Авиационная отрасль всегда отличалась консервативным подходом к любым инновациям. От момента начала разработки новой фичи до ее реализации может легко пройти 10–15 лет. Да и стоимость проекта может быть сильно выше, чем в любой другой отрасли. В таких условиях компания, стремящаяся стать первопроходцем, сильно рискует: вложив много средств, можно вообще не получить желаемого результата.

Но иногда инновации — вынужденная мера, которую приходится применять, когда традиционные и хорошо зарекомендовавшие себя инструменты перестают справляться со своей работой. Так случилось и с ACARS (Airborne Communications Addressing and Reporting System), цифровой системой связи, служащей для передачи простых текстовых сообщений между самолетами и наземными станциями. В сегодняшней статье кратко расскажем, как эта система работает и ей нужны кардинальные изменения.

Как работает ACARS

Фактически ACARS — это живое напоминание о том, как в первой половине 18-го века лучшие умы планеты бились над изобретением вида связи, позволяющего мгновенно передавать важную информацию на большие расстояния. Им стал телеграф: его можно было использовать в любое время и при плохой погоде. Это изобретение снизило стоимость доставки текстовых сообщений более чем в 30 раз и дало мощный импульс для дальнейшего развития таких технологий.

Уже к началу 19-го века благодаря усилиям Гульельмо Маркони и Александра Попова  человечество обзавелось первой технологией беспроводной связи. Помимо традиционного телеграфа появились устройства, позволяющие отправлять телеграммы по радиоканалу — радиотелетайпы (RTTY). Спустя полвека телеграф стал уступать свои позиции компьютерам с более современными способами связи.

Но радиотелетайп не умер, а получил вторую жизнь в виде системы ACARS, которую стали внедрять на самолетах гражданской авиации с 1978 года. Она позволяла принимать и отправлять короткие текстовые сообщения, используя КВ- и УКВ-диапазоны на скорости 2 400 бод. В качестве основной частоты ACARS по всему миру используется частота 131.550 MHz. Сигнал имеет AM-модуляцию и кодируется двумя тонами — 1 200 Hz и 2 400 Hz.

Авиакомпании стали активно использовать эту систему для быстрой доставки информации на борт самолета — например, если требовалось внести коррективы в план полета, то можно было его отправить прямо на борт летящего воздушного судна, а пилоты получили бы его в виде текста, отпечатанного на крошечном термопринтере самолета. Да-да, %USERNAME%, в кокпите пилотов есть специально выделенный принтер для этих целей:

Разумеется, это не односторонняя связь, но возможности ответа будут несколько ограничены заранее запрограммированными в FMC (Flight Management Computer) фразами. Обычно это варианты вроде ACCEPT или REJECT. Еще пилоты могут запросить смену курса или эшелона у диспетчера и оперативно получить ответ, что очень полезно в условиях высокой загруженности радиоэфира. Тут следует упомянуть, что ACARS никогда не претендовал на полную замену голосовой радиосвязи, а только позволял дополнить ее в некоторых ситуациях.

По ACARS можно отослать любое текстовое сообщение длиной до 216 символов:

Модификации

Многие могут подумать: «Работает система и работает, не надо ее трогать». Вот только самолеты не всегда летят там, где есть соответствующий ретранслятор. Дальность УКВ-связи, даже в идеальных условиях полета на эшелоне, часто не превышает 300–350 км. А что делать, если самолет находится над океаном, где нет таких ретрансляторов? Ответ один — спутниковая связь. Часто трафик ACARS проходит через группировку Inmarsat и приземляется у двух основных провайдеров: ARINC и SITA. Разумеется, такой сервис стоит денег, причем немалых.

Так что по умолчанию транспондер пытается задействовать более дешевые каналы УКВ-связи и только в случае их недоступности переключается на спутниковую связь. В знаменитом инциденте с исчезновением рейса MH370 данные ACARS позволили расширить картину происходящего, основываясь на принятых сообщениях от самолета через спутники Inmarsat (провайдер SITA).

Пилоты часто используют ACARS, но не настолько интенсивно, как это делают автоматические системы самолета. Дело в том, что большую часть трафика ACARS сейчас занимают служебные сообщения о техническом состоянии самолета в целом и каких-либо агрегатов в частности. Система может передавать в эфир данные о параметрах двигателей, которые поступают непосредственно их производителю.

Иногда это выглядит как просто набор чисел, без расшифровки. Авиакомпании могут активировать подписку на эти данные, чтобы ускорить процесс технического обслуживания. Например, если в полете сломался какой-либо датчик, авиакомпания узнает об этом еще до того, как борт приземлится. И может заранее спланировать замену, направив запчасти или соответствующее распоряжение в аэропорт назначения.

На некоторых авиалайнерах по ACARS передается статус системы мониторинга тенденции состояния двигателей (ECTM):

#CFBPAGE 00001 MDC REPORT: ENGINE TREND WRITE OPTION: ACARS AUTO FILENAME: AC10309B.ETD TIME: 15:24 DATE: 30Jun2024 MDC APPLICATION PN: 832-6207-420 MDC TABLES PN: 810-0042-115

Если авиакомпания подписана на ETCM, система мониторинга будет периодически записывать параметры полета и соответствующие им данные о работе двигателей. Анализ помогает выявить негативные тенденции еще до возникновения очевидных поломок. Это дает возможность заранее планировать техническое обслуживание и заказ запасных частей.

Не только двигатели способны сообщать расширенную информацию. Даже перегоревшая лампочка в туалете будет включена в автоматический отчет ACARS, ее отправят в эфир, не говоря уже о более серьезных происшествиях:

ACARS mode: 2 Aircraft reg: N709BR [Canadair CRJ200]
Message label: 1M [Estimated Time of Arrival report] Block id: 8 Msg no: M36A
Flight id: OO6144 [] [Skywest Airlines/Delta Connection/United Express]
Message content:-
00015209700 RETURNING TO OMA.,OVB COOL FAIL.,NO PRESSURIZATION.,
----------------------------------------------------------[ 04/08/2010 11:21 ]-

Самолеты с каждым годом становятся сложнее, на них устанавливается все больше систем, способных генерировать служебные данные и нагружать систему отправки сообщений ACARS. Сейчас самолеты генерируют на 75% больше данных, чем раньше, и этот объем будет только расти. Что закономерно приводит к росту затрат авиакомпаний на передачу сообщений, и именно это стало катализатором грядущих изменений системы.

Что потом?

До 2018 года переход на более современные системы связи был сложно реализуемым сценарием. Все изменил подход Илона Маска, решившего сделать спутниковый интернет широкополосным и дешевым. Сейчас вокруг нашей планеты летает ~6 100 спутников, позволяющих обмениваться данными со скоростью около 100 Мбит/с. По сравнению с крошечной пропускной способностью других систем, где доступная ширина канала менее 1 Мбит/с и за которые нужно платить по $30 в минуту, связь через Starlink выглядит просто чудом технического прогресса.

Озвученный выше факт заставил многие авиакомпании задуматься, что можно неплохо сэкономить, если пересылать ACARS-сообщения не по радиоканалам, а через спутниковую связь в виде IP-пакетов. Сейчас уже начался процесс постепенного внедрения технологии AoIP (ACARS over IP).

Стандартные сообщения ACARS 618 инкапсулируются в IP-пакеты и передаются через интернет до провайдера услуги, а дальше до ATC и авиакомпаний. Чтобы обеспечить безопасность, в большинстве случаев используется VPN. Это одновременно позволяет разгрузить традиционные каналы связи и справиться с постоянно растущим объемом генерируемых самолетами данных.

Понятное дело, что такая модификация потребует капитальных затрат на приобретение совместимого со старыми системами оборудования и на заключение новых контрактов с поставщиками услуг связи. Так что, видимо, возникнет такая же ситуация, как с IPv6. Уже 41% мирового трафика приходится на IPv6 (данные за 2024 год), но IPv4 пока что продолжает сохранять лидирующие позиции и сдаваться не собирается. Похоже, что AoIP будет внедряться ограниченным количеством авиакомпаний, но HF/VHF-радиоканалы пока что останутся главным и критически важным транспортом для ACARS-сообщений.

А что вы думаете по поводу внедрения AoIP? Ждем вас в комментариях.