El transporte aéreo podría duplicarse de aquí a 2050. Para dar servicio a las necesidades que impone un espacio aéreo superpoblado resulta necesario contar con tecnologías de comunicación de última generación, pero lo cierto es que estas aún no están a disposición de la industria. El proyecto SANDRA se propuso mejorar la aeronáutica mediante la construcción de una arquitectura digital coherente.
Si bien cada vez son más las aerolíneas que ofrecen conexión a Internet en vuelo, los pilotos aún han de trabajar con tecnologías pretéritas. Para ellos no existe un acceso de alta velocidad a información en tiempo real. El piloto se desenvuelve en una burbuja aislada en la depende de comunicaciones de voz analógicas basadas en tecnologías de hace decenios y enlaces de datos de pocos bits de velocidad que no están basadas en protocolos de Internet (IP). Las comunicaciones producidas pueden resultar complejas, dispares e ineficaces y ampliar innecesariamente el tiempo de reacción a sucesos imprevisibles.
Además de su ineficacia, el sistema actual no es capaz de dar solución a los retos aeronáuticos previstos como la congestión, la falta de capacidad de los aeropuertos, la necesidad de aumentar el tráfico de datos y las solicitudes que piden un aumento de la capacidad de los sistemas de comunicación de pilotos y pasajeros.
La Unión Europea, Eurocontrol y distintos agentes industriales participan en una actividad conjunta enmarcada en la Iniciativa del Cielo Único Europeo -SESAR, Single European Sky ATM Research- destinada a modernizar y aumentar el rendimiento de la infraestructura de control del tráfico aéreo europeo. En ella se estudia la evolución de las comunicaciones aeronáuticas, en concreto las relativas al control del tráfico aéreo y las operativas de las aerolíneas.
Selex ES coordina a los treinta socios del consorcio de SANDRA, pertenecientes a la industria europea dedicada a la tecnología aeronáutica puntera y a organizaciones científicas. En su seno se ha adoptado un postulado revolucionario que podría suponer una transformación total de las comunicaciones en vuelo. Su nueva tecnología permitirá conectar todas las aplicaciones y servicios de las aeronaves en un sistema aeronáutico de comunicaciones integrado basado en redes, transmisiones de radio y conexiones por satélite que además posea una naturaleza mundial y digital y resulte seguro.
Los resultados de los ensayos en vuelos de prueba realizados por SANDRA en Alemania sobre su tecnología impulsaron a la Comisión Europea a incluir este proyecto estrella en sus comunicaciones relacionadas con la puesta en marcha del nuevo programa de investigación Horizonte 2020. Massimiliano Amirfeiz, miembro del equipo de coordinación del proyecto explica las tecnologías empleadas en SANDRA y su influencia en el futuro de la aeronáutica.
¿Cuáles son los objetivos principales del proyecto?
El proyecto SANDRA estudió, puso en práctica y demostró en vuelo un sistema nuevo que sumergirá a los pilotos en el mundo digital del siglo XXI. Resulta un sistema único basado en tecnología de IP capaz de transmitir datos mediante distintos enlaces de datos -directamente a tierra vía satélite, en formato digital y a gran velocidad que colma las necesidades aeronáuticas con respecto a los servicios de comunicación- que cumplen con su correspondiente calidad de servicio y se integran sin trabas. En él resulta posible intercambiar información detallada, como por ejemplo meteorológica o de la situación del tráfico, entre la torre de control y la aeronave de manera rápida y fiable, por lo que supone un aumento de la seguridad del tráfico aéreo.
En conjunción con las tecnologías de enlace de datos disponibles -VHF Data Link Mode 2 y Swift Broad Band Satcom- el proyecto SANDRA también demostró por vez primera en Europa la tecnología AeroMACS, la primera de tres tecnologías de enlaces de datos de banda ancha basadas en IP seleccionadas por la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) para suplir las futuras necesidades de la aviación; siendo L-DACS e IRIS Satcom la segunda y la tercera respectivamente. AeroMACS se creó para ofrecer conectividad inalámbrica de datos de banda ancha en los aeropuertos con la que prestar servicio a las actividades aeroportuarias, a los proveedores de servicios de navegación aérea y a las aplicaciones de las aerolíneas.
Los sistemas nuevos de comunicación acabarán por sustituir a los actuales pero probablemente atravesemos un periodo prolongado en el que los aviones cuenten con todos los sistemas para garantizar la compatibilidad a escala mundial. Este sin duda es el deseo de SESAR, pero los equipos de a bordo necesarios para atravesar esta fase de transición ponen en peligro esta propuesta de futuro de las comunicaciones pues supondrían una carga aviónica adicional considerable en cuanto a tamaño, peso, complejidad y coste si los enlaces de radio nuevos se ponen en práctica en equipos independientes tal y como ha sido la norma en la aviónica de las comunicaciones hasta ahora. Para solucionar este problema, en SANDRA se ha investigado además el aprovechamiento de tecnología de radio definida por software en la que los componentes del sistema de comunicación por radio normalmente implementados por hardware (mezcladores, filtros, amplificadores, moduladores y demoduladores, detectores, etc.) se basan en software informático. De este modo se pueden ejecutar varios canales de radio en paralelo en los mismos procesadores a modo de bits de software independientes (formas de onda). De esta manera se lograría progreso importante comparable al introducido por la aviónica modular integrada en la electrónica de a bordo.
¿Qué novedades o innovaciones aportan este proyecto y su metodología?
Los ensayos sirvieron para validar la propuesta por la que se sugiere que las aeronaves deben contar con varios enlaces de datos activos de manera simultánea que puedan utilizarse para suplir todas las necesidades de comunicación de los agentes de control del tráfico, las aerolíneas y los servicios a proporcionar a los pasajeros. De esta forma se garantiza la mayor calidad de servicio posible en favor de la seguridad y las labores de priorización. Todo el sistema se basa en el protocolo de Internet versión 6 (Ipv6), el más avanzado y a implantar en redes terrestres en los próximos años, seleccionado por la OACI como un pilar de las comunicaciones aeronáuticas futuras.
Los ensayos han permitido validar la viabilidad de la IMR (radio modular integrada), una arquitectura de comunicaciones aviónicas innovadora en la que cada elemento de radio puede reconfigurarse de manera independiente para que gestione un enlace de radio a discreción en función de la fase de vuelo o de la ubicación geográfica. La IMR ejercerá de piedra angular en el modelo de negocio de SANDRA proporcionando múltiples ventajas en cuanto a peso y coste de los componentes de radio y liberando de trabajo a los pilotos. Además facilitará la transición entre los sistemas actuales y futuros debido a su compatibilidad con ambos. Cabe reseñar que la configurabilidad del software de radio resulta fundamental para incorporar los enlaces de datos venideros como L-DACS e IRIS Satcom.
AeroMACS también se demostró por vez primera en una red integrada de extremo a extremo en la que proporcionó distintos servicios como comunicaciones digitales entre pilotos y controladores, teleasistencia médica y comunicaciones privadas para los pasajeros.
¿En qué medida beneficiará el cambio a las comunicaciones digitales al sector de la aeronáutica?
El apoyo proporcionado por SANDRA a la propuesta de SESAR de comunicaciones de cabina centradas en los datos contribuye a lograr vuelos más eficaces y seguros y resultará aún más relevante ante el aumento previsto del tráfico. El sistema de SANDRA aporta las comunicaciones multienlace más avanzadas al integrar enlaces satelitales en la banda L y en la banda Ku, enlaces a tierra AeroMACS y el enlace de datos actual VHF (VDL2). En él se emplean estándares industriales como el IP, IEEE 802.16 (para AeroMACS), DVB-S2 e Inmarsat SwiftBroadBand. El sistema puede configurarse para que opte por el enlace de radio disponible más adecuado de manera automática o que esta decisión recaiga sobre los responsables del vuelo.
El empleo de estándares industriales ofrece además la posibilidad de integrar las comunicaciones de las zonas de mando y de pasajeros. Ambos sistemas están separados por razones de seguridad pero comparten el enlace. De este modo las aerolíneas contarán con un método rentable con el que proporcionar conectividad a pasajeros y pilotos.
¿Qué dificultades surgieron y cómo se resolvieron?
El sistema nuevo se ensayó en condiciones de vuelo real por vez primera en la aeronave de ensayo ATRA (Advanced Technology Research Aircraft), un Airbus 320 modificado perteneciente al Centro Aeroespacial Alemán. El principal reto radica en la integración de una gama tan amplia de sistemas distintos de aplicaciones aeronáuticas, aviónica de comunicaciones nueva y redes de a bordo. No obstante, el sistema propuesto desde SANDRA también incluye la tecnología correspondiente en tierra -la cual se ha instalado en Oberpfaffenhofen, una base del Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y en el aeropuerto de Toulouse-Blagnac- y la integración de distintas entidades externas como las redes de tierra Inmarsat Satcom y SITA.
Todo esto nos ha permitido realizar los ensayos de vuelo en los que comprobar el buen funcionamiento del intercambio de datos durante las transiciones entre distintas tecnologías. Todo esto ha supuesto un reto para el que el consorcio de SANDRA ha dado con soluciones gracias a la capacidad y la motivación de sus miembros, tal y como reconoció el funcionario del proyecto de la Comisión Europea y otros inspectores independientes.
¿En qué medida influirá SANDRA en el día a día y las condiciones de trabajo de los pilotos?
El piloto podrá consultar, allí donde esté disponible esta tecnología, toda la información disponible relacionada con la meteorología, el tráfico aéreo y las decisiones adoptadas al mismo tiempo que aquellos en tierra encargados del tráfico aéreo. De este modo será mucho más sencillo impulsar correcciones automáticas de vuelo para evitar situaciones críticas y malentendidos.
Por ejemplo, a la hora del aterrizaje, el sistema de SANDRA posee un enlace de datos rápido basado en AeroMACS que da acceso al piloto a toda la información necesaria a través de la WLAN local. Además, gracias a la compatibilidad de SANDRA con tecnologías previas, el sistema puede utilizarse para aterrizar en cualquier aeropuerto del mundo. En función de su disponibilidad, el sistema de SANDRA conectará de manera automática a los pilotos a conexiones de banda ancha o a sistemas de enlace de datos anteriores.
¿Qué etapas restan para su comercialización y qué pasos se darán ahora en la investigación?
Se han investigado múltiples tecnologías y propuestas con distintos niveles de madurez tecnológica. AeroMACS podría utilizarse en grandes aeropuertos en 2018. La industria ha mostrado gran interés en un mecanismo de protocolo nuevo que permite que las redes aeronáuticas actuales funcionen en enlaces de datos de banda ancha basados en IP en paralelo al tráfico de datos no relacionado con la seguridad. Éste será objeto de un mayor estudio en SESAR y podría ponerse en práctica en los próximos años. Por último, los principales integradores aeronáuticos han seleccionado nuestra propuesta de arquitectura aviónica de comunicaciones, basada en radio definida por software y tecnologías aviónicas modulares e integradas como candidata a su inclusión en aeronaves nuevas para el periodo comprendido entre 2020 y 2025. Los proyectos de SESAR sobre tecnologías multienlace y basadas en IP reconocen el trabajo realizado y aprovechan los resultados de SANDRA en este ámbito.
Aunque en SANDRA se han identificado los componentes fundamentales, aún son necesarios dos pasos para lograr que esta nueva arquitectura de comunicaciones se haga realidad. En primer lugar será necesario incorporar los componentes fundamentales funcionales del proyecto en un conjunto de unidades físicas coherente teniendo en cuenta los entornos aeronáuticos reales y los nuevos marcos aviónicos definidos por otros proyectos financiados con fondos europeos. En segundo lugar se deberá poner en marcha la migración a la tecnología de IP en la cabina de mando del avión, un paso que ya se ha dado en las redes terrestres. Este último resulta el más complicado pues implica un cambio cultural.
Fuente: cordis.europa.eu