Funcionamento e arquitetura:

Link de dados: O CPDLC requer um link de dados para transmitir as mensagens entre o ATC (Air Traffic Control) e a aeronave. Esse link de dados pode ser estabelecido através de comunicações via satélite, como o Aeronautical Telecommunication Network (ATN), ou via rádio, como o VHF Data Link (VDL). O link de dados é a infraestrutura subjacente que permite a troca de mensagens.

Conexão inicial: Antes que a comunicação CPDLC possa ser estabelecida, é necessário um procedimento de conexão inicial. Isso envolve a autenticação e a identificação mútua entre o ATC e a aeronave para garantir a segurança e a integridade das comunicações. Durante essa fase, são trocados parâmetros de comunicação e informações de configuração.

Mensagens CPDLC: Após a conexão inicial, o ATC e a aeronave podem trocar mensagens CPDLC. Existem dois tipos principais de mensagens CPDLC: mensagens de controle e mensagens de requisição / relatório:

- Mensagens de controle

Essas mensagens são usadas pelo ATC para fornecer instruções e autorizações à aeronave. Elas podem incluir instruções de rota, alterações de nível de voo, solicitações de relatórios de posição, informações meteorológicas, entre outras comunicações operacionais.

- Mensagens de requisição / relatório

Essas mensagens são usadas pela aeronave para fazer solicitações ou fornecer relatórios ao ATC. Por exemplo, a aeronave pode enviar uma mensagem de requisição solicitando informações meteorológicas atualizadas ou enviar um relatório de posição para informar sua localização atual.

Formato de mensagem: As mensagens CPDLC são estruturadas em um formato específico para garantir a clareza e a compreensão. Elas são geralmente baseadas em texto livre ou em uma lista de opções pré-definidas. O formato padrão para as mensagens CPDLC é definido pelo padrão ARINC 622.

Confirmações e respostas: Após receber uma mensagem CPDLC, o destinatário deve confirmar a recepção ou enviar uma resposta apropriada. Essas confirmações e respostas são importantes para garantir a integridade da comunicação e para evitar mal-entendidos.

Segurança: O CPDLC incorpora medidas de segurança para proteger as comunicações e garantir a autenticidade e a integridade das mensagens. Isso inclui criptografia de dados, autenticação mútua e proteção contra ataques cibernéticos.

Protocolo de aplicação:

O protocolo de aplicação do CPDLC utiliza uma pilha de protocolos que inclui o modelo OSI (Open Systems Interconnection) de sete camadas, com adaptações específicas para comunicações aeronáuticas.

- Camada de aplicação

Aqui as mensagens CPDLC são formatadas e estruturadas. Elas podem ser mensagens de texto livre ou mensagens pré-definidas usando códigos padronizados. O formato padrão para as mensagens CPDLC é definido pelo padrão ARINC 622.

- Camada de apresentação

Lida com a representação dos dados e sua sintaxe. Ela garante que as mensagens sejam corretamente interpretadas pelo receptor.

- Camada de sessão

Estabelece, mantém e encerra a conexão entre o ATC e a aeronave. Ela controla o fluxo de comunicação, garante a entrega correta das mensagens e gerencia a autenticação e a segurança da comunicação.

- Camada de transporte

Gerencia a transferência confiável das mensagens de dados entre o ATC e a aeronave. Ela segmenta as mensagens em pacotes menores, garante a ordem correta de entrega e fornece controle de erro para garantir a integridade dos dados.

- Camada de rede

Lida com o roteamento das mensagens dentro da infraestrutura de comunicação. Ela define os endereços de origem e destino das mensagens e gerencia a entrega dos pacotes de dados através de roteadores e gateways.

- Camada de enlace

Os dados são divididos em quadros ou tramas, adicionando cabeçalhos e informações de controle. Esses quadros são transmitidos através do link de dados estabelecido entre o ATC e a aeronave.

- Camada física

É a camada mais baixa da pilha de protocolos e lida com a transmissão física dos dados. Ela inclui aspectos como o meio de comunicação utilizado, como comunicações via satélite ou rádio.

Protocolo de enlace de dados ATN (Aeronautical Telecommunication Network):

O Protocolo ATN é baseado em protocolos de comunicação como o OSI (Open Systems Interconnection) e o TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). O ATN é usado para estabelecer a comunicação de dados entre controladores de tráfego aéreo e pilotos em vez de usar comunicações de voz tradicionais.

O CPDLC é um componente-chave do sistema ATN, que permite a troca de mensagens de dados entre controladores e pilotos. O protocolo de enlace de dados ATN garante que as mensagens sejam transmitidas de forma confiável e eficiente, usando técnicas de controle de erro, retransmissão de pacotes e confirmação de recebimento.

Benefícios:

- Eficiência de comunicação: Comunicação mais rápida e precisa entre controladores e pilotos, reduzindo o tempo gasto em comunicações de voz longas e complexas.

- Redução da carga de trabalho: Permite que os controladores transmitam instruções complexas e rotineiras por meio de mensagens pré-definidas, reduzindo a carga de trabalho tanto para controladores quanto para pilotos.

- Clareza e precisão: As mensagens de texto do CPDLC garantem uma comunicação mais clara e precisa, minimizando erros devido a problemas de audição ou de compreensão.

- Melhoria da segurança: O CPDLC reduz o risco de erros de comunicação e mal-entendidos, aumentando a segurança operacional nas comunicações entre controladores e pilotos.

- Maior capacidade de comunicação: Permite que múltiplos controladores se comuniquem simultaneamente com várias aeronaves, melhorando a capacidade de gerenciamento de tráfego aéreo.

Desafios:

- Implementação e infraestrutura: A implementação do CPDLC requer atualizações nas infraestruturas de comunicação existentes, incluindo equipamentos de aeronaves e sistemas de controle de tráfego aéreo. Isso pode exigir investimentos significativos e coordenação entre diferentes partes interessadas.

- Treinamento e familiarização: Pilotos e controladores de tráfego aéreo precisam passar por treinamento adequado para se familiarizarem com o uso do CPDLC e entenderem seus recursos e limitações.

- Integração com sistemas existentes: A integração do CPDLC com outros sistemas e procedimentos existentes pode ser um desafio. É necessário garantir a interoperabilidade entre o CPDLC e outros sistemas, como sistemas de gerenciamento de voo e sistemas de comunicação de voz.

- Segurança cibernética: O CPDLC envolve o uso de sistemas de comunicação por dados, o que pode aumentar as preocupações com a segurança cibernética. É necessário implementar medidas de segurança para proteger as comunicações do CPDLC contra ameaças e ataques cibernéticos.

- Coexistência com comunicações de voz: Durante a transição para o CPDLC, é necessário garantir a coexistência adequada entre as comunicações de dados e de voz. Portanto, é necessário desenvolver procedimentos e protocolos claros para garantir a comunicação efetiva em ambos os modos.