سیستم صوتی حریم هوایی ملی

پیش از این در شماره 22 مجله به طور مفصل در رابطه با فناوری مخابرات داده هوایی که از دیگر ابتکارات NextGen است، پرداختیم. این طرح با هدف گسترش مخابرات دیجیتال بر مبنای داده در سطح سیستم حریم هوایی ملی ایالات متحده ایجاد شد. در این شماره از مجله به یکی دیگر از ابتکارات فناوری‌های نسل بعد که در راستای دیجیتال‌سازی سیستم‌ها و بهبود عملکرد کنترل ترافیک هوایی تعریف شده، اشاره خواهیم کرد.

کنترل‌کننده‌های ترافیک هوایی نیاز به ابزارهای ارتباطی انعطاف‌پذیر برای هماهنگی ترافیک هوایی با فناوری‌های نسل بعد (NextGen) دارد. در حال حاضر ارتباط بین کنترل‌کننده‌ها با هم و خلبان‌ها با استفاده از سوئیچ‌های صوتی آنالوگ انجام می‌شود که با فرکانسی مشخص در محدوده جغرافیایی تعریف شده قابل اعمال است. در چند دهه اخیر حدود 12 مدل متفاوت از سوئیچ‌های صوتی مورد استفاده قرار گرفته‌ است.

مشکلات زیاد استفاده از سیستم‌های آنالوگ و همچنین لزوم هماهنگی با طرح‌های جدید مخابرات هوایی، مسئولین اداره هوانوردی فدرال (FAA) را مجبور کرد تا به فکر تنظیم مقررات جدید برای بکارگیری سیستم‌های مخابرات دیجیتال باشند. از این‌رو در چارچوب طرح‌های NextGen، یک سیستم ارتباطات صوتی با رویکردی جدید تعریف شده است. خروجی این طرح یکی از سیستم‌های حریم هوایی ملی است که ارتباط بین خلبان و کنترل‌کننده ترافیک هوایی را برقرار می‌کند. در این روش که با عنوان سیستم صوتی حریم هوایی ملی (NVS

[1]) شناخته شده است، ارتباطات توسط یک شبکه سوئیچی کامپیوتری برقرار می‌شود. این شبکه بر اساس فناوری پیشرفته دیجیتال طراحی شده است.

سیستم صوتی حریم هوایی ملی ارتباط صوتی بین کنترل‌کننده و خلبان را به صورت دیجیتالی روی پروتکل اینترانت (VOIP) ایجاد می‌کند و بخش ارتباطات صوتی دیجتالی زمینی نیز روی زیرساخت‌های امن مخابراتی اداره هوانوردی فدرال[2] (FTI) برقرار خواهد بود.

با توسعه سیستم NVSدر سراسر ایالات متحده، می‌توان این سیستم را در همه تجهیزات ترافیک هوایی FAA به کار گرفت. این فناوری بر خلاف سیستم آنالوگ قدیمی بسیار انعطاف‌پذیر است و به دلیل استفاده از پروتکل اینترانت برای مسیردهی ارتباطات روی زمین، محدودیتی از لحاظ موقعیت‌های جغرافیایی نخواهد داشت. در واقع این سیستم به کنترل‌کننده‌ها و خلبان‌ها اجازه می‌دهد فراتر از ناحیه محلی با یکدیگر صحبت کنند. بنابراین دو طرف مکالمه از یک ارتباط صوتی واضح تنها با یک سیستم کاملا دیجیتال بهره‌مند می‌شوند.

کنترل‌کننده‌ای که از طریق سیستم NVS با خلبان صحبت می‌کند می‌تواند در صورت لزوم دیگر کنترل‌کننده‌ها را وارد مکالمه کند.

طبق برنامه FAA، سیستم صوتی حریم هوایی ملی از طریق یک شبکه ملی جایگزین سوئیچ‌های آنالوگ فعلی می‌شود تا از نیازمندی‌های نسل بعد پشتیبانی کند. همچنین سیستم NVS از ارتباطات صوتی هواپیما‌های بدون سرنشین (UAV) نیز پشتیبانی می‌کند. با وجود اینکه این سیستم از نظر کارآمدی و ایمنی برای کنترل‌کننده‌ها و اپراتورهای هواپیما مزیت دارد، اما نیازی به تجهیزات اضافه برای اپراتورها نیست.

برای درک قابلیت‌های این سیستم بهتر است مثالی را بیان کنیم. تصور کنید که یک اپراتور کنترل ترافیک هوایی در شهر میامی در فصل زمستان به دلیل افزایش پروازها دچار حجم کاری بسیار زیادی می‌شود. در حالی که اپراتور دیگر در شهرهای شمالی ایالات متحده در این فصل از حجم کاری کمی برخوردار است. با سیستم سوئیچ‌های آنالوگ و استاتیک فعلی راهکار مناسب برای این چالش حضور فیزیکی اپراتورهای اضافی در شهر میامی است. سیستم صوتی جدید قابلیت تنظیم پویای بار کاری را در حریم هوایی ملی ایجاد می‌کند. به عبارتی یک اپراتور با بار کاری کم می‌تواند بدون حضور در میامی، بخشی از فعالیت‌های آن مرکز را بر عهده بگیرد. همچنین در صورت بروز مشکل برای تجهیزات مخابراتی یک مرکز، اپراتورهای مراکز دیگر بلافاصله می‌توانند کنترل حریم هوایی آن منطقه را در اختیار بگیرند.

وضعیت فعلی سیستم NVS

در سال 2012 شرکت هریس که اداره FTI را به عهده دارد، قرارداد NVS را با FAA منعقد کرد. هدف از این قرارداد توسعه پیوسته نرم‌افزار برای پشتیبانی از این برنامه بود. در حال حاضر این شرکت در حال تست بخش نرم‌افزاری NVS بوده و قرار است در سال 2018 سخت‌افزار و نرم‌افزار NVS با دیگر تجهیزات NAS در مرکز فنی FAA آزمایش شوند. مهندسان مرکز فنی، تست‌های مختلف پایانه به پایانه را برای حصول اطمینان از برآورده‌سازی استانداردهای قابلیت اطمینان و نیازمندی‌های عملیات سیستم‌های حریم هوایی ملی انجام می‌دهند.

از آنجا که ارتباطات صوتی بین خلبانان و کنترل‌کننده‌ها حیاتی است، مهندسان 800 هزار خط کد نرم‌افزار که مطابق با مشخصات فنی FAA باشد، نوشته‌اند. تست‌های گسترده توسط این شرکت این اطمینان را می‌دهد که نرم‌افزار به خوبی تماس بین کنترل‌کننده‌ها و خلبان‌ها را برقرار می‌کند.

علاوه بر این، اداره هوانوردی فدرال در مرکز فنی، سیستم صوتی حریم هوایی ملی را با دیگر سیستم‌های ضروری NAS ادغام می‌کند تا نحوه عملکرد آن‌ها را بررسی کند. آقای جان ژی مدیر برنامه NVS می‌گوید: «تعداد قابل توجهی از جزئیات کوچک مانند منابع تغذیه، تداخلات الکترومغناطیسی و دیگر موارد مورد بررسی قرار خواهد گرفت. دلیل انجام تست‌های مختلف و توجه به جزئیات، طراحی یک شبکه مخابراتی مطمئن است.» وی همچنین در مورد لزوم توسعه این سیستم می‌گوید: «حفظ و تقویت سیستم صوتی آنالوگ فعلی سخت است، زیرا قطعات و بخش‌های یدک و جایگزین به سختی پیدا می‌شوند. این مانند یک ماشین قدیمی ‌است که به خوبی کار می‌کند اما دیر یا زود شما را تنها می‌گذارد. به همین دلیل ما باید آن را با NVS جایگزین کنیم.»

آینده NVS

در سال 2019 تست و ارزیابی عملیاتی اولیه FAA از سیستم NVS برای ارتباط با هواپیما در حریم هوایی ملی سه محل شامل مرکز سیاتل، مرکز کنترل ترمینال سیاتل و فرودگاه بین‌المللی سیاتل- تاکوما انجام خواهد شد. بعد از مرحله ارزیابی، بین سال‌های 2020 تا 2025 سیستم صوتی حریم هوایی ملی در 20 مرکز داخل مسیرهای پروازی توسعه پیدا خواهد کرد. با این حال هنوز زمان‌بندی دقیقی برای توسعه این طرح در برج‌های مراقبت فرودگاه‌های مختلف و مراکز کنترل ترمینال انجام نشده است.

در آینده، NVS می‌تواند کنترل‌کننده‌ها را برای هدایت و خلبانی از راه دور هواپیما‌های بدون سرنشین که دور از دسترس پرواز می‌کنند، تجهیز کند. سیستم‌های صوتی آنالوگ سنتی تنها امکان برقراری ارتباط با خلبان‌های هواپیماهای تجهیز شده یا کنترل‌کننده پرنده‌های بدون سرنشین که نزدیک به مرکز کنترل ترافیک هوایی پرواز می‌کنند، را فراهم می‌کنند. با وجود سیستم NVS خلبان UAV می‌تواند در هر نقطه از ایالات متحده با تمامی مراکز کنترل ترافیک هوایی ارتباط صوتی برقرار کند.

فناوری‌های نسل بعد

سیستم حمل و نقل هوایی نسل بعد یا NextGen به دنبال تغییر اساسی در مدیریت و نحوه انجام پرواز است که در نهایت منجر به کاهش تاخیر‌ها، مصرف سوخت و آلاینده‌ها می‌شود. این ابتکارات جامع، فناوری‌های جدید و موجود (از جمله ناوبری ماهواره‌ای و ارتباطات دیجیتالی پیشرفته) را با یکدیگر ادغام می‌کند. فرودگاه‌ها و هواپیما‌‌ها در حریم هوایی ملی به زیرساخت‌های پیشرفته نسل بعد متصل می‌شوند و دائما اطلاعات را به صورت بلادرنگ برای بهبود ایمنی، سرعت، بهره‌وری حمل و نقل هوایی و تاثیرات محیطی به اشتراک می‌گذارند. طرح‌های ترکیبی در نسل بعد تجربه‌ سفری بهتر را برای مسافران فراهم می‌کنند.