Nghiên cứu cơ chế trao đổi thông tin nội bộ tổ hợp NKVS-2 làm việc đồng bộ với máy bay Su-30MK2

Thông tin khoa học công nghệ<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ TRAO ĐỔI THÔNG TIN NỘI BỘ TỔ HỢP<br /> NKVS-27 LÀM VIỆC ĐỒNG BỘ VỚI MÁY BAY SU-30MK2<br /> Đinh Văn Ngọc1*, Nguyễn Văn Thanh2<br /> Tóm tắt: Bài báo trình bày về cấu trúc phần cứng, cơ chế trao đổi thông tin nội<br /> bộ giữa các thành phần khác của tổ hợp NKVS-27 trong cả hai hình thức liên lạc<br /> giữa mặt đất và máy bay là thoại và truyền số liệu. Bài báo sẽ tập trung vào luồng<br /> dữ liệu và dạng dữ liệu được trao đổi bên trong tổ hợp nhằm hiểu rõ cơ chế hoạt<br /> động của tổ hợp.<br /> Từ khóa: Tổ hợp NKVS-27, АРМ-КИО, АРМ-ОС.<br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Tổ hợp NKVS-27 được dùng để đảm bảo liên lạc vô tuyến điện và trao đổi<br /> thông tin chỉ huy, điều hành với các máy bay Su-30MK2 theo các kênh liên lạc<br /> thoại và trao đổi dữ liệu ở các giải tần số sóng mét, đề xi mét và sóng ngắn. Tổ hợp<br /> NKVS-27 được triển khai cho Quân chủng PK-KQ đầu tiên tại Trung đoàn 935 sư<br /> đoàn 370 sau đó đến Trung đoàn 923 sư đoàn 371, và gần đây nhất là trung đoàn<br /> 927 sư đoàn 371 làm nhiệm vụ bảo đảm bay cho máy bay Su-30MK2. Các phiên<br /> bản của 3 tổ hợp NKVS-27 này là khác nhau do thời gian triển khai cách nhau khá<br /> dài. Hệ thống tài liệu của tổ hợp rất hạn chế, các thành phần đều được thiết kế chế<br /> tạo với độ tích hợp cao và phức tạp. Nghiên cứu làm chủ tổ hợp NSKS-27, phiên<br /> bản tại Trung đoàn 923 và 927 nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả công tác bảo<br /> đảm kỹ thuật cho tổ hợp và có kiến thức chuyên sâu phục vụ xây dựng phương án<br /> nâng cấp tổ hợp NKVS-27 tại Trung đoàn 935. Trong đó, việc nghiên cứu cơ chế<br /> trao đổi thông tin nội bộ tổ hợp NKVS-27 là một nội dung quan trọng trong việc<br /> làm chủ toàn diện tổ hợp.<br /> 2. TỔNG QUAN VỀ TỔ HỢP NKVS-27<br /> 2.1. Cấu trúc tổ hợp tổ hợp<br /> Tổ hợp NKVS-27 bao gồm các các thiết bị điện tử tích hợp cao được kết nối với<br /> nhau thành tổ hợp hoàn chỉnh bao gồm cả phần cứng và phần mềm, chi tiết các<br /> thành phần của tổ hợp bao gồm:<br /> - Thiết bị điều khiển trung tâm АРМ-ОС: 01 bộ.<br /> - Thiết bị thu phát VTĐ dải sóng m-dm Бекас-02э: 04 bộ.<br /> - Thiết bị thu phát VTĐ dải sóng ngắn Бозон-2М: 01 bộ.<br /> - Máy làm việc cho nhân viên điều phái АРМ-КИО: 02 bộ.<br /> - Thiết bị mã hóa Р-098-3Н: 02 bộ.<br /> - Thiết bị nguồn: 02 bộ.<br /> - Thiết bị Ăng ten phi đơ sóng m-dm: 04 bộ.<br /> - Thiết bị Ăng ten phi đơ sóng ngắn: 01 bộ.<br /> - Tủ lắp ráp thiết bị (tủ rack 19 inch): 03 tủ.<br /> - Hộp đấu dây PK7, PK8: 03 bộ.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 12 - 2017 217<br />  Công nghệ thông tin<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ khối cấu trúc tổ hợp NKVS-27.<br /> 2.2. Chức năng tổ hợp<br /> Tổ hợp NKVS-27 là trang bị mới và hiện đại của Quân chủng PK-KQ, được<br /> triển khai 3 trung đoàn có máy bay SU-30MK2 phục vụ công tác thông tin liên lạc<br /> từ mặt đất với máy bay. Tổ hợp NKVS-27 sử dụng các phần mềm riêng được cài<br /> đặt trên các máy АРМ-ОС và АРМ-КИО, trên nền hệ điều hành Fedora phiên bản<br /> tiếng Nga để trao đổi và điều khiển các thành phần khác.<br /> Các chức năng của tổ hợp được mô tả:<br /> - Cho phép tổ chức 4 kênh liên lạc trao đổi dữ liệu với máy bay trong tầm<br /> nhìn thẳng ở dài tần sóng mét và đê xi mét.<br /> - Cho phép tổ chức 2 kênh liên lạc thoại với máy bay trong tầm nhìn thẳng ở<br /> dài tần sóng mét và đê xi mét.<br /> - Cho phép tổ chức kênh liên lạc trao đổi dữ liệu với máy bay ngoài tầm nhìn<br /> thẳng ở dài tần sóng ngắn.<br /> - Cho phép tổ chức kênh liên lạc thoại với máy bay ngoài tầm nhìn thẳng ở<br /> dài tần sóng ngắn.<br /> - Tự động điều khiển và kiểm tra toàn bộ các thiết bị trong tổ hợp NKVS-27.<br /> - Nhập dữ liệu và phát các thông báo chuẩn hóa lên máy bay theo các kênh<br /> trao đổi dữ liệu.<br /> - Thu nhận thông báo phát về từ các máy bay theo các kênh truyền số liệu.<br /> - Ghi nhận thông tin và trạng thái làm việc của tổ hợp NKVS-27; các thông<br /> báo phát đi và thu về, các cuộc đàm thoại với các tổ lái máy bay. Có thể<br /> xem và nghe lại tại màn hình máy tính hoặc in ra.<br /> <br /> <br /> 218 Đ. V. Ngọc, N. V. Thanh, “Nghiên cứu cơ chế trao đổi thông tin … máy bay SU-30MK2.”<br /> Thông tin khoa học công nghệ<br /> <br /> 3. CƠ CHẾ TRAO ĐỔI NỘI BỘ TỔ HỢP NKVS-27<br /> Để nghiên cứu cơ chế trao đổi nội bộ giữa các thành phần của tổ hợp ta sẽ phân<br /> chia theo hình thức liên lạc giữa tổ hợp NKVS-27 và máy bay. Mỗi hình thức liên<br /> lạc sẽ sử dụng một số thành phần của tổ hợp, từ đó ta sẽ nghiên cứu dạng dữ liệu<br /> trao đổi nội bộ giữa các thành phần của tổ hợp.<br /> Thiết lập kênh trao đổi thông tin giữa mặt đặt với máy bay, các thông số cấu<br /> hình được nhân viên thông tin thiết lập trên thiết bị điều khiển trung tâm АРМ-ОС<br /> trước khi sử dụng. Mỗi một kênh thao đổi thông tin sẽ sử dụng một số thành phần<br /> nhất định của tổ hợp với cấu hình được thiết lập trước.<br /> 3.1. Trao đổi thông tin theo kênh thoại<br /> Các thành phần của tổ hợp tham gia vào kênh liên lạc thoại gồm có: АРМ-<br /> КИО, АРМ-ОС, Бекас-02э (ở dải sóng m-dm, ở dại sóng ngắn sẽ là Бозон-2М),<br /> và ăng ten.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Sơ đồ chức năng của tổ hợp NKVS-27 trao đổi thông tin thoại.<br /> Thông tin thoại từ nhân viên điều phái từ mi crô đi qua dây dẫn tới mô đun âm<br /> thanh của máy АРМ-КИО được số hóa, truyền tới máy АРМ-ОС qua đường<br /> truyền Ethernet, thông tin số hóa được máy АРМ-ОС đưa tới mô đun ngoại vi<br /> ОЛЬХА-9P biến đổi thông tin số thành tương tự đưa tới máy vô tuyến Бекас-02э<br /> (hoặc Бозон-2М) qua ăng ten phát tới máy bay.<br /> Ở chiều ngược, lại tín hiệu vô tuyến được thu bởi ăng ten của máy vô tuyến<br /> Бекас-02э (hoặc Бозон-2М) được giải điều chế và khuếch đại, tín hiệu này được<br /> đưa đến mô đun ngoại vi ОЛЬХА-9P để số hóa đưa vào máy АРМ-ОС trước khi<br /> chuyển tới máy АРМ-КИО qua được truyền Ethernet, các gói tin được truyền trên<br /> nền tảng IP, thông tin này được biến đổi thành tương tự qua mô đun âm thanh tới<br /> tai của nhân viên điều phái qua tai nghe. Các thông tin trao đổi thoại này có thể<br /> được ghi lại tại máy АРМ-КИО thành tệp và có thể nghe lại khi cần thiết.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 12 - 2017 219<br />  Công nghệ thông tin<br /> <br /> Thiết bị điều khiển trung tâm APM-OC được cài đặt mô đun phần mềm tổng đài<br /> có số kênh tối đa là 16 kênh thoại tương tự và 8 kênh VoIP. Thiết bị cho nhân viên<br /> đối không АРМ-КИО muốn tạo kênh thoại giao tiếp với máy bay sẽ khởi tạo kết<br /> nối với APM-OC qua giao thức SIP (Session Initiation Protocol), sau khi được<br /> APM-OC đồng ý sẽ trao đổi với nhau qua giao thức RTP (Real-Time Transport<br /> Protocol). Mọi thông tin cấu hình; tần số, dạng điều chế, công suất thu phát ... cho<br /> các máy vô tuyến sẽ do APM-OCđiều khiển để đối với АРМ-КИО là trong suốt.<br /> Dữ liệu thoại được lấy mẫu với tốc độ 128kbps, mỗi mẫu 16-bit và không nén<br /> khi trao đổi trong nội bộ tổ hợp.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Giao thức trao đổi thông tin của АРМ-КИО và APM-OC.<br /> Cơ chế trao đổi này hoàn toàn được làm mới cho phiên bản NKVS-27 tại trung<br /> đoàn 923 và 927 so với tổ hợp NKVS-27 tại trung đoàn 935 tại Biên Hòa. Tại<br /> trung đoàn 935 tổ hợp NKVS-27 dùng một tổng đài tương tự tách biệt bên ngoài<br /> (Kpoocc-27) để đảm nhận việc chuyển mạch các kênh thoại và có một thiết bị ghi<br /> âm dùng băng từ ngoài (P-504). Với cải tiến này việc chuyển mạch kênh thoại, lưu<br /> trữ dữ liệu thoại được số hóa và lưu trữ trên máy tính. Cơ chế này giúp dễ dàng<br /> nâng cấp số kênh, dung lượng lưu trữ và thuận tiện cho việc bảo trì sau này.<br /> 3.2. Trao đổi thông tin theo kênh truyền số liệu<br /> Các thành phần của tổ hợp tham gia vào kênh thông tin truyền số liệu gồm có:<br /> АРМ-КИО, АРМ-ОС, Р-098-3Н, Бекас-02э (hoặc Бозон-2М), và ăng ten.<br /> Thông tin được nhân viên điều phái tại máy АРМ-КИО nhập liệu qua bàn phím<br /> đưa tới máy АРМ-ОС qua đường truyền Ethernet, tiếp theo thông tin sẽ được đưa<br /> tới mô đun ngoại vi PCI429 truyền tới máy mã Р-098-3Н (máy số 1 hoặc số 2<br /> được cài đặt kênh liên lạc) theo chuẩn Arinc 429, tại đây thông tin được mã hóa và<br /> đưa tới máy vô tuyến Бекас-02э (hoặc Бозон-2М) và phát ra không gian tới máy<br /> bay qua ăng ten vô tuyến.<br /> Chiều ngược lại thông tin được mã hóa do máy bay phát về mặt đất được thu và<br /> giải điều chế bởi máy vô tuyến Бекас-02э (hoặc Бозон-2М), thông tin được đưa<br /> <br /> <br /> 220 Đ. V. Ngọc, N. V. Thanh, “Nghiên cứu cơ chế trao đổi thông tin … máy bay SU-30MK2.”<br /> Thông tin khoa học công nghệ<br /> <br /> tới máy mã Р-098-3Н để giải mã và truyền về máy АРМ-ОС bằng chuẩn giao tiếp<br /> Arinc 429 qua mô đun ngoại vi PCI429 trước khi đưa tới máy АРМ-КИО của<br /> nhân viên điều phái.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4. Sơ đồ chức năng của tổ hợp NKVS-27 trao đổi thông tin truyền số liệu.<br /> Bảng 1. Các thông tin truyền số liệu được trao đổi.<br /> Phát từ tổ hợp NKVS-27 Phát từ máy bay<br /> +Thông báo chuẩn hóa. + Xác nhận thông báo chuẩn hóa.<br /> +Hỏi tình hình trên không hoặc +Dữ liệu bay.<br /> thông tin về các mục tiêu ở trên +Dữ liệu về tính hình trên không hoặc thông<br /> mặt đất (trên biển). tin về mục tiêu ở mặt đất (mặt biển).<br /> +Hỏi dữ liệu bay. +Tín hiệu trả lời lệnh kiểm tra liên lạc.<br /> +Các lệnh kiểm tra liên lạc. +Tín hiệu báo hỏng.<br /> +Tín hiệu báo về việc đi qua điểm trung gian<br /> hành trình.<br /> Giao tiếp chuẩn Arinc 429: trao đổi thông tin giữa máy АРМ-ОС và máy mã Р-<br /> 098-3Н và các máy vô tuyến.<br /> Chuẩn Arinc 429 được truyền trên cặp dây vi sai tín hiệu ±5V với mỗi từ dữ<br /> liệu bao gồm 32-bit. Các thông tin giao tiếp giữa máy bay và mặt đất đều dùng<br /> định dạng của chuẩn này để trao dổi thông tin.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5. Định dạng dữ liệu chuẩn Arinc 429.<br /> P: 1-bit chẵn lẻ; SSM: 2-bit ma trận dấu/trạng thái; Data: 19-bit dữ liệu; SDI: 2-<br /> bit xác định nguồn/đích; Label: 8-bit nhãn.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 12 - 2017 221<br />  Công nghệ thông tin<br /> <br /> Thiết bị điều khiển trung tâm có 16 kênh nhận và 8 kênh truyền theo chuẩn<br /> Arinc 429 đảm bảo giao tiếp với 2 máy mã Р-098-3Н, mỗi máy mã có 2 kênh như<br /> vậy tổ hợp có thể đảm bảo 4 kênh trao đổi thông tin với máy bay.<br /> Việc tổ chức cơ chế trao đổi dữ liệu như trên của tổ hợp là hết sức linh hoạt, các<br /> kênh liên lạc hoàn toàn được cấu hình bằng phần mềm, khi có sự cố với máy vô<br /> tuyến nào việc chuyển kênh liên lạc sang máy vô tuyến khác là hết sức dễ dàng và<br /> nhanh chóng do đó không làm gián đoạn thông tin truyền. Tổng cộng ta có 4 kênh<br /> truyền số liệu đối không độc lập, và 1 kênh truyền số liệu sóng ngắn.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 6. Dữ liệu thu được từ máy trung tâm АРМ-ОС.<br /> Thiết bị nhân viên điều phái АРМ-КИО kết nối, trao đổi thông tin với thiết<br /> bị trung tâm АРМ-ОС qua đường truyền Ethernet và dùng giao thức TCP tại<br /> cổng 53500 là một cải tiến lớn về tốc độ so với phiên bản cũ sử dụng đường<br /> truyền RS485.<br /> Quá trình nghiên cứu cơ chế trao đổi thông tin dữ liệu nhóm thực hiện nhận<br /> thấy các điểm tương đồng giữa hai phiên bản tổ hợp NKVS-27. Để trao đổi dữ<br /> liệu chúng đều dùng giao tiếp chuẩn Arinc 429. Dữ liệu này được АРМ-ОС trao<br /> đổi với máy mã Р-098-3Н và các máy vô tuyến. Dữ liệu gồm dữ liệu liên quan<br /> đến thông tin cần trao đổi, thông tin cấu hình máy mã và các máy vô tuyến. Việc<br /> tiếp tục nghiên cứu giao thức trao đổi thông tin này là bước tiếp theo mà nhóm<br /> thực hiện sẽ triển khai để ta có thể làm chủ được việc điều khiển máy mã và các<br /> máy vô tuyến.<br /> 4. KẾT LUẬN<br /> Thông qua việc nghiên cứu cơ chế trao đổi thông tin nội bộ tổ hợp NKVS-27,<br /> chúng tôi nắm được cấu trúc toàn bộ hệ thống, các dạng thông tin nội bộ và cơ chế<br /> trao đổi giữa các thành phần của tổ hợp. Từ đó, tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu các<br /> dữ liệu thu được, từng bước làm chủ toàn bộ hệ thống. Tiến tới thiết kế chế tạo<br /> từng thành phần của tổ hợp nhằm đảm bảo kỹ thuật chủ động cho tổ hợp. Thành<br /> phần đầu tiên chúng tôi đề xuất thiết kế chế tạo mới cho tổ hợp là thiết bị điều<br /> khiển trung tâm АРМ-ОС. Đây cũng là bước tiền đề cho việc nghiên cứu nâng cấp<br /> <br /> <br /> 222 Đ. V. Ngọc, N. V. Thanh, “Nghiên cứu cơ chế trao đổi thông tin … máy bay SU-30MK2.”<br /> Thông tin khoa học công nghệ<br /> <br /> tổ hợp NKVS-27 trong trung đoàn 935 là phiên bản cũ hơn lên phiên bản mới<br /> tương tự tại trung đoàn 923 và 927.<br /> TÀI LIỆU THAO KHẢO<br /> [1]. “Tổ hợp đối không mặt đất NKVS-27M – Quyển 1”, NXB Quân đội nhân dân<br /> (2015).<br /> [2]. Nguyễn Xuân Quang, “Giáo án Huấn luyện ngành thông tin bảo đảm bay”,<br /> Phòng thông tin – Bộ tổng tham mưu PK-KQ (2016).<br /> [3]. “ARINC429 Specification Tutorial”, AIM GmbH (2010).<br /> ABSTRACT<br /> RESEARCHING COMMUNICATION MECHANISM OF INFORMATION<br /> INSIDE NKVS-27 COMBINATION WORKING WITH SU-30MK2 AIRCRAFT<br /> This paper presents the hardware structure, internal communication<br /> mechanism between the components of the NKVS-27 combination in both<br /> voice and data communication between grounds - planes. The article will<br /> focus on the data flow and the data format exchanged inside the combination<br /> to understand how the combination operates.<br /> Keywords: NKVS-27 system, АРМ-КИО, АРМ-ОС.<br /> <br /> Nhận bài ngày 16 tháng 8 năm 2017<br /> Hoàn thiện ngày 26 tháng 11 năm 2017<br /> Chấp nhận đăng ngày 28 tháng 11 năm 2017<br /> <br /> Địa chỉ: Viện Công nghệ thông tin, Viện KHCNQS;<br /> *<br /> Email: ngocktht@gmail.com.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 12 - 2017 223<br />