LTS. Sự kiện máy bay MH 370 của hãng hàng không Malaysia mất tích từ ngày 08/3/2014 được xem như một trong những vụ mất tích máy bay bí ẩn nhất. Sự bí ẩn càng gia tăng khi máy bay mất tích là loại máy bay Boeing 777, hiện đại, an toàn bậc nhất hiện nay. Tạp chí CNTT-TT xin giới thiệu bài viết tìm hiểu về ACARS - một trong những hệ thống thông tin liên lạc trên máy bay đang được sử dụng phổ biến nhất ở các hãng hàng không trên thế giới.
Hệ thống báo cáo và liên lạc cho máy bay ACARS (Aircraft Communications Addressing and Reporting System) là một hệ thống liên lạc dữ liệu số cho phép truyền tải các dữ liệu, bản tin ngắn cần thiết giữa máy bay và các trạm mặt đất thông qua sóng vô tuyến hoặc vệ tinh. Giao thức trao đổi của hệ thống do công ty ARINC (Aeronautical Radio, Mỹ) thiết kế với mục đích để thay thế các dịch vụ thoại qua tần số VHF trước đây. Hệ thống ban đầu được triển khai và sử dụng dữ liệu dạng telex từ năm 1978. Tiếp sau đó công ty SITA - một công ty hàng đầu về cung cấp dịch vụ thông tin hàng không đã tăng cường mạng dữ liệu số mặt đất của họ trên khắp các lục địa bằng cách bổ sung các trạm vô tuyến phục vụ cho dịch vụ ACARS cho các hãng hàng không.
Ngoài SITA, hiện nay còn có một loạt các nhà dịch vụ khác cũng cung cấp dịch vụ ACARS theo từng khu vực như:
-ARINC - Trong khu vực USA.
-CANADIAN - Trong khu vực của Canada.
-JAPANESE - Trong khu vực của Nhật bản.
-SITA - Trong các khu vực khác.
Mỗi một khu vực và nhà cung cấp dịch vụ sẽ có một dải tần số hoạt động riêng với VHF. Ngoài ra, còn có thể sử dụng tần số HF hoặc truyền qua vệ tinh nhưng chi phí dịch vụ truyền qua vệ tinh sẽ đắt hơn nhiều.
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH HỆ THỐNG ACARS
Trước khi có hệ thống truyền số dữ liệu giữa máy bay và mặt đất, tất cả các thông tin liên lạc giữa máy bay (phi hành đoàn) và những người phục vụ mặt đất đều được thực hiện qua truyền thông thoại. Các liên lạc này đều được thực hiện thông qua sóng vô tuyến VHF hoặc HF, sau đó được tăng cường thêm thông tin vệ tinh từ đầu thập tiên 1990. Trong đa số trường hợp, các tín hiệu thoại được chuyển trực tiếp đến người khai thác vô tuyến. Tin văn bản (text), nếu có, được truyền đến hệ thống telex của hàng không hoặc các hệ thống khác tiếp quản.
Để giảm tải cho phi hành đoàn và tích hợp được các dữ liệu, ARINC đã giới thiệu lần đầu tiên hệ thống ACARS vào tháng 7/1978. Tuy vậy, sau đó chỉ có rất ít hệ thống ACARS thử nghiệm được triển khai. Ngày đầu có khoảng 4.000 giao dịch qua hệ thống nhưng hệ thống ACARS thử nghiệm vẫn không được sử dụng rộng rãi cho các hãng hàng không lớn cho đến thập niên 1980.
Mặc dù khái niệm ACARS thường được hiểu là khối đơn có thể thay thế được trên máy bay như một module nhưng thực tế là cả một hệ thống đầy đủ trên không và mặt đất (Hình 2). Từ viết tắt ACARS đầu tiên là “Arinc Communications Addressing and Reporting System" nhưng sau đó đã được đổi thành “Aircraft Communications, Addressing and Reporting System".
Trên máy bay, hệ thống ACARS bao gồm một hệ thống máy tính chuyên dụng gọi là khối quản lý ACARS (ACARS Management Unit) và một khối hiển thị CDU (CDU - Control Display Unit). Khối quản lý sẽ thực hiện gửi và nhận các dữ liệu số mặt đất sử dụng các hệ thống VHF có sẵn trên máy bay.
Dưới mặt đất, hệ thống ACARS được cấu thành từ một mạng lưới các bộ thu phát vô tuyến được quản lý bởi một trung tâm máy tính được gọi là AFEPS. Hệ thống sẽ thu nhận hoặc truyền phát các bản tin liên kết dữ liệu, xử lý cũng như hướng chúng tới các hãng hàng không khác nhau.
Ban đầu, các hệ thống ACARS được thiết kế theo mô tả ARINC-597. Sau đó, hệ thống được nâng cấp lên vào cuối những năm 1980 theo mô tả ARINC- 724. ARINC 724 cho phép máy bay có các thiết bị hỗ trợ giao tiếp vật lý dạng bus dữ liệu số. ARINC 724 sau đó được cập nhật thành tiêu chuẩn ARINC 724B hiện hành và trở thành tiêu chuẩn cho các máy bay số hoá toàn bộ. Ngày nay, các thiết kế máy bay mới tích hợp luôn các chức năng của khối quản lý truyền thông vào các module tích hợp.
TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU VÀ CÁC BỘ THU PHÁT
Truyền dẫn tín hiệu giữa máy bay và mặt đất được thực hiện qua sóng VHF hoặc HF; hoặc để tăng khả năng truyền sóng có thể sử dụng vệ tinh qua Inmarsat. Vệ tinh Inmarsat phủ sóng không được tốt ở các vùng cực. Tuy nhiên, kể từ năm 2007, hệ thống vệ tinh Iridium đã có thể truyền dẫn tín hiệu ACARS và có thể tăng vùng phủ sóng toàn bộ địa cầu kể cả ở các vùng cực.
Khi sử dụng hệ thống VHF, thông thường, hệ thống ACARS sẽ sử dụng bộ phát đáp VHF số 3 trên máy bay (thường có 3 bộ phát đáp VHF, 2 bộ HF và 1 bộ AM). Khối điều khiển sẽ thực hiện mã hóa dữ liệu số cần truyền thành chuỗi hai âm 1.200 Hz và 2.400 Hz với tốc độ chỉ 2.400 baud. Các hệ thống mới có thể hỗ trợ và hoạt động với 2.400/4.800HZ với tốc độ 4.800 baud. Ngoài ra, khối điều khiển sẽ bổ sung thêm các bit điều khiển theo chuẩn ARINC 429.
Khi qua vệ tinh, hệ thống ACARS truyền dữ liệu dưới dạng các bó tin SBD (Sort Bust Data) theo chuẩn ARINC 429 thay vì gửi qua VHF sẽ được đóng gói thành các gói tin với chiều dài không vượt quá 1.960 bytes và qua khối chuyển phát vệ tinh băng tần thấp LBT (Low Band Tranceiver) truyền qua vệ tinh về trung tâm điều khiển và sau đó được chuyển tiếp sang hệ thống ACARS mặt đất để xử lý.
Các bộ thu phát vô tuyến kênh vệ tinh, VHF và HF có thể dùng cho tín hiệu đàm thoại của phi hành đoàn hoặc cho các chức năng khác. Do đó, bộ điều khiển ACARS sẽ có một số mode hoạt động chủ động hoặc theo trạng thái chờ. Khi bộ thu phát vô tuyến rảnh, hệ thống sẽ tự động thực hiện trao đổi số liệu với mặt đất để cập nhật thông tin.
CÁC SỰ KIỆN OOOI
Ngoài bản tin OOOI, còn có rất nhiều bản tin thông tin trao đổi khác giữa trạm mặt đất và máy bay như mức nhiên liệu, tải trọng, kế hoạch bay, thời gian trễ chuyến, thông số tình trạng động cơ, yêu cầu thoại, thông tin bảo dưỡng...
Nguyễn Khánh Tiềm
(còn nữa)
(TCTTTT Kỳ 2/3/2014)
