Thomas Bögl, Rohde & Schwarz
El progreso técnico no consiste siempre en reemplazar la tecnología analógica por la digital. La aviación civil proporciona un excelente ejemplo de cómo la tecnología puede avanzar. Las comunicaciones de voz entre los pilotos y la torre de conteo aún utilizan la modulación de amplitud de doble banda lateral (DSB-AM) que data de 1948. Nadie desea reemplazar esta tecnología analógica VHF (gama de frecuencias: de 118 MHz a 137 MHz) por comunicaciones de voz digitales. En definitiva, la radiocomunicación analógica tiene claras ventajas que siguen siendo importantes hoy en día, como retardos cortos, monitoreo activo por parte de todos los participantes y otras características que la radiocomunicación digital aún no puede reemplazar.
Las formas de onda de la transmisión de datos son otra historia. Desde los años 90, la radiotelecomunicación aeronáutica ha involucrado más que solo comunicaciones de voz y se ha expandido para incluir métodos digitales de trasmisión de datos. VDL Modo 2 es el más común.
La digitalización de radiotelecomunicación aérea implica hoy en día reemplazar los antiguos métodos digitales de transmisión de datos con nuevas técnicas que ofrezcan un mejor rendimiento. Las comunicaciones de voz continuarán utilizando tecnologías analógicas pero la digitalización ayudará a mitigar una parte de su carga en el espectro. La coexistencia de comunicaciones de voz analógicas y tecnologías digitales de datos en el control del tránsito aéreo permite eficiencia, fiabilidad y seguridad operativa extremadamente altas que son tanto económicas como preparadas para el futuro.
Los proveedores de servicios de navegación aérea (ANSP) son quienes proporcionan el VDL Modo 2. Los ANSP son parecidos a los proveedores de redes celulares en el sector privado. Debido a que VDL Modo 2 también opera en la banda de frecuencias VHF, el espectro disponible debe compartirse entre la transmisión de datos y las comunicaciones de voz.. Los anchos de banda utilizables son relativamente pequeños, lo que significa que VDL Modo 2 puede solo transmitir datos a unos pocos kilobits por segundo.
Aquí es donde entra a tallar el nuevo sistema de comunicaciones aeronáuticas digitales de banda L (LDACS). LDACS ofrece un flujo de datos de hasta 200 veces más rápido que VDL Modo 2. Como su nombre lo indica, la innovación clave aquí es la transmisión de datos en la banda L. LDACS utiliza de manera especial partes de la banda de frecuencias reservada para la radiotelecomunicación aeronáutica. LDACS utiliza algoritmos de supresión de interferencias y se ha optimizado para minimizar las emisiones fuera de banda y funcionar sin fallas junto con otro equipamiento aeronáutico que opere en la banda L.
En el futuro, los datos de navegación para volar alrededor de zonas de protección acústica podrán transmitirse automáticamente por medio de un enlace de datos LDACS. Hasta ahora, esto se ha venido haciendo por medio de comunicaciones de voz.
La aviación moderna exige el intercambio seguro de datos. De otra manera, sería imposible organizar el tránsito aéreo. LDACS permite de manera fiable un elevado flujo de datos el cual está asegurado con un cifrado. Admite una amplia variedad de nuevas aplicaciones, como los enlaces de datos que las aerolíneas necesitan para que las tripulaciones de vuelo planifiquen de manera eficiente las operaciones de la flota. Hoy en día hay muchos más aviones volando y los controladores de tránsito aéreo necesitan ser capaces de distribuir los nuevos datos de navegación con mayor rapidez para ajustar las trayectorias de vuelo a tiempo cuando la situación cambia en su espacio aéreo.
Una de las primeras aplicaciones nuevas de LDACS utiliza sus funciones de enlace de datos para ampliar o incluso reemplazar radioenlaces VHF lentos en los actuales sistemas de control del tránsito aéreo con enlaces LDACS rápidos. Esto acelerará la transmisión de datos de manera rápida y visible sin la necesidad de adquirir nuevos sistemas. Otro factor a favor de LDACS es su muy sencillo camino hacia su lanzamiento al mercado.
La transmisión fiable y segura de datos LDACS también se utilizará para nuevos métodos de navegación respetuosos con el medio ambiente. El plan aquí consiste en seleccionar rutas aéreas mediante coordenadas precisas en el espacio tridimensional que debe superarse dentro de límites de tiempo rígidamente definidos. El concepto de trayectoria 4D puede aplicarse cuando la aeronave necesita ser guiada dinámicamente en las proximidades de los aeropuertos para evitar las zonas de protección de acústica.
La meta a largo plazo es gestionar toda la trayectoria de vuelo desde el aeropuerto de despegue hasta el destino de manera exclusiva con trayectorias 4D, lo que permitirá la utilización más eficiente y respetuosa del espacio aéreo con el medio ambiente.
En el desarrollo de LDACS han desempeñado un papel fundamental cuatro principales proyectos de investigación. Se listan a continuación las líneas de tiempo y se describen de manera más detallada en el recuadro de información más abajo del artículo.
Como todos los demás sistemas de a bordo de aeronaves, los transceptores también están sujetos a estándares internacionales. Los permisos de vuelos se otorgan en función de estos estándares para asegurar que la tecnología de a bordo sea fiable y satisfaga todos los criterios de seguridad del tránsito aéreo. El proceso de aprobación por lo general suele ser muy oneroso y lleva entre diez y veinte años. Debido a que la mayoría de compañías no pueden permitirse esperar tanto tiempo, se han establecido iniciativas gubernamentales de investigación para asegurar la participación de la industria en el proceso de estandarización lo antes posible.
El Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Acción Climática de Alemania ha lanzado el programa de investigación aeronáutica (LuFo) para LDACS. Rohde & Schwarz forma parte de este programa y está uniendo esfuerzos con socios del proyecto como el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) a fin de desarrollar de manera conjunta la tecnología LDACS.
Cuatro sucesivos proyectos de investigación patrocinados por el Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Acción Climática (BMWK) han servido para avanzar de manera significativa en el desarrollo de la tecnología de transmisión digital de datos LDACS para la aviación civil..
Junto con el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y otros socios del proyecto, Rohde & Schwarz trabajó en un consorcio para desarrollar un demostrador funcional para ensayos de laboratorio desde 2012 hasta 2015.
El consiguiente proyecto MICONAV demuestra protección comprobada de fiabilidad operacional durante la operación de vuelos. Entre 2016 y 2019, se desarrolló un demostrador aeronavegable que también incluía funciones de navegación de alta precisión. En pruebas posteriores de laboratorio y vuelo fue posible probar de manera exitosa el registro de entrada y salida de cuatro estaciones base que fueron especialmente construidas para el proyecto, así como el traspaso de una estación terrestre a otra. Las comunicaciones entre la aeronave y la estación terrestre funcionaron con la misma fiabilidad en varias situaciones, como en vuelos a gran altura y durante el aterrizaje, el despegue, así como en el rodaje en el aeropuerto.
Este proyecto (2019 - 2022) amplió las funciones de la forma de ondas para incluir conectividad directa entre aeronaves. Esto significa que LDACS ya no está ligado de manera estricta a la infraestructura terrestre y puede también utilizarse en trayectos de vuelo sobre océanos.
Los proyectos PaWaDACs han estado en marcha desde 2022. Se enfocan en miniaturizar los demostradores del equipamiento y preparar una instalación de pruebas realista en dos ubicaciones que son operadas por el proveedor alemán de servicios de navegación aérea (SDF). Una vez que este proyecto haya concluido, los pasos tecnológicos clave que se necesitan para futuros sistemas LDACS estarán firmemente en su sitio. Se dispondrá así de una base sólida para desarrollar nuevos productos para la aviación civil. Rohde & Schwarz no solo será capaz de suministrar equipamiento para estaciones terrestres, sino que estará bien posicionado para ofrecer soluciones a sus clientes para su utilización a bordo de sus aeronaves.
Grupos de trabajo están colaborando con la organización de aviación civil internacional (OACI) para crear e implementar estándares de aceptación de vuelos. Con sede en Canadá, OACI es la máxima autoridad de estandarización para la aviación civil. Examina e integra los documentos más importantes en el proceso de estandarización.
Como parte del reciente lanzamiento del proyecto LuFo, PaWaDACs (véase recuadro de información), se ha definido la piedra angular tecnológica que permite el desarrollo de productos de equipamiento LDACS terrestre y de a bordo a partir de 2025. Se espera su introducción al mercado para 2028. Gracias a su participación temprana en los proyectos LuFo, Rohde & Schwarz tiene una posición competitiva en la carrera por el liderazgo del mercado entre los proveedores de LDACS.
