JPH10501058A - 航空交通監視・通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 航空交通管制官のための航空交通監視・通信システムは、特定の地理的区域にそれぞれ配置された地上側の複数の第１の無線トランシーバ手段であって、それぞれが、共同加入線ディジタル音声を支持する第１周波数チャンネルと、ダウンリンク依存監視データ、アップリンク通信データ及びダウンリンク通信データのためのディジタル・データ・チャンネルを支持するための専用の第２周波数チャンネルとを有する複数の第１の無線トランシーバ手段を備える。第１周波数チャンネルと第２周波数チャンネルとは、地上から周波数の変更が指令されるたびに、新たな航空機−地上周波数対に自動的に同調するように、対をなしている。航空機側の複数の第２のディジタル無線トランシーバ手段がそれぞれの航空機に１個ずつ搭載される。それぞれの第２のディジタル無線トランシーバは対応の第１周波数チャンネル及び第２周波数チャンネルと航行データ源とをそれぞれの航空機に有する。航行データ源は、航空機の緯度、経度、高度、速度、飛行方向及び滑空のデータの中から選択された高精度の航行データを生成するための３重冗長ＧＰＳ受信機手段を備えている。航行データ源はそれぞれの航空機トランシーバと結合され、第２周波数チャンネル上で地上側の複数の第１の無線トランシーバの少なくとも１個へ送信を行う。それぞれの地上側の第１の無線トランシーバは、アップリンク・データをフォーマット化し、ダウンリンク監視データを分離して航空機の区域における航空交通管制官に伝達するための通信制御装置を有する。好ましい実施の形態においては、ディジタル無線トランシーバを１０．０ｋＨｚ間隔で動作させるＴＤＭＡフォーマットにおいて、差動ＱＰＳＫ信号変調が使用され、それぞれの同報通信は、ガードバンド信号プリアンブルと管理／ユーザー・データ・フィールドとを有する短い送信バーストにより行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 航空交通監視・通信システム （技術分野） 本発明は、米国航空宇宙システム（ＮＡＳ）内部の航空交通管制（ＡＴＣ）サ ービスの提供に対し中心となるものは、次の３つの主要機能である。即ち、それ らは、航法、監視および通信である。航法は、割当てられたルートに沿って航空 機が運行することを許容する。監視は、航空機の位置についての情報の収集を許 容する。空−地通信は、機上のパイロットに対するＡＴＣ命令の送達と、パイロ ットからのデータおよび要求の受取りとを容易にする。ＮＡＳは、これらの主要 ＡＴＣ機能を支援する広範囲な現有基礎構造を有する。 運行を支援するため、国はネットワーク９５９ＶＨＦ通信レンジ（ＶＯＲ）で 網羅されている。ＶＯＲは、運行途上環境および終着環境における航空機の運行 のための主要サポートとなる信号を空中に提供する。ＶＯＲは、距離測定装置（ ＤＭＥ）、ロランＣで補佐され、また更に大きな程度、世界域の位置決めシステ ム（ＧＰＳ）で補佐される。計器着陸試行航法を支援するため、国の空港は、７ ９７計器着陸システムが備えられている。 監視の必要は、一次および２次レーダ・システムのネットワークの維持によっ て満たされる。このネットワークは、２９８個の１次レーダと、関連する２次レ ーダ・センサと、更に略々３０個の２次レーダのみの監視サイトとからなってい る。 空−地通信機能は、パイロットとの直接的な通信を必要とする運行途上、終着 点、管制塔および飛行サービス・ステーションにおける端末とのＶＨＦおよびＵ ＨＦ無線のネットワークを介して支援される。 運行、監視および通信の基礎構造によって支援されるＡＴＣシステムは、ＡＴ Ｃシステムに参与する航空機間、およびこれら航空機と地上間の安全な分離を確 保して維持するために使用される主要システムである。このシステムに対するバ ックアップとして、ＦＡＡが開発され、航空機は交通警報および衝突回避システ ム （ＴＣＡＳ）が備えられている。このシステムは、２次レーダ照会に応答する機 上のトランスポンダから受取るデータを使用し、安全でない航空交通状況から防 護する最終線である。 現有のＮＡＳのＡＴＣ基礎構造は、有効ではあるが、多くの問題を有する。そ れらの問題とは、 ・運行、監視および空−地無線装置の巨大なネットワークを維持するために要 する非常に高レベルの運用および保守経費 ・必要とされる装備に許容する使用可能なＶＨＦ帯の範囲が不充分であること 。今日では、この範囲は、空−地無線、ＶＯＲおよび計器着陸システムの局地的 構成要素によって使用される。使用可能な周波数の不足は、ＡＴＣサービスの拡 張における制限的な要因となりつつある。 ・老朽化する監視、運行および空−地無線の構成要素に対する非常に高い置換 えコスト ・現有のアナログ無線技術において遭遇する高いチャンネル・ノイズ ・アナログ通信技術において許容される有効な通信ネットワーク管理および管 制のための能力が制約されること ・進歩したＡＴＣアルゴリズムの目的に不充分なデータを結果として生じる監 視精度が制約されること ・高い誤り警告率および解決アルゴリズムを容易に支援しないデータを結果と して生じるＴＣＡＳにおける指向的な弁別が制限されること ・空−地周波数の過密、高いコントローラ負荷および誤りを生じやすい空−地 通信を結果として生じる空−地データ通信能力の欠如 を含んでいる。 本発明の目的は、上記の諸問題を排除するために、統合化されたＡＴＣ通信、 航行および監視の構造基盤を提供することである。 本発明は、先に述べた現有のＮＡＳにおける諸問題を克服する統合化された通 信、航行、監視システムに対するものである。本発明の主な特徴は、現有のＶＨ Ｆ帯域において働く新規な空−地無線基礎構造であり、１対の周波数が各航空交 通管制部の位置と関連している。周波数の１つは、現有のＡＴＣ運用概念と一致 する航空交通セクタに対して共同加入線音声をサポートすることになる。第２の 周波数は、従局監視データをダウンリンクするため、かつ現在のＦＡＡ双方向デ ータ・リンク運用概念と一致するアップリンクおよびダウンリンクの両データ通 信のために使用されるデータ・チャンネルを支援することになる。周波数は、周 波数の変更が地上から指令されるごとに、音声チャンネルとデータ・チャンネル の両方が新たな空−地周波数対に同調されるように対にされる。本発明の望まし い実施例においては、支援無線は１０．０ＫＨz間隔で動作する完全にディジタ ルである。ＡＴＣサービスを受けないＶＦＲ航空機は、今日のＡＴＣシステムに おける運用概念における変更なしに、航空機からの監視データ収集を可能にする 共通アクセス・チャンネルと別個のデータ・チャンネルとで支援されることにな る。 本文で用いられる用語ＳＡＣＯＭとは、航空交通システムにおいて用いられる 本出願人の本発明の監視および通信システムを指す。 このＳＡＣＯＭシステムは、監視要件を満たすデータを提供するため従局監視 を用いる。ＳＡＣＯＭ運行データ・ソースは、ＧＰＳを専用の運行手段として許 容するためＦＡＡによって増補される如きグローバル・ポシショニング・システ ム（ＧＰＳ）となる。ＳＡＣＯＭシステムは、望ましい実施例においては、大半 が、ＳＡＣＯＭデータ・チャンネルで放置される航空機位置が航空交通管制目的 のために適することを高い確率で保証する３重冗長ＧＰＳ受信機を用いる。ＳＡ ＣＯＭデータ・チャンネル構造は、それぞれの途中の航空交通管制位置に対して ６０までの航空機に対して８．４秒の監視更新率で、またそれぞれの終着点の航 空交通管制位置に対しては３０までの航空機に対して４．２秒の監視更新率で通 報する３Ｄ位置を規定する。位置の通報は、これらデータの分配を行う地上ネッ トワークを介して要求側の地上システムに対して入手可能にされる。位置の通報 は、所与の地域に対して関心のある多数のデータ・リンク周波数の監視を許容す るＲＦフロント・エンドを介してＳＡＣＡＳシステム（註：ＴＣＡＳを置換する 空対空衝突回避システム）に対して入手可能にされる。 ＳＡＣＯＭシステムは、データ・リンク・システム（ＤＬＳ）概念および航空 通信ネットワーク（ＡＴＮ）のプロトコル・アーキテクチャと一致している。機 上の構成要素は、最近の航空機データ・アーキテクチャに適合するように設計さ れる。空−地無線に加えて、主要な支援地上構成要素は、ＳＡＣＯＭ通信コント ローラ（ＳＣＣ）である。この構成要素はアップリンク・データをフォーマット 化し、一般的な通信データからのダウンリンクされた監視データの分離を行う。 監視データは、静的な指向テーブルに従って、要求側のＡＴＣプロセッサへ配布 される。ＤＬＳ通信データは、ＡＴＮ指向機能を介してネットワーク・プロトコ ル・レイヤにおいてＡＴＮに対してインターフェースされる。 本発明のシステムは、下記の如く、現在の通信、航行、監視アーキテクチャで 問題とされる諸問題を解決する。即ち、 ・ＳＡＣＯＭは、老朽化するＡＴＣＢＩ監視システムの置換のための経費の必 要を排除する。 ・ＳＡＣＯＭは、２次監視セクタの広範なネットワークを維持する必要の排除 により構造基盤のＯ＆Ｍコストを低減する。 ・ＳＡＣＯＭは、パイロットおよびコントローラにより現在経験されるチャン ネル・ノイズを著しく低減する高品質ディジタル音声を提供する。 ・ＳＡＣＯＭは、ディジタル技術により容易化されるより高いレベルの通信ネ ットワーク監視および管制を可能にする。 ・ＳＡＣＯＭは、双方向のデータ・リンク（ＴＷＤＬ）、飛行情報リンク（Ｆ ＩＳ−ＤＬ）および交通情報システム・データ・リンク（ＴＩＳ−ＤＬ）の諸能 力、およびＡＴＮ／アーキテクチャの枠組概念の支援が可能な空−地通信サービ ス・ネットワークを提供する。 本発明の望ましい実施例の主な技術的利点の要約は下記の通りである。即ち、 ・１０．０ＭＨzのディジタル音声チャンネル＝ＶＨＦ ・１０．０Ｈzのディジタル３Ｄ位置通報およびデータ・リンク・チャンネル ・今日の７６０音声チャンネルに対する合計数２９００のＶＨＦ音声およびデ ータ・チャンネル拡張 ・下記に対する８Ｍ／２σの３次元精度。即ち、 −あらゆる場所での監視 −ＳＡＣＡＳ目標の報告 ─終着点の地上 ・より早い位置報告更新速度 ─航行途中で８．４秒 ─終着点で４．２秒 ・データ・サブ・ネットワークは平均で６．６Ｋｂｐを提供 ・データ・サブ・ネットワークは、ＡＴＮおよび双方向データ・リンク（ＴＷ ＤＬ）と共用可能 ・より高いスループットを要求する制御セクタでは、更に多くのデータ・チャ ンネルを追加することができる。 ・独特なディジタル・データおよび位置通報プロトコル─どこでも位置の報告 またはデータの改ざんがない。図面の説明 本発明の上記および他の目的、利点および特徴については、以降の明細書およ び添付図面を参照すれば更に明らかになるであろう。 図１は、航空機または地上の送信機によるバースト構造の諸要素を示し、 図２は、典型的なスーパーフレームの構成を示し、 図３は、本発明によるフレームの一実施例を示し、 図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃおよび図４Ｄは、それぞれ地対空サブフレーム１のフ ォーマット、サブフレーム２における空対地バーストのフォーマット、サブフレ ーム３における空対地バーストのフォーマット、およびサブフレーム４における 空対地バーストのフォーマットを示し、 図５は、ユーザ監視バーストを示す表、 図６は、本発明による航空機のデータ・トランシーバの一実施例のブロック図 、 図７は、本発明の一実施例における航空機装置の完全構成の全体ブロック図、 図８は、地上のデータ・トランシーバの一実施例のブロック図、 図９は、本発明の望ましい実施例によるデータ・サブネットワークのバースト の概略図、 図１０は、本発明の望ましい実施例の典型的なサブネットワークの装備形態を 示し、 図１１は、システム・アーキテクチャの更に別の機能ブロック図、 図１２は、本発明による典型的セクタのサブネットワークを示し、 図１３は、本発明による２つの典型的な切換えシナリオの図、および 図１４は、サービス・プリミティブを示す表である。発明の詳細な記述 以降の諸章は、ＲＦリンク設計、航空機上の設備、地上ＲＦ端末装備、望まし いデータ・プロトコル・アーキテクチャを含む本発明が必要とするＮＡＳ支援構 造基盤を含む、本発明の諸要素の詳細な情報を提示する。無線リンク変調、プロトコルおよび装備 空対地（Ａ／Ｇ）の音声およびデータの両通信サブネットワークは、割当てら れた無線周波数における同報信号によってサポートされる。各セクタは、共同加 入音声に対して１つ（１）の無線周波数と、多重化データ通信に対して１つ（１ ）の無線周波数が割当てられる。周波数の割当ては、（組合わせシステムにおい て）民生ＶＨＦ帯域および軍用ＵＨＦ帯域におけるＡ／Ｇ目的の現ＲＦ割付けか ら選択されることになる。このような同報ネットワークにおいては、ネットワー クに接続された各エンティティ（航空機および地上の端末）がセクタに対して定 められたＲＦ周波数で信号を同報することによって通信する。定められた周波数 におけるこのような同報は、１つのセクタにおいて空対地、地対空、および更に 空対空の通信をサポートすることになる。無論、１つ以上のエンティティによる 同時同報は、相互の干渉および通信損失を生じる結果となる。明らかに、このよ うな同時同報を避けるために、調整方式が要求される。音声チャンネルに対して は、この調整は、以下に述べる聴取側の「押しボタン通話」の仲裁機構を介して 行われる。データ・チャンネルに対しては、調整は、以下本文で述べるサブ・ネ ットワーク・アクセス・プロトコル（ＳＮＡｃＰ）によりデータ・リンク層で行 われる。Ａ／Ｇ物理層 データまたは音声に対する周波数割当ては、中心周波数と、割当てられる周波 数の１０．０ＫＨz間隔と一致する周領域とを含むことになる。市販のディジタ ル無線システムで周知の直角位相シフト・キーイング（ＱＰＳＫ）変調では、１ ０．０ＫＨz間隔が、０．３５の丸め因数による引上げられた余弦濾波チャンネ ルにおける１４．４Ｋｂｐのベースバンド・データ速度を許容する。チャンネル の符号化は、選択された符号化方式の冗長度に従って、実効データ転送速度を１ ４．４Ｋｂｐより低減することになる。無線受信機における簡単ならびに迅速で 堅固な信号取得を可能にするため、差動ＱＰＳＫ（ＤＱＰＳＫ）信号変調が選好 される。 １つのセクタにおける全てのデータおよび音声通信は、このように、航空機ま たは地上の送信機により短ＲＦ同報（送信バーストと呼ばれる）と、航空機また は地上の受信機におけるこのバーストのその後の受信によってサポートされる。 動作的には、１つのセクタにおける音声通信は、音声が従来行われるのと実質的 に同じ方法で行われる。望ましくは、セクタ当たり１つのチャンネル周波数が共 同加入音声通信に割付けられることになる。このチャンネルは、このセクタにお いては、参入者が通常は聴取モードにある押しボタン通話手順を介して地上およ び航空機によって時間的に共有される。必要に応じて、参入者は、ボタンを押し て通話を始めることにより遊休チャンネルを取得することになる。 現在のシステムとは異なり、本発明によれば、当該システムはディジタルであ る。アナログ音声波形は、ディジタル的にサンプルされ、量子化され、通常の音 声符号化アルゴリズムを介して圧縮される。堤案されるＲＳ（６３、３９）コー ドおよび１４．４Ｋｂｐの信号速度では、９．６Ｋｂｐより高いディジタル音声 データ速度（１４．８伝送速度）がサポートされる。最近の圧縮アルゴリズムは 、このビット・レートで略々市外電話品質をサポートすることができる。音声通 信の各伝送は、ディジタル圧縮および符号化音声のペイロードが後続するプリア ンブルからなるバーストによりサポートされることになる。音声伝送バーストに 対する同期プリアンブルは、以下に述べるデータ・チャンネル・バーストに対す るプリアンブルと同じである。ディジタル音声に対するペイロード構造は、選択 される特定の音声圧縮アルゴリズムに対して合わされる。 音声とデータの両サブネットワークの各通信バーストは、時間多重化される。 時間エポックは、地対空リンクにおけるサブ・ネットワーク・コントローラによ って同報される。これらの時間エポックは、フレームの境界を確立し、許容バー スト時間割当ての割付けのための構造基盤を提供する。バースト割付け構造は、 １７．５ミリ秒の長さ（選択された１４，４００ｂｐｓの伝送速度では、２５２ ビット、即ち１２６ＱＰＳＫシンボルに相等）である割当て可能な時間単位（タ イム・スロットと呼ばれる）に基く。このタイム・スロットは、充分に規定され たバースト構造に構成される。望ましい実施例においては、航空機または地上の 送信機による各バーストは、図１に示される如き下記の構成要素からなる。 １） ５ミリ秒の持続時間のガード・バンド１１：この時間保護（７２ビット の伝送時間に相等）は、セクタの地理的程度に沿ってＲＦ信号移動時間だけ駆動 され、このようなガード・バンドは、そのバーストの終りに近い送信機とこのバ ーストの初めにおける第２の端末との間の相互の干渉がないことを保証するため に必要とされる。 ２） ３．７５ミリ秒の持続時間の同期プリアンブル１２（５４ビット、また は２７ＤＱＰＳＫシンボル）：同期プリアンブルは、受信側の端末がビット同期 を得てバーストの初めを一義的なビット・パターン（一義的ワードと呼ばれる） でマークするための、及び、送信側の端末の電力が充分に立ち上がるための時間 を許容する。ガード・バンド１１及び同期プリアンブル１２は、バースト・ヘッ ダー１０Ｈを構成する。 ３） 情報ペイロード１３は、ユーザ情報を含むバーストの部分（ＳＡＣＯＭ 制御バーストにおけるシステム管理データ１４）である。バーストのこの部分は 、常に２つの速度（６３．３９）コード・ワードを考慮する伝送時間の少なくと も８．７５ミリ秒（１２６ビット）を含む。付加的な情報ペイロード・スロット １５（それぞれが同じ１７．５ミリ秒の持続時間）を、バーストに追加すること ができる（符号化されたユーザ・データの１０２４オクテットまで）。この情報 ペイロードは、チャンネル・エラーの訂正をサポートするリード・ソロモン（Ｒ Ｓ）ブロック・コードを含む符号化を含み、選択されたＲＳコードは、３９ビッ トのデータごとに、２４の冗長ビットが追加されて合計６３ビットを作ることを 意味する（６３，３９）コードであり、このようなコードは１２までの連続エラ ーの エラー・バーストを訂正することができる。４７２．５ミリ秒の典型的なユーザ 情報ペイロード（５１２オクテット（４０９６ビット）の情報のユーザ情報ブロ ックをサポートする）は、合計２７スロットを要求する。５１２オクテット（４ ０９６ビット）の情報ペイロードは、それぞれ３９ビットの１０６のコード・ワ ードに符号化し、結果として６，６７８伝送ビットを生じる。これらのビットは 、バースト・ガード・バンドおよび同期プリアンブル（合計で１２６ビット）が 考慮される時、２７の２５２ビットＳＡＣＯＭ伝送スロットを要求する。このた め、この情報ペイロードの伝送は、２７個のスロット（即ち、４７２．５ミリ秒 の伝送時間に相等）を要求する。 全ての航空機は、監視データを監視のため留保された充分に規定された時間割 付けで地上へ規則的に送出するのに上記のバースト構造を使用する。監視データ ・メッセージは、監視情報ペイロードの残りに対して１つの制御スロットと１つ の付加的なスロットを通常占有する厳格なフォーマットへ符号化化され、同期プ リアンブルと保護時間を含む３５ミリ秒の合計バーストとなる。 航空機は、同様なバースト構造を用いてＡＴＮ共用プロトコル・データ単位（ ＰＤＵ）を必要に応じて地上向けに送ることになる。一実施例によれば、このよ うなデータ・バーストは、保留型のプロトコルを介して「スケジュール化」され ることになる。１つのセクタにおける地上無線からのバーストは、要求されたデ ータを航空機へ中継し、地上無線もまた１つのセクタにおける全ての航空機によ るデータ・チャンネルに対するアクセスを調整し管理する制御データを同報する 。これらのデータ・バーストは、ＣＬＮＰペイロードの２コード・ワードを保持 する１制御スロットと、１つ以上の付加的なユーザ・ペイロード・スロットとか らなり、その各々は別の４コード・ワードをサポートする。ＰＤＵ長さは、ユー ザ情報の１０２４オクテットの長さまで可変であり、常に整数個のＳＡＣＯＭフ レームにより符号化されサポートされることになる。全てのユーザ・データ伝送 が符号化されることになる。６４オクテット（５１２ビット）のＣＬＮＰ ＰＤ Ｖは４スロット（７０ミリ秒）のバースト長さを要求するが、５１２オクテット （４０９６ビット）のＣＬＮＰ ＰＤＵは、２７スロット（４７２．５ミリ秒） のバースト長さを要求する。最大のＡＴＮと両立可能な１０２４オクテット（８ １９２ビット）ＣＬＮＰ ＰＤＵは、５３スロット（９２７．５ミリ秒のバース ト時間）を要求する。Ａ／Ｇデータ・リンク層 ＳＡＣＯＭは、タイム・ディビジョン・マルティプル・アクセス（ＴＤＭＡ） 方式（以下本文で述べる如き）を用いて、種々のアップリンクとダウンリンクの ディジタル・データ通信参入者間の下方のＡ／Ｇ物理的データ通信リンクを共用 する。図２に示されるように、１次データ・リンク層の区分要素はＳＡＣＯＭス ーパーフレーム１６である。スーパーフレームは、１４，４００ｂｐｓの基本伝 送速度で８．４秒の伝送資源からなる。バーストおよび同報フレーム構造 ＳＡＣＯＭスーパーフレームは、それぞれが１（１．４）秒の持続時間を持つ ６つのフレーム１７−１、１７−２、、、１７−６からなる。フレームは、航空 機または地上による特定の伝送バーストに割付けることが可能である８０タイム ・スロット（各タイム・スロットは１７．５ミリ秒の持続時間を持ち、２５２伝 送ビットを提供する）からなる。このＳＡＣＯＭタイム・スロットは、割付け可 能な伝送資源の最小単位である。この最小の許容されたＳＡＣＯＭバーストは、 １スロット（１７．５ミリ秒）の持続時間を有する。これは、９ビットの情報マ ーカと、１２６の伝送ビット（７８のユーザ情報ビットと４８の符号化ビットの ２コード・ワードからなる）からなる情報ペイロードを含む。各バーストはまた 、５ミリ秒（７２ビット）の公称保護時間と３．７５ミリ秒（５４ビット）の同 期プリアンブルとを含む。 ８０までの個々のバースト（それぞれ１つのスロット持続時間を持つ）は、１ ．４秒の持続時間を持つ１秒フレームへ適合することができる。チャンネル保留 サブフレーム上の要求および伝送確認は、典型的には、１つのタイム・スロット からなる。監視バーストは、常に固定数（公称は２つ）のスロットを持ち、デー タ・バーストは、典型的には先に述べた（７８のユーザ・ビットを含む）１つの 制御スロットと、残りのユーザ情報ペイロードに対する可変数の付加的なスロッ トとからなる。サブフレームの構成 ：空対地および地対空からの全てのデータ通信は、ＴＤＭＡ フレーム構造内部で生じる。このように、このフレームは、地上の送信機と航空 機の送信機による一連のバーストからなっている。各バーストは、整数個のタイ ム・スロットである。個々のバーストは、伝送方向およびサポートされるサービ スの種類に従って、サブフレームへ構成される。下記の通り、各フレーム内に４ つのサブフレームがある。即ち、 １．アップリンク・データの中継に加えて、ＴＤＭＡタイミングおよびデータ ・リンク制御メッセージを送る地対空バースト（図４Ａ） ２．同期伝送サービス（ＳＴＳ）バーストと呼ばれる空対地監視は、航空機の 運行の状態ならびにデータを送信または受信する必要を伝送する。（図４Ｂ） ３．非同期伝送サービス（ＡＴＳ）バーストと呼ばれる空対地データは、地上 にオンボード・データ（データ・リンク・アプリケーション・サービスの如き） を伝送する。（図４Ｃ） ４．データの受信または送信を要求する別のモードを提供する空対地保留バー スト。（図４Ｄ） 各フレーム内のサブフレーム境界は動的であり、フレーム構造をその時の伝送 の必要に適合させるために、ＳＡＣＯＭデータ・コントローラ（ＳＤＣ）スケジ ューラによって調整される。これらの境界は、サブフレームから成る地対空バー ストで同報される。サブフレーム境界の場所は、サブフレーム内の６つのフレー ムのそれぞれに対して異なる。しかし、サブフレーム境界は、スーパーフレーム 当たりのベースでのみ修正することができる。時間は、地域制御設備（ＡＣＦ） 内部に配置されるＳＡＣＯＭ制御センタから同報されるタイミング・エポックに 照合される。時間は、サブ・ネットワークに跨がってＳＤＣにより同期される。 伝送バースト時間に対する競合は、ＳＤＣに常駐するシステム・スケジューラに よって管理される保留方式を介して調停される。この調停機構は、サポートされ る２つのモード（同期サービスおよび非同期サービス）の動作に対して異なる。 図４Ａに示されるサブフレーム２０−１は、ＳＡＣＯＭ ＴＤＭＡタイミング と保留告示の両方を伝達する１つの地対空バーストからなる。サブフレーム１は また、特定の航空機に向けたデータを含む地対空ＡＴＮ ＰＤＵ（非同期トラフ ィック）をも含む。このトラフィックは、全てのＡＴＮ地対空ペイロードを含む 。 図４Ｂに示されたサブフレーム２０−２は、以下本文で定義される如き全ての 同期空対地バーストを含む。このサブフレームは、特定のセクタに参与する全て の航空機に対する専用の空対地伝送時間をサポートする。サブフレーム２は多数 のバーストからなり、ここで各バーストが当該セクタにおける航空機に一義的に 割当てられる。同期動作モードは、航路途上のセクタにおける各航空機からの監 視報告をスーパーフレーム当たり１回サポートし、この報告構造が途上セクタに おける監視メッセージに対して８．４秒のリフレッシュ速度を与える。端末の地 域における各航空機は、４．２秒ごとのリフレッシュ速度に対して各スーパーフ レームごとに２つの位置報告が与えられる。各同期サービス・プリミティブは、 監視報告からなる情報ペイロードに対して、ガード・バンド、プリアンブルおよ び１−１／２スロットおよび２スロットを含む。このように、各監視バーストは 、ガード・バンド、バースト同期プリアンブルおよび符号化を含む３７ミリ秒の 合計時間を要する。以下に述べるように、各割当てられた同期空対地バーストも また送信側に、非同期動作モードを介して付加的なＡＴＮペイロードによりダウ ンリンクを増補する機会を与える。即ち、各空対地同期バーストが、ＴＤＭフレ ームの統計的に多重化された部分に対するアクセスを要求する機会を送信側に与 える。 図４Ｃに示されたサブフレーム２０−３は、以下に述べる空対地非同期データ ・バーストを含む。このサブフレームにおけるバースト時間は、サブフレーム２ ０−２における同期バーストならびにサブフレーム２０−４の保留スロットに含 まれる要求を介して保留される。ＳＡＣＯＭデータ・コントローラ（ＳＤＣ）は 、これら要求を受取り、衝突を調停し、サブフレーム１内でサブフレーム２０− ４バースト・スケジュールを同報する。航空機上では、ＳＡＣＯＭデータ・プロ セッサ（ＳＤＰ）が、データの送受要求をフォーマット化する機能を行い、かつ （送受された）チャンネル・バーストとＡＴＮのデータ・フレームとの間で要求 される組立て／分解変換を行う。 最後に、図４Ｄに示されるように、サブフレーム２０−４は論理的保留チャン ネルである。このサブフレームは、空対地データを送出することを要求する付加 的な機会を提供する。この機会は監視のため使用される専用の同期動作モードを 介して、８．４秒ごとに信頼性をもって与えられるが、サブフレーム２０−４は 、これを周期的な８．４秒のアクセス時間ごとに増補して、各フレームにおいて （１．４秒ごとに１回）別の保留の機会を与える。保留チャンネルに対するアク セスはランダム・アクセス方式（スロットされたアロハ）を介して行われるので 、大きな負荷では、同時の送信バーストによる競合がときおり生じる。 図３は、本発明による典型的な一連の送信バーストを示す。個々のバーストは 、重なりがないことを保証するため５ミリ秒のガード・バンドにより分離される 。各バーストは、ビット同期および同期ワードをサポートする同期プリアンブル １２で始まる。このビット同期パターンは、交互の１と０のストリングであり、 バースト同期ワードは良好な相関特性を持つ一連のビット（ウィリアード符号の 如き）である。サブフレーム２０−１においては、バースト同期ワードは特に重 要である。これは、１．４秒のエポックで到達してＳＡＣＯＭ ＴＤＭＡタイミ ングに対する時間基準を提供し、全ての航空機がＳＡＣＯＭシステム・クロック に同期することを許容するからである。図４Ａは、バースト同期ワード、フレー ム・シーケンス番号、およびＴＤＭＡバースト割当てのその時のスケジュール／ 許容を記述する制御パラメータを含むサブフレーム２０−１の一例を示す。更に 、図４Ａはまた、サブフレーム１内に含まれるアップリンク非同期データ（ＡＴ Ｎペイロード）のサブフレーム場所を示す。図４Ｂないし図４Ｃは、同様に、そ れぞれサブフレーム２０−２、２０−３および２０−４におけるバーストの構造 を示す。全ての場合に、バーストが送信機のＩＤ（識別）を含み、バースト・タ イプを表示して前方エラー訂正フィールドを組込んでいることに注意されたい。 図５に示される表は、これらサブフレーム構造の概要を典型的な監視バーストの 詳細な構成で追補している。 同報媒体アクセス・プロトコル 媒体アクセス・プロトコルは、先に述べたフレーム構造によりサポートされる 。サブフレーム２０−１は、システム制御呼線をサポートして、タイミング・エ ポック、フレーム構造（サブフレームの境界場所）の定義、およびセクタにおけ る全ての航空機に対する空対地バースト割付けを伝送する。各スーパーフレーム における第１のフレームの呼線は、システム状態についての情報を含み、スーパ ーフ レームにおける他のフレームに対する動的フレーム境界の場所についての制御情 報を提供する。この動的フレーム境界は、スーパーフレームの各フレームにおけ る４つのサブフレームに割付けられた伝送資源量を規定する。スーパーフレーム の以降のフレームの呼線は、付加的なフレームのタイミング・エポックと、この フレームに対するサービス割付けを提供する。航空機に割当てられた専用監視バ ーストは、付加的な非同期サービス（空対地リンクにおけるＡＴＮプロトコル・ アーキテクチャ・サポート）を８．４秒ごとにを航空機が要求することを可能に する。サブフレーム２０−４におけるこの非同期保留チャンネルは、スロット化 されたアロハ調停機構の元でフレーム（１．４秒）ごとに１回空対地送信時間を 要求する付加的な機会を提供する。 （専用の）同期動作モードと（統計的に多重化されたＴＤＭ）非同期動作モー ドに対しては、異なるアクセス・プロトコルが存在する。同期サブフレームに対 する初期アクセスは、本発明のＳＡＣＯＭデータ・コントローラ（ＳＤＣ）によ って調整される。即ち、進入する航空機は、１つのセクタから他のセクタへの切 換えプロセスの一部として同期モード割付けが割当てられる。初期アクセスは、 ＡＴＮネットワークへの進入のためのコンテキスト管理手順と同様に出発時の動 作手順の一部として行われる。 あるいはまた、新たな航空機（事前の同期接続なしに新たなセクタのサブネッ トワークに進入する航空機）は、非同期トラフィックについて以下に述べるスロ ット化されたアロハ調停機構を介してサブネットワークに進入することができる 。同期割当ては、ＳＤＣによってスケジュール化され、非同期動作モードと同様 に次のフレームにおける空対地バースト内でシステム呼線を介して伝達される。 航空機がいったん所与の同期割当てを占有すると、航空機はセクタ内にある全時 間にわたり当該割当て（８．４秒ごとに周期的に生じる）を専用的に使用する。 非同期サービスは、保留方式を介して航空機によって取得される。空対地送信 サービスの場合は、航空機はデータ・メッセージを送出する要求を同報する。こ の要求の受信時に、ＳＤＣは要求側の航空機に対する送信スロット・タイムを解 釈してスケジュール化し、このスケジュールを以降のフレームのサブフレーム２ ０−１における制御情報と共に送出する。航空機は次に、データを割当てられた 非同期割当てへ同報する。この非同期バーストはまた、それに、非同期サービス に対する必要が継続するか否かを示すＳＤＣに対するメッセージを付加させる。 この割当て手順は、航空機が多数の空対地サービス単位を連鎖させて新たな保留 バーストを要求することなく付加的なトラフィック・アクセスを連続的に要求す ることを許容する。ＳＤＣは、付加されたメッセージを受取って同期スロットの 新たなスケジュールを然るべく組立てる。 非同期の空対地要求メッセージは、航空機において始められる。これらメッセ ージは、同期バースト（サブフレーム２０−１）を介して送られるか、あるいは 特に保留された保留チャンネル（サブフレーム２０−４）において送られる。航 空機向けの全ての応答する地対空トラフィックは、ＳＡＣＯＭによって、サブフ レーム２０−１の地対空サブバーストに組込まれるシリアル・データ・ストリー ムに組合わされ、このサブバーストは、特定の航空機あるいは１つのセクタにお ける全ての航空機に対する情報の送信をサポートする。全ての特定および同報地 対空メッセージは、同じ地対空バーストにまとめられる。各航空機は、地対空サ ブフレーム全体を聴取し読出す。このように、このサブフレームはバースト・ヘ ッダーと多数のユーザ・データ・フィールドとからなる。各ユーザ・データ・フ ィールドは、サービス接続アソシエーション（ｓｅｒｖｉｃｅ ｃｏｎｎｅｃｔ ｉｏｎ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）番号を含む関連制御パラメータを有する。接 続アソシエーション内のアドレスは、宛て先の航空機を識別する。論理的リンク制御プロトコル 論理的リンク制御プロトコルは、前記のサブネットワークと独立的な集中プロ トコル（ＳＮＩＣＰ）層に対するインターフェースを提供する。これは、共有さ れる同報媒体内の本発明の論理的リンクを規定する。論理的リンクもまた、同期 および非同期バーストならびにチャンネル保留バーストを識別して個々に発送す る役割を負う。 論理的リンクは、新たなユーザにセッションのための一義的なＩＤを割当てる 「ログイン」タイプのプロセスを介して設定される。１つのセクタに対する進入 時に、各航空機には、セッションの持続時間だけ当該航空機を一義的に指定する 接続ＩＤが割当てられる。この接続ＩＤは、１バイトとなる。１つのセクタにお ける全ての航空機あるいは１つのセクタにおける航空機のサブセットをアドレス 指定するためには、他の一義的なセッションＩＤが用いられる。接続ＩＤの割当 ては、地対空サブフレーム２０−１バーストに含まれる。 次に高いレベルに対するインターフェースは、ＣＬＮＰプロトコル・データ単 位（ＰＤＵ）の直列ストリームである。ＳＡＣＯＭの論理的リンク層は、データ ＰＤＶに適切なフラグをマークし、これらをＳＡＣＯＭの物理的層に挿入する。 地上無線送信機には、ＣＬＮＰデータ単位の直列ストリームが到達し、ＳＤＣに よりサブフレーム２０−１バーストへ組込まれる。地上無線受信機においては、 一連の個々のバーストが地上で受信され、ＳＤＣがこれらバーストのフレーミン グと他のオーバーヘッドを除去（ｓｔｒｉｐ）してＣＬＮＰ ＰＤＶの１つの直 列ストリームを出力する。航空機では、ＳＤＰが地上におけるＳＤＣとしての対 比し得る論理的リンク機能を実施する。過密状態の動作シナリオ １つのセクタに動的に割当てられる付加的な周波数の使用は、必要に応じて提 供される。付加的な周波数は、補助的な非同期サービスを提供する別のデータ・ チャンネルをサポートするために使用される。通常の動作期間においては１つの 専用テータ周波数のみであり、この１つの周波数が空対地および地対空の両方の トラフィックにより共用される。ある過密期間中は、単一周波数におけるこのよ うな２方向性のトラフィックのサポートは不可能である。このような場合、第２ のデータ周波数を１つのセクタに対して動的に割付けることができる。 このシナリオは、航空機または地上で装備をほとんど追加することなく２倍以 上の通信帯域幅を提供する。このようなシナリオをサポートするためには、航空 機は、動的に割付けられた周波数で受信していた間に専用周波数上で送信するこ とができる能力を必要とするだけであり、このためには依然として１つの送信機 と１つの受信機とを必要とするに過ぎない。しかし、航空機は、が専用のデータ ・チャンネルにおけるサブフレーム１の呼線同報期間に第２のチャンネルで聴取 することが要求されるならば、２重データ・チャンネル無線受信機を必要とする ことになる。この２重チャンネル受信機はまた、航空機がＡＴＳデータを第２の データ・チャンネルで受信しつつある間に（競合回避システムの一部として）他 の 航空機の同期放送を聴取しなければならないならば、要求されることになる。過 密シナリオをサポートするためには、地上受信機は、（受信は専用データ周波数 で、送信は第２の周波数で）同時動作が可能な１つの送信チャンネルと１つの受 信チャンネルとからなることのみを必要とする。しかし、効率の観点においては 、サブフレーム１の期間にＡＴＳデータを第２の周波数で送信する地上送信機が 要求されるならば、地上送信機は２重送信機を必要とすることになる。以下の小 節における論議を簡単にするために、それぞれ航空機と地上に対して単一チャン ネル受信機と単一チャンネル送信機とを仮定する。例示的な周波数割付け 共同加入線の音声に対する現在の民生Ａ／Ｇ無線は、略々１１８ＭＨzと１３ ８ＭＨzとの間のＶＨＦ周波数を現在占有している。別個の音声チャンネルをサ ポートするキャリアの間隔は２５ＫＨzである。更に、ＧＰＳ位置の位置決めが 全ての航空機に対して完全に実現されるならば利用可能になる、略々１０８ＭＨ zないし１１８ＭＨzのＶＯＲスペクトルが存在する。最後に、組合わされた監視 およびデータ・システム内部でも使用できる共同加入線音声に対して使用される 軍用ＵＨＦスペクトルが存在する。本発明の実現に対する鍵は、圧縮されたディ ジタル音声が音声チャンネルの１０．０ＫＨzの間隔を許容することを前提とす る。１０．０ＫＨz間隔をディジタルまたはアナログの音声チャンネルでサポー トするには低コスト技術が使用可能である。チャンネル間隔のこのような短縮に より、Ａ／Ｇデータをサポートするのに多数のチャンネルが利用可能となる。 音声チャンネルとデータ・チャンネルとの間の周波数分離は、送信機と受信機 が相互に関連付けられて同じアンテナを共用するために必要とされる。以下の論 議は、Ａ／Ｇ無線に対するＶＨＦでの現在の割付けが遷移期間および完全なＳＡ ＣＯＭ構成の最終状態においてどのように使用できるかを説明する。機上搭載装備の記述 ＳＡＣＯＭデータ・チャンネルをサポートするのに必要な機上装備は、図６に 示される。データ・フロント・エンド２２はチャンネルまたは物理的層とのイン ターフェースを実質的にサポートするが、ＳＤＰ２３はチャンネルに対するアク セスおよびＣＬＮＰとのインターフェースを制御する。 送信方向においては、ＳＤＰ２３は、関連する空対地送信フロント・エンドに その送信バーストを供給するビット・ストリームを生成するバースト組立て部２ ４を含んでいる。このビット・ストリームは、前記インターフェースから受信し たＣＬＮＰ ＰＤＶ２５に、航行コントローラから受信した同期データを加えた ものからなっている。送信フロント・エンドは、バースト・アセンブラからビッ ト・ストリームを受信し、前方エラー符号化２７を行って同期シーケンス２８を 加える。全ビット・ストリームは、ＳＤＰスケジューラ２６により調整された適 切な時間に無線機へ送られる。このデータは次に、バッファ２９でバッファされ てバッファ２９から変調器３０に対してスケジューラ２６により設定された１． ４秒のエポックで出力され、番号管理された発振器３２およびＲＦ発振器３３と 関連してコンバータ３１によってＲＦ送信周波数に変換される。コンバータ３１ の出力は、３４において増幅され、ダイプレクサ／スイッチ３５およびアンテナ ３６へ供給される。ダイプレクサ／スイッチ３５、増幅器３４およびＮＣＯ３２ に対する制御は、先に述べたようにスケジューラ３６による。 受信の方向においては、受信フロント・エンド３７が到来するバーストを直列 データ・ストリームへ復調する。受信フロント・エンド３７は、低ノイズ増幅器 ３８、ダウン・コンバータ３９、低域通過フィルタ４０、ＡＧＣ回路４１を内蔵 し、このフロント・エンドは信号存在表示４２を復調器４３へ与える。ＡＧＣ回 路４１からの出力は、復調器４３と、復調器４３に対するサンプリング・クロッ クを取得するその同期回路４４へ供給される。復調器４３からのディジタル信号 は、同期プリアンブル除去部４５とブロック復号器４６を経てバースト分解部４ ７へ進む。バースト分解部４７は、情報バーストを復号して、呼線情報をスケジ ューラへ、またＡＴＳデータをＣＬＮＰインターフェースへ送る。 図７は、データ・チャンネル・プロセッサおよびトランシーバ（２３、２６、 ３７）と、音声プロセッサ４８とトランシーバ４９と、３重冗長ＧＰＳ受信機Ｇ ＰＳ１、ＧＰＳ２、ＧＰＳ３と航行コントローラを持つ監視装置５０を含む航空 機装備の完全構成を示している。音声プロセッサは、従来のディジタル受信機４ ８および送信機４９のフロント・エンドを用いる。設けてもよい予備のＶＨＦ／ ＵＨＦトランシーバが図示してある。地上端末の記述 図８には、ＳＡＣＯＭデータ・チャンネルをサポートするため要求される地上 設備が示され、これは図６に類似している。航空機の端末のように、ＳＡＣＯＭ データ・フロント・エンド６０がチャンネルまたは物理的層とのインターフェー スをサポートするが、ＳＣＣ６１はチャンネルに対するアクセスとＣＬＮＰとの インターフェースを制御する。 送信方向においては、ＳＣＣ６１が、関連する地対空送信フロント・エンドに サブフレーム２０−１のその送信バーストを供給するビット・ストリームを生成 するバースト組み立て部６２を含んでいる。このビット・ストリームは、前記イ ンターフェースから受信したＣＬＮＰ ＰＤＶと、ＳＤＣスケジューラにより与 えられるサブフレーム呼線情報とからなっている。送信フロント・エンドは、バ ースト組み立て部６２からビット・ストリームを受信し、前方エラー符号化を行 って同期シーケンスを追加する。全ビット・ストリームは、ＳＤＰスケジューラ ６３により調整される適正な時点に無線機へ送られる。受信方向においては、受 信フロント・エンドが到来するバーストを直列データ・ストリームへ復調し、バ ースト分解部は情報バーストを復号して保留要求情報をスケジューラ６３へ、非 同期データをＣＬＮＰインターフェースへ、かつ同期データを中央の宛て先へ送 る。支援基礎構造 監視および通信（ＳＡＣＯＭ）システムは、空中／地上リンク間に音声とデー タの両方の通信を行う。利用可能なデータおよび音声ＳＡＣＯＭサービスは、先 に述べた運行、監視および通信の諸要件の統合のための強固な基礎構造を提供す る。ＳＡＣＯＭの音声リンクおよびデータ・リンクは、別個の空中／地上無線機 によりサポートされるが、それらの動作は地域制御設備（ＡＣＦ）内部に置かれ たＳＡＣＯＭデータ・コントローラ（ＳＤＣ）を介してセクタ内で調整される。 ＳＡＣＯＭネットワークのエントリがいったん行われると、同じＡＣＦ地域内の セクタ間の切換えは、任を負うＳＤＣによって調整される。異なるＡＣＦへ通報 するセクタ（即ち、異なるＳＤＣにより制御されるセクタ）間の切換えは、ＳＤ Ｃ間のＳＡＣＯＭネットワーク管理構造を介して調整される。 以下の節は、システム・アーキテクチャ概念、および通信システムに対する典 型的な動作シナリオ、音声とデータの両サブネットワークに対するサブネットワ ーク間の切換え手順、種々のシステム要素間の相互動作、およびシステム・リン クを介して得られるサービス、および典型的なサービス提供手順について記述す る。システム動作 音声およびデータの両サブシステムに対しては、ＳＡＣＯＭは、実通信サブネ ットワークとして定義される物理的およびデータ・リンク層のプロトコル動作（ ＩＳＯ内で定義される如き）を実現する装備を含んでいる。各セクタに対する各 実サブネットワーク（音声とデータ）は、ＳＡＣＯＭサブネットワークと呼ばれ る。実サブネットワークは、自律的な全体を構成し、通信の諸目的のため実シス テムを相互接続するために使用できる装備と物理的媒体の集合体としてＩＳＯ内 部で定義される。従って、各セクタに対してＳＡＣＯＭ音声サブネットワークと ＳＡＣＯＭデータ・サブネットワークの両者が存在する。データ・サブネットワ ークに対しては、ＳＡＣＯＭはまた、ＳＡＣＯＭデータ・サブネットワークの送 信能力に対するアクセスのためのサブネットワーク・アクセス・プロトコル（Ｓ ＮＡｃＰ）ネットワーク・サブレイヤ機能を含んでいる。システム・アーキテクチャ概念 本発明の通信サブシステムは、音声とデータの両通信を提供する。ディジタル 無線機を用いて、これらの通信サブネットワークの各々をサポートする。音声通 信は、航空機上および地上位置の音声制御装置を介してアクセスされる。音声は 、ディジタル的に符号化され、従ってデータ通信を備えた一般のラジオを用いる ことができる。音声通信は、エンド・ツー・エンドのディジタル方式である点を 除いて今日の無線機と実質的に同じものであり、自動的に監視され、故障が自動 的に検出されて修復される。 データ通信サブネットワークは、ＣＯＮＳモード・サービス（（ＳＴＳ）で示 される専用化された同期送信サービス）と、ＣＮＬＳモード・サービス（（ＡＴ Ｓ）で示される統計的に共用された非同期送信サービス）の両データ送信サービ スをサポートする。これらのデータ通信サービスは、航空機上に配置されたＳＡ ＣＯＭデータ・プロセッサ（ＳＤＰ）と、ＡＣＦに配置されたＳＡＣＯＭデータ ・ コントローラ（ＳＤＣ）とを介してアクセスされる。 ＳＤＰは、データ送信サービス・インターフェースを機上のアプリケーション （双方向データ・リンク−ＴＷＤＬおよびコンテキスト管理通信（ＣＭ−Ｃｏｍ ｍ）アプリケーションの如き）をサポートする無接続ネットワーク・プロトコル （ＣＬＮＰ）マシンへ提供する。これはまた、専用化されたサービスに対するＣ ＯＮＳサービス・インターフェースをも提供する。ＳＤＰは、ＳＡＣＯＭシステ ムに参与する各航空機内部で要求される。ＳＤＰは、ＳＡＣＯＭサブシステムと 航空機上のＡ／Ｇルータとの間の実システム相互ネットワーク装置として働く。 これは、フレームの組立ておよび分解機能を実施し、かつＡＴＮルータをサポー トするサブネットワーク独立収束プロトコル（ＳＮＩＣＰ）とＳＡＣＯＭ無線機 との間のデータ送信フローをバッファする。 ＳＤＣは、地上のアプリケーションをサポートするＣＬＮＰプロトコル・マシ ンに対してデータ送信サービス・インターフェースを提供する。ＳＤＣは、ＡＣ Ｆ内部に配置された各地上マスター局において要求される。ＳＤＣ機能は、ＳＤ Ｐと同じリンク処理（およびフレーム処理）機能を含む。これはまた、付加的な システム管理および制御責任をもサポートする。システム管理および制御責任に 含まれるのは、ＳＡＣＯＭサービスのスケジュール化およびフレームのタイミン グの伝達である。図９は、空中／地上通信要素内のＳＤＣおよびＳＤＰの場所を 示し、また航空機＃１、航空機＃２、、、航空機＃Ｎ間の空対地バーストの典型 的な割付けをも示す。特に重要なことは、ＳＡＣＯＭ無線機とＡＴＮルータとの 間のＳＤＣ／ＳＤＰの場所である。この構成は、ＳＡＣＯＭサブネットワークが 典型的なＡＴＮ通信動作およびデータ・リンク・システムのアプリケーションを サポートすることを可能にする。 ＳＡＣＯＭ通信サブシステムは、公称的には、各々がＳＤＣによって管理され る集中化されたＡ／Ｇデータ送信サブネットワークの集合体として操作される。 ＳＤＣはＡＣＦに配置され、特定のＡＣＦ領域内のＳＡＣＯＭサブシステムの全 ての必要な管理および制御をサポートする。特定のＡＣＦにおけるＳＤＣは、一 体にネットワーク化される。ＳＤＣネットワークは、ＡＴＮ Ｇ／Ｇサブネット ワークを用いてＳＤＣの場所間の管理呼線を確立する。特定のＡＣＦに保持され る各コントローラ・セクタには、ＳＡＣＯＭデータ通信周波数が割付けられ、こ の周波数が本文で後に定義されるサービスの種類を独立的にサポートする。ある 過密なセクタにおいて、第２の周波数がビジー時間動作期間にオンラインに置か れる。しかし、一般には、各サブネットワークは関連するＡＣＦ内部に置かれた ＳＤＣへ通報する１つのＳＡＣＯＭ無線機（適切な予備を有する）からなる。 ＳＤＣは、ローカルＡＣＦにおけるそのサブネットワーク（セクタ）内の全て の動作を操作し制御する。このＳＤＣはまた、ＡＣＦ内のセクタ間、および異な るＡＣＦにおけるセクタ間のハンドオフ手順をもサポートする。ＳＡＣＯＭセク タ装備（遠隔位置の地上ＳＡＣＯＭ無線機、セクタ同報に参与する機上のＳＡＣ ＯＭ無線機、それらの関連するＳＤＰおよびＳＤＣを含む）の動作は、ＳＡＣＯ Ｍサブネットワークと呼ばれる。図１０は、ＡＣＦ、ＴＲＡＣＯＮおよびＭＣＦ における典型的なＳＡＣＯＭサブネットワーク装備形態を示す。下記は、これら 要素および支援する基礎構造について付加的な詳細を提示する。 ＮＡＳ機能アーキテクチャ：ＳＡＣＯＭの機能アーキテクチャは、物理的およ び論理的の両方で装置を共用することにより、統合化されたアーキテクチャにお ける音声通信、監視およびデータ・リンク・サービスを提供する。例えば、制御 サイトと遠隔サイトとの間の物理的回線における帯域幅は、音声通信、監視およ びデータ・リンク・トラフィックの間で区分される。あるいは、プールされた予 備機を提供することにより、１組の無線機を音声通信、監視およびデータ・リン クに動的に割付けることができる。これらの無線機は機能的に同じものであるが 、動作的には、音声通信、組合わされた監視およびデータ・リンク、あるいはプ ールされた予備機のいずれかに用いることができる。 設計は実際には共用される装置を包含するが、装置を機能的に分けることによ りアーキテクチャを説明することがより容易である。３つの機能、即ち、音声通 信、監視およびデータ・リンクに対するアーキテクチャを以下に論述する。 音声通信：音声通信サブシステムの基本的機能は、１つのコントローラとこの コントローラのセクタ内の全ての航空機との間のＡ／ＧおよびＡ／Ａ共同回線の 音声通信を提供することである。 音声通信サブシステムをサポートする装備ストリングが図１１に示される。こ れは、下記の要素を含んでいる。即ち、 １．パイロットのハンドセット／マイクロフォン７０ ２．無線音声インターフェース（ＲＶＩ）７１ ３．無線選択スイッチ（ＲＳＳ）７２ ４．ＳＡＣＯＭ航空機無線機／アンテナ７３ ５．ＳＡＣＯＭ地上無線機７５／アンテナ７４ ６．無線機切換えマルチプレクサ（ＲＳＭ）７６ ７．無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）７７ ８．音声切換えインターフェース（ＶＳＩ）７８ ９．音声スイッチ（１）７９ １０．コントローラ・ヘッドセット／マイクロフォン（１）８０−１、８０−２ 、８０−ｎ 注： １．現存の装備はＳＡＣＯＭの一部でない。 パイロット・ヘッドセット／マイクロフォン：パイロット・ヘッドセット／マ イクロフォン７０は下記の機能を提供する。即ち、 １．無線機制御機能（ＰＴＴ、周波数設定、など） ２．オーディオ・インターフェース。 無線音声インターフェース（ＲＶＩ）７１：無線音声インターフェース（ＲＶ Ｉ）７１は下記の機能を提供する。即ち、 １．ヘッドセット／マイクロフォン／スピーカ・インターフェース ２．音声信号のＡ／Ｄ変換。 無線選択スイッチ（ＲＳＳ）７２：無線選択スイッチ（ＲＳＳ）７２は、下記 の機能を提供する。即ち、 １．ＲＶＩをアクティブ状態のＳＡＣＯＭの航空機無線機／アンテナに接続す る。 ＳＡＣＯＭ航空機無線機／アンテナ７３：航空機のディジタル無線機は、ＳＡ ＣＯＭのディジタル無線機の機上バージョンであり、これと完全に互換性を有す る。これは、下記の付加的な機能を有する。即ち、 １．どのように周波数を最初にログオンするか？ ２．どのように１つのセクタから他のセクタへ遷移するか？ ３．何がその故障手順であるか？ ＳＡＣＯＭの地上無線機／アンテナ７４、７５：ＳＡＣＯＭの地上無線機は先 に本文で詳細に論述した。この目的のためには、これは単に、９．６Ｋｂｐｓの ディジタル的に符号化された音声信号を送受するＶＨＦ／ＵＨＦ無線機（即ち、 トランシーバ）である。 無線機切換えマルチプレクサ７２：無線機切換えマルチプレクサ（ＲＳＭ）７ ２は、制御サイトを遠隔サイトに接続する物理的回線に対する電気的接続、帯域 幅管理、回線の監視、故障検出、および回路の復元切換え能力を提供する。これ は、制御サイト（例えば、ＡＲＴＣＣ）および遠隔サイト（例えば、ＲＣＡＧ） の両方に配置されることを除いて、ＲＣＲによって提供されるものに類似する機 能を提供する。ＲＳＭ７６は下記の機能を提供する。即ち、 １．音声スイッチとネットワークとの間の接続 ２．ＳＣＣとネットワークとの間の接続 ３．無線装備とネットワークとの間の接続 ４．送信効率のため、制御サイトと遠隔サイト間のディジタル化音声とディジ タル・データ・ストリームの多重化 ５．回線／回路の監視、故障の検出、および回路の復元 ６．故障を区分化する自動的テスト ７．サイト、無線機および伝搬の故障からのサービス回復を提供するため無線 機および無線リンクの状態監視 ８．無線機の周波数および機能の構成 無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）７７：無線ネットワーク・コント ローラ（ＲＮＣ）７７はＲＳＭ７６に対してインターフェースして、下記の機能 を提供する。即ち、 １．無線ネットワーク構成および潜在的なバックアップ戦略の維持 ２．統合的なシステムの監視および復元能力を提供するためＲＳＭの制御およ び調整 ３．ネットワーク状態を取得して故障警報を生じるための統合的ネットワーク 管理システムに対するインターフェース ４．グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）コンピュータ／人間 インターフェース（ＣＨＩ） 音声切換えインターフェース（ＶＳＩ）：音声切換えインターフェース（ＶＳ Ｉ）７８は、種々の音声スイッチ７９とネットワークとの間のインターフェース を提供。これは、ＣＯＴＳ ＲＣＥの実質的に更新された等価物である。ＶＳＩ は下記の機能を行う。即ち、 １．Ａ／Ｇ無線制御信号（例えば、ＰＴＴ、Ｍ／Ｓ切換え、スケルチ解除）の 音声スイッチ７９に対する／からの変換 ２．アナログ・スイッチ・インターフェースに対しては、無線機により使用さ れるアナログとボコードされた（ｖｏｃｏｄｅｄ）ディジタル・フォーマットと の間で音声信号を変換する。 ３．ディジタル・スイッチ・インターフェースに対しては、無線機により使用 されるＰＣＭ／ＡＤＰＣＭディジタルとボコードされたディジタル・フォーマッ トとの間で音声信号を変換する。 音声スイッチ（１）７９：音声スイッチは、ＶＳＣＳ、ＩＣＳＳ、ＳＴＶＳま たはＢＴＶＳを含む現在あるＦＡＡ Ａ／Ｇ音声スイッチのどれかである。 コントローラ・ヘッドセット／マイクロフォン８０−１、・・、８０−Ｎ：コ ントローラ・ヘッドセット／マイクロフォン８０は下記の機能を提供する。即ち 、 １．無線制御機能（ＰＴＴ）周波数設定、など） ２．オーディオ・インターフェース 監視：監視サブシステムの基本的機能は、コントローラのセクタにおける全て の航空機からの周期的（３次元）監視位置報告を提供し、航空機の位置をコント ローラＰＶＤに表示できるようにすることである。今日の運用概念が航路途中お よび終着点の空間に対して別個のレーダ・システムを使用するので、また今日の 監視位置報告が多数の途上自動化システム（ｅｎｒｏｕｔｅ ａｕｔｏｍａｔｉ ｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）へ分配されるので、監視位置報告が多数の自動化システム へ分配される必要がある。監視サブシステムをサポートする潜在的な装備ストリ ングが図９に示される。これは、下記の要素からなる。即ち、 １．ＧＰＳ受信機／アンテナ９０ ２．ＳＡＣＯＭデータ・プロセッサ（ＳＤＰ）９１ ３．無線機選択スイッチ９２ ４．ＳＡＣＯＭ航空機無線機／アンテナ（２） ５．ＳＡＣＯＭ地上無線機／アンテナ（２） ６．無線機切換えマルチプレクサ（ＲＳＭ）（２） ７．無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）（２） ８．ＳＡＣＯＭのデータ・コントローラ（ＳＤＣ） ９．データ・リンク・プロセッサ（ＤＬＰ）（１） １０．ＡＴＮ Ｇ／Ｇネットワーク（１） １１．ＮＡＳ（Ｇ／Ｇ）ルータ（１） １２．アドバンスト自動化システム（ＡＡＳ）（１） １３．平面表示ディスプレイ（ＰＶＤ）（１） これらの要素については以下に論述する。 ＧＰＳ受信機／アンテナ： ＧＰＳ受信機は下記の機能を提供する。即ち、 １．ＧＰＳ信号から３Ｄ位置を決定する ２．ＧＰＳ位置情報をフォーマット化して、これをＡＡＳへ送信するためＡＴ Ｎ航空機のルータへ与える。 ＳＡＣＯＭデータ・プロセッサ（ＳＤＰ）２３： ＳＡＣＯＭデータ・プロセッサ（ＳＤＰ）２３は下記の機能を行う。即ち、 １．フレーム組立て／分解 ２．Ａ／Ｇサブネットワーク・アクセス要求処理 ＳＡＣＯＭデータ・コントローラ（ＳＤＣ）： ＳＡＣＯＭデータ・コントローラ（ＳＤＣ）は、無線機から監視およびデータ ・リンク情報を受入れる能力を提供する。ＳＤＣは、下記の機能を提供する。即 ち、 １．ＳＡＣＯＭ監視／データ・リンク・スーパーフレームを受入れ、専用の （監視）および無接続（データ・リンク）データを分ける ２．無接続データをスケジュール化し、フレーム・サイズを管理する ３．監視データをアドレス指定して多重放送能力を提供する ４．Ａ／Ｇ帯域幅の制御および割付け ５．データ・リンク・メッセージがその適正な宛先へ（ＡＴＮを介して）送れ るようにデータ・リンク・メッセージの処理 データ・リンク・プロセッサ（１）： データ・リンク・プロセッサ（ＤＬＰ）は、下記の機能を提供する。即ち、 １．ＡＴＮ Ｇ／ＧサブネットワークとＡＴＮ Ａ／Ｇサブネットワークの１ つとの間のインターフェース ２．上記サブネットワーク間の経路決定 ＡＴＮ Ｇ／Ｇネットワーク（１）： ＡＴＮ Ｇ／Ｇネットワークは、下記の機能を提供する。即ち、 １．多重放送監視位置報告の特定の宛先に対する供給 ２．データ・リンク・メッセージの指定された宛先／発信元に対する／からの 供給する。 ＮＡＳ Ｇ／Ｇルータ： ＮＡＳルータは、Ｇ／Ｇ ＡＴＮサブネットワークにおける経路決定を行う。 アドバンスト自動化システム（ＡＡＳ）（１）： アドバンスト自動化システムは、下記の機能を提供する。即ち、 １．監視位置報告を受入れて処理し、これらをコントローラのＰＶＤに表示す る。 ２．データ・メッセージを制御された航空機または他のコントローラにより制 御された航空機に対して／からコントローラが送受することを許容する。 平面表示ディスプレイ（ＰＶＤ）（１）： 平面表示ディスプレイ（ＰＶＤ）は、下記の機能を提供する。即ち、 １．１つのコントローラのセクタにおける全ての航空機、および隣接、下にあ る、および上に重なるセクタにおける航空機のＣＲＴディスプレイ。ＰＶＤはＡ ＡＳによって制御され、各コントローラによりカスタマイズすることができる。 データ・リンク： データ・リンクの基本的機能は、コントローラとパイロットとの間にＡＴＮ共 用可能メッセージの送信を可能にするＡ／Ｇサブネットワークを提供することで ある。データ・リンク・サブシステムをサポートする装備ストリングが図９に示 される。このストリングは、下記の機能を含む。即ち、 １．データ・リンク・メッセージ表示／エントリ装置（１） ２．他の航空機データ・リンクのアプリケーション（１） ３．ＡＴＮ航空機ルータ（１） ４．ＳＡＣＯＭ制御プロセッサ（ＳＣＰ）（２） ５．無線機選択スイッチ（ＲＳＳ）（２） ６．ＳＡＣＯＭ航空機無線機／アンテナ（２） ７．ＳＡＣＯＭ地上無線機／アンテナ（２） ８．無線機切換えマルチプレクサ（ＲＳＭ）（２） ９．無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）（２） １０．ＳＡＣＯＭデータ・コントローラ（ＳＤＣ）（２） １１．データ・リンク・プロセッサ（ＤＬＰ）（１，２） １２．ＡＴＮ Ｇ／Ｇネットワーク（１，２） １３．ＮＡＳ（Ｇ／Ｇ）ルータ（１，２） １４．アドバンスト自動化システム（ＡＡＳ）（１，２） １５．データ・リンク・データ・エントリ装置（１） １６．他の地上データ・リンク・アプリケーション（１） 注： １．現存の装備はＳＡＣＯＭの一部でない。 ２．先に述べた これらの要素は以下に論述される。 データ・リンク・メッセージ表示／エントリ装置（１）： これは、パイロットがＡＴＮ共用可能データ・リンク・メッセージをコントロ ーラおよび他の地上データ・リンク・アプリケーションに対して／から送受する ことを可能にする装置である。 他の航空機データ・リンク・アプリケーション（１）： ＡＴＮ概念は、他の航空機アプリケーション（例えば、気象ディスプレイ）を 可能にする。 ＡＴＮ航空機ルータ（１）： ＡＴＮ航空機ルータは、受信データを適切なユーザ・アプリケーションへ指向 させる航空機におけるＬＡＮデータ・ルータである。 データ・リンク・データ・エントリ装置（１）： データ・リンク・エントリ装置は、コントローラがデータ・リンク・メッセー ジをパイロットに対して／から送受することを可能にする装置である。 他の地上データ・リンク・アプリケーション（１）： ＡＴＮアーキテクチャは、他のデータ・リンク・アプリケーション（例えば、 気象）をデータ・リンク・メッセージを送受することを可能にする。 ＳＡＣＯＭサブネットワーク構造および切換え手順： 各ＳＡＣＯＭセクタは、Ａ／Ｇ音声アプリケーションおよびデータ・リンク・ サブネットワーク・アプリケーションに専用化された２つの同じディジタル無線 機によってサポートされる。これらの両アプリケーション（音声およびデータ） は星形結線サブネットワークとして動作させられ、ＳＡＣＯＭ地上無線機が機上 搭載無線機に対するハブとして働く。図１２は、典型的なＳＡＣＯＭセクタ・サ ブネットワークを示している。音声およびデータの両サブネットワークは星形ト ポロジ内で動作させられ、ＳＣＣ制御された地上無線機が各サブネットワークに 対するハブである。音声の星形サブネットワークは、押しボタン通話の調停機構 により共同加入線として動作させられる。データ・サブネットワークは、本文で 先に述べたタイム・ディビジョン・マルチプル・アクセス方式を介して管理され る。１つのセクタ内の音声およびデータ無線機に対する周波数割当ては対として 割付けられ、１つのセクタ内の動作が対にされた動作として制御される。即ち、 ネットワーク・エントリ、状態報告及び１つのコントローラ・セクタから他のコ ントローラ・セクタへの切換えの管理は、音声およびデータ・サブシステム間で 調整される。図１３は、２つの典型的なＳＡＣＯＭ切換えシナリオを示す。３つ のセクタが示されている。２つのセクタは、ＡＣＦ Ａの管制当局内にある。第 ３のセクタは、ＡＣＦ Ｂにより地域管制官に含まれるように示される。最初に 考察されるシナリオでは、航空機Ｘがセクタ（Ａ−１）のＳＡＣＯＭ音声および 通信動作に参与している。しかし、その飛行経路はそれをセクタ（Ａ−１）から セクタ（Ａ−２）へ移動しつつある。両方のセクタが同じＡＣＦ地域にあるので 、これらセクタは同じＳＣＣによって制御される。音声通信の切換えは、今日の 操作と似た状態で取扱われる。パイロットは、管制官当局によって２つのセクタ 周波数間の周波数シフトを行うように指令される。データ通信切換えは、動作的 に音声切換えに結びつけられる。これは、ＳＣＣを介して調整され、航空機Ｘに より生成された監視位置報告はセクタ（Ａ−１）のデータ無線機からセクタ（Ａ −２）データ無線機へシームレスに切換えられる。航空機Ｘの監視サブシステム は、使用されない。 第２の切換えシナリオにおいては、航空機Ｙの飛行経路がそれをＡＣＦ Ａに よりサポートされたセクタからＡＣＦ Ｂによりサポートされたセクタへ移動し つつある。第１のシナリオに対して先に述べたものと同じ方法で、音声切り換え が管理される。データ通信サブネットワークは、音声サブネットワークの切換え に再び結びつけられる。種々のＳＣＣを接続する管理および制御回路を用いて、 セクタ（Ａ−２）サブネットワーク内の航空機接続の以後の切り離しと共に、セ クタ（Ｂ−１）のデータ通信サブネットワーク内の航空機Ｙのエントリをサポー トする。 種々のセクタ間の調整された切換えは、監視と通信の両サポートのためのシー ムレス基礎構造をＳＡＣＯＭに提供する。このことは、ＳＡＣＯＭ運用概念の基 底をなす簡潔性の１つである。悪化した動作モードおよび故障のシナリオにおけ る動作をサポートするために、ＳＡＣＯＭサブネットワークは遅延エントリ手順 （ｌａｔｅ ｅｎｔｒｙ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）をもサポートする。この遅延エ ントリ手順は、別のセクタのサブネットワークに対する事前の接続確立なしに航 空機が新たなサブネットワークに進入することを許容する。この遅延ネットワー ク・エントリ手順は、データ通信サブシステムのスロット化されたアロハ・チャ ンネルを用いて以降の節で述べるサブネットワーク・エントリを要求する。 ＳＡＣＯＭサービスの提供： ＳＡＣＯＭ通信サブシステムの主要目的は、下記の実践的通信要求に対する信 頼し得る統合的な基礎構造を提供することにある。即ち、 ・コントローラとパイロットとの間の通信サービスを提供するＡ／Ｇ音声サブ ネットワーク ・下記の種類のサービスを規定するＡ／Ｇデータ・サブネットワーク、即ち、 ─位置の通報のための監視Ａ／Ｇデータの送信および情報の配布サービス ─地上における航空遠隔通信ネットワーク（ＡＴＮ）のネットワーク層エン ティティと航空機におけるＡＴＮネットワーク層エンティティとの間のデータ伝 送サービス（データ伝送サービスは、データを送受する目的のため実サブネット ワークのユーザにより用いられる実サブネットワークから得られる１組の能力と してＩＳＯ内で定義される） Ａ／Ｇ音声サブネットワーク： ＳＡＣＯＭ音声サブネットワークは、１つのコントローラと１つのセクタ内の 全ての航空機との間のフルタイム回路切換えによる共同加入線を介してＡ／Ｇ音 声サービスを提供する。音声は、低ビット・レート音声符号化を用いて符号化さ れ、エンド・ツー・エンド・ディジタルである。隣接するセクタ間の切換えは、 先に述べたように、コントローラとパイロットとの間の音声対話か、あるいはデ ータ・サブネットワークによりサポートされるＡ／Ｇデータ・リンク・サービス との調整のいずれかによって管理される。 Ａ／Ｇデータ・サブネットワーク：ＳＡＣＯＭデータ・サブネットワークは、 タイム・ディビジョン・マルチプル・アクセス（ＴＤＭＡ）方式を介して、航空 機側の処理エンティティと地上側の処理エンティティとの間のディジタル送信サ ービスを提供する。データ伝送サービスは、１４，４００ｂｐｓのビット伝送速 度に基いており、空対地と地対空との送信間で時間多重化される。同期送信割当 てと非同期（統計的に多重化）動作モードの両方がサポートされる。同期割当て は、監視データ送信サービスをサポートし、非同期割当ては、ＡＴＮプロトコル ・アーキテクチャをサポートするＡ／Ｇデータ・サブネットワークの汎用データ 送信サービスを提供する。 同期割当ての場合は、特定のセクタのＳＡＣＯＭサブネットワークへのエント リ時に、特定のセクタにおける各航空機には常に、特定の空対地送信資源（専用 のバースト時間）を割付けられる。この専用の資源は、ＳＡＣＯＭ同期送信サー ビス（ＳＴＳ）と呼ばれるものである。このＳＴＳサービス・モードは、地上の ＡＴＣエンティティのリストに対する監視位置報告の多重放送（ｍａｌｔｉｃａ ｓｔ）をサポートするため地上／地上サブネットワークへ相互ネットワーク化す ることができる周期的な空対地データ送信能力を提供する。この同期動作モード は、ＧＰＳベースの監視サブシステムに対するデータ・リンク層の送信システム ・インターフェースに合うよう作られている。 同期サービスの特徴は、特定のＳＡＣＯＭサブネットワークに対する確認付き ログオン、セクタ間のシームレス切換え（音声通信システムと関連して１つのセ クタから他のセクタへ調整される）、および周期的位置報告能力をサポートする 保留された送信資源を含む。データおよび音声通信の対をなす切換え（本文で先 に述べた）は、セクタ遷移にわたる連続的な監視報告基礎構造をサポートする。 同期サービスの特性および動作パラメータはＧＰＳベースの航空機位置報告サブ システムのサポートに合うよう作られたが、これらは保証される周期的報告サー ビスを要求するどの機上搭載サブシステムによってもアクセスされ得る。 非同期サービス割当て（ＡＴＮサービス・サポート）内では、ＳＡＣＯＭデー タ・サブネットワークは、他の航空サブシステムに対するデータ送信サービスの 提供側として機能する。これらのサービスは、ＳＡＣＯＭ非同期送信サービス（ ＡＴＳ）と呼ばれる。ＡＴＳサービスは、ネットワーク・アクセス・サブレイヤ において無接続モード・サービス（ＣＮＬＳ）をサポートする。これらのサービ スは、ＡＴＮルータと呼ばれるインターネットワーキング・ユニット［インター ネットワーキング・ユニットは、ネットワーク中継機能（即ち、１つの対応する ネットワーク・エントリからデータを受取ってこれを別の対応ネットワーク・エ ントリへ送る実システム）を提供する動作を行う１つ以上の項目の装備あるいは その部分としてＩＳＯ内で定義される］を介してアクセスされる。ＡＴＳデータ 伝送サービスは、ＡＴＮの無接続ネットワーク層プロトコル（ＣＬＮＰ）をサポ ートする。他のＡＴＮ装置は、ＡＴＮネットワーク層エンティティに対するＳＮ ＩＣＰを提供する。 ＳＡＣＯＭ非同期サービスは、ＳＡＣＯＭサブネットワークに跨がるＣＬＮＰ プロトコル・データ単位（ＰＤＵ）の転送を規定する。非同期ＳＡＣＯＭサービ スは、ＤＬＰ／２内部で、航空機ネットワーク層のエンティティと地上側のネッ トワーク層エンティティとの間のデータ伝送中継を提供する。非同期動作モード は、航空機と、地域制御設備（ＡＣＦ）に配置されるＳＡＣＯＭデータ・コント ローラ（ＳＤＣ）との間の要求応答機構を介して規定される。即ち、特定のセク タのＡＴＳサービスをサポートする地対空リンク資源（ＳＡＣＯＭサブネットワ ーク）は、このセクタ内に参与する全ての航空機の間で統計的に多重化される。 ＡＴＳサービスに対するアクセスは、地上ベースのＳＣＣによってスケジュール 化される。ＡＴＳ空対地サービスに対する要求は、周期的ＳＴＳ空対地サービス の一部として、あるいは別個の要求バーストとして送信することができる。要求 バースト時間は、全ての参与する航空機により共有されるプールされた資源であ る。要求スロットに対するアクセスは、スロット化アロハ調停機構を介して取得 される。 次の節は、ＳＡＣＯＭデータ・サブネットワーク内に設けられた２つの動作モ ード（同期および非同期）の更に詳細な記述を提供する。 ＳＡＣＯＭ送信サービス： ＳＡＣＯＭサブネットワークの境界で利用可能な１組の能力の抽象化は、ＳＡ ＣＯＭデータ送信サービスとして定義される。ＳＡＣＯＭデータ送信サービスは 、下記の２つの動作モードをサポートする。即ち、 ・同期送信サービス（ＳＴＳ） ・非同期送信サービス（ＡＴＳ） ＳＴＳサービスは、地上ＡＴＣエンティティのリストに対する周期的報告の多 重放送をサポートする方法で地上サブネットワークへインターフェースすること ができる専用のＡ／Ｇデータ送信能力を提供する。これらサービスは、ＧＰＳベ ースの監視サブシステムに対するデータ・リンク層送信システム・インターフェ ースに合うよう作られる。ＳＴＳサービスの特徴は、ＳＡＣＯＭシステムに対す る確認付きログオン、周期的位置報告能力をサポートするため保留された送信資 源、および音声通信切換えと関連して１つのセクタから他のセクタへの切換えに 対するサポートを含む。ＳＴＳ通信サービスと音声通信サービスとのこの対をな す切換えは、セクタ遷移に跨がる連続的な監視報告基礎構造をサポートする。Ｓ ＴＳサービスの特性および動作パラメータは能動型航空機位置報告システムのサ ポートに合うよう作られたが、これらは確認された周期的な報告サービスを要求 するどの機上搭載サブシステムでもアクセスすることができる。 ＡＴＳサービスは、ネットワーク・アクセス・サブレイヤにおける無接続モー ド・サービス（ＣＮＬＳ）を提供する。これらのサービスは、航空機上のＡＴＮ ルータに対するサブネットワーク独立収束プロトコル（ＳＮＩＣＰ）を提供する ＡＴＮの無接続ネットワーク層プロトコル（ＣＬＮＰ）のサポートに合うよう作 られる。ＡＴＳサービスは、Ａ／Ｇサブネットワークに跨がるＣＬＮＰプロトコ ル・データ単位（ＰＤＳ）の転送を規定する。これらのサービスは、ＤＬＰ／２ 内の航空機ネットワーク層エンティティと地上側のネットワーク層エンティティ との間のデータ送信サービスをサポートする。 同期送信サービス：ＳＡＣＯＭ ＳＴＳサービスは、送信資源の専用量（６秒 の持続時間を持つ同期時分割多重スーパーフレーム内の保留されたスロット）に 基いており、定データ速度のユーザを保証する。ＡＴＮ用語においては、ＳＴＳ サービスとは接続モード・サービス（ＣＯＮＳ）である。ＳＡＣＯＭサブネット ワークに参与する各航空機は、アクティブＳＴＳサービス関連を有する。この関 連は、航空機のエントリ時にＳＡＣＯＭ通信サブシステムヘ例示化（ｉｎｓｔａ ｎｔｉａｔｅ）されて、その参与中にわたってアクティブ状態を維持する。ＳＴ Ｓサービスの例示化は、通常のＳＡＣＯＭネットワーク・エントリ手順の一部と して航空機によって開始される。専用ＳＴＳサービス・バースト時間を取得する ため、スロット化アロハ・プロセスを用いて航空機は保留スロットについて競争 する。要求スロットは、ＳＡＣＯＭサブシステムに対して新たな航空機を識別し てそのサービス要求の提供を開始するために用いられる。 サブシステムのマスター局内に配置されるＳＡＣＯＭデータ・コントローラ（ ＳＤＣ）は、そのセクタに対する集中システム・コントローラとして働く。ＳＤ Ｃは、全ての空対地通信に対するアクセスおよび送信割当てを管理する。このＳ ＤＣは、システム呼線をＳＡＣＯＭ地対空通信ストリームの一部として同報す る。このシステム呼線は、利用可能なサービス資源と、ＳＡＣＯＭ送信フレーム 内のＳＴＳサービス要求スロットの場所を識別する。セクタに進入する航空機は 、システム呼線を取得し、適切なサービス保留スロットを識別し、エントリ要求 メッセージを送信しなければならない。保留アロハ手順を用いて、システム・エ ントリ要求を送信する。即ち、進入する航空機は、公示された保留スロットのグ ループからランダムに選択してＳＡＣＯＭサービス要求メッセージを送信する。 ＳＤＣは、エントリ要求のための空対地バーストを読出し、ＳＴＳサービス・サ ブフレーム内の新たな航空機をスケジュール化し、その割付けを呼線送信の一部 として送出する。この初期制御ハンドシェークがいったん行われると、航空機は そのセクタに対して専用ＳＡＣＯＭ ＳＴＳサービスに記録され、確認されたサ ービス関連が例示化される。ＳＤＣは、ＳＡＣＯＭ ＳＴＳサービス関連の例示 化時に、ＡＴＮ経路決定機能をサポートするネットワーク層エンティティにＳＡ ＣＯＭ Ａ／Ｇサブネットワーク・サービスの可用性を通知する。 各ＳＴＳサービスは、各スーパーフレームに１ないし６の専用空対地送信バー ストを有する。ＳＴＳサービス・バーストのサイズは、基本的ＳＡＣＯＭ送信ス ロットの整数倍である（各スロットは１５６の符号化ビットを有する）。各ＳＴ Ｓバーストは、１つのＳＡＣＯＭシステム・ヘッダーと１つの透明なユーザ・デ ータ・フィールドとを含む。ＳＴＳモード・サービスのＳＡＣＯＭシステム・ヘ ッダーは、ガード・バンド、取得シーケンス、およびＣＮＬＳモード・サービス （以降の節に記載）に対する保留要求を中継する機構を含む。ＳＴＳサービスは 、このように、特定のセクタにおける各航空機に対する専用の資源に基いている 。全てのＳＴＳバーストは、接続指向サービスの一部であり、専用の報告構造を 提供する。ＳＴＳサービス関連は、航空機がセクタに対して報告しつつある限り 保持される。 非同期サービス：航空データ・リンクへ提供されるべき多くのトラフィック負 荷は、本質的にバースト的（ｂｕｒｓｔｙ）であると予期される。同期的時分割 多重を用いてバースト・データ速度アプリケーションをサポートする場合は、１ つのフレーム内の多くのタイム・スロットが未使用となり得る。ＳＡＣＯＭ通信 サブシステムは、専用の送信資源と共用される送信資源とのハイブリッドを用い る。これは、ＳＴＳサービスを、統計的ＴＤＭあるいはインテリジェントＴＤＭ としても知られる１つの形態の非同期ＴＤＭで追補する。この技術の統計的多重 化特性は、タイム・スロットを必要に応じて動的に割付けることにより、提供さ れるトラフィック負荷のバースト的性質を活用する。このＳＡＣＯＭサービスは 、非同期送信サービス（ＡＴＳ）と呼ばれる。 ＡＴＳサービスは、特定のセクタにおける全ての航空機が同じ送信資源（ＴＤ ＭＡスロット）に対するアクセスを共有するデータ・リンク通信資源を提供する 。ＡＴＮ用語においては、ＡＴＳサービスは、無接続モード・サービス（ＣＬＮ Ｓ）である。送信資源（ＴＤＭＡスロット）に対するアクセスは、時間経過と共 に統計的に多重化される。ＳＡＣＯＭは、競合資源に対して保留要求／応答機構 を用いる。ＡＴＳサービスは、ＩＳＯ／ＩＥＣ ８４７３−１に定義されるかつ ＡＴＮマニュアルに受入れられる如き無接続ネットワーク・プロトコル（ＣＬＮ Ｐ）の動作をサポートする。ＳＡＣＯＭ ＡＴＳにより提供される下側のサブネ ットワーク・サービスは、ＳＡＣＯＭサブネットワーク・アクセス・プロトコル （ＳＮＡｃＰ）を介してアクセスされる。ＳＡＣＯＭのＳＮＡｃＰは、ＳＮ−Ｕ ＮＩＴＤＡＴＡプリミティブをサポートし、関連パラメータは図１４に示される 。 このプリミティブは、付加アドレスのソースおよび宛先サブネットワーク点、 サブネットワーク品質パラメータ、及び数オクテットのユーザ・データを含む。 ＳＮ−ＵＮＩＴＤＡＴＡプリミティブは、ＣＬＮＰプロトコル・マシンのサブネ ットワーク依存収束プロトコル（ＳＤＣＰ）機能（ヘッダ圧縮の如き）と、ＳＡ ＣＯＭサブネットワーク層との間に存在する抽象的インターフェースを記述する ため用いられる。即ち、ＳＮ−ＵＳＥＲＤＡＴＡパラメータは、ＣＬＮＰプロト コル・マシンによってアセンブルされたサービス・データ単位である。ＳＮ−Ｕ ＮＩＴＤＡＴＡプリミティブにおけるソース・アドレスおよび宛先アドレス・パ ラメータは、航空機に対するＳＡＣＯＭ取付け点とＡＣＦ実サブネットワークと を指定する。これらは、ＳＡＣＯＭサブネットワーク・アドレスである。これら は、ＣＬＮＰプロトコル・マシンのＰＤＵ順送り機能によって生成される。各Ａ ＴＳバーストは、１つのＳＡＣＯＭシステム・ヘッダーと少なくとも１つのＳＮ −ＵＮＩＴＤＡＴＡプリミティブとを含む。種々のバースト間には依存性がない 。Ｓ ＡＣＯＭモデムは、各ＡＴＳバーストを独立的に読出し、専らＳＡＣＯＭシステ ム・ヘッダーの内容に基くＳＮ−ＵＳＥＲＤＡＴＡプリミティブを経路決定する 。 ＳＮ−ＵＳＥＲＤＡＴＡフィールドは、オクテットの順序付けされた倍数であ るものと仮定され、指定されたサブネットワークの付加点間へ送信されることに なる。ＳＡＣＯＭ通信サブシステムは、８オクテットないし１０２４オクテット の整数倍におけるサービス単位サイズをサポートする（予期される公称ＣＬＮＰ プロトコルないしデータ単位（ＰＤＵ）サイズは６４オクテットである）。ＳＮ −ＵＮＩＴＤＡＴＡは、ＣＬＮＰプロトコル・マシンのＰＤＵ構成機能によって 生成された実際のネットワーク層ＰＤＵである。アドレスおよびＱＯＳパラメー タは、ＳＡＣＯＭサブネットワークにより使用されて、ＳＮ−ＵＮＩＴＤＡＴＡ パラメータを透明な方法で適切な宛先へ送る。 ＡＴＳサービスは、ＡＴＮに対して考えられるデータグラム・サービスおよび その関連するデータ・リンク・アプリケーションを有効にサポートするように設 計される。各データグラム（ＣＬＮＰプロトコル・データ単位）は、ＳＮ−ＵＮ ＩＴＤＡＴＡプリミティブのＳＮ−ＵＳＥＲＤＡＴＡフィールドとして送られる 。ＡＴＳサービスの各無接続送信と関連して、ＳＮ−ＵＮＩＴＤＡＴＡプリミテ ィブ動作が開始される時、或る程度のサービス品質が要求される。サービス・パ ラメータのこの品質は、ＳＡＣＯＭ通信サブシステムによって用いられてＡ／Ｇ 送信要求をスケジュール化する。下記のパラメータが、ＳＡＣＯＭサブネットワ ーク・プロセッサによりそのスケジュール化アルゴリズムにおいて現在受入れら れている。即ち、 １．通過遅れ ２．優先順位 ３．残留誤り確率 ４．確認済みサービス 通過遅れは、ソース・ノードのＳＡＣＯＭ ＳＮＡｃＰサブレイヤにおけるＳ Ｎ−ＵＮＩＴＤＡＴＡ要求の到着と、宛先ノードにおけるＳＮＡｃＰに対するＳ ＮＡｃＰエントリからの対応するＳＮ−ＵＮＩＴＤＡＴＡ表示の送達との間の経 過時間として定義される。 優先順位パラメータは、ＳＤＣスケジューラにより使用されて、空対地サービ ス要求を多重化するための通常の先着順処理の待ち行列順序を適応する。ＳＡＣ ＯＭは、８つの優先順位レベルをサポートする。優先順位レベルの数およびＡＴ Ｎサポートに対する送信シーケンス計算時のそれらの重みは、無視し得る。この パラメータは、ＡＴＮルータによりアクセスされるサブネットワーク内の優先順 位を付したサービス・レベルの最終的組込みを可能にする。 残留誤り確率は、関連するＳＮ−ＵＳＥＲＤＡＴＡパラメータの送信のためユ ーザによりアクセス可能な最小許容誤り率を定義する。予期されるサービス・パ ラメータは、以下の節に記載されるＡＴＳサービスの予期されるモードを示すた めに用いられる。 ＳＡＣＯＭサービス・プリミティブの確認されたサービス・パラメータは、保 証されるサービス供給を要求する充分な重要性としてサービス要求を定義するの に用いられる。このパラメータは、確認済みＳＡＣＯＭ ＣＬＮＳサービスに対 する要求を識別するのに用いられる。ＡＴＳサービス・プリミティブのこのよう な特殊な取扱いは、確認済み送信サービス（ＣＴＳ）と呼ばれる。ＣＴＳサービ スは、通常のＡＴＳモード・サービスと同じ符号化特性を有する。相違は、ＣＴ Ｓサービス・プリミティブの処理もまた確認プロセスを含むことである。空対地 サービスの場合は、ＣＴＳ ＳＮ−ＵＳＥＲＤＡＴＡパラメータの受信が次のフ レームの呼線において確認される。地対空サービスの場合は、戻りバーストがＣ ＴＳパラメータ受信の確認に対してスケジュール化される。戻り確認は、空対地 ＡＴＳサブフレームにおける利用可能なサービス要求スロットの１つにスケジュ ール化される。 ＡＴＮプロトコル・アーキテクチャに対する関係： ＣＬＮＰは、適切なＡ／Ｇサブネットワーク・リンクの選択をサポートするＡ ／Ｇルータと共に、ＤＬＰ／２においてソフトウエアに実現される。特殊なＡ／ Ｇサブネットワーク収束機能（ヘッダ圧縮の如き）は、ＩＤＲＰマネージャ・モ ジュールで示されるＤＬＰ／２要素におけるサブネットワーク独立収束プロトコ ル（ＳＮＩＣＰ）として実現される。モードＳデータ・リンクの如き特殊なＡ／ Ｇサブネットワークは、これもＤＬＰ／２内で実現される別のＳＮＤＣＦ機能 （ＣＬＮＰ対Ｘ．２５変換プロトコルの如き）を有する。ＳＡＣＯＭ ＳＮＤＣ Ｆは、同様な方法で実現されるものと仮定される。即ち、ＳＡＣＯＭサブネット ワークは、ＤＬＰ／２ネットワーク層プロトコル・マシンまたはＳＮＩＣＰ機能 に対してなんらの変更を必要としない。ＳＡＣＯＭインターフェース・ソフトウ エアは、衛星Ａ／Ｇサブネットワークに対して予期されるものと同様な方法でＤ ＬＰ／２内で別のＳＮＤＣＦとして実現される。 望ましい実施例について記載し図示したが、種々の修正および応用が当業者に は明らかであり、更に請求の範囲に記載される如き本発明の趣旨および範囲内に 含まれることが理解されよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ // Ｇ０８Ｇ 5/00 7605−5Ｊ Ｈ０４Ｂ 7/26 Ｅ (72)発明者 ケファリオティス，ジョン アメリカ合衆国ヴァージニア州22101，マ クリーン，キャンドルウィック・コート 1543 (72)発明者 グリーンバーグ，スティーブ アメリカ合衆国ヴァージニア州22091，レ ストン，コペンハーゲン・コート 12380 (72)発明者 ザクルゼウスキー，エドワード・ジェイ アメリカ合衆国ヴァージニア州22094，レ ストン，ファウン・リッジ・レーン 11921 【要約の続き】 手段を備えている。航行データ源はそれぞれの航空機ト ランシーバと結合され、第２周波数チャンネル上で地上 側の複数の第１の無線トランシーバの少なくとも１個へ 送信を行う。それぞれの地上側の第１の無線トランシー バは、アップリンク・データをフォーマット化し、ダウ ンリンク監視データを分離して航空機の区域における航 空交通管制官に伝達するための通信制御装置を有する。 好ましい実施の形態においては、ディジタル無線トラン シーバを１０．０ｋＨｚ間隔で動作させるＴＤＭＡフォ ーマットにおいて、差動ＱＰＳＫ信号変調が使用され、 それぞれの同報通信は、ガードバンド信号プリアンブル と管理／ユーザー・データ・フィールドとを有する短い 送信バーストにより行われる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．航空交通管制官のための航空交通監視・通信システムにおいて、 特定の地理的区域にそれぞれ配置された地上側の複数の第１の無線トランシー バ手段であって、それぞれが、共同加入線ディジタル音声を支持する第１周波数 チャンネルと、ダウンリンク依存監視データ、アップリンク通信データ及びダウ ンリンク通信データのためのディジタル・データ・チャンネルを支持するための 専用の第２周波数チャンネルとを有しており、地上から周波数の変更が指令され るたびに、前記第１周波数チャンネルと前記第２周波数チャンネルとが新たな航 空機−地上周波数対に自動的に同調するように、これらの周波数チャネルを対と なした複数の第１の無線トランシーバ手段と、 それぞれの航空機に１個ずつ搭載され、それぞれが対応の第１周波数チャンネ ル及び第２周波数チャンネルと航行データ源とを航空機に有する航空機側の複数 の第２のディジタル無線トランシーバ手段であって、前記航行データ源が、航空 機の緯度、経度、高度、速度、飛行方向及び滑空の中から選択された航行データ を生成するためのＧＰＳ受信機手段と、前記航行データ源をそれぞれの航空機の トランシーバと結合して前記第２周波数チャンネル上で前記地上側の複数の第１ の無線トランシーバ手段の少なくとも１個へ送信を行う複数の第２のディジタル 無線トランシーバ手段と、 を具備し、 それぞれの前記地上側の第１の無線トランシーバ手段は、アップリンク・デー タをフォーマット化し、ダウンリンク監視データを分離して該航空機の区域にお ける航空交通管制官に伝達するための通信制御装置を有する 航空交通監視・通信システム。 ２．請求項１記載の航空交通監視・通信システムであって、それぞれの前記ディ ジタル無線トランシーバ手段を１０．０ｋＨｚ間隔で動作させるための手段をそ れぞれの前記ディジタル無線トランシーバ手段が備える航空交通監視・通信シス テム。 ３．請求項１記載の航空交通監視・通信システムであって、前記ＧＰＳ受信機手 段が３重冗長ＧＰＳ受信機と多数決票決手段とを備え、航行及び監視のために使 用される前記航行データの精確度と信頼性とを保証する航空交通監視・通信シス テム。 ４．請求項１記載の航空交通監視・通信システムであって、それぞれの前記ディ ジタル音声トランシーバが差動ＱＰＳＫ信号変調を行う航空交通監視・通信シス テム。 ５．請求項２記載の航空交通監視・通信システムであって、それぞれの無線トラ ンシーバの同報通信が、ガード・バンド信号プリアンブルと管理／ユーザー・デ ータ・フィールドとを有する短い送信バーストにより行われる航空交通監視・通 信システム。 ６．請求項１記載の航空交通監視・通信システムであって、それぞれが複数のサ ブフレームを持つスーパーフレームを有するタイム・ディビジョン・マルチプル ・アクセス（ＴＤＭＡ）モードで前記トランシーバを動作させるための手段を更 に備える航空交通監視・通信システム。 ７．請求項１記載の航空交通監視・通信システムであって、それぞれの前記サブ フレームが、ガード・バンドと、所定のデータ・フォーマットによって後続され る同期プリアンブルとを有する航空交通監視・通信システム。 ８．航空交通管制官のための航空交通監視・通信方法において、 特定の地理的区域にそれぞれ配置された地上側の複数の第１の無線トランシ ーバ手段であって、それぞれが、共同加入線ディジタル音声を支持する第１周波 数チャンネルと、ダウンリンク依存監視データ、アップリンク通信データ及びダ ウンリンク通信データのためのディジタル・データ・チャンネルを支持するため の専用の第２周波数チャンネルとを有しており、且つ、アップリンク・データを フォーマット化し、ダウンリンク監視データを分離して該航空機の区域における 航空交通管制官に伝達するための通信制御装置を有する複数の第１の無線トラン シーバ手段を設ける段階と、 それぞれの航空機に１個ずつ搭載され、それぞれが対応の第１周波数チャンネ ル及び第２周波数チャンネルと航行データ源とを航空機に有する航空機側の複数 の第２のディジタル無線トランシーバ手段であって、前記航行データ源が、航空 機の緯度、経度、高度、速度、飛行方向及び滑空の中から選択された航行データ を生成するためのＧＰＳ受信機手段と、前記航行データ源をそれぞれの航空機の トランシーバと結合して前記第２周波数チャンネル上で前記地上側の複数の第１ の無線トランシーバ手段の少なくとも１個へ送信を行う複数の第２のディジタル 無線トランシーバ手段を設ける段階と、 地上から周波数の変更が指令されるたびに、前記第１周波数チャンネルと前記 第２周波数チャンネルとが新たな航空機−地上周波数対に自動的に同調するよう に、これらの周波数チャネルを対となす段階と、 を具備する航空交通監視・通信方法。 ９．請求項１記載の航空交通監視・通信システムを備えた航空機衝突回避システ ムであって、前記航空機側の第２のディジタル無線トランシーバ手段が、その近 隣の全部の他の航空機側トランシーバ送信バーストを受信し、該近隣の他の航空 機の緯度、経度、高度、速度、飛行方向及び滑空を表す信号を出力するようにな された航空機衝突回避システム。