ESA - de Atos

FUTURA GENERACIÓN DE COMUNICACIONES
AERONÁUTICAS VÍA SATÉLITE PARA MISIONES
DE GESTIÓN DE TRÁFICO AÉREO
“El desarrollo de un sistema de comunicaciones utilizando la tecnología de los
satélites resulta una propuesta muy atractiva puesto que también proporciona
servicio en áreas en que no es posible desplegar sistemas terrestres. SDLS, en
combinación con los emergentes sistemas de navegación vía satélite, contribuirá a
mejorar sustancialmente la precisión de los sistemas de seguimiento y localización
de los aviones, permitiendo de esta forma que un mayor número de aeronaves
puedan compartir simultáneamente un mismo segmento del espacio aéreo de
forma totalmente segura. Con este nuevo sistema queremos demostrar que una
“segunda generación” de sistemas vía satélite puede cumplir los muy estrictos
requisitos de seguridad de los sistemas para la gestión del tráfico aéreo”.
Claude Loisy, Jefe del Proyecto SDLS, Agencia Espacial Europea (ESA).
Hoy en día la aviación
civil utiliza
básicamente una
sub-banda de la
banda de VHF
dedicada
exclusivamente a las
comunicaciones de
seguridad
aeronáutica. En
aquellas zonas del
espacio aéreo no
cubiertas por el
sistema VHF, se
utiliza en su lugar un
sistema de
comunicaciones en la
banda HF con una
pobre calidad de
audio. Con el
continuo incremento
del tráfico aéreo a
escala mundial, se
calcula que en el
margen de entre 6 y
10 años los sistemas
de comunicaciones
actuales no tendrán
suficiente capacidad
para gestionar todo
el tráfico aéreo.
EL RETO
Un sistema dedicado vía satélite, como
SDLS, es un candidato idóneo para
proporcionar la capacidad necesaria en
zonas del espacio que soportan una
gran densidad de tráfico, manteniendo
la seguridad de las operaciones
aeronáuticas y ofreciendo además
cobertura global en regiones oceánicas
o desérticas.
En 1995 se realizaron algunos estudios
preliminares dirigidos por la Agencia
Espacial Europea (ESA) sobre sistemas
vía satélite para la aviación civil.
Un informe de 1998 sobre SDLS
proporcionó los argumentos iniciales
y los detalles necesarios para justificar
el inicio de esta actividad de I+D
y prever el interés por utilizar una
nueva generación de sistemas de
comunicaciones aeronáuticas vía satélite
que complementaran los medios de
comunicaciones Aire/Tierra actuales.
Otro hecho destacable fue el fracaso
del sistema Iridium basado en satélites
de órbita baja (LEO), candidato
a proporcionar dicho servicio.
La situación cambió en Mayo 2000,
después de que Eurocontrol (entidad
responsable de la gestión del tráfico
aéreo en Europa) reconociera el interés
potencial del concepto que hay detrás
del proyecto SDLS de la ESA para
resolver la insuficiente capacidad de la
actual infraestructura de comunicaciones.
Así, en el año 2000 ESA inició la
actividad ASTE NM 9.11 “Satellite Data
Link System for Air Traffic Management”
(Sistema SDLS para la gestión del
tráfico aéreo) en el marco de su
programa ARTES con el objetivo de
demostrar la capacidad de SDLS,
y aprovechar la vacante dejada
por Iridium.
Todo el programa SDLS está construido
en fases consecutivas de acuerdo con
las etapas de estandarización de la
Organización Internacional de Aviación
Civil (ICAO). Durante 2003 se realizó
un estudio que incluyó la definición
preliminar del sistema SDLS y el análisis
de sus aspectos técnicos
fundamentales. Dicho estudio constituía
el paso intermedio para llegar al
definitivo sistema operacional.
Actualmente, se está estudiando la
viabilidad de realizar pruebas en vuelo
con los medios de Eurocontrol.
LA SOLUCION
Atos Origin diseñó e implementó los
protocolos de comunicaciones del
Control de Acceso al Satélite (SAC). Esta
solución software de tiempo real asigna
y controla el uso de los canales satélite,
y ofrece servicios básicos de transporte
para comunicaciones de datos,
datagramas (mensajes cortos) y
comunicaciones de voz. También
direcciona en tiempo real los flujos de voz
del piloto y del controlador mediante
conmutación entre los canales del
satélite, brindando un servicio “Party
Line” que emula la operación del sistema
de radiotelefonía VHF. El software de
Atos Origin se desarrolló en lenguaje C
para el sistema operativo Vx-Works‚ de
tiempo real y alto rendimiento.
El mercado de Aviónica,
Estaciones terrenas y
Segmento espacial tiene sus
peculiaridades, dictadas
básicamente por el contexto
de la aviación:
> El estándar de ICAO será un
estándar abierto elaborado
por consenso entre todas
las entidades que participan
activamente en los grupos
de trabajo de ICAO, y que
será aprobado formalmente
por todos los estados
miembros de ICAO
> Es muy probable que tan
solo haya espacio para un
único sistema que cumpla el
estándar mundial de ICAO,
aún por definir
> Consecuentemente, si
varias iniciativas entrasen en
competencia en el proceso
de estandarización de ICAO,
el resultado final (tras varios
años) sería el de un ganador
y posiblemente varios
perdedores
> Por tanto, todos aquellos que
hayan empezado antes la
carrera dispondrán de una
importante ventaja
estratégica, siempre y cuando,
claro está, dispongan de un
buen sistema.
La técnica de “polling” centralizado,
inicialmente seleccionada por la Agencia
Espacial Europea (ESA) para realizar el
control de acceso al satélite, fue
sustituida por la que propuso Atos
Origin: CDMA-ALOHA, más general y
flexible. Este hecho tuvo un importante
impacto en el diseño e implementación
de los protocolos de comunicaciones
por Atos Origin, pero la decisión recibió
la felicitación explícita de Mr Erling
Kristiansen, responsable técnico de la
ESA para el proyecto SDLS. La técnica
híbrida CDMA-ALOHA resultó adecuada
para cubrir todas las necesidades del
proyecto SDLS, ofreciendo un mejor
rendimiento y una mayor capacidad que
la solución de “polling” centralizado.
En la siguiente fase del proyecto, Atos
Origin analizó las técnicas de acceso y
los protocolos de comunicaciones. Se
llevó a cabo la distribución de los canales
lógicos y de las correspondientes
portadoras físicas, tomando como
referencias una matriz de tráfico aéreo
generada a partir de los estudios y
previsiones de Eurocontrol, la definición
de los servicios básicos, y los resultados
de diversas simulaciones. El modelo
propuesto para el enlace directo fue el
denominado “raw CDMA”. Para el enlace
de retorno se propusieron dos modelos,
el básico de Alcatel, y el de “mini slots”
independientes de Atos Origin que
demostró ser la solución más eficiente.
LOS RESULTADOS
Los sistemas de comunicaciones
aeronáuticas vía satélite actuales,
conocidos en el sector como Sistemas
para comunicaciones Aeronáuticas
Móviles vía Satélite (AMSS) e instalados
en algunas aeronaves, están
principalmente dirigidos a proporcionar
comunicaciones a los pasajeros.
El principal inconveniente de estos
sistemas es que no cumplen con los
estrictos requisitos que se exigen a las
comunicaciones para aplicaciones de
seguridad, por lo que tienen un uso muy
limitado en este contexto. Además, su
coste de operación es prohibitivo. El
resultado es que no existe en el mercado
ningún sistema satélite similar a SDLS.
Los principales objetivos del proyecto
SDLS son demostrar los beneficios de
este nuevo concepto y ayudar en la
definición de un nuevo estándar abierto
en el marco de los esfuerzos de ICAO
para definir la nueva generación de
sistemas satélite (NGSS). SDLS ofrece
diversas innovaciones técnicas y de
servicios:
> Servicio de voz Punto-a-multipunto:
Además del servicio clásico de voz
punto-a-punto, SDLS implementa un
servicio denominado “Party-Line” que
permite que varios pilotos puedan
escuchar la conversación entre otro
piloto y el controlador en tierra.
Este servicio emula el ya existente en la
banda de VHF. SDLS es el primer
sistema satélite capaz de ofrecerlo
> Servicio SDLS APR: Servicio alternativo
de localización, basado en la
transmisión de pequeños paquetes de
datos (datagramas), que emula un
sistema radar y que puede utilizarse
como sistema auxiliar.
SDLS ha sido diseñado de tal forma que
demuestre cuáles deben ser las
características técnicas y el rendimiento
del nuevo estándar necesario para
cumplir los requisitos de comunicaciones
de los futuros sistemas de gestión de
tráfico según están actualmente definidos
por la Organización Internacional de
Aviación Civil (ICAO).
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© 2004 Atos Origin
Case Studies - SDLS - 08-2004 - RIALTO
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