管制官とパイロット間のデータリンク通信

管制官・パイロット データ リンク通信( CPDLC ) は、管制官・パイロット データ リンク( CPDL )とも呼ばれ、航空管制官がデータリンクシステムを介してパイロットと通信する方法です。

航空管制官とパイロット間の標準的な通信方法は音声無線であり、見通し内通信にはVHF帯域、長距離通信にはHF帯域 ( Shanwick Oceanic Controlが提供するものなど) を使用します。

この方法で使用される音声無線通信の主な問題の 1 つは、特定の管制官によって処理されるすべてのパイロットが同じ周波数に同調していることです。航空交通管制官が処理しなければならないフライトの数は着実に増加しており (たとえば、シャンウィックは 2007 年に 414,570 フライトを処理しました。これは 2006 年から 5%、つまり 22,000 フライトの増加です^[1] )、特定の局に同調するパイロットの数も増加しています。これにより、パイロットが誤って別のパイロットの指示を無視する可能性が高まり、送信を繰り返す必要が生じます。さらに、管制官とパイロット間の各やり取りは完了するまでに一定の時間がかかります。最終的に、管制されているフライトの数が飽和点に達すると、管制官はそれ以上の航空機を処理できなくなります。

従来、この問題に対処するには、飽和状態の航空管制セクターを 2 つの小さなセクターに分割し、それぞれに独自の管制官を配置し、それぞれに異なる音声通信チャネルを使用するという方法が取られてきました。しかし、この戦略には 2 つの問題があります。

• 各セクターの分割により、「ハンドオーバー トラフィック」の量が増加します。これは、セクター間でのフライトの転送に伴うオーバーヘッドであり、パイロットと両方の管制官間の音声交換、および管制官間の調整が必要になります。
• 利用可能な音声チャネルの数は限られており、中央ヨーロッパや米国東海岸などの高密度空域では、新しいチャネルが利用できない場合があります。

場合によっては、セクションをさらに細分化することが不可能または実行不可能であることがあります。

航空交通管制に対する需要の増加に対処するには新しい戦略が必要であり、データリンクベースの通信は通信チャネルの有効容量を増やすことで可能な戦略を提供します。

管制官とパイロット間のデータリンク通信 (CPDLC) は、管制官とパイロット間の通信手段であり、ATC 通信用のデータリンクを使用します。最高レベルでは、その概念は単純で、両端の人間の継続的な関与と使用の柔軟性に重点が置かれています。

CPDLC アプリケーションは、ATC サービス用の空対地データ通信を提供します。これには、航空交通管制手順で使用される音声表現に対応するクリアランス/情報/要求メッセージ要素のセットが含まれます。管制官には、レベル割り当て、交差制約、横方向の逸脱、ルート変更とクリアランス、速度割り当て、無線周波数割り当て、およびさまざまな情報要求を発行する機能が提供されます。パイロットには、メッセージに応答し、クリアランスと情報を要求し、情報を報告し、緊急事態を宣言/取り消す機能が提供されます。さらに、パイロットには、下流の航空交通管制ユニット (ATSU) から条件付きクリアランス (下流) と情報を要求する機能が提供されます。定義された形式に準拠しない情報を交換するための「フリー テキスト」機能も提供されます。地上システムがデータ リンクを使用して CPDLC メッセージを別の地上システムに転送できるようにする補助機能が提供されます。

特定のトランザクション (たとえば、許可の要求と受領) に関連する管制官とパイロットの間の一連のメッセージは、「ダイアログ」と呼ばれます。ダイアログには複数のメッセージ シーケンスが存在する場合があり、各メッセージ シーケンスは、通常は確認または承諾の適切なメッセージによって終了します。航空機が ATSU 空域を通過する間、管制官とパイロットの間で複数のダイアログが存在する可能性があるため、ダイアログが終了しても必ずしもリンクが終了するわけではありません。

パイロットと管制官間の CPDLC メッセージのすべての交換は、ダイアログとして見ることができます。

CPDLC アプリケーションには、主に 3 つの機能があります。

• 現在のデータ管理機関との管制官/パイロットメッセージの交換、
• 現在のデータ権限と次のデータ権限を含むデータ権限の移譲、および
• 下流データ権限による下流クリアランスの配信。

連邦航空局のウィリアム・J・ヒューズ技術センターで行われたシミュレーションでは、CPDLCの使用により「混雑した経路上の空域での実際の運用中に音声チャネルの占有率が75パーセント減少した。音声チャネルの占有率の減少の最終的な結果は、より効果的な通信による飛行の安全性と効率性の向上である」ことが示された。^[2]

CPDLC には主に 2 つの実装があります。

• 将来航空航法システム(FANS) は、当初ボーイング社がFANS-1 として開発し、エアバス社が FANS-A として開発しましたが、現在では一般にFANS-1/Aと呼ばれ、主に広胴長距離航空機による海洋航路で使用されています。1990 年代後半に南太平洋で最初に導入され、後に北大西洋に拡張されました。FANS-1/A は航空機通信アドレス指定および報告システム(ACARS) ベースのサービスであり、海洋での使用を考慮して、主にインマルサットデータ 2 (クラシック エアロ)サービスが提供する衛星通信を使用しています。
• ICAO Doc 9705に準拠したATN/CPDLCシステムは、2003年^[3]からユーロコントロールのマーストリヒト高空管制センターで運用されており、現在はユーロコントロールのLink 2000+プログラムによって他の多くのヨーロッパの飛行情報地域（FIR）に拡張されています。ARINCとSITAが運営するVDLモード2ネットワークは、ヨーロッパのATN/CPDLCサービスをサポートするために使用されます。

次のエリア コントロール センター (ACC) は CPDLC サービスを提供しています。

• カールスルーエ UAC (EDUU)、ライン UIR (FL245 上) を制御^[4]
• ロンドン ACC (EGTT)、ロンドン UIR (FL195 または FL285 以上) を制御
• マーストリヒトUAC（EDYY）、アムステルダムFIR、ハノーバーUIR、ブリュッセルUIR（FL245以上）を管理^[4]
• スコットランド ACC (EGPX)、スコットランド UIR (FL195、FL245、または FL255 以上) を管理
• ワルシャワ ACC (EPWW)、FIR ワルシャワを管理
• ブダペストACC、ハンガリーとコソボのUIRを統制
• ストックホルムATCC（ESOS）とマルメATCC（ESMM）、スウェーデンFIRを管理
• カナリアス ACC (GCCC)、カナリアス FIR を管理
• プラハIATCC（LKAA）、プラハFIR（チェコ空域）を管理
• リュブリャナ ACC (LJLA)、スロベニア FIR を管理
• オーストリアのFIRを管理するウィーンACC
• ブラジルの空域を管制するアトランティコACC（SBAO）。
• ヨハネスブルグ海洋ACC（FAJO）は、ブラジルとオーストラリアの空域に隣接する南大西洋とインド洋を管理しています。

1995 年の NEAN ( VDL モード 4 )を含む PETAL I および II (予備的なユーロコントロール試験用航空地上データリンク) 試験に続き、現在は ATN ( VDL モード 2 ) と FANS 1/A サービスの両方がサポートされています。

40 社を超える大手航空会社がマーストリヒト UAC の CPDLC プログラムに参加しています。エンドツーエンドの平均応答時間 (ATC-コックピット-ATC) は 30 秒を大幅に下回っています。2007 年には 30,000 件を超えるログオンが報告され、82,000 件を超える CPDLC アップリンクが実現し、それぞれが貴重な周波数時間を節約しています。

SSR トランスポンダー コードのコックピットへの自動アップリンクを含む、ATC クリアランス (ACL)、航空機通信メッセージ (ACM)、チェック マイク (AMC) サービスがサポートされています。

CPDLC は、監視メッセージ、ルートクリアランスアップリンク、2-4D 軌道、連続降下アプローチ、制約調整などの後続プロジェクトの主要な実現要因となる可能性があります。

すべてのCPDLC展開は、該当する空域のすべての安全目標が満たされていることを示す承認済みの安全ケースによってサポートされる必要があります。EUROCAE ED-120 ( RTCA DO-290) は、大陸空域の安全性とパフォーマンスの要件 (SPR) であり、大陸空域での CPDLC の使用に関連する安全目標については、これを参照してください。

ED-120 は、危険分析を提供し、CPDLC 展開で現在提供されている ATC サービスを実装するシステムに適用される危険を特定します。次に、そのようなシステムの安全目標と、準拠する必要がある安全要件を導き出します。

地上および空中システムの両方の実装者は、自社の製品が運用上の使用を承認および/または認定されるためには、これらの安全要件に準拠する必要があります。AirSatOne などの企業は、ビジネス航空および政府機関のオペレーター向けに FANS 1/A テストを提供しています。AirSatOne によるこの FANS 1/A テストは、RTCA DO-258A/ED-100A に準拠しており、機器の運用承認をサポートするために、RTCA DO-258A/ED-100A、RTCA DO-306/ED-122、および FAA Advisory Circular AC 20-140C の要件を満たしています。

ED-120/DO-290 で特定された安全目標には、メッセージが破損したり誤送信されたりしないようにすることが含まれます。正確なタイムスタンプと古いメッセージの拒否も同様に重要です。これらの要件の結果として、航空機と ATC センターの両方での CPDLC 実装は、正確なクロック ( UTCの 1 秒以内) にアクセスできる必要があります。航空機の場合、これは通常 GPS によって提供されます。

• 航空電子工学における頭字語と略語
• ユーロキャット（航空交通管制システム）

• ユーロコントロールにおける管制官とパイロット間のデータリンク通信
• ATN カンファレンスの Web サイト (2008 年 11 月 19 日アーカイブ、Wayback Machineより) には、毎年開催される ATN カンファレンスで発表された CPDLC に関する技術および情報論文のアーカイブがあります。