FR2884666A1

FR2884666A1 - Procede et dispositif de determination d'une adresse au sein d'un reseau aeronautique de telecommunication

Info

Publication number: FR2884666A1
Application number: FR0503897A
Authority: FR
Inventors: Matthieu Borel; Nicolas Rossi; Michel Subelet
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-10-20
Anticipated expiration: 2025-04-19
Also published as: FR2884666B1; AU2006237282A1; CA2603859A1; US20080192693A1; WO2006111477A1; EP1872490A1

Abstract

La présente invention concerne la détermination de l'adresse sol qu'un aéronef doit appeler au sein du réseau de télécommunication aéronautique ATN pour préparer un contexte d'échanges de données numériques avec un centre au sol de contrôle du trafic aérien. Elle consiste à exploiter les données générales GSIF diffusées par certaines stations sol de télécommunication, dont les stations sol VDL, pour permettre, au routeur embarqué d'un aéronef traversant la zone de couverture d'un centre de routage, d'engager une procédure automatique de prise de contact. Cette exploitation consiste à identifier la station sol de télécommunication concernée par ses données GSIF, à la localiser à partir de cette identification et à sélectionner dans un fichier d'adresses d'applications CM sol classées par zones géographiques, l'adresse de l'application CM sol du centre de contrôle du trafic aérien le plus proche de la station sol de télécommunication identifiée.

Description

un mode de communication numérique air-sol et sol-air indirect par

satellites de télécommunication fonctionnant en UHF selon un protocole spécifique dit " Satcom Data 3 ",

un mode de communication numérique air-sol et sol-air en vue directe, par VHF selon un protocole spécifique dit " VDL mode 2 ou plus ", un mode de communication numérique air-sol et sol-air en vue directe avec un radar secondaire selon un protocole spécifique dit " Mode S ", 1 o un mode de télécommunication numérique air-sol et sol-air en HF selon un protocole spécifique dit " mode HF DL " (abréviation de l'expression anglo-saxonne " High Frequence Data Link "), Par ailleurs, certaines stations sol de télécommunication, notamment les stations VDL, diffusent, de façon périodique, selon des protocoles spécifiques, des informations générales de couverture appelées GSIF (abréviation de l'expression anglo-saxonne "Ground Station Information Frame") contenant leur identification et, plus généralement, un ensemble de données nécessaires à un aéronef pour entrer en contact.

Les différents protocoles ont été définis et normalisés par les autorités aéronautiques représentées par l'ICAO (abréviation de l'expression anglosaxonne:" International Civil Aeronautical Organisation "), à l'occasion de conférences organisées par l'AEEC (abréviation de l'expression anglosaxonne de " Airline Electronic Engineering Committee ").

L'ICAO, qui déploie le réseau ATN, impose, par ses recommandations, un socle commun de prescriptions d'utilisation. Parmi ses recommandations, l'ICAO spécifie une application dite CM (abréviation de l'expression anglo-saxonne "Context Management") servant initier les échanges de données numériques dits échanges Datalink lorsqu'un aéronef entre en contact avec une station sol de contrôle du trafic aérien. Cette application CM formalise un échange d'informations (numéro de version, types d'applications, adresse réseau ATN, etc..) permettant à l'aéronef et au centre de contrôle de préparer le contexte dans lequel ils vont échanger des données numériques, c'est-à-dire en pratique, de déterminer les applications communes entre le bord de l'aéronef et le sol qui sont inter-opérables.

Lorsque l'aéronef entre dans une zone géographique couverte par le réseau ATN depuis une zone non couverte, l'application CM, qui permet de s'identifier avec son correspondant du réseau ATN, constitue un passage obligé préalable à l'utilisation d'une autre application datalink. Le problème posé à l'équipage d'un aéronef par une application CM est le besoin d'une connaissance à priori de son adresse réseau ATN au niveau du centre de contrôle au sol à contacter.

Lors des premières implantations de cette application CM, les solutions retenues ont été de laisser à l'équipage d'un aéronef, le soin de saisir soit directement l'adresse réseau ATN à contacter, soit le nom du centre de contrôle au sol, un fichier de configuration faisant la correspondance entre le nom du centre de contrôle au sol et l'adresse dans le réseau ATN de son application CM. Ces solutions ont l'inconvénient d'accaparer l'attention d'un membre de l'équipage de l'aéronef pour une tâche qui ne concerne pas directement le pilotage de l'aéronef.

La demanderesse a déjà proposé, dans la demande de brevet français FR 2. 794.597, d'automatiser, pour le routeur embarqué d'un aéronef, la sélection de l'adresse dans le réseau ATN de l'application CM à contacter pour initialiser des échanges datalink avec un centre de contrôle en partant de l'adresse dans le réseau ATN du centre de routage contacté et en tenant compte de la structure hiérarchique des adresses du réseau ATN.

Elle a également proposé, dans la demande de brevet français FR 2. 814. 874, d'automatiser la sélection d'une station sol de télécommunication et du sous-réseau de transmission utilisés en ajoutant au plan de vol une liste des stations sol de télécommunication dont les zones de couverture sont à portée de la route prévue avec les sous-réseaux de transmission supportés par ces stations sol, et en dotant le calculateur de gestion du vol d'un automatisme sélectionnant une adresse de station sol associée à un type de sous-réseau de transmission en fonction de la position 3o de l'aéronef le long de sa route prévue.

La présente invention a pour but de simplifier l'initialisation des communications numériques par le réseau ATN entre un aéronef et un centre sol de contrôle du trafic aérien, compte tenu des informations diffusées par certaines stations sol de télécommunication, et de la rendre automatique pour décharger l'équipage de cette tâche.

La présente invention a pour objet un procédé de détermination d'une adresse que doit contacter un aéronef entrant dans une zone de couverture d'un réseau aéronautique de télécommunication pour mettre en oeuvre une application de préparation du contexte des échanges de données numériques avec un centre sol de contrôle du trafic aérien, ledit réseau aéronautique de télécommunication comportant des stations sol de télécommunication assurant les liaisons air-sol et le routage, et diffusant périodiquement des informations permettant leurs identifications par les aéronefs entrant dans leurs zones géographiques de couverture. Ce procédé est remarquable en ce qu'il consiste à créer un fichier associant, à chaque station sol de télécommunication diffusant des informations d'identification, l'adresse d'application de préparation de contexte du centre sol de contrôle du trafic aérien le plus proche géographiquement, surveiller la réception d'informations d'identification, diffusées par une station sol de télécommunication, et - adopter comme adresse à contacter, l'adresse de l'application de préparation de contexte associée, dans le fichier, à l'identité de la station sol de télécommunication correspondant aux informations d'identification reçues.

Avantageusement, lorsqu'une station sol de télécommunication du réseau est la plus proche géographiquement de plusieurs centres sol de contrôle du trafic aérien, la station sol de télécommunication se voit associer dans le fichier les différentes adresses des applications de préparation de contexte des centres sol de contrôle du trafic aérien dont elle est la plus proche, considérés dans leur ordre d'éloignement, l'adresse de l'application de préparation de contexte du centre sol de contrôle le plus proche constituant un choix par défaut modifiable avant prise en compte, par l'équipage de l'aéronef.

Avantageusement, les stations sol de télécommunication diffusant périodiquement des informations générales sont des stations sol VDL.

L'invention a également pour objet un routeur de réseau aéronautique de télécommunication, embarqué à bord d'un aéronef, comportant: une base de données incorporant un fichier associant, à chaque station sol de télécommunication diffusant des informations d'identification, l'adresse d'application de préparation de contexte du centre sol de contrôle du trafic aérien le plus proche géographiquement, des moyens de détection de l'entrée de l'aéronef dans une zone de couverture d'une station sol de télécommunication diffusant des informations d'identification, et des moyens de détermination d'adresse sélectionnant, comme adresse à contacter, l'adresse de l'application de préparation de contexte associée, dans le fichier, à l'identité de la station sol de télécommunication correspondant aux informations d'identification reçues par les moyens de détection.

Avantageusement, lorsqu'une station sol de télécommunication est la plus proche géographiquement de plusieurs centres sol de contrôle du trafic aérien, la station sol de télécommunication se voit associer, dans le fichier, les différentes adresses des applications de préparation de contexte des centres sol de contrôle du trafic aérien dont elle est la plus proche, considérés dans leur ordre d'éloignement. Le terminal comporte alors des moyens d'acquittement actionnables par l'équipage de l'aéronef présentant la liste des possibilités avec l'adresse de l'application de préparation de contexte du centre sol de contrôle le plus proche comme choix par défaut modifiable.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. 30 Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel: une figure 1 schématise le réseau aéronautique de télécommunication ATN, et une figure 2 schématise une architecture de routeur embarqué selon l'invention, Le réseau aéronautique de télécommunication ATN vise à assurer des liaisons numériques sol-bord et bord-sol, fiables et à haut débit pour des échanges d'informations entre des aéronefs au sol ou en vol et des centres au sol, que ces centres soient affectés à une activité de contrôle aérien, les informations échangées avec les autorités du contrôle aérien étant dites ATC, ou à une activité d'exploitation de l'aéronef ou du vol, les informations échangées avec la ou les compagnies exploitant l'aéronef qui peuvent être très diverses étant dites non-ATC.

Comme toute liaison numérique, le réseau aéronautique de télécommunication ATN permet des échanges d'informations ou dialogues, entre deux tâches ou applications déroulées par des processeurs distants, en général un processeur placé à bord d'un aéronef et un processeur placé au sol.

Le réseau aéronautique de télécommunication ATN est conçu pour utiliser les différents médias envisageables pour des liaisons air-sol et sol-air (HF, VHF, radar mode S, UHF par satellite) et pour utiliser au sol des réseaux de transmission de données spécialisés ou non, commutés ou non, par câble ou ondes hertziennes, relayées ou non par satellite, afin de faire parvenir les informations transmises à destination.

Comme représenté à la figure 1, le réseau aéronautique de télécommunication ATN comporte une partie aérienne 1 à bord de chaque aéronef 2 raccordé et une partie terrestre 3.

La partie aérienne 1 se compose de divers équipements émetteursrécepteurs embarqués sur un aéronef 2 et adaptés aux différents médias utilisables pour les communications air-sol. Ces équipements émetteursrécepteurs et leurs correspondants au sol constituent des sous- réseaux de transmission. Sur la figure 1, est représenté un aéronef 2 avec une partie aérienne 1 de réseau aéronautique de transmission ATN comportant plusieurs émetteurs-récepteurs dont un émetteur-récepteur 10 constituant une tête de sous-réseau de transmission mode VDL 2 opérant en VHF selon un protocole spécifique normalisé, un émetteur-récepteur 11 constituant une tête de sous-réseau de transmission mode HF DL opérant en HF selon un autre protocole spécifique normalisé, un émetteur-récepteur 12 constituant une tête de sous-réseau de transmission mode S opérant en UHF en collaboration avec un radar secondaire selon un autre protocole également normalisé et un émetteur-récepteur 13 constituant une tête de sous-réseau de communication AMSS (abréviation de l'expression anglo- saxonne " Aeronautical Mobile Satellite System ") mode Satcom data 3 opérant en UHF avec un relais satellitaire 4, selon encore un autre protocole normalisé. Ces divers émetteurs-récepteurs 10, 11, 12, 13 peuvent présenter des parties communes de sorte que les différents sous- réseaux peuvent ne pas être tous disponibles simultanément. Ils peuvent même ne pas être présents au complet sur un aéronef, cela dépendant du degré d'équipement de l'aéronef considéré. Ils sont gérés à bord d'un aéronef par un automate 14 dit routeur qui, en plus de leur gestion, assure, par manipulation d'une pile mémoire dans laquelle transitent les données à échanger avec le sol, l'initialisation, le maintien et l'achèvement d'une communication sous le contrôle d'un module logiciel dit CMA (abréviation de l'expression anglo-saxonne " Context Management Agent "), le maintien et l'achèvement d'une connexion sous-réseau sous le contrôle d'un module logiciel dit SN-SME (abréviation de l'expression anglo-saxonne "Sub-Network System Management Entity "), l'exécution d'applications préchargées de contrôle aérien comme la communication périodique de la position de l'aéronef au contrôle au sol sous le contrôle d'un module logiciel dit "Applis ATC " et l'exécution d'applications préchargées de gestion de flotte comme le suivi de la consommation de l'aéronef sous le contrôle d'un module logiciel dit " Applis non-ATC ".

La partie terrestre du réseau aéronautique de télécommunication ATN se compose de stations sol de télécommunication 5, 6 qui sont équipées d'une part, de moyens de transmission air-sol et sol-air pouvant faire appel à des émetteurs-récepteurs HF-VHF 7, un radar mode S 8, une station terrestre de communication par satellite 9 et leur permettant de communiquer avec les aéronefs passant dans leurs voisinages selon un ou plusieurs des modes de communication prévus: sous-réseau Satcom Data 3, sous-réseau VDL mode 2, sous-réseau Mode S ou sous-réseau mode HF DL et d'autre part de moyens de routage les reliant entre elles et à divers centres au sol 15, 16 intéressés par des échanges d'informations avec les aéronefs dont des centres sol de contrôle du trafic aérien, par des réseaux 17 de transmission numérique de données, spécialisés ou non, commutés ou non, utilisant le câble ou les ondes hertziennes relayées ou non par satellite.

La figure 2 illustre, de manière schématique, un exemple d'architecture matérielle et logicielle pour un routeur embarqué 14 de réseau aéronautique de télécommunication ATN.

Ce routeur embarqué 14 est constitué, comme à l'habitude, d'un 5 calculateur spécialisé avec une unité centrale 20, une mémoire, et différentes interfaces d'entrée-sortie.

La mémoire comporte différentes parties dont, principalement, : une partie 21 dite pile ATN avec des registres dont la manipulation par l'unité centrale 20 permet la mise en 1 o application des protocoles de transmission du réseau ATN aussi bien pour engendrer le flux de données émis du bord vers le sol à partir des informations à transmettre et des informations de service utilisées pour l'établissement, le maintien et la conclusion d'une liaison au sein du réseau ATN, que pour l'extraction des informations contenues dans le flux de données reçues du sol au cours d'une liaison et leurs redirections vers les équipements embarqués concernés, - une partie 22 utilisée pour le stockage de différents modules de programmes, et une partie 23 utilisée pour le stockage d'une base de données sur le réseau ATN.

Les interfaces d'entrée-sortie relient le routeur embarqué 14 avec différents équipements de l'aéronef qui sont essentiellement: les systèmes émetteurs-récepteurs 25, 26, 27, 28 de l'aéronef 25 pouvant jouer le rôle de têtes de sous-réseaux de communication air-sol pour le réseau ATN, les équipements 29 de l'aéronef pouvant être amenés à utiliser le réseau ATN pour échanger des informations avec le sol, et -au moins une interface homme-machine IHM 30 telle que, par exemple, le MCDU ("Multipurpose Control Display Unit"), permettant un dialogue du routeur embarqué avec l'équipage de l'aéronef pour que celui-ci puisse donner ses consignes au routeur et en retirer diverses informations sur l'état des liaisons établies au travers du réseau ATN.

Parmi les modules de programmes stockés dans la partie 22 de la mémoire du routeur et exécutés en temps partagés par l'unité centrale 20 du routeur, on trouve classiquement: un module logiciel de gestion 31 et de répartition de tâches gérant les activités des différents émetteursrécepteurs embarqués 25, 26, 27, 28 pouvant servir de tête de sous-réseau de communication, un module logiciel CMA 32 chargé de l'initialisation, du maintien et de la coupure d'une liaison, - un module logiciel "Applis ATC" 34 chargé de l'exécution de tâches relevant du contrôle aérien, un module logiciel "Applis non-ATC" 35 chargé de l'exécution de tâches relevant de la gestion du vol et de l'aéronef, et un module logiciel SM- SME 36 chargé du maintien et de l'achèvement d'une connexion sous-réseau.

Ces différents modules logiciels ne seront pas détaillés car ils ne font pas partie de l'invention. Ils sont conçus par des spécialistes du génie logiciel en tenant compte à la fois des spécificités des équipements embarqués à bord de l'aéronef, des protocoles normalisés du réseau ATN et des desiderata des autorités de contrôle du trafic aérien et de la compagnie exploitant l'aéronef.

Un échange d'informations air-sol se fait sur l'initiative d'un aéronef. Lorsqu'un aéronef est amené à communiquer avec le sol, l'application CMA embarquée émet, par l'un des sous-réseaux de communication disponibles de l'aéronef, une requête de connexion d'accès au réseau terrestre ATN dite " CM-Logon.request " (CM provenant de l'abréviation anglo-saxonne " Context Management ") et le centre de contrôle destinataire au sol répond, lorsqu'il reçoit cette requête de connexion d'accès " CM-Logon.request ", par une proposition de connexion d'accès dite " CM- Logon.response ".

Pour opérer, le module logiciel CMA a besoin de connaître l'adresse de l'application sol destinataire dans le réseau ATN. Pour déterminer cette adresse et permettre l'engagement d'une procédure automatique de prise de contact, on propose d'exploiter les données générales diffusées par certains stations sol de télécommunication, dont les stations sol VDL.

Les stations sol VDL diffusent périodiquement l'ensemble des informations nécessaires aux aéronefs pour communiquer sous forme de trames selon le protocole GSIF. Parmi les informations contenues dans les trames GSIF, on trouve les différents protocoles et fréquences radio que supporte la station sol émettrice, ainsi que les paramètres opérationnels proposés par le fournisseur de service responsable de la gestion du canal radio. Ces paramètres décrivent les caractéristiques nécessaires qui doivent être utilisées au niveau du routeur embarqué dans l'aéronef pour pouvoir établir une liaison de données efficace avec la station sol.

Ces données générales GSIF émises de façon périodique depuis le sol ne permettent pas d'obtenir directement l'adresse réseau d'une application destinataire mais permettent l'identification de la station sol de télécommunication concernée. A partir de l'identification de la station sol de télécommunication, il est possible de la localiser géographiquement et de déterminer l'adresse de l'application CM de préparation de contexte du centre au sol de contrôle du trafic aérien le plus proche géographiquement, par consultation d'un fichier donnant les adresses des applications CM des centres sol de contrôle par zones géographiques.

Pour ce faire, le routeur 14 embarqué d'un aéronef est doté, comme montré à la figure 2, d'un module logiciel GSIF 36 exploitant les données générales diffusées par les centres de routage au sol. En outre, sa base de données ATN 23 est pourvue d'un fichier associant, à chaque station sol de télécommunication diffusant des données générales d'identification, la ou les adresses d'application CM de préparation de contexte du ou des centres au sol de contrôle du trafic aérien les plus proches.

Lorsqu'il n'y a qu'une adresse d'application CM correspondant à l'identification de la station sol de télécommunication, ce qui est le cas le plus fréquent, le routeur embarqué d'un aéronef peut procéder de manière totalement automatique à l'échange et à l'identification de la configuration applicative, au niveau datalink, de l'aéronef et du centre de contrôle au sol.

Lorsqu'il y a un choix possible d'adresses d'application CM, celui-ci, toujours très réduit, est confié à l'équipage de l'aéronef qui voit la tâche de gestion des datalink considérablement simplifiée. En outre, lorsqu'un choix est proposé à l'équipage de l'aéronef, il peut être rendu facultatif en présentant comme choix par défaut modifiable, l'adresse de l'application CM du centre au sol de contrôle du trafic aérien le plus proche du centre au sol de routage identifié.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de détermination d'une adresse que doit contacter un aéronef (2) entrant dans une zone de couverture d'un réseau aéronautique de télécommunication pour mettre en oeuvre une application de préparation du contexte des échanges de données numériques avec un centre sol de contrôle du trafic aérien, ledit réseau aéronautique de télécommunication comportant des stations sol de télécommunication assurant les liaisons air- 1 o sol et le routage, et diffusant périodiquement des informations générales permettant leurs identifications par les aéronefs entrant dans leurs zones géographiques de couverture, caractérisé en ce qu'il consiste à créer un fichier associant, à chaque station sol de télécommunication diffusant des informations d'identification, l'adresse d'application de préparation de contexte du centre sol de contrôle du trafic aérien le plus proche géographiquement, - surveiller la réception d'informations d'identification diffusée par une station sol de télécommunication, et adopter comme adresse à contacter, l'adresse de l'application de préparation de contexte associée, dans le fichier, à l'identité de la station sol de télécommunication correspondant aux informations d'identification reçues.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsqu'une station sol de télécommunication diffusant des informations générales est la plus proche géographiquement de plusieurs centres sol de contrôle du trafic aérien, elle se voit associer dans le fichier les différentes adresses des applications de préparation de contexte des centres sol de contrôle du trafic aérien dont elle est la plus proche, considérés dans leur ordre d'éloignement, l'adresse de l'application de préparation de contexte du centre sol de contrôle le plus proche constituant un choix par défaut modifiable par l'équipage de l'aéronef.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les 35 stations sol de télécommunication diffusant périodiquement des informations générales sont des stations sol VDL.

4. Routeur (14) de réseau aéronautique de télécommunication, embarqué à bord d'un aéronef (2), caractérisé en ce qu'il comporte: - une base de données (23) incorporant un fichier associant, à chaque station sol de télécommunication diffusant des informations d'identification, l'adresse d'application de préparation de contexte du centre sol de contrôle du trafic aérien la plus proche géographiquement, des moyens (37) de détection de l'entrée de l'aéronef (2) dans une zone de couverture d'une station sol de télécommunication du réseau diffusant des informations d'identification, et des moyens (20) de détermination d'adresse sélectionnant, comme adresse à contacter, l'adresse de l'application de préparation de contexte associée, dans le fichier, à l'identité de la station sol de télécommunication correspondant aux informations d'identification reçues par les moyens de détection.

5. Routeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que, lorsqu'une station sol de télécommunication du réseau est proche géographiquement de plusieurs centres sol de contrôle du trafic aérien, la station sol de télécommunication se voit associer dans le fichier les différentes adresses des applications de préparation de contexte des centres sol de contrôle du trafic aérien dont elle est proche, considérées dans leur ordre d'éloignement.

6. Routeur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'acquittement actionnables par l'équipage de l'aéronef, présentant, en cas de plusieurs possibilités, la liste des adresses possibles d'application de préparation de contexte avec l'adresse de l'application de préparation de contexte du centre sol de contrôle le plus proche de la station sol identifiée de télécommunication comme un choix par défaut modifiable.