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1. PRESENTATION
1.1.HISTORIQUE
(Aircraft Communications Addressing and
Reporting System) est un système numérique de transmission de
données permettant l'échange de messages entre un avion et le sol et
réciproquement.
Le système ACARS a été développé à l'origine sur le continent Nord
Américain par la société ARINC (Aéronautical Radio Incorporated) sur
son propre réseau. Dès 1977, le premier service opérationnel de
transmission de données air/ sol est installé.
A partir de 1984, un système équivalent et compatible appelé AIRCOM
est mis en place en Europe et en Australie sous l'égide de la SITA
(Société Internationale de Télécommunications Aéronautiques),
société coopérative crée par plusieurs compagnies aériennes.
Le Canada et le Japon possèdent également un système similaire.
D'autres réseaux sont en cours de mise en place.
Toutefois, c'est l'appellation ACARS qui s'est généralisée. Par
abus de langage, il désigne à la fois le système (ARINC ou SITA), et
le service.
Le « segment air » assurant les transmissions entre l'avion et le
sol utilisait à l'origine exclusivement la VHF. Actuellement, cette
transmission peut utiliser également le réseau des satellites
Inmarsat (service SATCOM) et, depuis peu, la HF.
Dans le futur, les fonctionnalités de l'ACARS s'intégreront dans un
système généralisé de transmission de données, encore au stade de
définition. Les applications envisagées, innombrables et couvrant un
domaine très vaste, révolutionneront les communications
aéronautiques en général (et le contrôle aérien en particulier).
1.2.OBJECTIFS
Ce nouveau système vient en complément
des transmissions vocales ; son objectif initial était de permettre
une automatisation progressive de la transmission des messages
compagnie de routine sous une forme permettant le traitement
informatique (messages numériques formatés). Bon nombre de contacts
radiophoniques de routine sont remplacés par l'envoi automatique de
messages préformatés à des moments spécifiques du vol, allégeant la
tâche de l'équipage.
Par exemple ces messages incluent l'heure de départ
du bloc, le décollage, l'atterrissage et l'heure d'arrivée au
parking. Ces messages de base de l'ACARS (initialement l'ACARS a été
créé pour eux) sont connus sous le nom de Out Off On In ou OOOI. De
même, un message uplink peut être un télégramme envoyé par un
opérateur au sol ou un message généré
par une application informatique.
L'ACARS fait donc appel, pour une large part, aux applications
informatiques propres aux compagnies.
Actuellement les domaines essentiellement visés concernent :
- Les opérations aériennes :
Informations météo envoyées à l'avion sur une demande de l'équipage
ou automatiquement en fonction du plan de vol entré dans le FMS
(terrains de destination, dégagement...) ;
. Régulation de l'exploitation : transmission automatique des heures
de départ, décollage, atterrissage, arrivée ;
. Paramètres opérationnels : envoi à l'avion du plan de vol, de
l'état de charge, des limitations...
. Gestion du personnel navigant ;
. Informations opérationnelles : NOTAMS, infrastructure...
. Suivi du vol par le dispatch, notamment pour les vols ETOPS ;
. Échange de messages télégraphiques « free text » entre le sol et
l'avion.
- La maintenance :
. Monitoring moteur ;
. Surveillance d'équipements à la demande ;
. Suivi des pannes.
- Le commercial :
. Passagers en correspondance ;
. Problèmes de bagages...
- Le contrôle aérien :
. Clairance de départ « PDC » ;
. Clairance océanique ;
. ATIS.
Actuellement les applications concernant le contrôle aérien en sont
au stade expérimental. Une évolution du protocole de transmission
est nécessaire pour sécuriser la transmission. La mise en place de
ce nouveau protocole est en cours sur les avions des compagnies
aériennes équipés d'ACARS.
2. PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT
2.1.PRESENTATION GENERALE
Un message de l'avion vers le sol est
appelé « downlink » et un message du sol vers l'avion « uplink ».
Un message downlink peut être entré manuellement par l'équipage, à
l'aide du clavier du MCDU ou d'une boîte de commande dédiée, ou
généré automatiquement par l'ACARS ou un des systèmes de l'avion
avec lequel l'ACARS est connecté.
Les messages uplink sont automatiquement recueillis par le système
de bord et délivrés au périphérique destinataire, qui est
généralement soit l'imprimante, soit un écran de visualisation.
Certains messages peuvent également être adressés directement à un
calculateur de bord.
L'ACARS comprend un segment « Air » et un segment « Sol ».
La voie de transmission du segment « Air » est basée sur la
transmission d'une onde radioélectrique. Les fréquences utilisées
sont soit VHF ou HF, pour les liaisons directes avec une station au
sol, soit SHF pour les liaisons par satellite (bande 1,5-1,6 Ghz
pour la liaison avion-satellite, bande 4-6 Ghz pour la liaison
satellite-sol).
Le segment « Sol » est un réseau de transmission télégraphique «
classique », permettant d'acheminer le message entre la station au
sol qui l'a reçu et le destinataire.
Les principaux réseaux de télécommunications au sol à usage
exclusivement aéronautique dans le monde sont :
- Le réseau SITA en EUROPE, AUSTRALIE, AFRIQUE, AMERIQUE CENTRALE,
AMERIQUE DU SUD.
- Le réseau ARINC aux USA. Ce territoire est couvert en totalité.
- Le réseau AIR CANADA au CANADA couvrant la partie Sud de ce
territoire.
- Le réseau AVICOM au JAPON.
Les réseaux sont interconnectés entre eux et permettent à toute
compagnie équipée d'ACARS de communiquer avec ses avions
pratiquement où qu'ils se trouvent dans le monde (grâce notamment à
la couverture par satellite).
D'une façon générale, les stations VHF du réseau sol sont
installées près des aéroports de telle sorte que la couverture soit
suffisante pour que tous les avions au sol sur l'aéroport puissent
utiliser l'ACARS.
Le fonctionnement de l'ACARS nécessite des matériels installés tant
au sol qu'à bord des aéronefs.
2.2.INSTALLATION A BORD DE L'AVION
L'architecture du système de bord se
compose des éléments suivants :
- Le Management Unit (MU), qui est le coeur du système embarqué.
C'est un calculateur chargé de gérer l'information :
. Il élabore lui-même certains messages, comme les messages « OOOI
».
. Il enregistre les messages soit tapés manuellement par le pilote,
soit générés automatiquement par les périphériques, pour les envoyer
vers le sol via un émetteur/récepteur VHF ou SATCOM.
. Il reçoit et stocke les messages venant du sol,
réceptionnés par cet E/R.
- L'émetteur-récepteur VHF (la VHF 3), relié à l'ACARS. Suivant les
avions, la VHF 3 est soit dédiée exclusivement à l'ACARS, soit
utilisable en secours en mode VOICE (comme une VHF normale).
Le SDU (Satellite Data Unit), qui assure la gestion et la
transmission sur la liaison SATCOM, pour les avions équipés de la
transmission par satellite.
L'émetteur-récepteur HF pour les avions équipés de HF Datalink.
- Le Control and Display Unit (CDU) ou le (ou les) Multipurpose
Control and Display Unit (MCDU), qui est l'interface entre
l'équipage et l'ACARS : ensemble clavier-écran, il permet au pilote
de communiquer avec le système (envoyer des messages, consulter les
messages reçus, etc...).
- L'Electronic Centralized Aircraft Monitor (ECAM ou EICAS), écran
indiquant au pilote la situation de l'ACARS du point de vue de son
fonctionnement, comme il le fait pour les autres équipements de
l'avion, par exemple :
. ACARS FAULT : panne du MU.
. ACARS MSG : un message émis par le sol a été reçu.
. ACARS CALL : le sol demande à l'équipage un contact.
. ACARS STBY : liaison avion/sol pas encore établie.
. VHF 3 : VOICE : l'E/R VHF 3 est utilisé pour la phonie.
- L'imprimante. Elle permet d'imprimer automatiquement ou sur
demande les messages reçus ou émis.
- Un certain nombre de périphériques ne font pas partie à proprement
parler de l'ACARS. Ils sont connectés au MU par l'intermédiaire d'un
bus de communication conforme à la norme ARINC 429, pour transmettre
(ou recevoir) des données, suivant les applications développées par
les compagnies.
. Le boîtier d'acquisition des paramètres avion (appelé
AIDS sur A320 et A340, ACMS sur B747-400, B777). Sa connexion avec
le MU permet d'envoyer les paramètres moteurs à la maintenance et
les performances avion à DT.NI. Ces applications sont
opérationnelles.
. Le calculateur de maintenance (CFDS, CMS), qui
centralise l'enregistrement des pannes des calculateurs de bord,
permettant ainsi un suivi en temps réel de l'état machine et une
anticipation éventuelle des dépannages. Cette application fonctionne
dans le sens air/sol.
. Le Flight Management System (FMS). Sa connexion permet
d'automatiser certaines tâches, comme l'initialisation de l'ACARS et
la transmission de certains messages (heure estimée d'arrivée, piste
en service à l'atterrissage par exemple).
Dans le futur, elle permettra de transmettre un plan de vol depuis
le sol, de mettre à jour la base de données navigation, ou d'émettre
des messages de position à des fins de contrôle aérien. Une
expérimentation (projet CALLIOPE) a été faite sur A340 dans le cadre
de l'Automatic Dependant Surveillance (ADS).
2.3.INSTALLATION AU SOL
2.3.1.Transmission par VHF
Un réseau sol est constitué de stations
émettrices-réceptrices VHF appelées Remote Ground Stations (RGS).
Ces stations sont reliées à un calculateur central appelé Aircom
Service Processeur (ASP) dans le système SITA, et AFEPS (Acars
Front-End Processing System) pour le système ARINC. Ils sont situés
respectivement à SINGAPOUR et CHICAGO.
Les installations informatiques sont reliées à l'AFEPS d'ARINC par
le réseau sol de transmission des télégrammes.
Une liaison télématique directe a été récemment mise en place entre
l'ASP de SITA et le centre informatique, par lequel vont transiter
tous les messages ACARS. Cette liaison dédiée permet d'améliorer la
qualité de la transmission et permettra par la suite une meilleure
sécurisation des messages.
- Principe
La description ci-après concerne le
réseau SITA. Le principe est légèrement différent pour le réseau
ARINC. Lorsque l'avion a un message à envoyer vers le sol, le MU
sélectionne la station RGS la plus proche (en fonction du niveau de
réception de cette station) et lui adresse le message. Celui-ci est
réceptionné par la station sol (RGS), puis il est transmis au
calculateur central (ASP) sur une liaison télématique dédiée. L'ASP
contrôle l'adressage, assure la conversion du format ACARS (dit type
A) en format télégraphique (dit type B), et envoie le message vers
le centre informatique de la compagnie.
Pour les messages uplink, le chemin inverse est emprunté. Tous les
réseaux fonctionnent sur le même principe général, mais chacun d'eux
possède sa propre fréquence VHF.
Ces fréquences sont actuellement les suivantes :
. Europe, Moyen-Orient, Afrique, Amérique du Sud :131.725 Mhz
. Extrême-Orient, Australie, Pacifique : 131.550 Mhz
. Japon : 131.450 Mhz
. USA : 131.550 Mhz
. Canada : 131.475 Mhz
Du fait de l'accroissement du trafic ACARS, ces fréquences sont
souvent saturées. Des fréquences supplémentaires sont allouées aux
transmission ACARS ; le passage de la fréquence principale sur une
de ces fréquences supplémentaires se fait automatiquement par le MU,
sur demande d'une station sol (RGS), sans aucune intervention de
l'équipage.
- Équipements au sol
Le système sol se compose des éléments suivants :
. Des stations émettrices/réceptrices VHF appelées Remote Ground
Stations (RGS).
. Un calculateur central appelé Aircom Service Processeur (ASP). Les
RGS sont reliées à ce calculateur par l'intermédiaire de liaisons
spécialisées.
L'ASP centralise tous les messages transmis par ACARS (dans les sens
downlink et uplink) et mémorise la position instantanée des avions.
En fonction de cette position mémorisée, il transmet les messages
uplink à la RGS appropriée. L'ASP est relié aux ordinateurs centraux
des compagnies par le réseau sol.
. Un réseau sol : soit le réseau « classique » pour la transmission
des télégrammes réservé à l'usage aéronautique, soit des liaisons
dédiées au trafic ACARS.
- Rôle et architecture d'une RGS La station sol (RGS) est une
station radio VHF :
. Coté « Air », elle module (sens sol/air) et démodule (sens
air/sol) les signaux audio véhiculés par la radio.
. Coté « Sol », elle permet d'acheminer le message sur le réseau
vers le calculateur central (ASP).
Cette station est connectée à un micro-ordinateur appelé Ground
Terminal Computer (GTC) qui a plusieurs fonctions principales :
. Par exemple, lors de la réception d'un message émis
par un avion (downlink) : il vérifie que ce message ne contient pas
d'erreur de transmission en réalisant un Block Check Sequense error
check (BCS). Si le message est vierge d'erreur, il est acheminé vers
l'ASP, et un accusé de réception (ACK) est envoyé à l'avion par le
calculateur central (ASP) afin que le MU de l'avion libère de sa
mémoire le message envoyé. Dans le cas contraire, aucun accusé de
réception n'est envoyé vers le MU qui réémet alors son message.
Il transmet le message, dit de « type A », à l'ASP. En effet, le
format du message ACARS est différent sur chaque tronçon, à savoir
celui allant de l'avion à l'ASP (tronçon 1), et celui allant de
l'ASP vers l'utilisateur (tronçon 2).
Sur le tronçon 1, ce format répond aux normes ARINC 724, qui
définissent le protocole de dialogue entre le calculateur central du
réseau et le calculateur ACARS à bord. Ce format est communément
appelé format type A.
Sur le tronçon 2, le format doit répondre aux normes IATA qui,
elles, définissent le protocole d'échange de messages télégraphiques
entre l'ASP et la compagnie. Ce format est le format de tout type de
message échangé par le sol entre les abonnés du réseau. Il est
communément appelé format type B.
2.3.2.Transmission par SATCOM
Dans la transmission par SATCOM, seul le segment « avion/sol » est
différent. L'avion est en contact avec un satellite, dans la bande
1,5 à 1,6 GHz. Le satellite est lui-même en contact avec au moins
une station sol, dans la bande 4 à 6 GHz.
Pour la partie embarquée, ce sont les mêmes équipements qui sont
utilisés pour la transmission de données et pour le téléphone de
bord.
La couverture mondiale est assurée par quatre satellites
géostationnaires (orbite au-dessus de l'équateur) INMARSAT :
- IOR (064,5°E) : Indian Ocean Region
- AOR.E (015,5°W) : Atlantic Ocean Region Est
- AOR.W (055,5°W) : Atlantic Ocean Region West
- POR (180,0°) : Pacific Ocean Region
Les stations sol sont situées à Perth, Niles Canyon, Weir, Aussaguel.
Lorsque toutes les stations fonctionnent correctement, le Pacifique
et l'Océan Indien sont couverts par la station de Perth,
l'Atlantique par la station d'Aussaguel.
2.3.3.Rôle du calculateur central ASP
Le calculateur sol agit comme un concentrateur pour :
- Transcoder le format du message.
Afin d'éviter aux compagnies de développer un système utilisant le
protocole ARINC 724 pour dialoguer avec les avions, c'est l'ASP qui
va effectuer le traitement pour transcoder le format ACARS type A en
format télex type B et réciproquement.
Vis-à-vis de la compagnie, le dialogue avec ses avions se fait donc
avec le même format de message que celui utilisé pour dialoguer avec
un abonné quelconque du réseau des télécommunications sol. Par
ailleurs, la longueur des messages ACARS type A est limitée à 220
caractères. Si le message est plus long, il doit être découpé en
plusieurs blocs. Le calculateur ASP va fusionner les blocs du
message ACARS type A pour constituer le message télex (sens
air/sol), et effectuer l'opération inverse dans le sens sol/air
(voir plus loin la structure des messages ACARS).
- Contrôler l'adressage du message.
- Assurer le routage, c'est-à-dire le faire transiter par le chemin
adéquat jusqu'à destination.
- Suivre l'avion afin de pouvoir lui acheminer les messages uplink
(voir plus loin la fonction tracking).
- Autoriser ou non le MU à émettre des messages en fonction du taux
d'occupation de la fréquence (voir plus loin modes de fonctionnement
du MU).
Les données digitales correspondent à une succession de bits,
chaque bit étant à l'état 0 ou 1.
La porteuse VHF est modulée par deux fréquences : 1200 et 2400 Hz.
Un bit à l'état 1 est représenté par une alternance négative du
signal de modulation à 1200 Hz, un bit à l'état 0 par une alternance
positive de ce signal. S'il n'y a pas de changement d'état, le bit
suivant est représenté par une alternance complète à 2400 Hz.
La vitesse de transmission se situe à 2400 bits par seconde soit
2400/8 = 300 caractères par seconde (les caractères sont codés sur 8
bits, 7+1 bit de parité).
2.5.FONCTIONNEMENT DU MU
Le Management Unit (MU) du bord fonctionne en coordination avec le
réseau sol suivant deux modes :
- Le mode « demande » (demand mode)
- Le mode « interrogatif » (polled mode)
Le mode de fonctionnement normal du MU est le mode demande. Il
passe et reste en mode interrogatif sur injonction du calculateur
central du réseau (ASP).
2.5.1.Mode demande
Le mode « demande » est utilisé dans un environnement où le volume
de communications ACARS est suffisamment faible pour ne pas saturer
la fréquence.
Lorsque le MU a un message à envoyer il se met en écoute sur la
fréquence du réseau. Si celle-ci est libre, le MU transmet le
message. Si la fréquence est occupée, il attend le moment opportun
pour émettre.
Lorsque deux ou plusieurs avions émettent au même instant, les
transmissions sont brouillées et les MU ne reçoivent pas d'accusé de
réception du sol. Dans ce cas, chaque MU réémet son message 15 à 25
secondes plus tard. Ce laps de temps est contrôlé par une logique
aléatoire afin d'éviter un autre conflit entre les mêmes avions.
Après avoir reçu l'accusé de réception (ACK) venant de la station
sol, le MU efface de sa mémoire le message envoyé et réarme le
système pour l'émission du message suivant.
Si, après six tentatives d'émission le MU n'a pas reçu d'accusé de
réception, le système prévient l'équipage et passe en « NO COMM ».
2.5.2.Mode interrogatif
Dans ce mode, c'est l'ASP qui gère la transmission de tous les
messages partant des avions. Pour ce faire, il va autoriser ou non
le MU à émettre son message.
Le mode interrogatif sera donc utilisé dans un environnement où le
nombre des communications est si important que seul le calculateur
central peut éviter les conflits.
Le MU va passer automatiquement en mode interrogatif dès la
réception d'un message spécifique envoyé par l'ASP.
Celui-ci va maintenir le MU dans ce mode en transmettant ensuite
régulièrement des messages dans un intervalle compris entre 2 s et
1,5 min.
Le MU repasse en mode demande après sollicitation du sol ou
automatiquement, soit après l'atterrissage, soit si l'intervalle
entre 2 messages spécifiques demandant de rester en mode
interrogatif est supérieur à 2 minutes.
2.5.3.Auto tune
S'il y a encombrement de la fréquence du réseau, aux abords des
aéroports notamment, l'ASP du réseau émet un message vers le MU lui
demandant de passer sur la fréquence secondaire. Le MU accuse
réception, et commande l'E/R VHF sur cette nouvelle fréquence de
travail.
2.5.4.Choix de la fréquence de travail
Un avion partant d'Europe pour aller aux Etats-Unis via le Canada
doit passer automatiquement d'un réseau à l'autre (SITA, Air Canada,
ARINC, SATCOM) sans intervention obligatoire de l'équipage.
Pour cela, le MU travaille en 2 phases : la première phase est dite
acquisition, la seconde maintien.
- Acquisition de la fréquence
Pour acquérir la fréquence, le MU a en mémoire une table dans
laquelle sont inscrits les différents réseaux avec leur fréquence
associée, ainsi que le temps de recherche de ces fréquences.
L'ordre d'inscription dans la table détermine l'ordre de recherche
des fréquences.
Cette table est accessible et modifiable par la compagnie.
Pour acquérir une nouvelle fréquence, après la mise en route ou
suite à une perte de contact avec le réseau sol (message envoyé 6
fois sans accusé de réception ou aucun trafic entendu depuis un
certain laps de temps) :
. Le MU cale l'E/R VHF sur la fréquence du réseau
inscrit en tête de liste de la table. Il reste à l'écoute sur cette
fréquence entre 2 et 5 minutes, fonction des données inscrites dans
la table.
. S'il entend un échange de messages sur cette
fréquence, il s'identifie sur le réseau en envoyant un message « de
service » et passe en phase maintien dès réception de l'accusé de
réception de son message.
. S'il n'entend aucun échange de message sur la
fréquence, il « passe » à la fréquence suivante de la table, et
ainsi de suite jusqu'à ce que le contact soit établi.
L'équipage peut forcer une fréquence particulière, même si le MU a
établi le contact avec un autre réseau.
Dans ce cas le MU cale l'E/R sur la fréquence du réseau choisi et
si le contact s'établit avec le sol (reçu d'un accusé de réception)
le MU passe en maintien de fréquence. Si le contact avec le sol ne
peut être établi après 6 tentatives, le système passe en mode
acquisition, en utilisant les fréquences mémorisées dans la table.
- Maintien de la fréquence
Le MU maintien la fréquence acquise et enregistre dans une mémoire
les 10 dernières stations sol avec lesquelles il a travaillé. Il
chronomètre le temps écoulé entre 2 émissions venant du sol. Le
compteur est remis à zéro après chaque émission entendue. Lorsque
l'intervalle entre deux émissions dépasse 10 minutes, le MU tente un
contact sur le réseau sol par la dernière station utilisée puis avec
les stations mises en mémoire. Si le contact ne peut être établi, il
passe au mode acquisition.
- Avions équipés SATCOM
La transmission se fait de façon prioritaire en VHF. Si le contact
ne peut être établi en VHF, et si le SATCOM est opérationnel, le MU
« bascule » le trafic sur le SATCOM.
Toutefois, il reste en mode acquisition sur la VHF. Dès que le
contact est à nouveau établi sur une fréquence VHF, il « bascule »
le trafic sur la liaison VHF.
Il est à noter que lorsque l'avion est en contact VHF, il ne reste
pas à l'écoute du SATCOM. Si un message uplink est transmis à ce
moment sur le SATCOM, il ne sera pas reçu par l'avion.
2.6.PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES
RESEAUX ACARS
Malgré un principe de fonctionnement similaire, on distingue deux
catégories de réseau ACARS, fonction de la conception et des
possibilités des différents logiciels.
2.6.1.RESEAU DE CATEGORIE A (ARINC)
De conception plus ancienne, sur cette catégorie de réseau l'avion
émet un message vers le sol sans l'adresser à une station
particulière. Toutes les stations sol qui reçoivent le message, le
transmettent vers le calculateur central (AFEPS). Ce dernier analyse
les messages reçus et sélecte la meilleure station sol en fonction
de la qualité du signal reçu. Après ce choix, le calculateur central
envoie un accusé de réception vers l'avion via la station sélectée.
- Inconvénients :
. Le calculateur central et les lignes sol de liaison
sont très sollicités.
. Le temps de réponse est plus long que sur le réseau de catégorie B
2.6.2.Réseau de catégorie B (SITA - AIR
CANADA)
Sur un tel réseau, le MU spécifie, dans le message dirigé vers le
sol, l'adresse de la station sol VHF. Celle-ci est sélectée par le
MU en fonction des messages reçus ou du trafic entendu.
La station RGS concernée traite le message et l'envoie au
calculateur (ASP) qui retourne immédiatement l'accusé de réception à
l'avion via cette station.
- Avantages :
. Diminution du temps d'occupation des stations sol car elles ne
traitent que les messages qui leur sont adressés.
. Diminution du nombre de messages acheminés car seule la station
concernée traite le message.
. Le calculateur central connaît en permanence la station sol en
contact avec l'avion, ce qui permet son suivi sur le réseau.
Les différents MU sont capables de fonctionner sur les deux
catégories de réseaux.
ATTENTION : Ne pas confondre les catégories de réseau A ou B, avec
les types de message A ou B.
2.7.SUIVI AVION-TRACKING
Le calculateur central du réseau dispose d'une fonction dite
tracking qui lui permet de retrouver l'avion vers lequel un message
doit être envoyé. Le calculateur détermine la station sol (RGS) la
plus proche de l'avion. Ceci est réalisé en maintenant à jour des
tables de tracking qui contiennent les trois dernières stations
ayant reçu des
informations en provenance de l'avion.
Sur le réseau de catégorie A, si l'avion n'a pas de trafic à
émettre, il émet périodiquement un message de service préformaté «
squitter », qui permet au calculateur central de le situer par
sélection de la meilleure station sol. Pour ne pas encombrer la
fréquence, le réseau n'envoie pas d'accusé de réception à ces
messages.
Sur un réseau de catégorie B, c'est le sol qui émet un « squitter »
si l'intervalle entre l'émission de deux messages par la station est
trop long. Le MU à l'écoute des stations sélecte la meilleure
station et envoie un message au sol désignant celle-ci.
En plus de la recherche automatique de l'avion, la compagnie peut
dans son message vers l'avion indiquer au calculateur ASP la station
à utiliser. Cette procédure n'est toutefois pas recommandée car il
est très difficile de savoir à un moment donné quelle est la station
sélectée par le MU ; si on choisi une autre station, le message
n'arrivera
jamais à l'avion.
2.8.STRUCTURE DES MESSAGES ACARS TYPE A
2.8.1.Notion de « bloc ACARS »
La communication entre l'avion et le calculateur central se fait
par blocs, chaque bloc respectant le format ACARS type A.
Un message ACARS peut être composé d'un ou plusieurs blocs. Chaque
bloc ne peut comporter plus de 220 caractères de texte.
Un bloc est composé d'une partie texte qui contient les données à
transmettre et d'une enveloppe encadrant cette partie texte ; elle
contient les caractères nécessaires au protocole de dialogue ARINC
724. Ce format est pleinement compatible avec les protocoles ATA/IATA.
2.8.2.Codage des caractères
Le système utilise le jeu d'alphabet codé numéro 5 de l'OSI. Les
caractères sont codés sur 7 bits (128 possibilités) plus un bit de
parité affecté à chaque caractère.
2.8.3.Structure d'un bloc
PREAMBULE - TEXTE - SUFFIXE ET TEST
- PREAMBULE
Comprend, dans l'ordre :
- 16 caractères : Prekey
- 2 caractères : Bit d'ambiguïté
- 2 caractères : Bit de synchronisation
- 1 caractère : Début entête
- 1 caractère : Mode
- 7 caractères : Adresse
- 1 caractère : Accusé de réception
- 2 caractères : Étiquette
- 1 caractère : Indentificateur de bloc
- 1 caractère : Fin de préambule
L'enveloppe de gauche contient le préambule du message. Celui-ci
identifie le message, le routage à lui faire suivre et contient la
fonction d'étalonnage pour obtenir la synchronisation avec le réseau
sol.
- Prekey : la partie "prekey" comprend 16 caractères. Cette fonction
permet au MU d'établir la synchronisation (bit et caractères) avec
les données transmises. Les règles de parité sont abandonnées pour
les caractères de cette fonction.
- Bit d'ambiguïté : fonction composée de 2 caractères (+,*) dont le
but est de s'assurer que le calcul correspondant à l'identification
des bits représentant les caractères fonctionne correctement (bit
résolution).
- Caractères de synchronisation : 2 caractères sont transmis pour
établir la synchronisation des caractères.
- Début en-tête ou Start of heading (SOH) : ce caractère est
transmis pour indiquer le début de l'en-tête du message. Il indique
également le début du BCS (Bloc Check Sequence), tout en n'étant pas
inclus parmi les caractères sur lesquels se fait le test.
- Mode : ce caractère assure la conformité avec le standard RTCA
(Radio Technical Commission of Aeronautics) de la structure du
message. Il permet au MU de différentier les diverses fonctions du
système.
- Adresse : cette partie, formée de 7 caractères, identifie dans le
sens uplink, le destinataire, qui peut être soit l'immatriculation
de l'avion, soit le numéro du vol, rentré au préalable par
l'équipage. Le MU va procéder au rapprochement, et interrompre ou
rejeter tout traitement si l'adresse ne correspond pas à la sienne.
Dans le sens downlink, une portion de l'adresse identifie
l'émetteur.
- Accusé de réception (ACK ou NAK) : ce caractère indique que le
terminal (avion ou calculateur sol) a bien reçu un message valide (uplink
ou downlink). A la réception du caractère ACK, le MU libère de sa
mémoire le dernier message qui s'y trouvait. S'il s'agit du
caractère NAK (mauvaise réception), le système sol va retransmettre
le message. La réception d'un caractère NAK indique au calculateur
sol que l'avion à reçu le message (adresse correcte), mais que le
test BCS a échoué (erreurs dans la transmission).
- Étiquette (label) : formée de 2 caractères qui identifient le type
de message. Permet au MU de déterminer quelle fonction réaliser par
référence à l'étiquette. Elles sont divisées en 2 catégories :
. les étiquettes système : concernent les fonctions essentielles
pour les opérations d'un système numérique de transmission de
données.
Exemples d'étiquettes système :
DEL Mode général demande réponse
Q4 Circuit Voice occupé
Q5 Impossibilité d'émettre des messages uplink
Q6 Canal ACARS/Voice échangé
.les étiquettes service, relatives aux services fournis : un système
avionné pourra reconnaître, répondre à, ou réaliser tous les
services que l'avionneur aura développé.
Exemples d'étiquettes service :
5U Demande météo
QK Transmission de l'atterrissage
5D ATIS request
7B Message quelconque entré par l'équipage
Q1 Rapport départ/arrivée
CA Erreur dans l'imprimante
- Identificateur de bloc : 1 caractère permettant au MU de détecter
les messages dupliqués ou les blocs message. Pour cela, le
calculateur sol change le plan des bits de ce caractère à chaque
fois qu'une réponse générale ou un nouveau message est envoyé vers
l'avion.
- Fin du préambule : 1 caractère pour indiquer le début de la zone
texte. Caractère ETX (End of TeXt, code H0003) pour les messages ne
contenant pas de texte et STX (Start of TeXt, code H0002) pour ceux
où du texte est présent.
- TEXTE
Le texte, si présent, est transmis par blocs n'excédant pas 220
caractères. Le texte lui-même peut comprendre :
- Une en-tête, qui contient les informations identifiant une
application donnée (par exemple demande MTO). Ne pas confondre
l'en-tête du texte avec le préambule du message ;
- Une partie préformatée, contenant des données pouvant être
interprétée par un ordinateur ;
- Une partie texte libre (message non formaté adressé à un
interlocuteur non informatique).
Ainsi, les 37 premiers caractères de l'exemple ci-dessous
constituent l'en-tête du texte. Le reste contient les données
transmises (paramètres GTR, demande MTO, télex, etc.).
- SUFFIXE ET TEST
La partie droite du message ACARS contient le suffixe et le test (BCS).
- Suffixe : 1 caractère, qui indique soit la fin du texte (ETX, code
H0003), soit la fin du bloc (ETB, code H0017) dans le cas d'un
message contenant plusieurs blocs. Dans ce dernier cas, tous les
blocs contiendront ce caractère, sauf le dernier qui aura le
caractère de fin de texte ETX.
- Test = Bloc Check Sequence : cette partie utilise 16 bits pour
réaliser un calcul de détection d'erreur. Le processus contrôle la
génération des caractères ACK et NAK. Ce test débute, mais n'inclut
pas le caractère SOH, code H0001. Il se termine, mais n'inclut pas,
le caractère ETX ou ETB.
3. EVOLUTION
Le système ACARS est historiquement le premier moyen de
transmission de données entre un avion et le sol. Il est aujourd'hui
« victime » de son succès, du fait de l'augmentation considérable du
trafic généré.
Il a pour principal inconvénient son faible débit de transmission
(2400 bps). Le nombre d'utilisateurs et d'applications étant de plus
en plus important, la saturation est atteinte autour des grands
aéroports (comme CDG). Il peut arriver par exemple qu'un
message uplink soit transmis mais que l'encombrement de la fréquence
ne permette pas la transmission de l'accusé de réception dans les
délais. Le message est alors considéré comme non transmis par
l'émetteur alors qu'il est correctement arrivé à l'avion.
D'ici peu, de gros volumes de transmission seront nécessaires,
alors que l'avion est encore au sol (par exemple mise à jour des
bases de données de navigation des FMS).
Ce besoin sera couvert par le « gate link », déjà en
expérimentation par certaines compagnies. D'autre part les systèmes
de transmission de données vont être de plus en plus utilisés pour
la transmission de données « sensibles » au plan de la sécurité
(carton décollage, clairances du contrôle par exemple). Ces données
doivent être sécurisées. C'est le but des
nouvelles normes de transmission ARINC 622, 623.
Sur les nouveaux MU le permettant, les données vont être cryptées,
pour éviter une utilisation abusive des messages. Les données
relatives au contrôle ne seront pleinement opérationnelles que par
la mise en place de l'ATN (Aeronautical Traffic Network), qui
remplacera à terme le RSFTA (Réseau des Stations Fixes des
Télécommunications Aéronautiques) ainsi que le réseau des stations
d'aéronef.
* Stations,
fréquences :
Ajaccio AJA 4155N 0848E ACARS
131.725
Bastia BIA 4233N 0929E ACARS 131.725
Biarritz BIQ 4328N 0132W ACARS 131.725
Bordeaux BOD 4450N 0043W ACARS 131.725
Bordeaux BOD3 4450N 0043W ACARS 131.525
Brest
BES 4827N 0425W ACARS 131.725
Brest
BES3 4827N 0425W ACARS 131.525
Calvi
CLY 4231N 0848E ACARS 131.725
Clermont F. CFE 4547N 0310E ACARS 131.725
Grenoble GNB 4522N 0520E ACARS 131.725
Lille
LIL 5034N 0305E ACARS 131.725
Lorient
LRT 4748N 0326W ACARS 131.725
Lourdes
LDE 4311N 0001W ACARS 131.725
Lyon
LYS 4544N 0505E ACARS 131.725
Lyon
LYS3 4544N 0505E ACARS 131.525
Marseille MRS 4326N 0513E ACARS 131.725
Montpellier MPL 4335N 0358E ACARS 131.725
Mulhouse/Basle MLH 4735N 0732E ACARS 131.725
Nantes
NTE 4709N 0136W ACARS 131.725
Nice
NCE 4340N 0713E ACARS 131.725
Nice
NCE3 4340N 0713E ACARS 131.525
Nice
NCE5 4340N 0713E ACARS 136.900
Nimes
FNI 4345N 0425E ACARS 131.725
Orly
ORY1/2 4843N 0223E ACARS 131.725
Orly
ORY3 4843N 0223E ACARS 131.525
Orly
ORY5 4843N 0223E ACARS 136.900
Orly
ORY6 4843N 0223E ACARS 136.900
Paris
CDG CDG1/2 4901N 0233E ACARS 131.725
Paris
CDG CDG3 4901N 0233E ACARS 131.525
Paris
CDG CDG5/6 4901N 0233E ACARS 136.900
Pau PUF
4323N 0025W ACARS 131.725
Perpignan PGF 4244N 0252E ACARS 131.725
Strasbourg SXB 4833N 0738E ACARS 131.725
Toulon
TLN 4305N 0556E ACARS 131.725
Toulouse TLS 4337N 0123E ACARS 131.725
Toulouse TLS3 4337N 0123E ACARS 131.525
Toulouse TLS5 4337N 0123E ACARS 136.900
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