Was ist die Beziehung zwischen ADS-B und MODE S

Ihre Fragen werden in Kürze beantwortet

Was ist die 1090 ES?

Das SSR-Protokoll wird verwendet, um Übertragungen auf SSR-Frequenzen (1030 und 1090 MHz) zu verwalten. Mode S ist Teil dieses Protokolls, um den Datenaustausch zwischen Interrogator und Transponder zu verwalten. 1090ES ist Teil von Mode S und beschreibt, wie ein Transponder lange unaufgeforderte Nachrichten (erweiterte Squitter) übertragen kann, die zum Übertragen von ADS-B-Nachrichten (DF17/DF18) verwendet werden.

^{An ATCRBS- und ADS-B-Übertragung beteiligte Schichten, Quelle}

Wenn ein Flugzeug 1090 ES als ADS-B-Ausgang verwendet, muss das Flugzeug mit MODE S ausgestattet sein?

Ja, 1090ES ist ein Benutzer des Modus S. Aber ADS-B muss keinen Transponder verwenden, um die ADS-B-Nachricht zu senden, es kann auch UAT (oder VDL) verwenden.

Hat jeder MODE S 1090ES-Funktionen?

Nein, einige ältere Mode-S-Transponder unterstützen 1090ES nicht, sie können keine langen Nachrichten senden, die zum Senden von ADS-Daten erforderlich sind.

Das „S“ von Modus S ist „selektiv“, passt aber nicht zu ADS-B, das ohne Abfragesignal sendet.

Die selektive Abfrage wird vom Transponder verwendet, um eingehende Abfragen zu filtern. ADS-B ist ein „Broadcast“-Dienst, Nachrichten werden automatisch über den Transponder versendet (daher der Name „Squitter“). Aus Transponder-Sicht sind Nachrichten keine Antworten auf Abfragen, auch wenn sie 1090 MHz, die Downlink-Frequenz zum Antworten und Senden verwenden.

Weitere Details folgen bei Interesse.

SSR/Mode S- und ADS-B-Technologien, wie PBN/RNAV, werden in der Fachliteratur aufgrund der zahlreichen Änderungen während ihrer Anfänge nicht gut behandelt. Das Ergebnis ist, dass die Formulierungen oft falsch verwendet werden und das Gesamtbild verschwommen ist, nur unzusammenhängende Details werden diskutiert, ohne den gesamten Kontext bereitzustellen.

Der entscheidende Punkt ist, wie im OSI-Netzwerkmodell , die verschiedenen verwendeten Funktionsschichten und Datenformate klar zu identifizieren . ADS-B und SSR Mode S sind nicht gleichwertig, ADS-B ist ein Dienst auf höherer Ebene, der die geringeren Übertragungskapazitäten von Mode S nutzt.

Und in der Tat hat ADS-B nichts mit der SSR-Antwort auf die Abfrage zu tun, die auch im Modus S zu finden ist, aber von einem anderen höheren Dienst gesteuert wird.

Mode-S-Konzept

Die Mode-S-Spezifikationen umfassen zwei Aspekte:

• Die Möglichkeit, ein Flugzeug mit SSR zu identifizieren: Dieser Teil ist mit den Modi A/C kompatibel. Übertragungen im Modus A und C haben einfache Formate mit festen Informationen, die in 12 SSR-Impulse eingebettet gesendet werden.

• Die Möglichkeit, Daten auszutauschen: Modus S ist bidirektional, er definiert Datenrahmen zum Senden oder Empfangen von Daten mit unterschiedlichem Format und Inhalt. Dies ist eigentlich ein rudimentäres Netzwerkprotokoll. Ein Mode-S-Transponder ist in der Lage, diese unterschiedlichen Formate zu empfangen und zu senden. ADS-B-Nachrichten werden unter Verwendung dieser Datenübertragungsfunktion gesendet.

1090ES out ist eine Schicht innerhalb des Transponders, die nur sendet. 1090ES ist in der Lage, eine lange Nachricht (112 Bit) zusammenzusetzen. In diesem Schema liefert die ADS-B-Logik die zu übertragenden Daten. Die Funktionsweise von Transpondern besteht darin, „Register“ zu verwenden. Wenn es an der Zeit ist, einen Modus-S-Frame zu senden, verwendet der Transponder die in den Registern verfügbaren Daten, um den Frame zusammenzusetzen, und sendet ihn dann. So speichert ADS-B die zu übertragenden Daten in den Transponderregistern, und die 1090ES-Schicht setzt den Rahmen zusammen, bekannt als „erweiterter Squitter“. 'Squitter', weil der Transponder es ohne vorherige Abfrage sendet (Broadcast), 'extended', weil seine Länge 112 Bit statt 56 Bit beträgt.

Worum geht es bei einer ADS-B-Übertragung?

Datenaufbereitung:

• DF17 (oder DF18, wenn die Nachricht nicht von einem Transponder gesendet werden soll), das Format einer Nachricht, die ADS-B-Daten enthält
• Die ADS-B-Logik speist die für ADS-B relevanten Mode-S-Transponderregister mit Daten.

Datenübertragung bei Verwendung von SSR:

• 1090ES ermöglicht lange (112 Bit) Modus-S-Nachrichten (erweiterte Squitter)
• 1090ES-kompatibler Modus-S-Transponder zum Senden von DF17-Nachrichten auf SSR-Frequenz unter Verwendung der erweiterten Squitter-Funktion und Daten in den Registern.

^{Generierung von ADS-B-Nachrichten}

SSR-Verhör

Ein ATCRBS- Interrogator am Boden kann alle Transponder (A/C/S) unter Verwendung mehrerer Kombinationen abfragen, um entweder nur den Modus A/C oder S oder eine Kombination auszuwählen. Es kann auch Antworten von allen Mode-S-Transpondern oder von einem einzelnen hervorrufen. Dies ist diese selektive Verhörfunktion , auf die Sie sich in Ihrer Frage beziehen.

Modus-S-Antwort versus Modus-S-Broadcast

Das Antworten auf ATCRBS erfolgt normalerweise im Modus S durch dieselbe Logik, die im Modus A und C arbeitet, außer dass ein zusätzlicher 56-Bit-Datenrahmen hinzugefügt wird.

Außerdem haben Mode-S-Transponder die Möglichkeit, Frames ohne vorherige Aufforderung auszusenden, dies ist der Squitter-Modus.

Basisdatenebene: Mode S Datenformat

Modus S basiert auf einem 56-Bit-Datenrahmen, der auf 112 Bit erweitert werden kann. Was in diesen Rahmen eingefügt werden kann, ist im Allgemeinen in ICAO Annex 10 definiert, es gibt 25 verschiedene Rahmeninhalte (Formate) für den Uplink (UF-Formate für den Empfang durch den Transponder) und 25 Formate für den Downlink (DF-Formate für die Übertragung durch den Transponder) .

Unter diesen Downlink-Formaten gibt es zwei wichtige: DF11 wird verwendet, um auf „all call“-Abfragen zu antworten (entspricht den Antworten in Modus A und C), und DF17 , das zusätzliche Informationen enthält, darunter die Position, wird für ADS-B verwendet aus.

Kurze vs. lange Datenrahmen

Ein Modus-S-Transponder kann zwei Arten von unaufgeforderten Nachrichten senden: Kurz (56 Bit) und lang (112 Bit). Ursprüngliche Versionen von Mode-S-Transpondern wurden entwickelt, um Nachrichten mit Kurznachrichten zu verwalten. Dies war mit der DF11-Nachricht kompatibel, die als Erfassungs-Squitter für TCAS und zur Beantwortung von Modus-S-Erfassungsabfragen (UF11) verwendet wurde.

^{Derzeit verwendete Mode-S-Downlink-Formate}

Das lange Format, das normalerweise als Extended Squitter bezeichnet wird, wird zum Squittern von DF17-Nachrichten verwendet, die von ADS-B verwendet werden.

1090ES bezieht sich auf eine lange Nachricht, die auf 1090 MHz übertragen wird, der Frequenz, die von Modus S zum (Antworten und) Senden verwendet wird.

Dieser Name ' Squitter ' kommt von den DME-Transpondern. Die in DME verwendete Bodenstation ist ein Transponder, der Flugzeugabfrageeinrichtungen antwortet. Um etwas ohne Abfrage zu übertragen und es den Flugzeugen zu ermöglichen, sich auf der DME-Station zu synchronisieren, sendeten diese Transponder Zufallsimpulse, sogenannte Squitter. Mode-S hat diese Terminologie wiederverwendet, um sich auf jede unaufgeforderte Übertragung zu beziehen.

Eine Stufe höher: Der ADS-B-Dienst

ADS-B ist ein Nutzer des Transponders. Wie ADS-B materialisiert wird, ist eigentlich undefiniert, aber es ist normalerweise ein Stück Software in der Transponderbox oder einer separaten Box. Es baut DF17-Nachrichten auf und fordert den Mode-S-Transponder auf, sie mit dem Mode-S-Protokoll zu senden.

Die Kette ähnelt in gewisser Weise der Verwendung eines Modems zur Kommunikation:

• ADS-B ist die Anwendung, die DF17-Nachrichten erstellt, die gesendet werden sollen, wie ein Webbrowser HTTP-Nachrichten erstellt.
• DF17-Nachrichten werden in Squitter gekapselt, wie HTTP-Nachrichten in IP-Pakete gekapselt werden.
• Squitter werden von einem Mode-S-Transponder übertragen, wie IP-Pakete über ein Modem übertragen werden.

Was ist die 1090 ES?

1090 MHz ist die Frequenz, die für Antworten von Mode A/C/S-Transpondern verwendet wird, wenn sie auf 1030 MHz abgefragt werden.

ES steht für „Extended Squitter“.

Erweitert bezieht sich auf die Unterstützung von 112-Bit-Datenframes zusätzlich zu den ursprünglichen 56-Bit-Datenframes von Mode S.

Ein Squitter ist ein Transponder, der Antworten sendet, ohne abgefragt zu werden. Dies ist ein seltsames Konzept, aber es ist zentral für die Funktionsweise von ADS-B im Rahmen von Mode S.

Wenn ein Flugzeug 1090 ES als ADS-B-Ausgang verwendet, muss das Flugzeug mit MODE S ausgestattet sein?

1090ES ist eine Obermenge von Mode S, dh es macht alles, was Mode S macht, plus ADS-B.

Hat jeder MODE S 1090ES-Funktionen?

Nein. Alle älteren Mode-S-Transponder müssen durch neue 1090ES-Einheiten ersetzt werden, um die ADS-B-Vorschriften zu erfüllen. Viele Hersteller bieten jedoch Inzahlungnahme-/Upgrade-Programme an.

Das „S“ von Modus S ist „selektiv“, passt aber nicht zu ADS-B, das ohne Abfragesignal sendet. Können Sie das erklären?

Die allgemeine Idee ist, dass Mode S bereits weit verbreitet war (zumindest für Turbinenflugzeuge) und gut verstanden wurde und sie die gewünschte Funktionalität für ADS-B erhalten konnten, indem sie einfach ein paar zusätzliche Datenrahmentypen hinzufügten, was viel weniger Arbeit war ( und Kosten für die meisten Betreiber) als der Aufbau eines völlig neuen parallelen Systems.