VHFデータリンク

VHFデータ リンクまたはVHF デジタル リンク( VDL ) は、航空機と地上局 (VDL モード 4 の場合は他の航空機) の間で情報を送信する手段です。航空 VHF データ リンクは、国際電気通信連合によって航空移動 (R) サービスに割り当てられた 117.975～137 MHz の帯域を使用します。約 14,000 機の航空機にインストールされている VHF およびその他のデータ リンクのACARSには ARINC 標準があり、1990 年代には航空移動通信パネル (AMCP) によってさまざまなICAO標準が定義されています。モード 2 は、管制官パイロット データ リンク通信(CPDLC) をサポートするために運用されている唯一の VDL モードです。

ICAO AMCP は、検証目的でこのモードを定義しました。これは、VHF ACARS と同じ VHF リンクを使用する点を除いて VDL モード 2 と同じであり、VHF デジタル無線の実装が完了する前にアナログ無線を使用して実装できました。ICAO AMCP は 1994 年に VDL モード 1 と 2 の検証を完了し、その後モード 1 は不要になったため、ICAO 標準から削除されました。

ICAO VDLモード2はVDLの主要バージョンです。これはユーロコントロールリンク2000+プログラムに実装されており、2009年1月に採択されたEUシングルヨーロピアンスカイルールの主要リンクとして指定されており、2014年1月1日以降にヨーロッパを飛行するすべての新しい航空機にCPDLCの装備が義務付けられています。^[1]

CPDLC の実装に先立ち、VDL モード 2 は、CPDLC の追加を簡素化する ACARS メッセージを伝送するために、すでに約 2,000 機の航空機に実装されています。VDL モード 2 サービスを提供する地上局のネットワークは、ARINCとSITAによって、さまざまなレベルのカバレッジで展開されています。

VDL モード 2 の ICAO 標準では、サブネットワーク層、リンク層、物理層の 3 つの層が規定されています。サブネットワーク層は、VDL を含む複数の空地および地上サブネットワークで使用されるエンドツーエンドのデータ プロトコルを規定するICAO 航空通信ネットワーク(ATN) 標準の要件に準拠しています。

VDL モード 2 リンク層は、データ リンクサービスとメディア アクセス制御(MAC) サブ層の 2 つのサブ層で構成されています。データ リンク プロトコルは、 X.25ネットワークへのダイヤルアップHDLCアクセスに使用される ISO 標準に基づいています。航空機に地上局への確実なリンク確立を提供し、地上局のアドレス指定スキームを定義します。MAC プロトコルは、キャリア センス マルチプル アクセス(CSMA) のバージョンです。

VDLモード2物理層は、25kHz幅のVHFチャネルで、シンボルレートが10,​​500シンボル/秒の差動8位相シフトキーイングと呼ばれる変調方式を使用することを規定しています。したがって、生の（コード化されていない）物理層のビットレートは31.5キロビット/秒です。 ^[2]これには、VHFデジタル無線の実装が必要でした。

VDL モード 3 の ICAO 標準は、航空機にデータとデジタル音声通信の両方を提供するプロトコルを定義しており、これは Mitre のサポートを受けて米国 FAA によって定義されました。デジタル音声のサポートにより、モード 3 プロトコルは VDL モード 2 よりもはるかに複雑になりました。データとデジタル音声パケットは、地上局によって割り当てられた時分割多重アクセス (TDMA) スロットに送られます。FAA は 2003 年頃にプロトタイプ システムを実装しましたが、航空会社に VDL モード 3 航空電子機器をインストールするよう説得できず、2004 年に実装を中止しました。

VDL モード 4 の ICAO 標準では、航空機が地上局や他の航空機とデータを交換できるようにするプロトコルが規定されています。

VDL モード 4 は、自己組織化を可能にするプロトコル (自己組織化時分割多重アクセス、STDMA、 1988 年にスウェーデン人の Håkan Lansによって発明) を使用します。つまり、マスター地上局は必要ありません。これにより、VDL モード 3 よりも実装がはるかに簡単になりました。

2001 年 11 月、このプロトコルはICAOによって世界標準として採用されました。その主な機能は、ADS-B送信用のVHF周波数物理層を提供することです。しかし、2003 年に ICAO 航空航法会議で主要リンクとして選択された 1,090 MHz 帯域で動作するモード S レーダー リンクによって、ADS-B のリンクとしての地位は奪われました。

VDL モード 4 媒体は、空と地の通信にも使用できます。状況認識、デジタル航空情報管理 (D-AIM) などの提供など、多数のユーザー間での短いメッセージの送信に最適です。

欧州航空交通管制の近代化試験では、VDLモード4システムを使用してADS-Bと空地間通信を実装しました。ただし、航空輸送機では、ADS-Bの運用実装にはモードSリンクが使用され、CPDLCにはVDLモード2が使用されます。^[3]

国際民間航空機関（ICAO）の欧州周波数管理マニュアルには、VHFデータリンクの周波数チャネルの使用に関する以下の規制が含まれています。^[4]

• ACARS: チャネル 131.525、131.725、131.825 MHz
• VDL モード 2: 136.700 ～ 136.975 MHz 帯域で 25 kHz 間隔の 12 チャネルが VDL モード 2 用に予約されています。チャネル 136.975 は共通シグナリング チャネル (CSC) として機能します。
• VDL モード 4: 一部の州では、チャネル 136.925 をモード 4 の代わりに使用できます。(ただし、これは非常にまれです。)

追加コメント:

• VDLモード2地上局では、空港のみにサービスを提供する局（航空機が地上にある場合は「GND」と表示）と空域にサービスを提供する局（航空機が空中にある場合は「AIR」と表示）が区別されています。
• 共通信号チャネル（CSC）はAIRとGNDに使用されている
• 隣接チャネルを使用している VDL モード 2 地上局は、干渉を避けるために少なくとも 3 海里 (NM) 離す必要があります。これにより、2022 年まで使用されていたガードバンド チャネル (VDL に使用されるチャネル間の未使用チャネル) を回避できます。

モード2:

• ユーロコントロールリンク2000+プログラム
• ユーロコントロール シングル ヨーロピアン スカイ

モード4:

• GP&C システムズインターナショナル AB
• 特許 5506587: 位置指示システム (「STDMA」)