مدیریت اطلاعات وسیع سیستم (SWIM)

مقدمه

در گذشته اطلاعات مربوط به هوانوردی، آب‌و‌هوا و ترافیک هوایی با استفاده از فناوری‌های مختلف از جمله رادیو، تلفن، اینترنت و اتصالات کامپیوتر‌های اختصاصی به اشتراک گذاشته می‌شد. امروزه سیستم مدیریت ترافیک هوایی (ATM) شامل طیف وسیعی از برنامه‌های کاربردی است که در طول زمان برای اهداف خاص توسعه یافته است. هر یک از این برنامه‌ها توسط پروتکل‌های ارتباطی سفارشی (با سیستم اطلاعاتی مربوط به خود) روی هواپیما، واحد سرویس ترافیک هوایی و غیره مشخص می‌شوند. این رابط‌های ارتباطی به صورت سفارشی طراحی، توسعه، مدیریت و همچنین به صورت جداگانه و محلی با هزینه قابل توجهی نگهداری می‌شوند.

اما افزایش مورد انتظار در حمل‌و‌نقل هوانوردی، فشار اقتصادی و توجه به تاثیرات زیست محیطی، نیازمند اطلاعات به موقع و دقیق‌تری برای سیستم ATM است. چنین اطلاعاتی نیازمند راهکارهایی برای دسته‌بندی و ارائه داده‌ها با قابلیت همکاری سیستم در مقیاس وسیع و تبادل و دسترسی یکپارچه به اطلاعات است.

بر همین اساس اداره هوانوردی فدرال فناوری سامانه مدیریت اطلاعات وسیع سیستم‌^[1] (SWIM) را معرفی کرد. در واقع ابتدا یوروکنترل (Eurocontrol) در سال ۱۹۹۷ آغازگر ارائه مفهوم SWIM به FAA بود. در سال ۲۰۰۵ ایکائو به عنوان مسئول ترافیک هوایی جهانی، پذیرای مفهوم SWIM به منظور ترویج و ادغام اطلاعات ATM شد. در حال حاضر این سامانه به عنوان یک بخش سازنده در پروژه‌های هوایی از جمله در آمریکا (زیر نظر پروژه نسل جدید حمل و نقل هوایی یا NextGen) در خاورمیانه (زیر نظر پروژه GCAA SWIM Gateway) و در اتحادیه اروپا (زیر نظر پروژه Single European Sky ATM Research) فعالیت دارد.

تعریف و مفهوم swim

مدیریت اطلاعات وسیع سیستم یک برنامه گسترده در صنعت مدیریت ترافیک هوایی است که هدف آن همگام و هماهنگ‌سازی تبادل داده‌هایی مثل اطلاعات پرواز، هوانوردی و هواشناسی برای کلیه کاربران هوافضا و ذی‌نفعان آن است. این برنامه یکی از بخش‌های مهم و اساسی از پروژه «نقشه‌‌ ناوبری هوایی سراسری» ایکائو است.

برای درک بهتر مفهوم SWIM اجازه دهید به وضعیت فعلی اشتراک‌گذاری اطلاعات هوانوردی نگاهی بیاندازیم. مدل تبادل امروزی اطلاعات برای پیاده‌سازی برنامه‌های آینده (مانند بهبود عملیات و ارتقاء عملکرد سیستم‌ها) محدودیت‌هایی دارد، که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر است:

• سیستم‌ها در پارامترهای مورد توافق جهانی برای همکاری با یکدیگر طراحی و پیاده‌سازی نشده‌اند.
• بسیاری از رابط‌ها که برای پشتیبانی از مبادلات نقطه به نقطه یا برنامه به برنامه طراحی شده‌اند، انعطاف‌پذیری محدودی برای جابه‌جایی کاربران جدید، سیستم‌های اضافی، محتوای جدید یا قالب‌های تغییریافته دارند.
• محدودیت‌های اندازه پیام و یک رویکرد غیرقابل مقیاس‌‌پذیری برای تبادل اطلاعات با زیرساخت فعلی
• زیرساخت‌های جاری می‌توانند برای یک عضو یا کاربر به منظور دسترسی به موقع به اطلاعات ایجاد شده توسط عضو یا کاربر دیگر، دشوار و پرهزینه باشد.
• تنوع سیستم‌ها و مدل‌های مبادله کنونی باعث می‌شوند تا ایجاد یک چارچوب امنیتی بین سیستم‌ها و ذینفعان برای پشتیبانی از تبادل داده به موقع، باز و ایمن یک چالش بزرگ باشد.
• در حال حاضر اکثر سازمان‌ها اطلاعات ATM خود را در بخش‌های جداگانه مدیریت می‌کنند که منجر به تکثیر و ناسازگاری می‌شود.

از این‌رو مفهوم عملیات مدیریت ترافیک هوایی جهانی (Doc 9854) اذعان دارد که کاستی‌های فعلی و مدیریت ATM مربوط به اطلاعات در نظر گرفته شده با بهبود در مدیریت اطلاعات مورد توجه قرار می‌گیرد. برنامه SWIM یک پاسخ کلی به حل این محدودیت‌ها و کاستی‌های موجود خواهد بود.

شکل 1- وضعیت فعلی مخابرات هوانوردی

به طور کلی می‌توان گفت SWIM یک محیط امن و شبکه‌- محور شامل مجموعه‌ای از منابع اطلاعات مشخص در سطح جهانی است. این شبکه پاسخ‌گوی نیازهای آینده تبادل گسترده اطلاعات در برنامه‌های ATM خواهد بود. برنامه SWIM ارتباط بین انسان به انسان و ماشین به ماشین را تکمیل خواهد کرد و توزیع و دسترسی به اطلاعات را از نظر کیفیت تبادل داده بهبود می‌بخشد.

پیاده‌سازی مفهوم SWIM به چالش ایجاد یک محیط تعاملی اشاره می‌کند که به سیستم‌های اطلاعاتی SWIM  این اجازه را می‌دهد تا پیچیدگی تبادل اطلاعات عملیاتی را کنار بگذارند. مفهوم SWIM تغییر قابل توجهی در شیوه‌های تجاری مدیریت اطلاعات در طول چرخه عمر یک فرآیند ATM ایجاد می‌کند. پیاده‌سازی SWIM به دنبال فراهم کردن اطلاعات با کیفیت به افراد مناسب با سیستم‌های مناسب در زمان مناسب است. محیط SWIM معماری اطلاعات ATM را از تبادل نقطه به نقطه به همکاری سیستم در مقیاس وسیع تغییر می‌دهد.

شکل2- وضعیت مطلوب مخابرات هوانوردی

SWIM شامل استانداردها، زیرساخت‌ها و مقرراتی است که مدیریت اطلاعات مربوط به ATM و تبادل آن‌ها بین طرفین واجد شرایط را از طریق سرویس‌های متقابل فراهم می‌کند. مفهوم SWIM در شکل 3 نشان داده شده است که شامل استانداردها و زیرساخت‌های لازم برای تبادل اطلاعات بین برنامه‌های کاربردی فعال SWIM است. برنامه‌های کاربردی فعال SWIM به عنوان مصرف‌کننده یا ارائه دهنده سرویس‌های اطلاعات SWIM از استانداردهای تعریف شده آن استفاده می‌کنند.

شکل3- حوزه قرارگیری SWIM

همانطور که گفته شد، هدف ایکائو از این برنامه ایجاد یک شبکه یکپارچه و منسجم از جریان اطلاعات در صنعت هوانوردی است. نکته حائز اهمیت این است که این سیستم نباید محدود به یک منطقه جغرافیایی خاص از کره زمین باشد. اما تنوع و گستردگی زیرساخت‌های هر منطقه، ایجاد چنین ساختاری را مشکل خواهد کرد. ایکائو معتقد است قابلیت همکاری در مقیاس جهانی، تنها با استفاده از مدل‌های مشترک تبادل اطلاعات، استفاده از سرویس‌های مشابه و استفاده از استانداردها و فناوری‌ مناسب به‌دست می‌آید.

مزایای SWIM

سیستم SWIM در دستیابی به مزایای زیر کمک می‌کند:

• تسهیل و بهبود تصمیم‌گیری توسط تمام ذینفعان در تمام مراحل استراتژیک و تاکتیکی پرواز (قبل از پرواز، در حین پرواز و پس از پرواز) از طریق:
  • بهبود اشتراک‌گذاری آگاهی از وضعیت
  • بهبود دسترسی به داده‌های کیفی و اطلاعات از منابع معتبر
• افزایش عملکرد سیستم
• ارتباطات بسیار انعطاف‌پذیر و مقرون‌به‌صرفه با استفاده از استانداردهای مشترک برای تبادل اطلاعات
• حذف ارتباطات دو طرفه و مستقیم که تاثیر تغییرات بین تولیدکننده اطلاعات و مصرف‌کنندگان را به حداقل می‌رساند.
• پشتیبانی از مدیریت تحویل سرویس ATM (SDM)

اطلاعات قابل ‌اشتراک‌گذاری در SWIM

اطلاعات مربوط به هوانوردی: اطلاعات حاصل از تجزیه‌و‌تحلیل و قالب‌بندی داده‌های هوایی

مسیر پرواز: مسیر دقیق هواپیما در 4 بعد (موقعیت هواپیما با توجه به بخش زمان تعریف شود)

عملیات فرودگاه: وضعیت جنبه‌های مختلف فرودگاه از جمله تقرب‌ها، باند‌های فرودگاه، تاکسی‌وی، گیت‌ها و اطلاعات حرکت هواپیما

هواشناسی: اطلاعات در مورد وضعیت گذشته، حال و آینده جو زمین در رابطه با ترافیک هوایی

جریان ترافیک هوایی: اطلاعات مدیریت شبکه برای درک کامل ترافیک هوایی و راه‌حل‌های آن

نظارت: اطلاعات موقعیت‌یابی از رادار، سیستم ناوبری ماهواره، لینک داده هواپیما و غیره.

ظرفیت و تقاضا: اطلاعات در مورد نیاز کاربران حریم هوایی از سرویس‌ها، دسترسی به حریم هوایی و فرودگاه‌ها و هواپیمایی که پیش از این به کار گرفته شده است.

ذینفعان و استفاده‌کنندگان از SWIM

در مدیریت اطلاعات وسیع سیستم برای حوزه هوانوردی بازیگران زیادی ایفای نقش می‌کنند. طبق سند 9854 ایکائو، لیست اعضای مختلف جامعه مدیریت ترافیک هوایی به شرح زیر آورده شده است:

حوزه عملیات فرودگاهی

تولیدکنندگان و ارائه‌دهندگان سرویس و سیستم‌های هوافضایی

کاربران هوافضا (نظامی و غیرنظامی)

ارائه‌دهندگان سرویس مدیریت ترافیک هوایی

صنایع پشتیبان مدیریت ترافیک هوایی

سازمان بین‌المللی هوانوردی غیرنظامی (ایکائو)

مقامات نظارتی و تنظیم‌کننده قوانین

برخی از این اعضا مانند ایکائو خودشان به عنوان یک بخش از حاکمیت SWIM هستند. باید توجه داشت که هر کدام از این اعضا می‌توانند تولیدکننده یا مصرف‌کننده جریان اطلاعاتی SWIM باشند.

مسیر پیاده‌سازی SWIM

سیستم SWIM روی زیرساخت متقابل زمین به زمین و هوا به زمین که از طریق آن‌ داده‌ها و اطلاعات توزیع خواهند شد، عمل می‌کند. با این حال اجرای آن ممکن است وابسته به نیازمندی‌های خاص و متفاوت، برای هر یک از ذینفعان نسبت به دیگری از نظر دامنه و روش پیاده‌سازی متفاوت باشد. البته این پیاده‌سازی نباید حوزه و ساختار تعریف شده برای SWIM (شکل 3) را نقض کند. از این‌رو ایکائو پیشنهاد دارد خدمات فنی تا جایی که امکان دارد بر اساس مسیر اصلی فناوری اطلاعات (IT) ارائه داده شوند. به عبارتی ذینفعان بهتر است پیاده‌سازی خود را بر اساس محصولات و خدمات تجاری COTS اجرا کنند. با این حال ایکائو دست طراحان را در برخی موارد برای توسعه نرم‌افزارهای خاص باز گذاشته است. همچنین به طور معمول اینترنت و شبکه‌های IP ایمن و اختصاصی، پایه اساسی اتصالات زمین به زمین را فراهم خواهند کرد.

جایگاه SWIM در برنامه‌های اداره هوانوردی فدرال

برنامه مدیریت اطلاعات وسیع سیستم توسط اداره هوانوردی فدرال با هدف تسهیل اشتراک‌گذاری اطلاعات مدیریت ترافیک هوایی همچون موقعیت عملکردی فرودگاه، اطلاعات وضعیت آب‌و‌هوا، اطلاعات پرواز، مواقع استفاده ضروری از خطوط هوایی و محدودیت‌های سیستم ملی فضایی (NAS) توسعه یافته است. همچنین این سیستم با ارائه فضای قابل انعطاف و امن از مدیریت اطلاعات، توانایی پشتیبانی از برنامه‌های حال حاضر و آینده ناسا را دارد. از این‌رو SWIM به عنوان بخشی از نسل جدید حمل‌و‌نقل هوایی (NextGen) در FAA و روندی برای سیر تکامل سیستم‌های زمینی مراقبت پرواز (ATC) تا سیستم‌های ماهواره‌ای مدیریت ترافیک هوایی خواهد بود.

در سال 2007 اداره هوانوردی فدرال دستور اجرایی شده برنامه SWIM را از طریق مجموعه‌ای از ابزار فناوری اطلاعات صادر کرد. از آنجا که تحول در نسل جدید حمل و نقل هوایی نیازمند برنامه‌ها و فناوری‌هایی است که تبادل اطلاعات را ساده کند، سیستم SWIM به عنوان بخشی جدایی‌ناپذیر از این تحولات، در آینده اتصال دهنده سیستم‌ها خواهد بود. علاوه بر این از دید FAA، برنامه SWIM امکان تعامل بین دیگر اعضای موجود در سیستم مانند سازمان‌های دولتی، ارائه‌دهند‌‌گان سرویس‌های ناوبری هوایی و کاربران فضای هوایی را ایجاد خواهد کرد.

اداره هوانوردی فدرال قصد دارد از طریق زیرساخت‌های توسعه‌یافته برای SWIM، چارچوب و ستون فقرات اشتراک‌گذاری داده‌های دیجیتال را برای NextGen ایجاد کند. در واقع دورنمای FAA از این برنامه انتقال فضای هوایی ملی به یک سیستم اطلاعات- محور قدرتمند و سریع است.

بنابراین SWIM یک پلتفرم تحویل داده دیجیتال است که داده‌های سیستم حریم هوایی ملی را به اطلاعات معنادار برای ذینفعان هوانوردی تبدیل می‌کند. این فناوری یک سیستم ارتباط از راه دور ایمن را جایگزین سیستم منسوخ و قدیمی که از چند رابط کامپیوتری اختصاصی تشکیل شده است، می‌کند. از این‌رو مصرف‌کنندگان می‌توانند جریان داده را از طریق تولیدکنندگان بازیابی کنند.

در نتیجه کاربران به داده‌های تولید شده با پهنای باند و امنیت بهبود یافته، به راحتی دسترسی پیدا می‌کنند. این تبادل داده در قالب مدرن و جهانی دسته‌بندی می‌شوند و برای توسعه نرم‌افزار و استفاده در ساخت محصولات جدید آماده است. همچنین این قالب استاندارد از همکاری بین جوامع هوانوردی بین‌المللی و داخلی پشتیبانی می‌کند.

جایگاه SWIM در برنامه‌های اتحادیه اروپا

کمیسیون تنظیم مقررات اتحادیه اروپا در سال 2014 پروژه‌ای برای توسعه مجموعه‌ای از قابلیت‌های ATM که توسط SWIM فعال می‌شوند، تصویب کرد. با توجه به اینکه این اولین گام اتحادیه اروپا برای دستیابی به اهداف SWIM بود، آن را تحت عنوان initial SWIM (iSWIM) نامگذاری کرد. این اتحادیه یوروکنترل را به عنوان مجری این پروژه برای شناسایی مشخصات فنی در استانداردهای اجرایی iSWIM انتخاب کرد. هدف iSWIM ارتقاء قابلیت‌ تعامل بین ذینفعان اروپایی ATM در یک محیط شبکه‌ای است. طبق نقشه‌راه اعلام شده، iSWIM باید به توسعه سرویس‌هایی برای تبادل داده در پشتیبانی از اطلاعات پرواز، هواشناسی و هوانوردی از طریق یک شبکه مبتنی بر IP بپردازد.

در یک نگاه وسیع‌تر، اتحادیه اروپا برنامه SWIM را به عنوان یکی از عناصر اصلی پروژه SESAR می‌داند و آن را به عنوان بسته کاری شماره 14 در این پروژه وسیع تعریف کرده است. در حال حاضر یوروکنترل توانسته است فازهای مختلفی از این برنامه را طراحی و پیاده‌سازی کند.

هر چند اتحادیه اروپا و اداره هوانوردی فدرال فرآیند پیاده‌سازی برنامه SWIM را در پروژه‌های جداگانه‌ای پیش می‌برند، اما اصول و قواعد هر دو طرح مطابق با چارچوب اعلام شده از سوی ایکائو است.

پیاده‌سازی SWIM خاورمیانه

در اوایل سال 2017 اداره هوانوردی امارات متحده عربی اعلام کرد با یک شرکت بریتانیایی برای پیاده‌سازی زیرساخت‌های SWIM در این کشور و برخی دیگر از کشورهای خاورمیانه به توافق رسیده است. این طرح بر اساس معماری ماژولار باز پیاده‌سازی خواهد شد.

معماری SWIM

SWIM بر اساس یه مدل انتشار- اشتراکی شناخته شده به عنوان یک معماری سرویس‌گرا (SOA) که متشکل از تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگانی است که از طریق رجیستری (ثبت‌نام در سیستم) تعامل دارند، عمل می‌کند. از این‌رو تولیدکنندگان و ارائه‌دهندگان سرویس، داده را روی شبکه پخش می‌کنند. همچنین مصرف‌کنندگان ثبت شده می‌توانند بر اساس معیار‌های خاص، به خدمات مورد نظر خود و به بیش از 100 محصول اطلاعاتی دسترسی داشته باشند.

همانطور که گفته شد، SWIM از معماری سرویس‌گرا استفاده می‌کند که می‌توان آن را نوعی معماری ماژولار باز در نظر گرفت. این معماری یک مفهوم عمومی برای سازماندهی و استفاده از قابلیت‌های توزیع شده که ممکن است تحت کنترل صاحبان مختلف باشد، است. این نوع معماری از سرویس‌های مستقل تهیه‌ شده توسط یک شرکت یا سازمان خارجی به صورت کاملا ایزوله پشتیبانی می‌کند. در حال حاضر صنایع مختلفی همچون کارخانجات، بانک‌ها و بخش سلامت از این نوع معماری برای ارتباط ارائه‌دهندگان و مصرف‌کنندگان سرویس استفاده می‌کنند.

با استفاده از SOA می‌توان در محیطی که دارای سیستم‌ها و برنامه‌های کاربردی مختلف روی پلتفرم‌های متفاوت است، یک راه‌حل یکپارچه‌سازی با استقلال زیاد (loosly coupled) ساخت که جریان یکنواخت و ناهماهنگ کار را تضمین کند. به عبارتی معماری سرویس‌گرا رهیافتی‌ست برای ساخت سامانه‌های توزیع‌شده که کارکردهای نرم‌افزاری را در قالب سرویس ارائه می‌کند.

به عنوان مثال فرض کنید شرکت X که ارائه‌دهنده خدمات هواشناسی است، سرویس خود را در قالب قوانین SWIM طراحی و ثبت می‌کند. حال نیازمندان به این سرویس پس از رجیستری (ثبت‌نام) در شبکه SWIM می‌توانند بدون ارتباط مستقیم با شرکت X از سرویس مربوطه استفاده کنند. همانطور که در بخش مزایای SWIM گفته شد، این نحوه ارائه و استفاده از سرویس باعث حذف ارتباط مستقیم و تاثیر‌پذیری کمتر دو طرف از هم می‌شود. در واقع معماری سرویس‌گرا وابستگی بین دو طرف یک سرویس را به حداقل می‌رساند.

همچنین از این سرویس‌ها می‌توان برای فراخوانی در نرم‌افزارهای دیگر و هم برای ساخت سرویس‌های جدید استفاده کرد. معماری سرویس‌گرا مجموعه‌ای انعطاف‌پذیر از اصول طراحی است که در مراحل توسعه‌ی سامانه‌ها و یکپارچگی در رایانش استفاده می‌شود.

در SOA فرض بر این است که خطا وجود دارد و می‌تواند به وجود بیاید، برای مثال اگر یک سرویس نتواند یک پیغام را در مرحله اول بپذیرد، این معماری طوری طراحی شده است که مجددا پیام را بفرستد. اگر یک سرویس به طور کامل قابل دسترس نباشد، آن وقت معماری طوری طراحی شده است که روی دادن خطاهایی که منجر به قطع کامل در خواست سرویس می‌شود، ‌امکان‌پذیر نباشد. معماری سرویس‌گرا قابلیت اطمینان را افزایش می‌دهد، چون خطاهای موقت در بخشی از جریان کار نمی‌توانند کل فرآیند تجاری را از کار بیاندازند. در اینگونه سیستم‌ها باید این اطمینان وجود داشته باشد که درخواست‌های سرویس به طور صحیح مسیردهی و هدایت می‌شوند، در زمان مناسب به آن‌ها پاسخ داده می‌شود و این سرویس‌ها به طور واضح و دقیق سیاست‌های ارتباطی و رابط‌های خود را اعلام می‌کنند.

لایه‌های SWIM

برای تشریح چگونگی اشتراک‌گذاری اطلاعات در SWIM، می‌توان برای آن پنج لایه مختلف در نظر گرفت. لایه‌ها در واقع بیانگر توابع و مکانیزم‌های ایجاد تعامل در چارچوب SWIM هستند. دقت کنید که ساختار توضیح داده شده در ادامه تنها برای بخش‌های فنی SWIM در ارتباطات زمین به زمین در نظر گرفته شده است.

همانطور که در شکل 4 مشاهده می‌شود، چارچوب تعاملی SWIM شامل بخش‌های زیر است:

برنامه‌های کاربردی فعال SWIM: شامل برنامه‌های توسعه‌یافته توسط ارائه‌دهندگان اطلاعات در سراسر جهان. سازمان‌ها یا شرکت‌های مستقل می‌توانند هریک به عنوان ارائه‌دهنده یک سرویس یا مشتری این برنامه‌های کاربردی باشند. این بخش به عنوان بالاترین لایه SWIM شناخته می‌شود.

سرویس‌های تبادل اطلاعات: لایه دوم شامل سرویس‌های مورد توافق ذی‌نفعان است که برنامه‌های کاربردی فعال SWIM از آن‌ها برای تبادل اطلاعات استفاده ‌می‌کنند.

مدل‌های تبادل اطلاعات: این لایه شامل استانداردهای ویژه برای اشتراک گذاری اطلاعات در لایه بالاتر خود (سرویس‌های تبادل اطلاعات) می‌شود. به بیان ساده‌تر در این لایه قواعد و چارچوب نحوه انتقال اطلاعات بین برنامه های کاربری SWIM تعریف می‌شود.

زیرساخت SWIM: این لایه شامل هسته مرکزی برنامه SWIM است. هسته مرکزی سرویس‌هایی مثل مدیریت رابط‌ها، مدیریت پرسش و پاسخ‌ها، امنیت سرویس‌ها و مدیریت خدمات سازمانی را فراهم می‌کند.

اتصال شبکه: این لایه‌ی سخت‌افزاری، سرویس‌های مخابراتی یکپارچه و قوی را تهیه می‌کند. در واقع لایه پایینی مجموعه‌ای از زیرساخت‌های شبکه بین بازیگران مختلف SWIM است که می‌تواند به صورت شبکه‌های مبتنی بر IP خصوصی یا عمومی باشد.

شکل 4- چارچوب و ساختار تعاملات سراسری در برنامه SWIM

تمرکز برنامه SWIM بر سه لایه میانی و حاکمیت بین این لایه‌ها است.

اتصال هواپیما به شبکه SWIM

همانطور که گفته شد، برنامه SWIM با ایجاد یک شبکه سراسری، می‌تواند بهبود وسیعی در آگاهی از وضعیت برای خلبانان انواع هواپیماها ایجاد کند. در حال حاضر ایالات متحده توانسته است از طریق تبادل اطلاعات زمین به زمین، ارتباط بین FAA و مراکز عملیات پرواز (مراکز دیسپچری پرواز یا FOC^[2]ها) را برقرار کند. در کنار این دو مورد، یک تصمیم‌گیری استراتژیک و مشارکتی نیازمند مولفه سوم یعنی کابین خلبان است. به منظور افزودن این مولفه مهم به حلقه اعضای SWIM، اداره هوانوردی فدرال پروژه‌ای با عنوان دسترسی هواپیما به SWIM (^[3]AAtS) را آغاز کرده است.

مفهوم AAtS نشان می‌دهد چگونه خطوط هوایی یا دارندگان ناوگان هوایی می‌توانند خلبانان خود را به شبکه SWIM اضافه کنند. با نمایش اطلاعات منتخب روی سیستم‌های اویونیک هواپیما همچون کیف‌های پرواز الکترونیک (EFB^[4]) خلبانان می‌توانند به راحتی اطلاعات ترافیک هوایی و شرایط آب‌وهوایی را در هنگام درخواست مسیر جدید روی سیستم‌های خود دریافت کنند. لازم به ذکر است هم‌اکنون تعداد زیادی از هواپیماهای جهان به سیستم‌های EFB مانند تبلت‌‌های یکپارچه‌شده با پنل‌های عرشه پرواز تجهیز شده‌اند.

از سوی دیگر در شبکه SWIM لازم است برخی از اطلاعات جمع‌آوری شده از سوی هواپیما به ایستگاه‌های زمینی منتقل شود. بنابراین تبادل اطلاعات هوا به زمین و بالعکس نیازمند وجود یک سامانه خاص روی هواپیما خواهد بود.

شکل 5- ساختار طرح AAtS

اداره هوانوردی فدرال در مرحله اول این طرح نشان داد که سرویس‌های اطلاعاتی صرف نظر از تنوع کابین‌های خلبان در هواپیماهای مختلف و بدون داشتن تجهیزات مشابه، می‌توانند ارائه شوند. در آزمایش‌‌های صورت گرفته هیچ یک از اطلاعات ارسالی به کابین خلبان حیاتی نبوده و با سیستم‌های اویونیک اصلی هواپیما مانند سیستم مدیریت پرواز، مرتبط نبوده است. در واقع FAA با انجام این کار از پیچیدگی‌های صدور گواهینامه اجتناب کرده است. در این طرح شرکت‌های هواپیمایی بزرگی از جمله یونایتد ایرلاین و ویرجین آمریکا، صنایعی مانند راکول‌کالینز و دانشگاه‌هایی مثل ریدل-‌امبری، FAA را همراهی کردند.

کارشناسان معتقدند هواپیماها با دسترسی به SWIM می‌توانند از طریق تامین همکاری و تصمیم‌گیری آگاهانه، موجب کاهش تاخیر پروازها و صرفه‌جویی در هزینه‌های جاری هواپیما شوند. از این‌رو FAA در تلاش است با انتشار مقالات فنی و ارائه سخنرانی در کنفرانس‌های صنعتی، صاحبان ناوگان هوایی را به استفاده از EFB و پیوستن به شبکه SWIM ترغیب کند.

در مرحله دوم طرح، FAA به انتقال دو طرفه اطلاعات پرداخت و در آن اطلاعاتی از قبیل گزارش‌های خلبان و ترجیحات مسیریابی از هواپیما به زمین ارسال شد.

کارشناسان FAA معتقدند عنصر کلیدی در موفقیت طرح AAtS، ایجاد ارتباط از طریق زیرساخت‌های مخابراتی موجود در هواپیماها است. هم اکنون تعداد زیادی از خطوط هوایی شروع به ارائه سرویس Wi-Fi به مسافران خود کرده‌اند. شاید این سوال مطرح شود که چرا از ارتباطات موجود اینترنتی هواپیما برای انتقال اطلاعات در برنامه SWIM استفاده نمی‌شود؟ پاسخ به این سوال تنها به یک کلمه ختم می‌شود: امنیت. در واقع با توجه به اینکه اطلاعات تبادل شده در SWIM، می‌تواند مستقیما بر تصمیم‌گیری‌های حیاتی خلبان یا کنترل‌کننده‌های زمینی تاثیرگذار باشد، ایجاد لینک اینترنتی با زیرساخت‌های فعلی آسیب‌پذیر خواهند بود.

بوئینگ و شرکت Jeppesen نیز از دیگر همکاران FAA در طرح AAtS هستند. آن‌ها برنامه قبلی EFBهای خود را تغییر دادند تا خلبانان بتوانند از طریق خدمات SWIM با بخش زمینی در ارتباط باشند. بوئینگ ارتباط هوا به زمین را با لینک‌های داده و پهنای باند‌های مختلف آزمایش کرد. کمترین نرخ‌ داده آزمایش شده 64 بیت بر ثانیه (برای هواپیماهایی با سیستم‌های قدیمی) و بیشترین آن یک لینک ماهواره‌ای 3 مگابایتی (برای هواپیماهای خانواده A320) بود.

کارشناس ارشد بوئینگ در پایان این آزمایش‌ها اعلام کرد: «هر چند نرخ داده پایین در حال حاضر می‌تواند پاسخگوی نیازهای خلبان برای اتصال به SWIM باشد، اما مشابه با رشد اپلیکیشن‌ها در تلفن‌های هوشمند، برنامه‌های کاربردی توسعه‌یافته برای SWIM نیز به سرعت گسترش خواهند یافت و در آینده نیاز به پهنای باند زیاد خواهیم بود.»

باید توجه کرد که نوع و حجم اطلاعات به اشتراک‌گذاری شده بین زیرساخت‌های زمینی و یک هواپیما کاملا به نوع خود آن هواپیما وابسته است. برای مثال خلبان یک هواپیمای شخصی کوچک که با استفاده از قوانین بصری یا تجهیزات هواپیما پرواز می‌کند، بیشتر نیازمند اطلاعات هواشناسی و NOTAMها است. در حالیکه برای یک هواپیمای مسافربری بزرگ، مذاکرات مسیریابی و انتخاب مسیر بهینه اهمیت بالایی دارد. به عنوان مثال در شرایط آ‌ب‌وهوایی نامناسب، خلبان یا کمک او می‌توانند در فازهای غیربحرانی پرواز خود به دیسپچرها برای انتخاب مسیرها یا فرودگاه‌های جایگزین کمک کنند. مرحله اول طرح AAtS شامل 18 پرواز و مرحله دوم آن که تا اواسط سال 2016 به طول انجامید، شامل 23 پرواز بود.

در یک نگاه میان‌مدت، با توجه به قرارگرفتن برنامه SWIM در طرح‌های توسعه زیرساخت‌های هوایی بیشتر کشورهای جهان از جمله ایران، ساخت تجهیزات سخت‌افزاری و برنامه‌های نرم‌افزاری مرتبط با آن، بازار مستعدی را پیش روی صنایع قرار داده است. در حال حاضر شرکت‌هایی مانند راکول‌کالینز سرمایه‌گذاری زیادی برای ساخت سیستم‌های مرتبط با SWIM در کابین خلبان کرده‌اند.

[1] System Wide Information Management

[2]  Flight Operation Centers

[3]  Aircraft Access to SWIM

[4]  Electronic Flight Bags