La radiocomunicación digital, lista para el despegue

Tecnología en acción

La radiocomunicación digital, lista para el despegue

LDACS reemplazará pronto al protocolo VDL Mode 2, de uso generalizado en la aviación civil, para convertirse en el estándar a escala mundial

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Updated on jun. 26, 2023 🛈
Originally published on abr. 01, 2023

Thomas Bögl, Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz desarrolla desde hace tiempo junto con aliados de investigación la tecnología de transmisión de datos digital LDACS. Con ella emergen para las compañías aéreas y proveedores de servicios de comunicación casos de uso completamente nuevos.

El progreso técnico no siempre consiste en reemplazar la tecnología analógica por tecnología digital. La aviación civil es un muy buen ejemplo de ello. Las comunicaciones vocales entre los pilotos y las torres de control utilizan todavía la modulación de amplitud de doble banda lateral (DSB-AM), vigente desde 1948. Nadie tiene interés en sustituir esta tecnología analógica de muy alta frecuencia (rango de frecuencias: de 118 MHz a 137 MHz) por comunicaciones de voz digitales. De hecho, la radiocomunicación analógica ofrece todavía hoy claras ventajas, como tiempos de retardo cortos, escucha activa por parte de todos los participantes y otras funciones que la radiocomunicación digital no puede reemplazar por el momento.

Desde el punto de vista de la transmisión de datos la situación es distinta. Desde los años 90, la radiocomunicación aérea no se limita a las comunicaciones vocales, sino que se han incorporado métodos para la transmisión de datos por vía digital. VDL Mode 2 es el más extendido.

Por digitalización de la radiocomunicación aérea se entiende hoy sustituir los métodos anticuados de transmisión de datos digitales por nuevas tecnologías que ofrecen un mejor rendimiento. Las comunicaciones vocales seguirán utilizando la tecnología analógica, pero gracias a la digitalización podrá liberarse parte de su carga. Esta coexistencia entre comunicaciones vocales analógicas y tecnología de datos digital en el control del tráfico aéreo es la clave para alcanzar el más alto nivel de eficiencia, fiabilidad y seguridad operativa de una forma rentable y orientada a satisfacer requerimientos futuros.

Radiocomunicaciones concurridas en un espectro de VHF escaso

VDL Mode 2 está gestionado por los proveedores de servicios de navegación aérea (ANSP). Los ANSP son comparables a los proveedores de redes móviles en el sector privado. Puesto que VDL Mode 2 también funciona en la banda de frecuencias VHF, el espectro disponible está repartido entre la transmisión de datos y las comunicaciones vocales. Así pues, los anchos de banda utilizables están limitados, lo que significa que VDL Mode 2 solo puede transmitir pocos kilobits de datos por segundo.

LDACS: la transición a la banda L

Es aquí donde entra en juego el nuevo sistema de comunicaciones aeronáuticas digitales de banda L (LDACS). LDACS ofrece un caudal de datos hasta 200 veces más rápido que VDL Mode 2. Como su propio nombre indica, la innovación fundamental consiste en la transmisión de datos en la banda L. El LDACS utiliza de forma específica partes de esta banda de frecuencias reservada a la radiotelecomunicación aérea. Además, para garantizar el perfecto funcionamiento junto con otros equipos aeronáuticos que operan en la banda L, LDACS emplea algoritmos de supresión de interferencias y está optimizado para reducir al mínimo las emisiones fuera de banda.

Zonas protegidas de la contaminación acústica

En un futuro, los datos de navegación para reconducir vuelos e impedir la contaminación acústica de zonas protegidas se podrán transmitir automáticamente a través de un enlace de datos LDACS. Hasta hoy se utilizan para ello las comunicaciones vocales.

Servicios de aviación innovadores y atractivos

La aviación moderna necesita un intercambio de datos seguro. De otro modo sería imposible organizar el tráfico aéreo. LDACS ofrece un alto caudal de datos con fiabilidad y protegido mediante cifrado. Con ello, hace posibles muchas aplicaciones nuevas. Para planificar de forma eficiente las operaciones de flota, p. ej., las compañías aéreas necesitan enlaces de datos con las tripulaciones. Además, hoy en día vuelan muchas más aeronaves que antes, y los controladores del tráfico aéreo tienen que estar en condiciones de distribuir nuevos datos de navegación con mayor rapidez para poder adaptar las rutas de vuelo a tiempo cuando cambia a corto plazo la situación en su espacio aéreo.

Entre las primeras nuevas aplicaciones del LDACS está previsto utilizar sus funciones de enlace de datos para ampliar o incluso reemplazar los radioenlaces VHF lentos de los sistemas de ATC existentes por enlaces LDACS rápidos. Esto mejorará instantáneamente y de forma perceptible la transmisión de datos sin que para ello haya que adquirir nuevos sistemas. Otro factor a favor de LDACS es su sencillo itinerario hasta la comercialización.

La transmisión de datos fiable y segura del LDACS se utilizará también para nuevos métodos de navegación respetuosos con el medio ambiente. La intención es seleccionar rutas de vuelo definidas con coordenadas precisas en el espacio tridimensional y que deberán atravesarse dentro de unos límites de tiempo estrictamente definidos. Este concepto de trayectorias 4D tiene aplicación, p. ej., cuando es necesario reconducir aviones dinámicamente en las inmediaciones de aeropuertos para evitar zonas protegidas de la contaminación acústica.

A largo plazo se aspira a tramitar todo el trayecto de vuelo desde el aeropuerto de salida hasta el destino exclusivamente con trayectorias 4D, lo que permitirá un uso el espacio aéreo mucho más eficiente y con menos impacto medioambiental.

Cronograma del LDACS

Cuatro proyectos de investigación principales han desempeñado un papel clave en el desarrollo del LDACS. Estos se representan en el cronograma de la figura y se describen más detalladamente en el cuadro informativo más adelante en este artículo.

La importancia de los estándares para la aviación

Al igual que otros sistemas a bordo de la aeronave, los transceptores también están sujetos a los estándares internacionales. Las licencias de vuelo se expiden en base a dichos estándares para garantizar que el equipamiento técnico de a bordo funciona con fiabilidad y satisface todos los criterios de seguridad de la aviación. El proceso de homologación exige numerosos preparativos y puede durar entre diez y hasta unos veinte años. Puesto que para la mayoría de las compañías es inviable esperar tanto tiempo, se han establecido iniciativas de investigación gubernamentales para involucrar a la industria en los procesos de estandarización lo antes posible.

El Ministerio Federal de Economía y Protección del Clima de Alemania ha puesto en marcha el programa de proyectos de investigación para la aviación (LuFo, por sus siglas en alemán) para el LDACS. Rohde & Schwarz forma parte de este programa y colabora con otros participantes en los proyectos, como el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), para desarrollar conjuntamente la tecnología LDACS.

Cuatro grandes proyectos de investigación

Cuatro proyectos de investigación consecutivos subvencionados por el Ministerio Federal de Economía y Protección del Clima alemán han aportado avances decisivos al desarrollo de la tecnología digital de transmisión de datos LDACS para la aviación civil.

ICONAV: Integrated Communications and Navigation

Junto con el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y otros socios participantes en el proyecto, Rohde & Schwarz desarrolló entre 2012 y 2015 en el marco de un consorcio un demostrador funcional para pruebas de laboratorio.

MICONAV: Migration towards Integrated COM/NAV Avionics

En el proyecto subsiguiente MICONAV se demostró la capacidad operativa en vuelo. Aquí se desarrolló entre 2016 y 2019 un demostrador apto para vuelo que incluía también funciones de navegación de alta precisión. En pruebas sucesivas realizadas en el laboratorio y en vuelo se consiguió verificar con éxito el registro y la desconexión en cuatro estaciones base LDACS especialmente construidas para el proyecto, así como el traspaso de una estación terrestre a otra. La comunicación entre la aeronave y la estación terrestre funcionó con la misma fiabilidad en diferentes situaciones, p. ej. sobrevolando a gran altitud y durante el aterrizaje, el despegue y las maniobras de rodaje en el aeropuerto.

IntAirNet: Inter Air Network

En este proyecto (de 2019 a 2022) se ampliaron las capacidades incluyendo conectividad directa entre aeronaves. Esto significa que LDACS ya no está estrictamente ligado a la infraestructura terrestre y por lo tanto se puede utilizar para trayectos de vuelo atravesando océanos.

PaWaDACs: Pave the Way to Digital Aeronautical Communications

El proyecto PaWaDACs está en marcha desde 2022 y se dedica a la miniturización de los demostradores de los equipos y a preparar una instalación de prueba realista en dos centros de operaciones del proveedor de servicios de navegación aérea de Alemania (DFS). Una vez que haya concluido este trabajo, se habrán ejecutado los pasos tecnológicos concluyentes para los futuros sistemas LDACS. De este modo, se dispondrá de un fundamento sólido para desarrollar nuevos productos para la aviación civil. Con ello, Rohde & Schwarz no solo estará en condiciones de suministrar equipamiento para las estaciones terrestres, sino que contará con un excelente punto de partida para ofrecer a sus clientes soluciones para el uso a bordo de sus aeronaves.

Varios grupos de trabajo colaboran con la Organización de aviación civil internacional (OACI) para elaborar e implementar los estándares necesarios de aceptación en vuelo. La OACI, cuya sede se encuentra en Canadá, es la máxima autoridad de estandarización para la aviación civil. Se encarga de examinar y de aprobar los documentos más importantes en el proceso de estandarización.

En el marco del proyecto PaWaDACs del programa LuFo puesto en marcha recientemente (véase el recuadro informativo) se asentará definitivamente el fundamento tecnológico que permitirá empezar a desarrollar productos para equipos LDACS terrestres y de a bordo a partir de 2025, aproximadamente. El lanzamiento al mercado está previsto para 2028. Gracias a su intervención temprana en los proyectos LuFo, Rohde & Schwarz goza de una excelente posición de partida en la carrera por el liderazgo del mercado de proveedores de LDACS.

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