Propagación de Ondas de Radio y Sistemas de Comunicación Aeronáutica Moderna

Clasificación y Propagación de Ondas de Radio

Existen tres tipos principales de propagación de ondas de radio, clasificadas según su frecuencia y modo de viaje:

• Ondas de Tierra (Ground waves):
  • Rango de frecuencia: 3 kHz a 3 MHz.
  • Características: Siguen la curvatura de la Tierra.
  • Bandas correspondientes: VLF (Very Low Frequency), LF (Low Frequency) y MF (Medium Frequency).
• Ondas de Cielo (Sky waves):
  • Rango de frecuencia: 3 MHz a 30 MHz.
  • Características: Viajan en línea recta y rebotan en la ionosfera para volver a la Tierra.
  • Banda correspondiente: HF (High Frequency).
• Ondas Espaciales (Space waves):
  • Rango de frecuencia: 30 MHz a 30 GHz.
  • Características: Se propagan en línea recta y solo se captan dentro de la línea de visión (Line Of Sight, LOS).
  • Bandas correspondientes: VHF (Very High Frequency), UHF (Ultra High Frequency) y SHF (Super High Frequency).

Aplicaciones en Comunicaciones Aeronáuticas

Para las comunicaciones aeronáuticas se utilizan principalmente las siguientes bandas:

• Banda VHF (Banda aeronáutica: 118 MHz – 143 MHz).
• Banda HF (2.8 MHz – 22 MHz).

Comparativa entre Radio VHF y HF

• RADIO VHF: Se considera una señal espacial. Es sensible a los obstáculos, por lo que su alcance es limitado. Utiliza un espaciado de frecuencia de 8,33 KHz.
• HF: Las ondas se reflejan sobre la capa de la ionosfera, lo que permite conseguir alcances mucho mayores que con la radio VHF (típicamente entre 500 y 2500 NM).

Sistemas Basados en Satélites (SATCOM)

SATCOM se basa en el uso de satélites, siendo capaz de establecer un enlace directo entre dos radios a distancias superiores al horizonte geográfico.

Concepto clave: El tamaño de las antenas es directamente proporcional a la longitud de onda transmitida. Por lo tanto, las radios HF precisan de antenas más grandes que las utilizadas en sistemas de menor frecuencia.

Los sistemas SATCOM han llegado a sustituir a las comunicaciones HF en muchas aplicaciones. Los principales sistemas son:

• NMARSAT: Constelación de 12 satélites geoestacionarios, ofreciendo cobertura a casi todo el planeta, con la excepción de los polos Norte y Sur.
• IRIDIUM: Constelación de 66 satélites de comunicaciones que giran alrededor de la Tierra en 6 órbitas bajas LEO (Low Earth Orbit), con 11 satélites por órbita, proporcionando cobertura global.

Evolución de las Redes de Datos: ACARS

RED ACARS

ACARS (Aircraft Communications Addressing and Reporting System) es una red de comunicaciones de datos automatizadas diseñada para el uso por parte de las aerolíneas. Su propósito inicial era permitir la comunicación de datos de interés para la compañía sin intervención humana, liberando a la tripulación de operaciones repetitivas.

La transmisión de datos se realizaba históricamente mediante transmisiones de radio en la banda VHF (conocido como VHF-Datalink, VHF-DL o VDL), para transmitir datos de interés de la aerolínea.

Evolución: Con el paso del tiempo, la red ACARS se expandió para utilizarse también como un canal de comunicaciones de datos con los centros de control aéreo.

Tipos de Mensajes ACARS

Los mensajes ACARS se clasifican en tres tipos según su contenido:

1. Aeronautical Operational Control (AOC): Relacionados con la operación de la aerolínea (Mantenimiento, combustibles, etc.).
2. Airline Administrative Control (AAC): Relacionados con la administración de la aerolínea (Planificación, costes, etc.).
3. Air Traffic Control (ATC): Mensajes dirigidos al control de tráfico aéreo.

Mejoras en los Sistemas de Transmisión de Datos

En cuanto a la evolución de la red, se mejoraron los sistemas de comunicaciones utilizados para la transmisión de datos:

• Las transmisiones sobre VHF se optimizaron (VDL-2).
• Se introdujeron nuevas capacidades:
  • Transmisión de datos sobre radios HF (HF Datalink o HF-DL) $\rightarrow$ Mayor alcance.
  • Transmisión de datos vía satélite (SATCOM) $\rightarrow$ Cobertura prácticamente mundial, aunque con un coste de llamada de datos superior.

Sistemas FANS y CPDLC

FANS (Future Air Navigation System)

El sistema que implementó la funcionalidad de comunicación con ATC a través de *data link* en las aeronaves se denominó FANS (Future Air Navigation System). El conjunto inicial se conoce como FANS 1/A.

La red ACARS, bajo el paraguas de FANS, incluye actualmente:

• ADS-C (Automatic Dependent Surveillance – Contract): Reporte automático de posición, velocidad, viento, temperatura, a petición del ATC.
• CPDLC (Controller-Pilot Data Link Communications): Transmisiones de mensajes de texto entre controlador y tripulación (Comunicación directa). Los mensajes deben seguir una estructura y vocabulario estandarizado aeronáutico.

Nota importante: Esta red (ACARS/FANS) se utiliza para Comunicaciones ATC principalmente en zonas remotas y oceánicas.

ATN (Aeronautical Telecommunication Network)

La red ATN (Aeronautical Telecommunication Network) fue diseñada para soportar las comunicaciones de datos relacionadas con la seguridad en vuelo y la gestión del tráfico aéreo, incluyendo: Control de tráfico aéreo, información aeronáutica y meteorológica, posición de las aeronaves, etc. Permite comunicaciones más rápidas y seguras que la red ACARS.

Cuando se envían mensajes de datos (CPDLC Application) con ATC sobre la red ATN, el sistema se denomina FANS 2/B.