Радиокомуникацията в авиацията

[Topfly 26997]

преди 36 минути , П.Кръстев каза:

Тук има аудио.

 

https://www.thesun.co.uk/news/3997044/air-canada-flight-nearly-landed-four-passenger-jets-audio/

Винаги се изненадвам от качеството на звука когато чуя разговор между пилоти и кулата за управление. Как може един обикновен мобилен телефон да е с пъти по високо качество на звука спрямо един толкова важен за комуникацията канал от който зависи живота на много хора? Вероятно в авиацията продължават да ползват аналогова комуникация

 

На борда на все повече самолети вече има широлентов интернет, който позволява гледне на видео в HD качество, но тази технология явно трудно може да пробие до кабината на пилота

 

Преди няколко години изпробвах симулатор на Боинг 737 и инструктура ми каза, че съвременните самолети вече могат да кацат и излитат сами, но пилотите съзнателно не ползват техниката за да могат постоянно да тренират кацането и излитането. На мен лично ми изглежда доста странно защо трябва да тренират с толкова пътници на борда, вместо да го правят в симулатор... В горния случай ако подхода към летището беше извършен от компютър той вероятно никога нямаше да обърка пистата с рульожката.

[SLX 527]

В слушалките се чува значително по-добре

А рульожка H на летище София e всъщност старата писта, та на светло прилича малко на писта

Редактирано 12 юли, 2017 от SLX

[akair 14017]

За качеството на звука е отговорна... физиката Колко информация можем да пренесем безжично зависи най-общо от 3 фактора - честота на електромагнитната вълна, широчина на честотния спектър и модулиране. Колкото повече "информация", най-повърхностно казано, съберем от гласа на човек, толкова по-близо до оригиналния говор ще възпроизведем на другия край на линията (дори и линията да е безжична). Колкото по-ниска е честотата на вълната, толкова по-малко информация можем да пренесем за 1-ца време, но и толкова по-далеч пътуват вълните, без да затихват и без да се разсейват. За ниски честоти можем да увеличим количеството пренесена информация за 1-ца време, ако разширим честотната лента. Третата опция е да направим много тежък  (математически тежък) енкодинг, който "умно" да кодира информацията в единия край и да я разкодира в другия край. Ухото толерира закъснение до 50 милисекунди (всичко над тази стойност ви кара да повтаряте "ало, ало" и да недоволствате от качеството на връзката).

Исторически енкодингът не е бил опция, защото не сме имали технологии, които да са достатъчно бързи в кодирането. Честотните ленти все още подлежат на тежка регулация, защото много малка част се ползва за граждански цели - т.е. няма как да имаме широка честотна лента. Що се отнася до честотата - това е много деликатен момент - мобилните телефони работят на 800МХц, 2100 и 2200 МХц. Wi-Fi - на 2.4GHz и 5GHz. Самолетитните комуникации - на 120МХц (малко след УКВ радиото). Клетки на мобилните телефони имате на няколко стотин метра в града и на 1-2 км извън града. Самолетите летят на 10 км височина - с Питагорова теорема можете да сметнете на какво разстояние са комуникационните кули от самолетите (имат комуникация на около 90 минути извън УК, над Атлантика.

Всичко това обяснява защо звукът е с толкова ниско качество, има шумене и хората се чуват малко като роботи.

 

Широколентовият Интернет минава през сателити, където времезакъснението е до 1000 милисекунди - това е ок за зареждане на уеб страници и съвсем не е ок за пренос на глас. Отделно сателитните комуникации имат голям jitter, което допълнително ги прави неподходящи за пренос на глас

 

А филмите в HD качество са на борда на самолета и единствено се стиймват от локалните аксес поинти на борда. Тепърва Иридиум качват нова сателитна система в космоса, която да достави 1.34 Мбпс във всяка точка на света. Това за тях е постижение. Ако едно ХД видео е 1980х720 точки, по 30 кадъра в секунда, по 3 байта на точка - сметнете колко трафик е на секунда. Дори със супер добро кодиране, няма как ХД видео да се "събере" в 1.34 Мбпс.

 

[Topfly 26997]

преди 3 часа, akair каза:

Отделно сателитните комуникации имат голям jitter, което допълнително ги прави неподходящи за пренос на глас

Дълго, научно и много правдоподобно си си защитил позицията. Аз лично далече не съм толкова технически грамотен, но съм ползвал 3 пъти в открито море сателитна връзка за обаждане през моя GSM и мога да ти кажа, че сателитните връзки не само че не се неподходящи за пренос на глас, а напротив. Без никакво осезаемо закъснение и с идеално качество говорих от борда на круизен кораб в Атлантическия океан на стотици километри от брега с абонати в България. Ако аз с моя китайски GSM мога да говоря с идеално качество и без закъснение през спътник, защо не могат да го направят и пилотите?

 

Единственото което знам за технологията на спътниковите телефони е, че те работят с много спътници, които покриват цялото земно кълбо. Вероятно това е причината да няма осезаемо закъснение при разговорите.

[Ilian359 2515]

Не може да става дума за сравнение между телефония и диспечерска радиовръзка (ДР). ДР се използва във всички видове транспорт и изискванията към нея са коренно различни. Сред задължителните са съвместимост със 100% от вероятните потребители, надеждност, broadcast на сигнала до съседни потребители (превозни средства), никакво закъснение и т.н. 

[akair 14017]

И на мен ми се видя дълъг този пост, но нямаше как да го съкратя повече. За научност съвсем нямам претенция - това са по-скоро изводите от научната дискусия. 

Единствено мога да добавя към мнението на @Ilian359, че ако изискванията за съвместимост, надеждност и типа на протокола можем да ги постигнем на някаква цена, изискването за закъснението няма как да го постигнем със сателитни връзки, защото няма как да променим физиката - вълните се разпространяват със скорост, която е известна като стойност, сателитите стоят на относително постоянна височина - всеки сам може да сметне колко време би отнело приемането и предаването на сигнал

 

[Topfly 26997]

преди 11 минути , akair каза:

И на мен ми се видя дълъг този пост, но нямаше как да го съкратя повече. За научност съвсем нямам претенция - това са по-скоро изводите от научната дискусия. 

Единствено мога да добавя към мнението на @Ilian359, че ако изискванията за съвместимост, надеждност и типа на протокола можем да ги постигнем на някаква цена, изискването за закъснението няма как да го постигнем със сателитни връзки, защото няма как да променим физиката - вълните се разпространяват със скорост, която е известна като стойност, сателитите стоят на относително постоянна височина - всеки сам може да сметне колко време би отнело приемането и предаването на сигнал

 

Не твърдя, че съществуването на спътниковите телефони противоречи на физиката, но без да знаш как и къде са разположени спътниците за сателитни телефони трудно можеш да направиш сметки. За системата на Иридиум в уикипедия пише следното:

 

Цитат

За нормална работа на системата са необходими 66 активни спътника, като освен тях на орбита се намират и известно количество допълнителни апарати с цел оперативна замяна на отказали спътници^[1]. Спътниците са раположени на ниски орбити с височина около 781 km и наклон 86,4°, и с период на обиколката примерно 100 минути.

https://bg.wikipedia.org/wiki/Iridium_(спътник)

 

За разлика от телевизионните спътници, които са на геостационарна орбита над екватора и сигнала трябва да мине десетки хиляди километри, при Иридиум вероятно сигналът пътува около 1000-2000 километра и затова връзката е бърза и без закъснение.

 

 

[akair 14017]

Some back of the Envelope calculations - ако самолетът е на възможно най-късия път до сателита, това са 771 км. И още 781, за да се върне сигналът от сателита до кулата, стават 1552 км. Разстоянието между самолета и кулата е поне 10 км (най-малко). Това означава, че комуникация през сателит е 2 orders of magnitude по-бавна от директната комуникация. И това е при много идеални условия и много игнорирани други фактори от реалността (препредаване, дължина на съобщенията, processing time, ...).

[Topfly 26997]

преди 7 часа, akair каза:

Some back of the Envelope calculations - ако самолетът е на възможно най-късия път до сателита, това са 771 км. И още 781, за да се върне сигналът от сателита до кулата, стават 1552 км. Разстоянието между самолета и кулата е поне 10 км (най-малко). Това означава, че комуникация през сателит е 2 orders of magnitude по-бавна от директната комуникация. И това е при много идеални условия и много игнорирани други фактори от реалността (препредаване, дължина на съобщенията, processing time, ...).

Не знам колко е по бавно, но от личен опит ти казвам, че забавяне не се усеща, а качеството е супер. В същото време качеството на сегашната комуникация при самолетите видимо е с доста лошо качество. Не знам колко пъти се налага пилотите да моят кулата да повтори нещо или обратно, но за мен сегашната технология крие сериозни опасности някой нещо да не разбере или чуе правилно. Да не говорим, че когато качеството на звука е по лошо трябва да се концентрираш много повече за да разбереш разговора и в същото време това ти отвлича вниманието от други важни неща в пилотската кабина

[Topfly 26997]

Намерих еди отговор, който звучи правдоподобно защо системата за комуникация на пилотите е с толкова лошо качество. Системата е стара, но за сметка на това всички самолети ползват една и съща система. Смяната с по модерна система за комуникация не е сложна задача поради липсата на по добра система, а поради това, че на веднъж всички самолети в света би трябвало да си сменят оборудването. Най-големият проблем е, че ако не всички си сменят оборудването за комуникация,  успоредно ще има две системи и не всички пилоти ще чуват всичко, което е опасно.

За да се направи една такава реформа в авиацията трябва всички държави в света да определят един ден в който да се преоборудват всички самолети и контролни кули в света. Вероятно за определено време ще трябва да се спре и въздушния трафик.

Редактирано 13 юли, 2017 от Topfly

[Ilian359 2515]

Именно. Но преди това всички държави в света трябва да подготвят промяната административно - т.е. да заделят нова честотна лента. Това може да отнеме десетилетия, защото в XXI век ефирът е до голяма степен запълнен, във всяка държава с различно приложение на отделните честоти. В България вече повече от 10 години радиовръзката на МИГ-овете "съжителства" с GSM-R (преносна среда за сигнализация и ДР в железниците). За късмет няма военни летища близо до модернизираните жп линии.

От друга страна едно от свойствата на слуха е адаптивност. Ние трудно разбираме звук от радиостанции, защото го чуваме откъслечно. Но ако се налага да го слушаш ежедневно, мозъкът ти скоро ще започне да го възприема без да се напряга.

[SLX 527]

А горките частни пилоти ще трябва да преоборудват леките и ултралеките си самолети с ново комуникационно оборудване :). Далеч по-значим проблем в последните 10 години по отношение на радио комуникацията с екипажите на граждански самолети е драстичното влошаване на качеството на говоримия английски език. 

[macf1an 12073]

Разговорът отдавна се отклони в насока "нова тема"..

Записите, които изтичат, не са от пилотската кабина или от кулата, а са от любителски станции, които следят за тази комуникация. Реалното качество е много по-различно, а и се слуша на доста сериозни слушалки.

По въпроса за "превключването" - няма такъв филм като всички да спират и да сменят, това да не е смяна на лентата за движение ?

По същият начин, както съществуваха и се дублираха аналоговите и цифрови канали, е възможно да се направи и това. Доказано е в цял свят при не една и две "смени". Пуска се паралелна услуга , със същата информация - двупосочно, и се пресира да се ограничава ползването на старата поетапно.

Редактирано 13 юли, 2017 от macf1an

[akair 14017]

Странно е (за пореден) да пропускаме най-основното, че изискванията към ДР и телефония са различни...

Не твърдя, че сателитни телефони няма - напротив, има. Колко и как работят е доста спорно - има томове литература изписани по темата, включително case studies, подплатени с точни замервания Някои от тях са публични...