ứng dụng của vhf data link mode 4 trong môi trường cns atm

1

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, các hệ thống dẫn đường hàng khơng đã dần khơng cịn tương xứng về
khả năng cung cấp dẫn đến việc cản trở và phụ phí ngày càng tăng cho khách hàng. Khi
lưu lượng bay tăng, trễ dưới mặt đất (phần lớn là do sự cản trở luồng khơng lưu) và trên
khơng tăng thậm chí hơn cả mức của các vùng tắc nghẽn. Tình trạng này đã trở lên
nghiêm trọng khi ngành hàng không dự kiến mức tăng trưởng còn cao hơn trong các
năm tới. Trễ tại châu Âu hiện nay chủ yếu là do sự phân chia số lượng lớn các vùng
sector nhỏ tại các vùng điều hành và trung tâm Quản lý bay phải sắp đặt và xử lý các
vấn đề trong các trung tâm và giữa các trung tâm với nhau. Còn tại Mỹ thì sự tắc nghẽn
xảy ra tại các đầu cuối và tại các sân bay, tình trạng tương tự như ở châu Âu là hiện
tượng cổ chai tại các tuyến đang được loại bỏ dần dần. Tại các vùng ít phát triển hơn, sự
thiếu hụt khả năng giám sát bằng Radar và yếu kém về hạ tầng cơ sở thông tin dẫn đến
các hệ thống kém hiệu quả và tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn.
Cứ mỗi phút tiết kiệm ở trên không của máy bay phản lực đều tiết kiệm hàng
triệu USD tiền nhiên liệu cho ngành mỗi năm và giảm đáng kể ô nhiễm môi trường. Mọi
nỗ lực đều hướng tới việc làm giảm thời gian bay trên không bằng cách tối ưu hoá
đường bay từ điểm khởi hành đến điểm kết thúc và tránh việc bay chờ và mở rộng vùng
tiếp cận. Giảm thời gian bay trung bình cịn có nghĩa là tăng được lưu lượng bay và tăng
tính an tồn.
Với các thành cơng trong các lĩnh vực điện tử viễn thông, tin học và đặc biệt là
thông tin vệ tinh và công nghệ liên kết dữ liệu, ý tưởng CNS/ATM của ICAO cung cấp
một cơ sở cho hệ thống dẫn đường tương lai đã trở thành hiện thực. Cuối cùng ý tưởng
sẽ cho phép người điều khiển tầu bay sắp đặt chuyến bay theo một đường bay tốt nhất,
điều chỉnh được một cách linh hoạt, với một hiệu suất tối ưu và chi phí tối thiểu. Khi đó
các phương thức và thủ tục cần được thực hiện một cách đầy đủ tính năng và tiềm năng
của các công nghệ mới để tăng cường khả năng và độ an toàn.
Sự kết hợp của hệ thống quản lý bay với tính chính xác của hệ thống dẫn đường
vệ tinh cho phép tầu bay khơng những bay chính xác trên những không gian 3 chiều
không cần sự trợ giúp của các phương tiện dẫn đường mặt đất mà còn sắp đặt cho tầu

bay vào các điểm báo cáo (waypoints) trong vài giây của thời gian định trước hoặc theo
yêu cầu của kiểm sốt viên khơng lưu. Tính năng dẫn đường 4 chiều này có thể được
mở rộng ra cho việc điều khiển thời gian đến tại sân bay. Bất cứ sai lệch nào ở phía thu
sẽ được xử lý bởi hệ thống quản lý bay để xem xét xem đường hạ cánh còn được dành


2

sẵn hay khơng. Các cơ chế máy móc cơ khí khác cũng được thực hiện bổ xung để có thể
sử dụng tối đa đường lăn và khơng phận, do đó sẽ đảm bảo được phân cách an toàn giữa
các tầu bay mọi thời điểm..
Kết hợp với các thủ tục phù hợp cùng với các công cụ hiển thị sẽ giúp cho việc
cảnh báo tình trạng, CDTI sẽ giúp cho việc đảm bảo phân cách không lưu với sự việc
trách nhiệm phân cách được chia sẻ cho cả các kiếm soát viên không lưu và phi công.
Một liên kết thông tin không - đất và không - không thời gian thực được mở rộng cho
một số lượng lớn đơn vị sử dụng sẽ đòi hỏi một liên kết dữ liệu dung lượng cao và tin
cậy. VDL Mode 4 là một liên kết dữ liệu dung lượng lớn cung cấp một số lượng lớn
các dịch vụ và chức năng theo các yêu cầu của khái niệm CNS/ATM của ICAO.
Để bắt kịp sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ tiến tiến và địi hỏi
ngày càng cao của ngành hàng khơng dân dụng Việt Nam cũng như quốc tế, việc nghiên
cứu công nghệ và triển khai các hệ thống Thông tin - Giám sát - Dẫn đường mới là một
đòi hỏi bức thiết cần được thực hiện. Với lưu lượng bay của nước ta hiện nay các hệ
thống kỹ thuật vẫn còn đảm bảo được, tuy nhiên với mức tăng trưởng trong tương lai thì
sự thay đổi là rất cần thiết vì vận tải hàng khơng là một mơi trường trong suốt khơng có
biên giới và thay đổi trong cơng nghệ hàng không, nhất là đối với công tác điều hành
không lưu, cần phải đồng đều trên toàn thế giới để tương thích với mọi chủng loại tầu
bay của các hãng hàng không trên vùng lãnh thổ Việt Nam.
Luận văn “ ỨNG DỤNG CỦA VHF DATA LINK MODE 4 TRONG MÔI TRƯỜNG CNS/
ATM ” nghiên cứu công nghệ kỹ thuật VHF Data Link Mode 4, một liên kết dữ liệu số
sử dụng sóng VHF giữa các phương tiện tham gia giao thông hàng không. Đây là nền

tảng cho một loạt các ứng dụng điều hành quản lý không lưu khác sẽ sử dụng đường
truyền này để hoạt động thay thế cho các phương thức truyền dẫn tương tự đang sử
dụng hiện nay. Luận văn cũng đề cập đến vấn đề triển khai hệ thống mới trong môi
trường hàng không hiện nay và tiến trình thay thế các hệ thống cũ trong thời kỳ quá độ.
Trong quá trình thực hiện luận văn khơng tránh khỏi nhiều thiết sót, tơi mong
muốn nhận được nhiều ý kiến đóng góp để luận văn được hồn thiện và thực tế hơn.
Qua lời mở đầu này tôi xin được gửi lời trân trọng cảm ơn Tiến sỹ Nguyễn
Phương, tập thể các giảng viên trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đội ngũ cán bộ kỹ
thuật Trung tâm quản lý bay miền Bắc cùng các đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ, hướng
dẫn và tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt bài luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!


3

MỤC LỤC

Lời mở đầu
Mục lục
Chữ viết tắt được sử dụng trong luận văn
Chương I. Kế hoạch quốc gia cho các hệ thống CNS/ATM
1.1. Hoạt động của Trung tâm Quản lý bay dân dụng Việt Nam
1.2. Hiện trạng của hệ thống hiện tại
1.3. Phân tích đánh giá hiện trạng của hệ thống hiện tại.
Chương 2. Sự chuyển dịch sang các hệ thống mới
2.1 Nền tảng
2.1.1. Đặt vấn đề
2.1.2. Hiệu ứng cổ chai trong các hệ thống dẫn đường hiện tại
2.1.3. Những cân nhắc về sự an toàn
2.1.4. Sự thay đổi

2.2.Hệ thống CNS/ATM
2.3. Các thành phần của hệ thống CNS/ATM
2.3.1. Quản lý không lưu- ATM
2.3.2. Thông tin liên lạc
2.3.3. Dẫn đường.
2.3.4. Giám sát.
2.4. Hướng tới hệ thống ATM tương lai.
Chương 3: Các kỹ thuật VDL và vai trò của VDL Mode 4 trong hệ thống
CNS/ATM
3.1. Giới thiệu
3.2. Tổng quan các dịch vụ VDL
3.2.1. VHF Digital Link
3.2.2. Các chuẩn của ICAO về VDL
3.2.3. VDL Mode 1&2
3.2.4. VDL Mode 3
3.2.5. VDL Mode 4:
3.2.6. Kết luận.
3.2. Tầm cỡ của VDL Mode 4
Chương 4. Mô tả kỹ thuật và nguyên lý hoạt động
4.1. Giới thiệu
4.2. Kỹ thuật nền tảng
4.3. Cấu hình vật lý
4.3.1. Máy thu GNSS
4.3.2. Máy thu phát VHF
4.3.3. Bộ xử lý thông tin
4.4. Các nguyên lý chức năng
4.5. Các thành phần chức năng
4.5.1. Lược đồ điều chế
4.5.2. Cấu trúc khung TDMA

1
3
6
12
12
13
16
21
21
21
22
23
23
24
25
25
26
27
27
28
29
29
29
29
29
30
33
35
37
38

39
39
39
39
40
40
41
42
44
44
44


4

4.5.3. Thời gian hệ thống
4.5.4. Các chùm đồng bộ và thơng tin vị trí.
4.5.5. Cấu trúc và phân loại các bản tin
4.5.6. Việc lựa chọn khe thời gian
4.6. Các chế độ hoạt động
4.6.1. Báo cáo độc lập.
4.6.2. Báo cáo trực tiếp
4.7. Quản lý truy cập khe thời gian.
4.7.1. Giao thức quảng bá định kỳ.
4.7.2. Quảng bá tăng cường.
4.7.3. Các bản tin yêu cầu chung
4.7.4. Yêu cầu một hướng.
4.7.5. Yêu cầu trực tiếp/dành riêng đáp ứng khẩn cầu (Directed
Request/Plea response Reservation)
4.7.6. Yêu cầu trực tiếp/Dành riêng tự động điều chỉnh(Autotune

Reservation)
4.7.7. Yêu cầu truyền tin tức
4.7.8. Truy cập ngẫu nhiên
4.7.9. Truy cập cố định.
4.7.10. Các thủ tục xử lý xung đột khe
4.7.11. Các thủ tục phát lại.
4.8. Các cơ chế thông tin end-to-end
4.8.1. Giao thức dịch vụ liên kết dữ liệu (DLS-Data link service)
4.8.2. Chức năng hội tụ phụ thuộc mạng di động (Mobile Subnetwork
Dependent Convergence Function - SNDCF)
4.9. Quản trị kết nối.
4.9.1. Các chùm đồng bộ
4.9.2. Các khung nhận dạng chuyển giao (XID)
4.9.3. Truy nhập mạng
4.9.4. Giao thức khoá khe dành riêng
4.9.5. Cách ly mặt đất.
4.9.6. Kênh báo hiệu toàn cầu (Global signalling channels - GSC)
4.9.7. Quản lý tần số.
4.9.8. Bản tin danh mục dịch vụ (Directory of Services – DoS)
4.10. Hoạt động
4.10.1. Các trạm di động
4.10.2. Các trạm mặt đất
Chương 5. Các vấn đề về quản lý hệ thống VDL Mode 4
5.1. Các bản tin quản lý kết nối – Link Management
5.1.1. Cấu trúc bản tin chùm đồng bộ – SYNC BURST
5.1.2. Bản tin DoS – Directory of Service
5.2. Vấn đề quản lý phổ tần số
5.2.1. Quản lý phổ trong VDL Mode 4
5.2.2. Các quy tắc về vô tuyến của ITU
5.2.3. Kế hoạch phân bổ tần số cho VDL Mode 4

47
48
49
50
54
55
56
56
56
58
59
60
61
61
62
63
63
64
64
65
65
66
66
67
67
67
72
75
76

77
78
78
79
81
84
84
84
88
89
89
89
90


5

5.3. Vấn đề quản lý kênh.
5.3.1. Giới thiệu chung
5.3.2. Việc sử dụng đa kênh.
5.3.3. Quản lý kênh và chuyển mạch kênh
5.3.4. Trang thiết bị của trạm mặt đất cho việc sử dụng đa kênh.
5.3.5. Kế hoạch chuyển giao cho tương lai
5.3.6. Một số mơ hình đặc trưng của quản lý kênh
5.3.6.1. Mơ hình mật độ bay thấp
5.3.6.2. Mơ hình mật độ bay trung bình.
5.3.6.3. Mơ hình mật độ bay cao
Chương 6. Cấu trúc trạm VDL Mode 4
6.1. Giới thiệu
6.2. Vấn đề dự phịng.

6.3. Cấu hình trang bị trên tầu bay
6.3.1. Cấu hình cơ bản
6.3.2. Bộ thu phát
6.3.3. Thiết lập ăng ten trên tầu bay
6.3.4. Phương án trang bị dự phòng trên tầu bay
6.4. Các phương tiện hoạt động dưới đất
6.5. Cấu trúc trạm mặt đất
6.5.1. Các thành phần của kiến trúc mặt đất
6.5.2. Trạm mặt đất
6.5.3. Mạng mặt đất
6.5.4. Vấn đề dự phịng và tính tồn vẹn của hệ thống mặt đất
Kết luận đề xuất và kiến nghị
Tài liệu tham khảo

90
90
90
94
97
97
98
98
99
102
104
104
104
105
105
105

106
108
109
109
110
110
112
115
117
120


6

CHỮ VIẾT TẮT ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN
3D
4D

Three-dimensional - Ba chiều
Four-dimensional - Bốn chiều

ABAS
ACARS

Aircraft-Based Augmentation System - Hệ thống tăng cường trên tầu bay
Aircraft Communication and Reporting System - Hệ thống báo cáo và chuyển
thông tin trên tầu bay
Airborne Collision Avoidance System - Hệ thống chống va chạm trên khơng
Area Control Centre - Trung tâm kiểm sốt bay đường dài
Adjacent Channel Interference - Nhiễu kênh lân cận

ATC Clearance and Information - Dịch vụ thông tin kiểm tra không lưu
ATC Communications Management - Dịch vụ quản lý thông tin không lưu
Airborne Conflict Management - Quản lý xung đột không phận
Aerodrome of Departure - Sân bay cất cánh
Aerodrome of Destination - Sân bay hạ cánh
Automatic Dependent Surveillance - Giám sát tự động độc lập
Addressed ADS - Giám sát tự động độc lập phát trực tiếp
ADS-Broadcast - Giám sát tự động độc lập phát quảng bá
ADS-Contract - Giám sát tự động độc lập rút gọn
Airline Electronic Engineering Committee - Hội kỹ sư diện tử hàng khơng
Airborne Situation(al) Awareness - Cảnh báo tình trạng không phận
Aeronautical Information Services - Dịch vụ không báo
Aeronautical Telecommunications Panel - Phân ban thông tin hàng không
Aeronautical Mobile Satellite Service - Hệ thống vệ tinh lưu động hàng không
Air Navigation Commission - Hội đồng dẫn đường hàng không
Airline Operational Centre - Quản lý hoạt động khai thác hàng khơng
Approach Control - Kiểm sốt tiếp cận
Approach with Vertical Guidance - Tiếp cận dẫn đường thẳng đứng
Airborne Separations Assurance System - Hệ thống bảo đảm phân cách không
lưu
Airspace Management - Quản lý vùng trời
Advanced Surface Movement Guidance and Control System - Hệ thống tăng
cường kiểm soát và chỉ dẫn các hoạt động bề mặt
Airborne Surveillance and Separation Assurance Processing - Xử lý bảo
đảm phân cách và dẫn đường hàng không
Air Transport - Loại tầu bay thương mại chở khách

ACAS
ACC
ACI

ACL
ACM
ADEP
ADES
ADS
ADS-A
ADS-B
ADS-C
AEEC
AIRSAW
AIS
AMCP
AMSS
ANC
AOC
APP
APV
ASAS
ASM
A-SMGCS
ASSAP
AT


7

ATMCP
ATS
ATSAW
ATSU

hoặc Airborne Transponder - Máy thu phát trên không
Air Traffic Control - Cơng tác kiểm sốt khơng lưu
Air Traffic Control Centre - Trung tâm kiểm sốt khơng lưu
Air Traffic Flow Management - Quản lý luông không lưu
Automatic Terminal Information Service - Dịch vụ thông tự động khu vực trung
cận
ATIS-Broadcast - Dịch vụ thông tự động khu vực trung cận phát quảng bá
Air Traffic Management - Quản lý bay
Aeronautical Telecommunications Network - Mạng thông tin viễn thông hàng
không
Air Traffic Management Concept Panel - Nhóm nghiên cứu về quản lý bay
Air Traffic Services - Dịch vụ không lưu
Air Traffic Situation(al) Awareness - Cảnh báo tình trạng khơng lưu
Air Traffic Services Unit - Đơn vị dịch vụ không lưu

BER
BND

Bit Error Rate - Tỉ lệ lỗi bit
Big Negative Dither - Giao thức dung sai âm lớn

CA
CAA
CARD

Conflict Alert - Cảnh báo xung đột
Civil Aviation Authority - Nhà chức trách hàng không dân dụng
CNS Applications Research and Development program - chương trình nghiên
cứu và phát triển úng dụng Thông tin/Dẫn đường/Giám sát

Cost Benefit Analysis - Phân tích quan hệ vốn/ lãi
Co-Channel Interference - Nhiễu đồng kênh
Conflict Detection - Dị tìm xung đột
Conflict Detection and Resolution - Dị tìm và giải quyết xung đột
Cockpit Display of Traffic Information - màn hình hiển thị nền khơng lưu trong
buồng lái
Cockpit Display Unit - Màn hình hiển thị trên bng lái
Central Flow Management Unit - Đơn vị quản lý luồng trung tâm
Communications, Navigation and Surveillance - Thông tin, dẫn đường và giám
sát
CNS Ground Station - Trạm thông tin, dẫn đường và giám sát mặt đất
Communications, Navigation, Surveillance [in support of] Air Traffic
Management - Thông tin, dẫn đường và giám sát [hỗ trợ cho] Quản lý không
lưu
Conflict Prevention - Chống xung đột
Controller-Pilot Data Link Communications - Thông tin kết nối dữ liệu giữa
kiểm sốt viên khơng lưu và phi cơng
Compact Position Reporting - Báo cáo vị trí rút gọn
Conflict Resolution - Giải quyết xung đột
Cyclic Redundancy Check - Mã kiểm tra dư vịng
Controller Working Position - Vị trí điều hành bay (của kiểm soát viên )
Downlink of Aircraft Parameters - Thu các tham số của tầu bay
Delegated Airborne Separation - Phân cách không lưu tiêu chuẩn

ATC
ATCC
ATFM
ATIS
ATIS-B
ATM

ATN

CBA
CCI
CD
CD&R
CDTI
CDU
CFMU
CNS
CNSGS
CNS/ATM

CP
CPDLC
CPR
CR
CRC
CWP
DAP
DAS


8

DCL
DFIS
DGNSS
DLIC
DLS

DME
DoS
ECAC
EFR
ETA
E-TIBA
ETSI
EVA
EU
EUROCAE

Departure Clearance Service - Dịch vụ dọn đường khởi hành
Data link FIS - Liên kết dữ liệu dành cho dịch vụ thông tin bay
Differential GNSS - Dẫn đường vệ tinh vi sai
Data Link Initiation Capability - Tính năng khởi tạo liên kết dữ liệu
VDL Mode 4 Data Link Services - Các dịch vụ VDL Mode 4
Distance Measuring Equipment - Thiết bị đo khoảng cách
Directory of Services - Bản tin danh sách dịch vụ
European Civil Aviation Conference - Hiệp hội hàng không dân dụng châu Âu
Extended Flight Rules - Các quy tắc bay mở rộng
Estimated Time of Arrival - Giờ tới dự kiến
Enhanced TIBA - TIB tăng cường
European Telecommunications Standards - Chuẩn viễn thơng châu Âu
Extended Visual Acquisition - Tầm nhìn mở rộng
European Union - Liên minh châu Âu
European Organisation for Civil Aviation Equipment - Tổ chức châu Âu về
phương tiện hàng không dân dụng
EUROCONTROL
European Organisation for the safety of Air Navigation - Tổ chức châu
Âu về an toàn dẫn đường hàng không

FAA
Federal Aviation Agency - Chi nhánh hàng không liên bang
FANS
Future Air Navigation System - Tổ chức nghiên cứu các hệ thống dẫn đường
tương lai
FARAWAY Fusion of Radar & ADS data through two WAY data link - Sự kết hợp Radar và
ADS trong liên kết dữ liệu 2 chiều
FAS
Final Approach Segment - Đoạn tiếp cận cuối cùng
FDPS
Flight Data Processing System - Hệ thống xử lý dữ liệu bay
FFAS
Free Flight Airspace - Vùng bay tự do (bay bằng)
FIR
Flight Information Region - Vùng thông báo bay
FIS
Flight Information Services - Dịch vụ thông báo bay
FIS-B
FIS Broadcast - Dịch vụ thông báo bay quảng bá
FL
Flight Level - Mực bay
FLIPCY
Flight Plan Consistence - Bản tin kế hoạch bay
FMC
Flight Management Computer - Máy tính quản lý bay
FMS
Flight Management System - Hệ thống quản lý bay
GA
GBAS
GES

GFSK
GLONASS
GLS
GND
GNSS
GPS
GPWS

General Aviation - Tầu bay nhỏ (thường)
Ground-based Augmentation System - Hệ thống tăng cường mặt đất
Ground Earth Station - Trạm vệ tinh mặt đất
Gaussian Filtered Frequency Shift Keying - Khoá dịch tần lọc Gaussian
Global Orbiting Navigation Satellite System - Hệ thống dẫn đường vệ tinh quỹ
đạo toàn cầu
GNSS Landing System - Hệ thống hạ cánh sử dụng dẫn đường vệ tinh
Ground channel - Kênh mặt đất
Global Navigation Satellite System - Hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu
Global Positioning System - Hệ thống định vị toàn cầu
Ground Proximity Warning System - Hệ thống cảnh báo va chạm mặt đất


9

GR
GRAS
GS
GSC
HF
I/O
ICAO

General Request - Bản tin yêu cầu chung
Ground-based Regional Augmentation System - Hệ thống tăng cường mặt đất
vùng
Ground Station - Trạm mặt đất
Global Signalling Channel - Kênh báo hiệu toàn cầu

ID
IFR
IMC
INS
IPV
IRS
ISO
ITC

High Frequency - Tần số cao
Input/Output - Vào/Ra
International Civil Aviation Organization - Tổ chức hàng không dân dụng quốc
tế
Identification - Mã nhận dạng
Instrument Flight Rules - Các quy tắc bay có khí tài
Instrument Meteorological Conditions - Cơng cụ đo điều kiện khí tượng
Inertial Navigation System - hệ thống dẫn đường quán tính
Instrument approach with vertical guidance - Hệ thống tiếp cận dẫn đường dọc
Inertial Reference System - Hệ thống chuẩn quán tính
International Standards Organisation - Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế
Integrated Timing Concept - Khái niệm thời gian kết hợp

LAN

LC
LD
LOS
LSC

Local Area Network - Mạng nội bộ
Lead Climb - Tăng độ cao
Lead descent - Hạ độ cao
Line of Sight - Trong tầm nhìn thẳng
Local Signalling Channel - Kênh báo hiệu tại chỗ

m
MAS
MET
MER
METAR
MIDS

meter - Mét
Managed Airspace - Vùng trời được quản lý
Meteorological Services for Air Navigation - Dịch vụ khí tượng cho dẫn đường
Message Error Rate - Mức độ lỗi bản tin
Meteorological Aerodrome Report - Báo cáo thông tin thời tiết vùng trời
Multifunctional Information Distribution System - Hệ thống phân phát thông tin
đa năng
Multimode Receiver - Máy thu đa chế độ
Mode Select - Chế độ lựa chọn (Lựa chọn hoạt động kết hợp cùng hệ thống
Radar thứ cấp)
MTSAT Satellite-based Augmentation System - Hệ thống tăng cường vệ tinh
MTSAT

MMR
Mode S
MSAS

NAV
ND
NEAP
NM
NOTAM
NPA

Navigation - Dẫn đường
Navigation Display - Hiển thị dẫn đường
North European CNS/ATM Applications Project - Dự án ứng dụng CNS/ATM
Bắc Âu
Nautical Mile - Dặm (= 1.835 km)
Notice to Airmen - Thông báo hàng không
Non-Precision Approach - Tiếp cận khơng chính xác


10

NPV
NUC

Non-Precision Approach with Vertical Guidance - Tiếp cận khơng chính xác với
dẫn đường dọc
Navigation Uncertainty Category - Dẫn đường không chính xác

OAT
OLDI

Operational Air Traffic - Hoạt động điều hành bay
On-Line Data Interchange - Trao đổi thông tin trực tuyến

PA
PDC
PFD
PIREP
PR
PRM
PSR
PSU

Precision Approach - Tiếp cận chính xác
Pre-Departure Clearance - Kiểm tra trước khi cất cánh
Primary Flight Display - Hiển thị thông tin bay thức cấp
Pilot Report - Báo cáo từ phi công
Position Report - Báo cáo vị trí
Precision Runway Monitoring - Giám sát đường lăn chính xác
Primary Surveillance Radar - Radar giám sát sơ cấp
Power Supply Unit - khối cấp nguồn

QoS

Quality of Service - Chất lượng dịch vụ

RF
RNAV

RNE
RSC
Rx

Radio Frequency - Cao tần
Area Navigation - Vùng dẫn đường
Rapid Net Entry - Truy nhập mạng nhanh
Regional Signalling Channel - Kênh báo hiệu vùng
Receiver - Máy thu

s
SA
SAR
SARPs
SATCOM
SBAS
SIGMET
SMGCS

second - Giây
Separation Assurance - Bảo đảm phân cách
Search and Rescue - Tìm kiếm cứu nguy
Standards and Recommended Practices - Chuẩn và khuyến nghị thực thi
Satellite Voice and Data Communications - Thông tin dữ liệu và thoại vệ tinh
Satellite-Based Augmentation System - Hệ thống tăng cường vệ tinh
Significant Meteorology - Bản tin khí tượng quan trọng
Surface Movement Guidance and Control System - Hệ thống kiểm soát và chỉ
dẫn các hoạt động bề mặt
Surface Movement Radar - Radar giám sát hoạt động bề mặt
Secondary Surveillance Radar - Radar giám sát thứ cấp

Self-organising Time Division Multiple Access - Đa truy nhập phân chia thời
gian tự tổ chức
Special Use Airspace - Vùng trời sử dụng đặc biệt

SMR
SSR
STDMA
SUA
TAF
TCAS
TCP
TCP/IP

Aerodrome Forecast - Dự đoán vùng trời
Traffic alert and Collision Avoidance System - Hệ thống chống va chạm và
cảnh báo lưu lượng
Trajectory Change Point - Điểm thay đổi quỹ đạo bay
Transmission Control Protocol/Internet Protocol - Giao thức điều khiển
phát/Giao thức internet


11

TDMA
TIBA
TIS
TIS-B
TMA
TWR
Tx

Time Division Multiple Access - Đa truy nhập phân chia thời gian
Traffic Information Broadcast by Aircraft - Quảng bá thông tin bay bởi tầu bay
Traffic Information Service - Dịch vụ thông báo bay
TIS Broadcast - Dịch vụ thông báo bay quảng bá
Terminal (Movement) Area - Vùng đầu cuối
Control Tower - Đài chỉ huy
Transmitter - Máy phát

UAT
UDP
UMAS
UTC

Universal Access Transceiver - Máy thu phát truy nhập toàn cầu
User Datagram Protocol - Giao thức gói dữ liệu người sử dụng
Unmanaged Airspace - Vùng trời chưa quản lý
Co-ordinated Universal Time - Thời gian chuẩn toàn cầu

VDL
VFR
VHF
VLMC
VMC
VOLMET
VSS

VHF Digital Link - Liên kết dữ liệu sử dụng sóng VHF
Visual Flight Rules - Quy tắc bay bằng mắt
Very High Frequency - Tần số rất cao

Virtual Link Management Channel - Kênh quản lý liên kết ảo
Visual Meteorological Conditions - Điều kiện khí tượng nhìn được
Aeronautical Meteorological Broadcast - Bản tin quảng bá khí tượng hàng
khơng
VDL Mode 4 Specific Services - Các dịch vụ dặc trưng VDL Mode 4

WAAS

Wide Area Augmentation System - Hệ thống tăng cường vùng rộng

XID
Xmt
XPDR

Exchange Identity frames - Khung nhận dạng trao đổi
Transmit - Phát
Transponder - Máy thu phát


12

CHƯƠNG I. KẾ HOẠCH QUỐC GIA CHO CÁC HỆ THỐNG CNS/ATM

-

Nội dung của chương này đề cập đến các vấn đề sau:
Giới thiệu về trung tâm Quản lý bay dân dụng Việt Nam, các dịch vụ cung cấp và
hệ thống trang thiết bị đảm bảo cho hoạt động hiện tại.
Đánh giá theo tiêu chuẩn của Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế ICAO về
hiện trạng của các hệ thống hiện tại cũng như theo sự phát triển của ngành hàng

không để nêu nên sự cần thiết cải tổ các hệ thống hiện tại

Hoạt động của Trung tâm Quản lý bay dân dụng Việt Nam (VATM –
Viet Nam Air Traffic Management).
Là một doanh nghiệp nhà nước hoạt động trong ngành hàng khơng, chức năng và
nhiệm vụ chính của VATM là:
a) Cung cấp các dịch vụ không lưu bao gồm:
- Dịch vụ điều hành không lưu bao gồm tại sân bay (TWR), vùng tiếp cận
(APP) và đường dài (ACC).
- Công tác thông báo bay (FIS) và các dịch vụ cảnh báo (ALRS)
b) Quản lý vùng trời, không phận quốc gia:
- Quản lý các phương tiện cơ sở hạ tầng cho không vận
- Thiết lập các đường bay và phối hợp trong việc sử dụng vùng trời
Ngồi ra cịn có các dịch vụ khác như Dịch vụ khí tượng, tìm kiếm cứu nguy,
huấn luyện đào tạo ...
Cùng yêu với cầu phát triển của ngành hàng không quốc tế, tổ chức hàng không
quốc tế ICAO đã có những giám sát, khuyến nghị hướng dẫn các quốc gia trong các hệ
thống tổ chức quản lý không lưu. Theo ICAO yêu cầu, để cung cấp các dịch vụ tốt nhất
theo yêu cầu của các khách hàng thì một hệ thống quản lý bay cần phải cung cấp tất cả
các dịch vụ cơ bản là:
1.1.


13

i. Quản lý không lưu - Air traffic management: Quản lý chung các dịch
vụ cung cấp, phối kết hợp đồng bộ các dịch vụ để đạt được kết quả tốt
nhất.
ii. Dịch vụ không lưu - Air traffic services: Điều hành bay trực tiếp các
tầu bay trong vùng thông báo bay.

iii. Dịch vụ thông tin liên lạc - Communication services: Hay cịn gọi là
các dịch vụ thơng tin cố định hàng không bao gồm thông tin thoại, số liệu
giữa các đơn vị kiểm sốt khơng lưu nội địa, quốc tế với nhau và với tầu
bay. Mạng bao gồm các hệ thống thông tin trực thoại, hệ thống chuyển
tiếp điện văn tự động sử dụng các đường truyền dẫn viễn thông quy mô
lớn.
iv. Dịch vụ giám sát - surveillance services: Giám sát tất cả các hoạt động
bay trong vùng thông báo bay, sử dụng các Radar tại các trạm thu thập xử
lý, lưu trữ và phân phát các dữ liệu bay về trung tâm phục vụ cho việc
điều hành bay
v. Dịch vụ dẫn đường - Navigation services: Sử dụng các phương tiện
dẫn đường như đèn hiệu, NDB, VOR/DME hoặc vệ tinh để dẫn đường
cho các tầu bay.
vi. Dịch vụ khí tượng hàng không - Metereological services: Giám sát các
hiện tượng thời tiết trong vùng thông báo bay, xử lý các số liệu thời tiết và
cấp phát cho tất cả các đơn vị liên quan
vii. Dịch vụ cảnh báo, tìm kiếm & cứu nạn - Alert, search and rescuse
services: Tổ chức tốt các mạng lưới tìm kiếm cứu nguy trên quy mơ quốc
gia, quốc tế, sắn sàng ứng phó với các tình huống lâm nạn của tầu bay.
Hiện trạng của hệ thống hiện tại
Không phận Việt Nam được quản lý chia thành 2 vùng thông báo bay (FIRFlight Information Region) là FIR Hà Nội và FIR Hồ Chí Minh.
FIR Hà Nội bao gồm 9 đường bay, trong đó có 3 đường bay quốc tế, 6 đường
bay nội địa với 01 sân bay quốc tế và 04 sân bay địa phương. FIR Hồ Chí Minh rộng
hơn với 18 đường bay quốc tế và 11 đường bay nội địa (Hình 1.1).
Hệ thống thơng tin cố định hàng không sử dụng các tuyến truyền dẫn VSAT,
Viba, và cáp quang cung cấp các dịch vụ trực thoại Hotline giữa các trung tâm chỉ huy
bay. Việc liên lạc không địa sử dụng các hệ thống điều khiển xa VHF với cơ chế điều
1.2.

14

biên AM 25kHz công suất phát lớn lên đến 250W tạo nên mạng lưới các trạm VHF bao
phủ toàn bộ các FIR (hình 1.2) và hệ thống thu phát HF đơn biên.
Hệ thống chuyển tiếp điện văn tự động AMSC được đặt tại các trung tâm HAN,
DNA, HCM và Trung tâm điều hành chỉ huy bay kết nối sử dụng các phương tiện
truyền dẫn nêu trên.
Hệ thống giám sát được cơ cấu bởi các trạm Radar sơ cấp (PSR) tầm phủ 80
dặm và các trạm Radar thứ cấp (SSR) tầm phủ 250 dặm có nhiệm vụ thu thập các thơng
tin tầu bay cung cấp cho các trung tâm xử lý số liệu Radar tại 2 FIR. Sơ đồ trạm và tầm
phủ được mơ tả như hình 1.3 dưới đây.

Hình 1.1. Các vùng thông báo
bay Việt Nam và các đường
bay.


15

Hình 1.2. Các trạm VHF và tầm phủ tương ứng trên lãnh thổ Việt Nam

Dịch vụ dẫn đường được cung cấp bởi các đài NDB (Non-Directional Beacons)
và DVOR/DME (VHF Doppler Omi Range/Distance Mesuring Equipment) trải dài trên
các tuyến bay nội địa và quốc tế phục vụ việc dấn đường (Hình 1.4).Tại các sân bay với
yêu cầu cao về lưu lượng có sự phối hợp giữa các đài NDB, hệ thống đèn tín hiệu và các
phương tiện hạ cánh lắp đặt tại đường băng.

Hình 1.3. Tầm phủ Radar trên lãnh thổ Việt Nam
Dịch vụ cảnh báo, tìm kiếm và cứu nạn SAR được tổ chức thành ba trung tâm
được quản lý trực tiếp bởi VATM bao gồm:

+ 02 trung tâm tìm kiếm và cứu nạn tại HAN và HCM


16

+ 01 trung tâm con tại DNA
Các trung tâm trên hoạt động có sự phối hợp cùng các nhà chức trách các cụm
cảng hàng khơng và trung tâm tìm tiếm cứu nạn quốc gia đảm bảo dịch vụ nhanh nhất
trong mọi trường hợp khẩn cấp.

Hình 1.4. Hệ thống các
phương tiện dẫn đường kết
hợp.

Phân tích đánh giá hiện trạng của hệ thống hiện tại.
Như đã giới thiệu trên, quá trình bảo đảm cho tàu bay bay an toàn từ điểm khởi
hành ban đầu tới điểm đến kết thúc yêu cầu các hệ thống quản lý khơng lưu phải hoạt
động có hiệu quả và phải có sự phối hợp chặt chẽ của ba hệ thống chức năng chính:
1.3.


17

Thông tin liên lạc, Dẫn đường và Giám sát. Trong đó Thơng tin liên lạc là việc trao
đổi các thơng tin thoại và dữ liệu giữa người lái và kiểm sốt viên khơng lưu hoặc các
trung tâm kế cận. Dẫn đường chỉ vị trí tàu bay cho tổ lái. Giám sát chỉ vị trí tàu bay
cho kiểm sốt viên khơng lưu, việc đó bao gồm chuyển các tin tức về dẫn đường từ tầu
bay cho các trung tâm kiểm soát không lưu để tạo điều kiên giám sát và ghi hình liên tục
các vị trí liên quan của tàu bay của tàu bay. ICAO gọi ba chức năng chính này là CNS
và xem chúng là các dịch vụ hỗ trợ cơ bản cho các hệ thống quản lý không lưu. Sự phát

triển của ngành Hàng không dân dụng cũng như sự phát triển ngày càng tinh vi của tàu
bay và công nghệ điện tử đã làm các hệ thống hiện tại ngày càng bộc lộ nhiều hạn chế.
Đầu những năm 1980, tổ chức HKĐ quốc tế đã thừa nhận những hạn chế đang
gia tăng của các hệ thống không vận hiện tại và sự cần thiết phải cải thiện để đưa ngành
HKĐ vào thế kỷ 21. Năm 1993 ICAO đã thành lập uỷ ban đặc biệt về các hệ thống dẫn
đường tương lại (FANS) với nhiệm vụ nghiên cứu, xác định và đánh giá các khái niệm,
công nghệ mới và đưa ra các khuyến cáo cho phối hợp xây dụng hệ thống khơng vận
theo thể thức tiến trình trong 25 năm tới. Các khuyến cáo đã được đưa ra cho từng quốc
gia về việc lập kế hoạch thực hiện thành cơng các hệ thống CNS/ATM trên phạm vi
tồn cầu. Việc đánh giá, lập kế hoạch và thực hiện cần được thực hiện đồng bộ trên mọi
phương diện của CNS/ATM tức là trên các hệ thống Thông tin liên lạc, Dẫn đường,
Giám sát và Hệ thống quản lý không lưu ATM. Việc thực hiện cũng phải có sự phối hợp
tham gia đầy đủ của các đối tác và trên ba phạm vi: Tồn cầu, Quốc gia và Khu vực.
Trong khn khổ của luận văn này chỉ đề cập đến việc đánh giá và lập kế hoạch phát
triển kỹ thuật cho hệ thống trong phạm vi quốc gia.
Trước hết cần phải đánh giá khả năng sẵn có của các hệ thống kỹ thuật và dịch
vụ. Cần đánh giá hạ tầng cơ sở hiện tại trên các hạng mục : Các cảng hàng không, Vùng
trời, Thông tin liên lạc. Các thông kê về hệ thống hiện tại được thể hiện trong các bảng
sau:
Bảng 1.1. Hiện tại hạ tầng cơ sở – Các cảng hàng khơng
Stt

Tên sân bay

Quốc tế và/hoặc
địa phương

Bố trí mặt
bằng sân bay

Số lượng và cấu hình
các đường cất hạ
cánh

1

Đà Nẵng

Đơn giản

01

2

Nội Bài

Đơn giản

01

3

Tân Sơn Nhất

Phức tạp

02/song song

4

Điện Biên

Quốc tế&quốc
nội
Quốc tế&quốc
nội
Quốc tế&quốc
nội
Quốc nội

Cơ bản

01


18

5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

18
19
20

Nà Sản
Cat Bi
Vinh
Phú Bài
Phù Cát
Pleiku
Dương Đông
Rạch Giá
Vũng Tàu
Đông tác
Cam Ly
Cà mau
Liên Khương
Nha Trang
Cần Thơ
Gia lâm

Quốc nội
Quốc nội
Quốc nội
Quốc nội
Quốc nội
Quốc nội
Quốc nội
Quốc nội
Quốc nội

Quốc nội
Quốc nội
Quốc nội
Quốc nội
Quốc nội
Quốc nội
Quốc nội

Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản
Cơ bản

01
01
01
01
01

01
01
01
01
01
01
01
01
01
01
01

Bảng 1.2. Hiện tại hạ tầng cơ sở – Vùng trời
Stt

Vùng
thông báo
bay

1
2

Đại dương
Vùng
hạn chế
(NM2)

Lục địa
Vùng
hạn chế

(NM2)

HAN
TSN

Tổng cộng
(NM2)

Vùng
hạn chế
(%)

Tổng cộng
(NM2)

Vùng
hạn chế
(%)

Bảng 1.3. Hiện trạng hạ tầng cơ sở – Các loại phương tiện dẫn đường hiện tại
Stt

Hệ thống

Số lượng

1
2
3
4

5

NDB
VOR/DME
DVOR/DME
ILS/LLZ
ILS/DME

19
06
5
02
01

Vị trí

Như hình 1.4

Đến khi hệ thống
hiện tại đảm bảo
thích ứng dịch vụ
\
\
\

Ghi chú

01o W
01 W 1990
/015o W

o

\
\

Bảng 1.4. Hiện trạng hạ tầng cơ sở – Phương tiện Giám sát hiện tại
Stt

Hệ thống

Vị trí

Số lượng

Tầm phủ
(km)

1

SSR/PSR
(#1)

Nội Bài

01

370/370

Đến khi hệ thống
hiện tại đảm bảo

thích ứng dịch
vụ
\


19

2
3
4
5
6
7

SSR/PSR
SSR
SSR/PSR
SSR
SSR/PSR
SSR

Nội Bài
Vinh
TSN
Quy Nhơn
Sơn Trà
Cà mau

01
01

01
01
01
01

463/148
463
463/148
463
463/148
463

\
\
\
\
\
\

Dựa trên các số liệu thực tế, cần phân tích tồn diện các đặc tính và khả năng của
hệ thống hiện tại để đánh giá và đưa ra các cải thiện ngắn hạn, trung hạn và dài hạn để
có kế hoạch phát triển. Như trong thực tế hiện có:
a.
Hệ thống kiển sốt thơng tin liên lạc thoại (VCCS – Voice communication
system): Đây là một hệ thống trợ giúp KSVKL trong việc thiết lập và đáp
ứng các cuộc đàm thoại liên lạc một cách nhanh nhất, một hệ thống VCCS
chuẩn phải đảm bảo tập trung các loại đầu mối thông tin liên lạc theo nhiều
chuẩn khác nhau như VHF, điều khiển xa VHF/HF, hotline, PABX/PSTN,
các giao tiếp 2/4/6/8 dây ..., thực hiện kết nối nhanh, không tắc nghẽn, tính
dự phịng cao và các tính năng khác như ghi âm, điện thoại hội nghị, quản

lý và giám sát, cảnh báo ... và được tập trung tại bàn console nơi điều hành.
Hiện nay đã sẵn có các hệ thống VCCS tại Tân Sơn Nhất, Nội Bài, còn tại
các sân bay lẻ vẫn đang sử dụng các đầu cuối thông tin liên lạc nhỏ lẻ
thơng thường, chưa có VCCS.
b.
Tầm phủ sóng VHF: Tại FIR Hà Nội hiện đang sử dụng 03 trạm VHF điều
khiển xa
- VHF Vinh: Sử dụng máy thu phát công suất 50W
- VHF Tam Đảo: Sử dụng máy thu phát công suất 50WVHF
- Đà Nẵng: Sử dụng máy thu phát công suất 200W
- Tại các sân bay địa phương có các máy thu phát điều khiển tại chỗ, bao gồm:
- Sân bay QT Nội Bài: Sử dụng máy thu phát công suất 200W
- Sân bay Nà Sản: Sử dụng máy thu phát công suất 7W.
- Sân bay Điện Biên: Sử dụng máy thu phát công suất 7W.
- Sân bay Vinh: Sử dụng máy thu phát công suất 7W.
- Sân bay Cát Bi: Sử dụng máy thu phát công suất 7W
Nhận xét: Tầm phủ hiện nay đảm bảo phủ kín FIR HAN (chưa kể HF), đáp ứng tốt
nhu cầu liên lạc AIR/GROUND với mật độ bay hiện tại.
c. Vấn đề về nhiễu sóng VHF: có vấn đề về nhiễu sóng có và khơng có khả năng chủ
động khắc phục cho tần số đó. Do vấn đề về quản lý tần số và các trang thiết bị thu
phát vô tuyến khơng có đăng ký, đồng thời phương thức điều chế AM hiện đang dùng


20

là phương thức phổ thơng và khơng có mã hố chống nhiễu nên còn bị nhiễu tần số
tại các vùng cục bộ. Khắc phục: dùng các tần số dự phòng khác đã đăng ký.
d. Tắc nghẽn về tần số và kênh VHF: hiện tại đang sử dụng dải tần VHF từ 118 136,975 MHz với độ phân cách 25kHz, sự tắc nghẽn có thể sảy ra trong tương lai.
e. Mạng thoại/dữ liệu đất-đất: sẵn có và hoạt động tốt, đảm bảo nhu cầu bay hiện
cung cấp.

f. Hệ thống
HF/RT sẵn có, ồn, hoạt động kém
g. Trang thiết bị VHF/HF/AFTN trang bị đã lâu, cần bảo dưỡng thường xuyên
h. Đường truyền dữ liệu khơng/địa: Khơng có
Như vậy, hiện trạng của hệ thống trên có thể đảm bảo cho nhu cầu lưu lượng bay
hiện tại. Tuy nhiên sẽ không đáp ứng được khi mật độ bay tăng nhanh như tiến độ hiện
nay. Theo số liệu thống kê thì đối với FIR Hà Nội tính từ ngày thành lập năm 1993 đến
hết năm 2003, tổng số chuyến bay được điều hành đã đạt trên 230000 chuyến, cịn ở
FIR Hồ Chí Minh thì với vị trí thuận lợi bao gồm vùng hải phận rộng lớn, sản lượng
điều hành bay đã tăng từ 51541 chuyến năm 1993 lên đến 176126 chuyến trong năm
2003 ( tăng 241,7%). Với chỉ 760 kênh VHF trên tồn cầu thì sự tắc nghẽn là không thể
tránh khỏi, để hỗ trợ cho lưu lượng tầu bay tăng thì cần phải chia nhỏ FIR thành các
sector và ở các sector đó cần có ít nhất là 1 tần số VHF để sử dụng, do đó khi lưu lượng
bay tăng thì tài ngun tần số sẽ dần cạn và sẽ không thể tránh khỏi tắc nghẽn theo số
liệu thống kê của European Commission thì tổng số tần số sử dụng tại Châu Âu đã là
9000 tức là có tái sử dụng tần số theo vùng.
Nhu cầu cất hạ cánh tại các sân bay sẽ tăng khoảng 30% trong các năm từ 1995
đến 2005 và số km tầu bay di chuyển cũng sẽ tăng khoảng 55% trong thời gian đó. Theo
dự đốn của ICAO thì trong thập kỷ tiếp theo nhu cầu cũng sẽ tăng như vậy. Do lưu
lượng bay tăng lên, nhu cầu về nhà cung cấp dịch vụ không lưu trên một cùng trời cũng
tăng lên trên tất cả các khu vực, kể cả Việt Nam do hoạt động bay mạng tính chất toàn
cầu kể cả cất hạ cánh và quá cảnh. Đối với các tiêu chuẩn phân cách và trang thiết bị
hiện tại, số lượng các chuyến bay không thể lựa chọn đường bay tối ưu ngày càng tăng.
Thời gian những năm 1995 ở nước ta thì có thể giải quyết bằng cách tăng thêm các trạm
thiết bị, tuy nhiên hiện nay không thể áp dụng phương pháp này mà cần phải có sự thay
đổi về chất hệ thống CNS để bắt kịp sự phát triển của toàn cầu và tránh các chi phí phụ
trội, lãng phí do tắc nghẽn hàng khơng gây ra, vấn đề này sẽ được nêu trong chương kế
tiếp.

Số km tầu bay và số lần cất cánh

21

25000
20000
15000

Cất cánh (nghìn)

10000

Số km của tầu bay di chuyển (triệu)

5000
0 1970

75

80

85

90

95

2000

2005

Hình 1.5. Tổng quan về lưu lượng bay thế giới
Trên đây là sự đánh giá hiện trạng và sự cần thiết của việc nâng cấp dịch vụ
không lưu tại Việt Nam. Chương 2 sẽ có các đánh giá về tình hình hoạt động bay tại các
nước phát triển trên thế giới và xu hướng nâng cấp dịch vụ tại các nước đó. Các phần kế
tiếp cũng nêu nên sự chuyển dịch sang cấu trúc các hệ thống CNS trong tương lai theo
khuyến cáo của ICAO.
CHƯƠNG 2. SỰ CHUYỂN DỊCH SANG CÁC HỆ THỐNG MỚI

2.1 Nền tảng
2.1.1. Đặt vấn đề
Vận tải hàng không có một tốc độ phát triển cao nhất so với các ngành cơng
nghiệp khác trong vịng 2 thập kỷ qua. Sự phát triển này được đánh giá là còn tiếp diễn
trong tương lai. Số lượng tầu bay trên các sân bay đã tăng 30% kể từ năm 1995 đến
2003 trên tồn cầu và khoảng cách bay tính theo km đã tăng 55% trong khoảng thời gian
trên. Tại châu Âu, lưu lượng hàng không đã tăng trưởng với mức 5% một năm và được
dự đốn là có thể tiếp tục tăng trưởng với mức tương tự trong nhiều năm tới. Với mức
tăng trưởng như vậy, số lượng tầu bay hoạt động sẽ tăng gấp đôi trong khoảng từ 1997
đến 2015. Các dự đoán trên dựa vào số lượng các đơn đặt hàng sản suất tầu bay của các


22

hãng hàng không châu Âu. Đến giữa năm 2000, gần 1000 tầu bay lớn (trên 100 ghế) và
vừa được đặt hàng, những tầu bay này sẽ hoạt động trên bầu trời trong vài năm tới. Khả
năng tăng trưởng quan trọng trên có được là nhờ các chương trình tính tốn chi tiết tỉ mỉ
của châu Âu về lưu lượng bay.
Sự gia tăng về lưu lượng bay đã dẫn đến hậu quả là gia tăng lớn trễ tại các vùng
lưu lượng đơng. Năm 2000, có khoảng 27% các chuyến bay trên toàn châu Âu phải chịu
trễ trên 15 phút, trễ trung bình cho mỗi chuyến bay là 14 phút. Con số trên là thấp hơn ở

những năm trước. Tháng 7 và 8 năm 2000, gần 1/3 các chuyến khởi hành từ châu Âu
thuộc hiệp hội hàng không AEA bị trễ. Ước tính của IATA tổng thời gian trễ trên tồn
châu Âu trong năm 2000 là 27 triệu phút tức là hơn nửa thế kỷ. Tại Mỹ, Cục hàng
không liên bang FAA đã công bố trễ gia tăng hơn 20% tại các chuyến bay của Mỹ trong
năm 2000. Cho dù trễ có nguyên nhân chính là thời tiết, nhưng sự gia tăng trễ này đã lớn
hơn 43% so với năm 1999.
Tình trạng trễ ảnh hưởng đến chi phí cho ngành hàng khơng. Một yếu tố lớn nhất
đó là nhiên liệu. Cứ 2 phút bị trễ trong vùng tiếp cận APP tương đương với 180kg nhiên
liệu phải sử dụng thêm đối với tầu bay thương mại loại thơng thường, chi phí là khoảng
90 €. Đối với các hãng hàng khơng lớn có khoảng 1000 chuyến bay mỗi ngày, mức giá
trị nguyên liệu phụ là khoảng 90000 € mỗi ngày hay 33 triệu € trong mỗi năm.
Tuy nhiên, nhiên liệu chỉ là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến chi phí
khi bị trễ. EC đã ước tính tổng chi phí cho ngành hàng không châu Âu là 10 triệu € cho
việc sử dụng không hiệu quả nhân viên, trang thiết bị, lãng phí nhiên liệu và bồi thường
cho hành khách.
Trong các vùng khác ngồi châu Âu và Mỹ, mật độ bay khơng phải là vấn đề
chính, nhưng sự thiếu hụt các hạ tầng cơ sở thích hợp, các phương tiện thơng tin, giám
sát, dẫn đường không tương xứng dưới mặt đất dẫn đến hậu quả là các hệ thống không
chắc chắn, không hiệu quả và tiềm tàng hiểm hoạ mất an toàn.
2.1.2. Hiệu ứng cổ chai trong các hệ thống dẫn đường hiện tại
Phần quan trọng của trễ là do các vấn đề không lưu. Trễ do “Sân bay và ATC”
được quy cho là nguyên nhân của 60% toàn bộ trễ của châu Âu, lý do thời tiết chiếm
phần trăm còn lại. Quá tải hệ thống là nguyên nhân lớn nhất gây ra trì hỗn tại các sân
bay Geneva, Dusseldorf, Lisbon, Manchester, Milan và Zurich, nơi mà có đến 3/4 trễ
do vấn đề sân đỗ và điều hành không lưu.
Theo AEA, thành phần “Sân bay và ATC” còn bị quy cho việc tăng trễ luồng
không lưu ở châu Âu. Các thống kê của châu Âu cho thấy, sự thiếu hụt các “vùng phân


23

chia” (enroute sector) tại châu Âu dẫn đến hiệu ứng cổ chai lớn nhất cho hệ thống dẫn
đường. Với hạn chế của việc quản lý luồng không lưu ATFM, trong năm 2000 có
khoảng 75% trễ do thiếu hụt về dung lượng ATC ở các “vùng phân chia”, khoảng gần
10% do dung lượng “sân bay và ATC”. Trễ ATFM do vùng phân chia tăng 39% trong
năm 1998 trong khi nguyên nhân “sân bay và ATC” chỉ tăng 6%.
Sự không cân xứng về dung lượng ATC do “vùng phân chia” có thể quy cho việc
chia ra quá nhiều các vùng phân chia nhỏ và các hệ thống ATC thì tạo ra các vấn đề tại
các vùng chuyển giao. Hệ thống trang thiết bị ATC nghèo nàn và kém hiệu quả dẫn đến
hiệu ứng cổ chai cho hệ thống. Đây là hậu quả của sự thiếu hụt tổng thể trong việc tích
hợp các thành phần ATM, sân bay và tầu bay với nhau. Nói một cách khác, bầu trời và
hệ thống mặt đất đã không liên kết được với nhau.
Vấn đề phân chia các vùng có nguyên nhân hiển nhiên là do chủ quyền các quốc
gia, hơn 50% trễ là do cấu trúc hiện tại của hệ thống quản lý vùng trời. Khi nào hiệu ứng
cổ chai do vấn đề các vùng phân chia được loại bỏ thì dung lượng ATC tại các đoạn đầu
cuối và các sân bay sẽ trở thành vấn đề chủ chốt. Phân tích này cịn dựa vào hiện trạng
hàng khơng Mỹ, nơi mà khơng có sự phân chia các vùng, tại đây hạn chế về dung lượng
ATC chỉ xảy ra tại các vùng đầu cuối và sân bay.
Nguồn số liệu được lấy từ :
Flight International, 29 August – 4 September 2000
EUROCONTROL Annual Report 1999
CODA: Annual Report 2000.
IATA: World Civil Aviation Infrastructure & Development, 2001
AEA Yearbook, April 2001.
Jane’s Transport News, 16 August 2000.
White House Commission on Aviation Safety & Security.

2.1.3. Những cân nhắc về sự an toàn
Tất cả những phương pháp giải quyết đưa ra cần phải chắc chắn rằng khơng xâm
hại đến sự an tồn của các chuyến bay. Việc tăng mật độ lưu lượng tự nó dẫn đến đe

doạ tiềm tàng tới an tồn bay vì số lượng lớn tầu bay vẫn hoạt động trên một phạm vi
như vậy của vùng trời. Ước tính đến năm 2012, nếu khơng có sự thay đổi trong hệ thống
ATM hiện tại thì mức độ tai nạn hàng khơng tại Mỹ sẽ tăng gần tới con số 01 vụ/tuần.
Chìa khố của việc tăng độ an toàn cho các chuyến bay là tăng cường khả năng
nhận biết các tình huống của phi hành đoàn. 60% tai nạn là do điều khiển trong các địa
hình. Tai nạn tại các đường lăn và sự mất đảm bảo phân cách đều do thiếu hụt các thơng
tin tình huống. Nếu tăng độ chính xác hệ thống dẫn đường và sử dụng màn hình hiển thị
tình huống trên máy bay kết hợp với các thông tin về địa hình và thời tiết thì hồn tồn
có thể làm giảm các tai nạn trên. Cùng với các khả năng giám sát mặt đất và trên không,


24

một hệ thống ATM đồng bộ và dự phòng sẽ được hình thành. Khi một tầu bay mất khả
năng nhận biết tình huống, tầu bay có khả năng va chạm với nó vẫn có thể đưa ra các
hành động thích hợp để giải quyết.
Một hệ thống dẫn đường vệ tinh cùng với một hệ thống hiển thị các bản đồ động
sẽ cho phép phi hành đoàn quan sát được vị trí của họ, các chướng ngại vật liên quan và
vị trí có thể dẫn đến va chạm của các tầu bay khác trên địa hình đó.
Mọi điều kiện an tồn trên yêu cầu tầu bay phải trong tầm phủ của trạm mặt đất
và do đó phải nhìn thấy bởi ATC. Tương tự như vậy, khơng lưu có thể được chỉ thị để
giữ ngun phân cách của nó khi khơng ở trong vùng phủ của trạm mặt đất.
2.1.4. Sự thay đổi
Vấn đề đặt ra là phải tăng cường dung lượng, tăng mức an tồn và giảm chi phí
một cách đồng thời. Hiển nhiên là khi có một hệ thống dẫn đường an tồn hơn, hiệu quả
hơn thì sẽ dẫn đến tiết kiệm chi phí lớn, khơng những là những chi phí điều hành mà
cịn giảm những gây hại cho mơi trường.
Sự cải tiến trong tổ chức hệ thống ATS hiện tại (ví dụ như mở rộng tầm phủ
Radar và cấu trúc lại không gian) sẽ tạo tác động tốt đến các vùng lưu lượng vừa và
nhỏ, nhưng tác động với các vùng có lưu lượng lớn rất ít. Nếu chỉ tăng cường cho hệ

thống mặt đất không thôi sẽ không đủ để đạt được độ an toàn cần thiết. Thay vào đó,
cần phải có sự phát triển các kỹ thuật mới dựa trên sự phối hợp chặt chẽ trên không với
mặt đất và tận dụng các tính năng mới của hệ thống không/đất, các phương tiện thông
tin số hiệu quả.
Mức độ khác nhau của trách nhiệm chuyển giao phân cách từ kiểm sốt viên và
phi hành đồn là chìa khố của khái niệm mới. Dựa trên kỹ thuật vệ tinh, việc xác định
vị trí của tầu bay trên bàn kiểm sốt chính xác hơn rất nhiều các hệ thống Radar. Hệ
thống quản lý bay FMS sử dụng cơng nghệ máy tính để cung cấp mô tả tàu bay theo
chiều ngang và dọc một cách chính xác và tối ưu nhất. Các tầu bay đều phát quảng bá
thơng tin về vị trí của nó (kể cả khi ở dưới mặt đất và trên không) cho các tầu bay khác
trong thời gian thực, cung cấp cho người lái nhận biết tình huống của các luồng bay
cạnh đó một cách tốt hơn hẳn cách mà người dưới mặt đất nhìn thấy. Các tính năng của
thông tin, giám sát, dẫn đường mới cho phép việc lựa chọn đường bay và khoảng phân
cách với trách nhiệm cao hơn.
Tính năng giám sát ATC dựa trên chế độ báo cáo vị trí của tầu bay có thể được
trang bị với giá đầu tư thấp tại các vị trí trước đây không trang bị hệ thống Radar, đồng


25

thời có thể thay thế các trạm Radar nhằm tăng cường hiệu quả và giảm chi phí ATC
mang lại chi phí rẻ hơn cho hành khách.
Phần lớn trễ ngày nay có thể được loại bỏ đồng thời có thể đạt được một hệ
thống có tính kinh tế cao, tốt cho môi trường thông qua hệ thống ATC tăng cường hiệu
quả và sự kết hợp công nghệ mới với đường bay tối ưu. An tồn hàng khơng cũng được
tăng cường thơng qua hệ thống giám sát lẫm nhau của các tầu bay cung cấp cảnh báo
tình huống và tính năng phát hiện va chạm cho phi công và tất cả các loại tầu bay trên
tất cả các địa hình lục địa/ biển với hạ tầng cơ sở tối thiểu hoặc không cần thiết. Khả
năng giám sát cũng có thể trạng bị với mức chi phí vừa phải mà khơng cần hệ thống
Radar.

2.2. Hệ thống CNS/ATM
Với khái niệm CNS/ATM, hệ thống ATS biến đổi thành hệ thống ATM liên quan
không những tới ATS mà cịn bao gồm cả quản lý luồng khơng lưu ATFM, quản lý tầu
bay ASM và các khía cạnh liên quan khác của hoạt động bay. Hệ thống ATM tích hợp
sẽ khai thác đầy đủ các kỹ thuật Thơng tin, Dẫn đường và Giám sát (CNS) phức tạp
liên hệ chặt chẽ với nhau như là hệ thống liên kết dữ liệu sử dụng vệ tinh tiên tiến. Kết
quả là tầu bay sẽ di chuyển theo lộ trình đã vạch sẵn, hiệu chỉnh linh hoạt với mức chi
phí tối thiểu.
Khái niệm CNS/ATM ban đầu của FANS sau đó đã biến đổi thành “hệ thống
CNS/ATM” để tương xứng với khả năng của công nghệ CNS ảnh hưởng tới ATM.
2.2.1. Các tiêu chuẩn quốc tế
Mục đích đầu tiên của việc tích hợp hệ thống ATM là để tầu bay có thể hoạt
động theo đúng thời gian đã định sẵn từ lúc khởi hành đến điểm kết thúc và bám sát kế
hoạch bay đã định với sự thay đổi tối thiểu và không ảnh hưởng đến an toàn bay. Để
thực hiện kế hoạch trên cần phải khai thác triệt để các kỹ thuật CNS mới theo các thủ
tục và chuẩn quốc tế. Trên quan điểm của người điều hành máy bay thì cần thiết phải
trang bị cho tầu bay quốc tế một số lượng tối thiểu các trang thiết bị điện tử có thể sử
dụng ở mọi nơi. Hơn thế nữa rất nhiều dịch vụ tăng cường mong đợi lại không được
thực thi đầy đủ ý nghĩa ở một nước nhất định mà cần phải thực thi ở nhiều vùng liên
tục.
Sự phát triển Các khuyến nghị và chuẩn thực thi (SARP) và Thủ tục cho các dịch
vụ dẫn đường hàng không (PANS) cho các hệ thống mới và sự hoạt động của chúng là
các chương trình hành động của ICAO nhằm đảm bảo cho sự kết hợp giữa các thành
phần và tính an toàn cao nhất. Ngày nay SARP được sử dụng cho rất nhiều thành phần
của CNS/ATM và các chương trình khác của ICAO.