Обзор ИТ на транспорте 2006 подготовлен

Технологическая авиасвязь: новые тенденции

Для технологической авиасвязи наступают новые времена. По-видимому, недалек тот день, когда она будет представлять собой в основном обмен данными, а голосовая связь будет использоваться в нестандартных и аварийных ситуациях.

Основной упор в развитии авиасвязи сегодня делается на функционирование в глобальном масштабе. По мнению экспертов по авиационной подвижной связи (AMCP), эти особенности позволяют более эффективно использовать каналы и обеспечивают совместное использование средств многими пользователями.

Связь «Воздух — Земля»

Предполагается, что регулярная связь «воздух–земля» на этапе полета по маршруту будет в основном представлять собой обмен цифровыми данными. В этом случае пользователь выбирает конкретное сообщение из заранее составленного перечня, используя меню на экране монитора, добавляет некоторые специфические параметры (или произвольный текст) и затем отправляет сообщение. В некоторых случаях передача данных осуществляется между автоматизированными бортовыми и наземными системами без необходимости ручного вмешательства. Такой обмен данными, по мнению экспертов, намного сократит объем речевой связи и, следовательно, уменьшит рабочую нагрузку пилотов и диспетчеров.

Однако это не означает, что голосовая связь полностью исчезнет. В загруженных узловых районах использованию речевой связи, скорее всего, будет по-прежнему отдаваться предпочтение. В аварийных или нестандартных ситуациях речевая связь сохранится в качестве основной связи «воздух — земля».

Передача сообщений «воздух — земля» осуществляется по одной из следующих радиолиний.

AMSS: геостационарные спутники связи, предназначенные специально для подвижной связи, обеспечивают обширную/практически глобальную зону действия и каналы речевой связи и передачи данных. На первом этапе AMSS используется для воздушных судов, выполняющих полеты в океанических и/или отдаленных районах континентального воздушного пространства; однако, возможно, что спутниковые системы следующего поколения будут использоваться для воздушных судов, выполняющих полеты в воздушном пространстве с высокой плотностью движения;

ОВЧ-линия связи (аналоговая связь): существующее оборудование аналоговой ОВЧ-связи имеет высокую эксплуатационную надежность и будет по-прежнему использоваться для речевой связи в загруженных узловых районах, а также для передачи нерегулярных сообщений общего характера в зонах его действия. Там, где может произойти насыщение ОВЧ-полосы, предназначенной для авиационной связи, предусматривается уменьшение интервалов разнесения каналов с 25 кГц до 8,33 кГц, что увеличивает количество располагаемых каналов в таких районах.

ВЧ-линия связи (аналоговая связь): радиосвязь в ВЧ-полосе для передачи сообщений на большие расстояния обладает ограниченной эксплуатационной готовностью — главным образом, из-за непостоянства характеристик распространения радиосигналов. Предполагается, что по мере расширения использования AMSS в океанических/отдаленных районах загруженность ВЧ-каналов будет уменьшаться. До тех пор, пока для обслуживания полетов над полярными регионами не будет создано новое спутниковое созвездие, приемлемое для использования авиацией и охватывающее весь земной шар, ВЧ-связь будет оставаться единственным возможным видом связи в этих районах.

Режим 2 VDL обеспечивает совместимую с авиационной телекоммуникационной сетью (ATN) линию передачи данных «воздух–земля» и предусматривает использование методов цифровой радиосвязи. Номинальная скорость передачи данных в 31,5 кбит/с совместима с характеристиками связи при разнесении каналов в 25 кГц, используемом при аналоговой ОВЧ-радиосвязи, и режимом 3 VDL (комбинированная речевая связь и передача данных). Режим 2 позволяет применять наборы протоколов ATN для различных эксплуатационных прикладных процессов, обеспечивая, тем самым, значительное повышение эффективности использования ОВЧ-канала.

Режим 3 VDL использует метод многостанционного доступа с временным разделением каналов (TDMA) и обеспечивает применение как систем речевой связи, так и систем передачи данных. Улучшенное использование ОВЧ-спектра достигается за счет обеспечения четырех отдельных радиоканалов на одной несущей (разнесение каналов 25 кГц).

Режим 4 VDL использует метод самоорганизующегося многостанционного доступа с временным разделением каналов (STDMA) и рассчитан обеспечивать использование приложений наблюдения (например, ADS и ADS-В). Этот режим рассматривается для использования в других приложениях линии передачи данных.

Линия передачи данных в режиме S ВОРЛ обеспечивает возможность и представляет собой линию передачи данных «воздух — земля», которая специально рассчитана для передачи ограниченных данных. Она может использоваться в смешанных условиях, для которых характерны различные уровни возможности применения линии передачи данных в режиме S.

ВЧ-линия передачи данных обеспечивает линию передачи данных «воздух — земля», которая совместима с ATN, и в первую очередь призвана дополнять AMSS в океанических/отдаленных районах и обеспечивать основную возможность связи в полярных районах.

Линии передачи данных AMSS, VDL, режима S ВОРЛ и ВЧ-полосы, используя различные методы передачи данных, обеспечивают их взаимосвязь с наземными сетями таким образом, чтобы бортовой терминал любой из этих линий мог быть соединен с любой наземной системой вследствие принятия общих услуг и протоколов интерфейса, также основанных на базовой модели OSI ИСО. Связь по ATN позволяет наземным подсетям передачи данных, подсетям передачи данных «воздух — земля» и бортовым подсетям передачи данных взаимодействовать между собой, обеспечивая конкретные авиационные прикладные процессы.

Упомянутые выше линии передачи данных «воздух — земля», когда используются в режиме прямой связи, являются совместимыми с ATN и поэтому могут использоваться в качестве подсетей ATN. В структуре ATN подсети соединяются между собой с помощью трассировщиков ATN, которые выбирают «наилучший» маршрут передачи каждого информационного сообщения. В этой связи выбор конкретной линии передачи данных «воздух — земля» зачастую является незаметным для конечного пользователя.

Радиолинии передачи данных, используемые для связи с воздушными судами в полете, имеют исключительную важность для обеспечения безопасности, регулярности и экономичности полетов. По этой причине должны существовать необходимые технические и организационно-правовые договоренности, которые, во-первых, обеспечивают наличие достаточного спектра радиочастот (РЧ) для авиационных служб, исходя из существующих и прогнозируемых уровней воздушного движения. Во-вторых, должны препятствовать появлению интерференционных радиочастотных помех, которые влияют на частоты, полосы частот, службы и пользователей авиационных радиосистем. И в-третьих, предусматривают предоставление услуг связи коммерческими поставщиками обслуживания.

Связь «Земля-Земля»

Предполагается, что основной объем регулярной связи между наземными авиационными пользователями и системами, как и в предыдущем случае, будет представлять собой обмен данными. Такой обмен данными между, например, метеорологическими органами, службами NOTAM, банками авиационных данных, подразделениями ОВД и пр. может представлять собой а) обмен сообщениями с произвольным текстом; б) обмен предварительно выбранными информационными сообщениями (с некоторыми частями, добавляемыми вручную); в) автоматизированный обмен данными между компьютеризированными системами.

Различные наземные сети, которые уже внедрены государствами, группой государств или коммерческими поставщиками обслуживания, будут по-прежнему обслуживать обмен данными между авиационными пользователями. Однако только те сети, которые используют методы коммутации пакетов и являются совместимыми с базовой моделью OSI ИСО, смогут использовать услуги ATN по обеспечению межсетевого взаимодействия. По мере постепенного развертывания ATN использование сети авиационной фиксированной электросвязи (AFTN) будет сокращаться. Однако в течение переходного периода будет предусматриваться возможность взаимосвязи терминалов AFTN с ATN с помощью специальных межсетевых переходов.

Речевая связь между органами ОВД будет по-прежнему требоваться в аварийных или обычных ситуациях. Учитывая сравнительно незначительное использование речевой связи, специализированные цепи прямой речевой связи будут постепенно заменяться авиационными коммутируемыми сетями, способными обрабатывать речевые сообщения и цифровые данные. Существует также тенденция к использованию полностью цифровых методов коммутации и передачи речевых сообщений, поскольку становятся широко доступными более гибкие и менее дорогие для аренды линии цифровой связи.

Сеть авиационной электросвязи (ATN)

ATN и связанные с ней прикладные процессы специально рассчитаны обеспечивать транспарентным для конечного пользователя образом надежную сквозную связь по различным сетям для целей обслуживания воздушного движения. ATN может также обеспечивать другие виды связи, например связь в целях AOC, ААС и АРС. ATN обеспечивает повышенную защиту данных. В основу сети положены признанные на международном уровне стандарты обмена данными. Предоставляются различные услуги — например, предпочтительная подсеть «воздух — земля». Обеспечивается возможность интеграции общественных/частных сетей. Для обслуживания в режиме прямой связи обеспечивается эффективное использование полос частот, которые выделяются для линий передачи данных «воздух — земля» на ограниченной основе.

Будущие тенденции

Основанные на последних технологических достижениях, новые системы связи предоставляют лучшие и более дешевые услуги в большем объеме. Использование таких новых систем для целей международной гражданской авиации соответствующим образом изучается. Наиболее важный вопрос, на который необходимо получить ответ при рассмотрении новой системы, заключается в том, соответствуют ли она требованиям.

В RCP (требуемых характеристиках связи) нашли свое отражение все соответствующие требования к характеристикам связи — таким, как готовность, целостность и задержка при передаче. Следует рассмотреть также и другие факторы — такие как стандартизация, сертификация, согласованное внедрение различными пользователями, а также аспекты экономической эффективности.

Трудности переходного периода

Принципы перехода к будущим системам поощряют установку оборудования пользователями в целях скорейшей реализации преимуществ систем. Для обеспечения надежности и готовности новой системы зачастую требуется предусмотреть в переходный период использование на борту и на земле двойных комплектов оборудования. Принципы же перехода нацелены на сведение к минимуму такого периода, насколько это практически возможно. Ниже перечислены принципы, которые государства, регионы, пользователи, поставщики обслуживания и изготовители должны учитывать при разработке систем CNS/ATM или планировании внедрения таких систем.

Государствам следует приступать к использованию систем линий передачи данных по возможности сразу же после их появления. Переход к использованию авиационной подвижной спутниковой службы (AMSS) должен первоначально осуществляться в океаническом воздушном пространстве и континентальном маршрутном воздушном пространстве с низкой плотностью движения.

Государства/регионы должны координировать свои действия, с тем, чтобы необходимое внедрение обеспечиваемых AMSS функций УВД в соседних РПИ, через которые проходят основные потоки воздушного движения, осуществлялось одновременно. В переходный период после внедрения AMSS должны поддерживаться нынешние существующие уровни целостности, надежности и готовности существующих систем ВЧ-связи.

Следует создать сети связи между средствами УВД в одном государстве и средствами УВД в соседних государствах, если они еще отсутствуют. Внедрение сети авиационной электросвязи (ATN) должно осуществляться поэтапно. Если внедряются новые процессоры прикладных сообщений и система линий передачи данных для обеспечения прямой связи, они должны обеспечивать применение независимых от кодов и байтов протоколов передачи данных, с тем чтобы упростить переход к ATN. Государствам следует установить процедуры, гарантирующие исключение ущерба для аспектов защиты и взаимодействия при использовании ATN.

Виталий Солонин / CNews Analytics

При подготовке статьи использованы материалы Международной организации гражданской авиации (International Civil Aviation Organization, ICAO)