Thomas Bögl, Rohde & Schwarz
O progresso técnico nem sempre significa substituir a tecnologia analógica pela tecnologia digital. A aviação civil é um excelente exemplo de como a tecnologia pode avançar. As comunicações por voz entre os pilotos e a torre ainda usam modulação em amplitude de banda lateral dupla (DSB-AM) que remonta a 1948. Ninguém deseja substituir essa tecnologia VHF analógica (faixa de frequência: entre 118 MHz e 137 MHz) por comunicações digitais por voz. Afinal de contas, o rádio analógico tem benefícios claros que permanecem decisivos até hoje, dentre eles atrasos curtos, monitoramento ativo por parte de todos os participantes e outros recursos que o rádio digital ainda não pode substituir.
As formas de onda da transmissão de dados já são outros quinhentos. Desde a década de 1990, o rádio aeronáutico envolveu mais do que apenas as comunicações por voz e foi expandido para incluir métodos de transmissão de dados digitais. O VDL (VHF Data Link - ligação de dados VHF) em modo 2 é o mais comum.
A digitalização do rádio aeronáutico significa, atualmente, a substituição de métodos de transmissão de dados digitais mais antigos por novas técnicas que oferecem melhor desempenho. As comunicações por voz continuarão a usar tecnologias analógicas, mas a digitalização ajudará a aliviar parte de sua carga no espectro. Essa coexistência de comunicações por voz analógicas e tecnologias de dados digitais no controle de tráfego aéreo permite eficiência, confiabilidade e segurança operacional extremamente altas, econômicas e preparadas para o futuro.
O VDL em modo 2 é disponibilizado via ANSP (air navigation service providers - prestadores de serviços de navegação aérea). Os ANSPs são semelhantes aos provedores de redes móveis do setor privado. Como o VDL em modo 2 também opera em bandas de frequências VHF, o espectro disponível deve ser compartilhado entre a transmissão de dados e as comunicações por voz. As larguras de banda utilizáveis são relativamente pequenas, o que significa que o VDL em modo 2 só pode transmitir dados a alguns quilobits por segundo.
É aí que entra o novo sistema de comunicações aeronáuticas digitais de banda L (LDACS). O LDACS dispõe de taxa de transferência de dados até 200 vezes mais rápida que o VDL em modo 2. Como o nome indica, a principal inovação aqui é a transmissão de dados na banda L. O LDACS usa especificamente porções de bandas de frequências reservadas para rádio aeronáutico. O LDACS usa algoritmos de supressão de interferência e é otimizado para emissões fora de banda mínimas e para operar sem problemas ao lado de outros equipamentos aeronáuticos que funcionam na banda L.
No futuro, os dados de navegação para voar em zonas de proteção contra ruído podem ser transmitidos automaticamente por meio de um link de dados LDACS. Até agora, isso foi feito por meio de comunicações por voz.
A aviação moderna exige a troca segura de dados. Caso contrário, organizar o tráfego aéreo seria impossível. O LDACS permite uma alta taxa de transferência de dados protegida por codificação de forma confiável. Ele é compatível com uma ampla variedade de novas aplicações, como os links de dados dos quais que as companhias aéreas precisam para que as tripulações de voo planejem com eficiência as operações da frota. Há muito mais aeronaves voando hoje em dia e os controladores de tráfego aéreo precisam ser capazes de distribuir novos dados de navegação mais rapidamente para ajustar as rotas de voo a tempo quando a situação muda em seu espaço aéreo.
Um dos primeiros novos aplicativos do LDACS usa seus recursos de link de dados para estender ou até mesmo substituir links de rádio VHF lentos em sistemas de controle de tráfego aéreo (ATC) existentes por links rápidos de LDACS. Isso acelerará rápida e visivelmente a transmissão de dados, sem que seja necessário comprar novos sistemas. Outro fator a favor do LDACS é seu percurso simples rumo ao lançamento no mercado.
A transmissão confiável e segura de dados de LDACS também será usada para novos métodos de navegação ecologicamente corretos. O plano aqui é selecionar rotas de aeronaves usando coordenadas precisas no espaço tridimensional, que devem ser percorridas dentro de limites de tempo rigidamente definidos. O conceito de trajetória 4D pode ser aplicado quando as aeronaves precisam ser encaminhadas de forma dinâmica nas proximidades de aeroportos para evitar regiões protegidas contra ruído.
O objetivo de longo prazo é gerenciar toda a trajetória de voo do aeroporto de partida até o destino, exclusivamente com trajetórias 4D, permitindo um uso do espaço aéreo muito mais eficiente e ecologicamente correto.
No desenvolvimento do LDACS, quatro grandes projetos de pesquisa desempenharam um papel fundamental. Eles estão listados abaixo da linha do tempo e descritos com mais detalhes na caixa de informações mais abaixo, no artigo.
Como todos os outros sistemas a bordo de aeronaves, os transcetores também estão sujeitos a padrões internacionais. As licenças de voo são emitidas com base nesses padrões para garantir que a tecnologia a bordo seja confiável e atenda a todos os critérios de segurança do tráfego aéreo. O processo de aprovação geralmente é muito oneroso, levando de dez a vinte anos. Como a maioria das empresas não pode esperar tanto tempo, foram estabelecidas iniciativas de pesquisa do governo para garantir o envolvimento da indústria no processo de padronização o quanto antes.
O Ministério federal alemão para assuntos econômicos e ação climática lançou o programa de pesquisa em aviação (LuFo) para o LDACS. A Rohde & Schwarz faz parte do programa e está unindo forças com parceiros do projeto, como o Centro Aeroespacial Alemão (DLR), para desenvolver de forma cooperativa a tecnologia do LDACS.
Quatro projetos de pesquisa sucessivos patrocinados pelo Ministério federal de assuntos econômicos e de ação climática (BMWK) serviram para avançar significativamente no desenvolvimento da tecnologia de transmissão de dados digitais LDACS para a aviação civil.
Com o Centro aeroespacial alemão (DLR) e outros parceiros do projeto, a Rohde & Schwarz trabalhou em um consórcio para desenvolver um demonstrador funcional para testes de laboratório de 2012 a 2015.
O projeto MICONAV resultante disponibilizou prova de confiabilidade operacional durante a operação de voo. Entre 2016 e 2019, foi desenvolvido um demonstrador aeronavegável que também incluía funções de navegação de alta precisão. Em testes subsequentes de laboratório e de voo, foi possível testar de forma bem-sucedida o logon e o logoff de quatro estações rádio-base do LDACS especialmente construídas para o projeto, bem como a transferência de uma estação terrena para outra. As comunicações entre a aeronave e a estação terrena funcionaram com a mesma confiabilidade em várias situações, como no sobrevoo em grandes altitudes e durante o pouso, na decolagem e no taxiamento no aeroporto.
Esse projeto (2019 a 2022) ampliou os recursos da forma de onda para incluir conectividade direta entre aeronaves. Isso significa que o LDACS não está mais rigorosamente vinculado à infraestrutura terrestre e também pode ser usado para rotas de voo sobre os oceanos.
O projeto PaWaDACs está em curso desde 2022. Ele se concentra na miniaturização dos demonstradores de equipamentos e na preparação de uma instalação de testes realista em dois locais operados pelo provedor alemão de serviços de navegação aérea (DFS). Assim que esse trabalho for concluído, as principais etapas tecnológicas necessárias para sistemas LDACS futuros estarão seguras. Dessa forma, uma base sólida para o desenvolvimento de novos produtos referentes à aviação civil estará disponível. A Rohde & Schwarz não só poderá fornecer equipamentos para estações terrenas, mas também estará bem posicionada para oferecer soluções a seus clientes para uso a bordo de suas aeronaves.
Há grupos de trabalho colaborando com a Organização Internacional de Aviação Civil (ICAO - International Civil Aviation Organization) para criar e implementar padrões de conformidade de voo. Com sede no Canadá, a ICAO é a mais alta autoridade de padronização da aviação civil. Ele examina e integra os documentos mais importantes do processo de padronização.
Como parte do recém-lançado projeto LuFo PaWaDACs (ver caixa de informações), a pedra angular tecnológica foi definida, o que permite o desenvolvimento de produtos de LDACS terrestres e de equipamentos de bordo a partir de 2025. O lançamento no mercado está previsto para 2028. Graças ao seu envolvimento inicial nos projetos LuFo, a Rohde & Schwarz tem uma posição competitiva na corrida pela liderança de mercado entre os fornecedores do LDACS.
