Si tous les radio-écouteurs voulaient bien se donner la main...

A.C.A.R.S.
Aircraft Communication Addressing and Reporting System

Liaisons de données


 Kikilohertz.


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 13
1.725
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

 



 

lundi 03 octobre 2016

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