통신 네트웍 프로토콜 구성을 지원하는 공중-지상 데이터 서브네트웍의 일반적인 데이터 전송 서비스를 제공한다.

동기 분할에서, 어떤 섹터에서의 각각의 항공기는 항상 어떤 섹터의 SACOM 서브네트웍으로 엔트리에 특정한 공중 대 지상 전송 자원을 할당한다. 이러한 지시된 자원(지시된 버스트 시간)은 SACOM 동기 전송 서비스와 관련된다. 이러한 동기 송신 서비스 모드는 지상 항공 교통 관제 엔티티 리스트에 감시 위치 기록의 다중 방송을 지원하는 지상/지상 서브네트웍과 인터네트웍될 수 있는 주기적인 공중 대 지상 데이터 전송 능력을 제공한다. 이러한 작동의 동기 모드는 데이터 링크 층 전송 시스템 인터페이스를 GPS 기초의 감시 서브시스템과 맞도록 한다.

동기 서비스 특징은 특정 SACOM 서브네트웍, 섹터사이의 이음매없는 전환(음성 통신 시스템과 함께 하나의 섹터로부터 다른 섹터까지 조정된)에 확실한 접속 및 주기적인 위치 기록 능력을 지원하기 위해 예비 전송 자원을 포함하고 있다는 것이다. 데이터 및 음성 통신의 쌍을 이룬 전환(상술된 바와 같이)은 섹터 전송사이의 연속적인 감시 기록 기초구조를 지원한다. 동기 서비스의 특징 및 작동 변수는 GPS 기초의 항공기 위치 기록 시스템의 지원에 맞으며, 이러한 특징 및 작동 변수는 확실한 주기적 기록 서비스를 필요로 하는 어떤 기내의 서브시스템에 의해 접근될 수 있다.

비동기 서비스 분할(항공 원거리통신 네트웍 서비스 지원)내부에서, SACOM 데이터 서브네트웍은 다른 항공 서브시스템에서 데이터 전송 서비스의 제공자로서 기능한다. 이러한 서비스는 SACOM 비동기 전송 서비스와 관련된다. 비동기 송신 서비스는 네트웍 접근 서브층에서 비접속 모드 서비스(CNLS)를 지원한다. 비동기 송신 서비스는 항공 원거리통신 네트웍 라우터와 관련된 인터네트웍 장치(인터네트웍 장치는 네트웍 릴레이 기능, 즉, 하나의 대응하는 네트웍 엔티티로부터 다른 대응하는 네트웍 엔티티까지 데이터를 수신하는 실제 시스템인 하나 이상의 장비 항목 또는 장비 항목의 일부로써 ISO내부에 형성되어 있다)를 통해 접근된다. 비동기 송신 데이터 전송 서비스는 항공 원거리통신 네트웍의 비접속 네트웍 층 프로토콜 (CLNP)을 지원한다. 다른 항공 원거리통신 네트웍 장비는 항공 원거리통신 네트웍 네트웍 층 엔티티를 위한 독립 수렴 프로토콜을 제공한다.

SACOM 비동기 서비스는 SACOM 서브네트웍 사이의 비접속 네트웍 층 프로토콜 데이터 유닛의 전달을 제공한다. 비동기 SACOM 서비스는 항공기 네트웍 충 엔티티와 데이터 링크 프로세서/2 내부의 지상 기초 네트웍 층 사이의 데이터 전송 릴레이를 제공한다. 작동의 비동기 모드는, 영역 제어 설비에 있는, 항공기 및 SACOM 데이터 제어기 사이의 필요한 응답 기구를 통해 준비된다. 즉, 어떤 섹터(SACOM 서브네트웍)의 비동기 송신 서비스를 지원하는 공중 대 지상 링크 자원은 그 섹터와 관련된 모든 항공기 사이에서 통계적으로 다중화된다. 비동기 송신 서비스로의 접근은 지상 기초 SACOM 교신 관제기에 의해 스케쥴된다. 비동기 송신 공중 대 지상서비스를 위한 필요는 주기적인 동기 송신 서비스 공중 대 지상의 일부로써 또는 개별적인 필요 버스트로써 전송된다. 필요한 버스트 시간은 모든 관련 항공기에 의해 공유되는 공동 자원이다. 필요한 슬롯으로의 접근은 홈있는 알로하 조정 기구에 의해 얻어진다.

하기에 SACOM 데이터 서브네트웍내부에 제공된 두개의 작동 모드(동기 및 비동기)에 대하여 좀더 상세하게 서술될 것이다.

[SACOM 전송 서비스]

SACOM 서브네트웍의 경계에서 이용가능한 능력의 세트의 개념은 SACOM 데이터 전송 서비스로써 형성된다. SACOM 데이터 전송 서비스는 두개의 작동 모드를 지원한다;

* 동기 전송 서비스(STS).

* 비동기 전송 서비스(ATS).

동기 송신 서비스는 지상 항공 교통 관제 엔티티의 리스트에 주기적인 기록의 다중방송을 지원하는 방식으로 지상 서브네트웍과 인터페이스할 수 있는 지시된 공중-지상 데이터 전송 능력을 제공한다. 이러한 서비스는 GPS 기초의 감시 서브시스템과의 데이터 링크 층 전송 시스템과 인터페이스할 수 있게 한다. 동기 송신 서비스 특징은 SACOM 시스템, 주기적인 위치 기록 능력을 지원하고 또한 음성 통신 전환과 관련하여 하나의 섹터로부터 다른 섹터까지의 전환을 지원하는 예비 전송 자원으로의 확실한 접속을 포함한다는 점이다. 이러한 동기 송신 통신 서비스 및 음성 통신 서비스의 쌍을 이루는 전환은 섹터 전송 사이의 연속적인 감시 기록 기초구조를 지원한다. 동기 송신 서비스의 특징 및 작동 변수는 활동 항공기 위치 기록 서브시스템의 지원에 적절하며, 이러한 특징 및 작동 변수는 확실하고, 주기적인 기록 서비스를 필요로 하는 어떠한 항공기 기내 서브시스템에 의해서도 접근가능하게 된다.

비동기 송신 서비스는 네트웍 접근 서브층에서 비접속 모드 서비스를 제공한다. 이러한 서비스는 항공기 기내의 항공 원거리통신 네트웍을 위해 서브네트웍 독립 수렴 프로토콜(SNICP)을 제공하는 비동기 송신 서비스의 비접속 네트웍 층 프로토콜(CLNP)의 지원에 맞도록 되어있다. 비동기 송신 서비스는 공중-지상 서브네트웍사이의 비접속 네트웍 층 프로토콜 데이터 장치(PDSs)의 전달을 제공한다. 이러한 서비스는 항공기 네트웍 층 엔티티와 데이터 링크 프로세서/2내부의 지상 기초의 네트웍 층 엔티티 사이의 데이터 전송 서비스를 지원한다.

[동기 전송 서비스]

SACOM 동기 송신 서비스는 지시된 전송 자원의 양(6초의 기간을 가진 동기 시분할 다중 슈퍼프레임 내부의 예비 슬롯)에 기초하고 또한 일정한 데이터 속도의 사용을 보장한다. 항공 원거리통신 네트웍 용어에서, 동기 송신 서비스는 접속 모드 서비스(connection-mode service; CONS)이다. SACOM 서브네트웍과 관련있는 각 항공기는 활동중인 동기 송신 서비스와 관계 있다. 이러한 관계는 SACOM 통신 서브시스템으로의 항공기의 엔티티상에서 시작되고 또한 관계를 통해 활동을 유지한다. 동기 송신 서비스에 대한 시작은 SACOM 네트웍 엔트리 절차의 일부로써 항공기에 의해 시작된다. 지시된 동기 송신 서비스 버스트 시간을 얻기 위해 항공기는 홈있는 알로하 처리를 사용하는 예비 슬롯을 만족시킨다. 필요한 슬롯은 SACOM 서브시스템에 새로운 항공기를 확인하기 위해 사용되고 또한 서비스 필요의 준비를 시작한다.

하부시스템 마스터 기지국 내부에 위치한 SACOM 데이터 제어기는 그곳 섹터를 위해 중앙 시스템 제어기로써 작동한다. SACOM 데이터 제어기는 모든 공중-지상 통신을 위해 전송 할당 및 접근을 관리한다. 이것은 SACOM 지상-공중 통신 흐름의 일부로써 시스템을 방송한다. 이러한 시스템은 이용가능한 서비스 자원 및 SACOM 전송 프레임 내부의 동기 송신 서비스 필요 슬롯의 위치를 구별한다. 섹터로 들어오는 항공기는 시스템에 포착되며, 적당한 서비스 예비 슬롯을 구별하고, 또한 엔트리 필요 메시지를 전송한다. 예비 알로하 절차는 시스템 엔트리 필요를 전송하기 위해 사용된다. 즉, 들어오는 항공기는 SACOM 서비스 필요 메시지를 전송하기 위해 일련의 선전된 예비 슬롯으로부터 선택한다. SACOM 데이터 제어기는 엔트리 필요를 위해 공중 대 지상 버스트를 판독하며, 동기 송신 서비스 서브프레임 내부에서 새로운 항공기를 스케쥴하고 또한 다른 전송의 일부로써 할당을 송신한다. 일단 이러한 초기의 제어 핸드쉐이크(handshake)가 수행되면 항공기는 그 섹터를 위한 지시된 SACOM 동기 송신 서비스에 등록되고 확실한 서비스가 시작된다. SACOM 데이터 제어기는 SACOM 동기 송신 서비스 관련 시작에서 SACOM 공중-지상 서브네트웍 서비스의 이용가능성의 항공 원거리통신 네트웍 루팅 기능을 지원하는 네트웍 층 엔티티를 제공한다.

각 동기 송신 서비스는 각 슈퍼프레임에서 하나 내지 여섯개의 지시된 공중-지상 전송 버스트를 갖는다. 동기 송신 서비스 버스트의 크기는 기본 SACOM 전송 슬롯(각 슬롯은 156개의 엔코드된 비트를 갖고 있다)의 집적된 집합이다. 각 동기 송신 버스트는 SACOM 시스템 헤더 및 명백한 사용자 데이터 장을 포함하고 있다. 동기 송신 서비스 모드 서비스의 SACOM 시스템 헤더는 보호 대역, 획득 순서, 및 비접속 모드 서비스(다음에 설명되는 바와 같은)를 위해 예비 필요를 중계하는 기구를 포함한다. 동기 송신 서비스는 따라서 어떤 섹터에 있는 각 항공기를 위해 지시된 자원에 기초를 둔다. 모든 동기 송신 버스트는 접속에 어울리는 서비스의 일부이고 또한 지시된 기록 구조를 제공한다. 동기 송신 서비스 관계는 항공기가 그 섹터에서 기록하는 한 유지된다.

[비동기 서비스]

항공학적 데이터 링크에 요구되는 대부분의 항공 부하는 본래 버스트인 것으로 예측된다. 버스트 데이터 비율의 적용을 지원하기 위해 동시 시분할 다중이 사용되는 경우에, 프레임내의 시간 슬롯의 대부분은 사용될 수 없다. 상기 SACOM 통신 서브시스템은 분배된 통신원을 사용한다. 이것은 비동기 TDM의 형태를 갖는 동기 송신 서비스를 보조한다. 이러한 기법의 통계적 다중의 특성은 요구에 따라 시간 슬롯을 동력학적으로 할당하므로써 요구된 항공 부하의 버스트 특성을 이용한다. 이러한 SACOM 서비스는 비동기 송신 서비스로 언급된다.

비동기 송신 서비스는 각각의 섹터내의 모든 항공기가 동일한 전송원(TDMA 슬롯)으로의 접속을 분할하는 데이터 링크 통신원을 제공한다. 항공 원거리통신 네트웍 기법에 있어서, 상기 비동기 송신 서비스는 비접속 모드 서비스다.전송원(TDMA 슬롯)으로의 접속은 시간에 대해 통계학적으로 다중화된다. SACOM은 논쟁의 해결을 위하여 유보 요구/응답 메카니즘을 경험한다. 상기 비동기 송신 서비스는 ISO/IEC 8473-1 로 한정되고 항공 원거리통신 네트웍 매뉴얼 내에 허용된 비접속 네트웍 프로토콜의 작동을 지원한다. SACOM 비동기 송신 서비스 에 의해 제공된 하기의 서브네트웍 서비스는 SACOM 서브네트웍 접속 프로토콜(SNAcP)을 통하여 접속된다. 상기 SACOM 서브네트웍 접속 프로토콜은 원시 서브네트웍-유닛데이터를 지원하며 그 관련의 변수는 제 14 도에 도시되어 있다.

이러한 원시적인 것들은 부착 어드레스의 소스 및 목적 서브네트웍 포인트와, 서비스 변수의 서브네트웍 품질과, 사용자 데이터의 일정한 갯수의 팔중수를 이송한다. 서브네트웍-유닛데이터 원시는 비접속 네트웍 층 프로토콜 장치의 서브네트웍 의존형 수렴 프로토콜(SDCP)의 기능(헤더 압축과 같은)과 SACOM 서브네트웍 층 사이에 존재하는 추상적인 인터페이스를 서술하는데 사용된다. 즉, 상기 서브네트웍- 사용자데이터 변수는 비접속 네트웍 층 프로토콜 장치에 의해 조립된 서비스 데이터이다. 서브네트웍-유닛데이터 원시에서의 소스 어드레스와 목적 어드레스 변수는 항공기 및 영역제어설비 실제 네트웍에 부착하기 위한 SACOM포인트를 특정화한다. 이들은 비접속 네트웍 층 프로토콜 장치의 프로토콜 데이터 유닛 전방기능에 의해 발생된다. 각각의 비동기 송신 버스트는 SACOM시스템 헤더와 적어도 하나의 서브네트웍- 유닛데이터 원시를 포함한다. 다양한 버스트 사이에는 의존성이 없다. SACOM 모뎀은 독립적으로 비동기 송신 버스트를 판독하며, SACOM 시스템 헤더의 내용을 추적한다.

서브네트웍- 사용자데이터 필드는 팔중수의 다중인 것으로 가정되며, 부착의 특정화된 서브네트웍 사이로 전송된다. 상기 SACOM 통신 서브시스템은 8 팔중수에서 1024 팔중수 까지의 일체형 다중화된 서비스 유니트 크기를 지원한다[명목상의 비접속 네트웍 층 프로토콜 데이터 유닛 크기는 64 팔중수인 것으로 기대된다]. 상기 서브네트웍-유닛데이터는 비접속 네트웍 층 프로토콜 장치의 프로토콜 데이터 유닛합성기능에 의해 발생된 실제의 네트웍층 프로토콜 데이터 유닛이다. 어드레스와 QOS 변수는 SACOM에 의해 사용되어 서브네트웍-유닛데이터 변수를 투명한 방법으로 적절한 목적으로 분배한다.

비동기 송신 서비스는 항공 원거리통신 네트웍과 그 관련의 데이터 연결에 적용하기 위하여 상상되는 데이터그램을 지원한다. 각각의 테이타그램(비접속 네트웍 층 프로토콜 데이터 유닛)는 서브네트웍-유닛데이터 원시의 서브네트웍-사용자 데이터 필드로서 통과된다. 비동기 송신 서비스의 각각의 비접속 전송과 관련하여, 서브네트웍- 유닛데이터 원시가 초기화될 때 서비스 품질의 측정이 요구된다. 서비스 변수의 이러한 품질은 공중-지상 전송 요구에 맞추기 위하여 SACOM 통신 서브시스템에 의해 사용된다. 하기의 변수들은 현재 그 스케쥴 알고리즘 내에서 SACOM 서브네트웍 프로세서에 의해 수용되고 있다.

1. 전송 지연

2. 우선 변수

3. 잔류 에러 가능성

4. 확인 서비스

상기 전송 지연은 목적노드에서 서브네트웍 접속 프로토콜로부터 전체의 SNDCP까지 대응의 서브네트웍-유닛데이터 표시의 분배와 소스노드의 SACOM 서브네트웍 접속 프로토콜 서브층에서의 서브네트웍-유닛데이터 요구의 도착 사이에 중첩된 시간으로서 한정된다.

상기 우선 변수는 공중-지상 서비스 요구를 다중화시키기 위한 정규의 선착순(first-come-first-serve) 대기행렬 순서를 적용하는 SACOM 데이터 제어기 스케쥴러에 의해 사용된다. SACOM은 8개의 우선 레벨을 지원한다. 항공 원거리통신 네트웍 지원을 위한 전소 시퀸스를 연산함에 있어서 우선 레벨의 개수와 그 중량은 무시해도 좋다. 이러한 변수는 항공 원거리통신 네트웍 라우터에 의해 접속된 서브네트웍 내에 우선의 서비스 레벨의 최종 연합을 허용한다.

잔류 에러 가능성은 그 관련의 서브네트웍-사용자데이터 변수의 전송을 위하여 사용자에 의해 허용가능한 최소의 희망 에러 비율을 형성한다. 촉진 서비스 변수는 하기에 상세히 서술되는 비동기 송신 서비스의 촉진 모드를 표시하기 위해 사용된다.

SACOM 서비스 원시의 확인 서비스 변수는 보상된 서비스 분배를 요구하는 상당히 중요한 중요사항으로서 서비스 요구를 형성한다. 이러한 변수는 인식된 SACOM CLNS 서비스를 위한 요구를 확인하기 위해 사용된다. 비동기 송신 서비스 원시의 이러한 특수한 취급은 확인된 전송 서비스로서 언급된다. 상기 확인된 전송 서비스는 정규의 비동기 송신 모드 서비스와 동일한 엔코딩 특징을 갖는다.

그 차이점은 확인된 전송 서비스 원시의 처리는 인식 처리를 포함한다는 것이다.

공중-지상 서비스를 위하여 확인된 전송 서브네트웍-사용자데이터의 수용은 차후 프레임의 오더와이어에서 인식된다. 공중-지상 서비스를 위하여 복귀 버스트는 확인된 전송 서비스 변수 수용의 인식을 위하여 스케쥴된다. 상기 복귀 인식은 공중-지상 비동기 송신 서브프레임에서 유용한 서비스 요구 슬롯중의 하나에 스케쥴된다.

[항공 원거리통신 네트웍 프로토콜 조직과의 관계]

비접속 네트웍 층 프로토콜은 적절한 공중-지상 서브네트웍 링크의 선택부를 지원하는 공중-지상 라우터와 함께 데이터 링크 프로세서/2의 소프트웨어에 매립된다. 특수한 공중-지상 서브네트웍 수렴기능(헤더압축과 같은)은 IDRP 매니저 모듈을 표시하는 데이터 링크 프로세서/2 요소에 서브네트웍 독립 수렴 프로토콜 (SNICP)로서 매립된다. 모드 S 데이터 링크와 같은 특수한 공중-지상 서브네트웍은 데이터 링크 프로세서/2 내에 매립되는 부가적인 SNDCF 기능(비접속 네트웍 층 프로토콜-대-X.25 수렴 프로토콜)을 갖는다. SACOM SNDCF도 유사한 형태로 매립되는 것으로 여겨진다. 즉, SACOM 서브네트웍은 데이터 링크 프로세서/2 네트웍 층 프로토콜 장치 또는 서브네트웍 독립 수렴 프로토콜 함수로의 어떠한 변화를 요구하지 않는다. SACOM 인터페이스 소프트웨어는 인공위성 공중-지상 서브 네트웍에 기대되는 유사한 형태로 데이터 링크 프로세서/2 내에 또 다른 SNDCF로서 매립된다.

본 발명은 양호한 실시예를 참고로 서술되었지만 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위의 정신 및 범위로부터의 일탈없이 다양한 변경과 수정이 가능함을인식해야 한다.