1. SIP/2009-NE/06
Elementos - CNS
Sistema Mundial de Navegación Aérea
Elementos CNS
Jim Nagle, Jefe CNS/AIRS
Organización de Aviación Civil Internacional
Taller para la Elaboración de un Marco de
Referencia Nacional de Performance para
Sistemas de Navegación Aérea
(Mexico City, 4-8 May 2009)

2. Esquema de la Presentación
Visión General de los Elementos CNS
Terminología
Arquitectura CNS
Espectro de Elementos CNS
Transición de Elementos CNS
Elementos CNS en un Sistema de
Navegación Aérea Basada en la
Performance
Resumen
2

3. Elementos CNS …
a) son componente de la arquitectura del concepto de
operación
b) son habilitadores del concepto operacional
c) tienen una mezcla de sistemas de satélite y base tierra
d) proporcionan una cobertura global
e) son sistemas inter-operables
d) proporcionan continuidad sin límites perceptibles
e) emplean enlace de datos aire/tierra
f) emplean tecnologías digitales
g) comprenden diferentes niveles de automatización
h) requieren ser apoyados por datos precisos de calidad
3

4. Terminología de referencia
Arquitectura: Una integración de “habilitadores” necesaria
para implementar un concepto operacional
Habilitadores: Un “habilitador” del concepto operacional, o
de un elemento del concepto operacional, es “algo” que
contribuye a hacerlo posible y que respalda los
requerimientos de performance
Los habilitadores pueden ser:
✓ Técnicos (disponibilidad de tecnología, un algoritmo,
etc.)
✓ Operacionales (e.i., procedimientos operacionales
elaborados de acuerdo con regulaciones de la OACI y
otros entes reguladores, capacitación del personal de
operaciones)
✓ O socio-económicos (e.i., decisión de invertir con base
en los beneficios esperados) 4

5. Tipos de Habilitadores
Habilitadores Técnicos de un elemento del concepto operacional son
tecnologías que reúnen las dos condiciones siguientes:
✓ tecnologías requeridas para implantar el elemento
✓ tecnologías que, de manera realista, pueden volverse operacionales en el
elemento durante un tiempo establecido
Habilitadores Operacionales son procedimientos que apoyan el concepto,
tales como: procedimientos operacionales globales, reglamento del aire y
normas, que reúnan las siguientes condiciones:
• Son consistentes con el elemento
• Pueden aprobarse lo suficientemente pronto para ser operacionales en
el elemento durante un tiempo establecido
• Selección de personal, la capacitación en estos procedimientos con
antelación suficiente para su aplicación en el plazo disponible
Habilitadores Socio-económicos de un elemento del concepto operacional
son las decisiones que toman los miembros (incluidas las aerolíneas), así como
los acuerdos que logran entre ellos para hacer posible el concepto operacional,
así como todo lo que haga posible estas decisiones
5

6. Arquitectura CNS
Actualmente existen
✓Muchas tecnologías CNS
✓Muchas normas
✓Soluciones regionales
✓Variaciones del servicio regional
Sistemas de Navegación Sistemas de Comunicaciones Sistemas de Vigilancia
Existentes Existentes Existentes
LORAN HF HFD
VHF
SSB Radar
GPS
DME SATCOM
VDL
MLAT ADS
VOR
ILS
6

7. Arquitectura de Comunicación
1
Tipos de comunicación
Información correcta D/V
Actual
2 Información de tránsito D/V
3 Mensajería controlador-piloto D
4 Voz controlador/piloto V Satélite Transmisión
5 Mensajería aeronave-ATC D Bi-direccional Satelital
6 Mensajería aeronave-AOC D (INMARSAT (DBS) Segmento
7 Reporte ADS D & Iridium )
8 Reporte del tiempo de la aeronave D
Espacial
9 Servicio de pasajeros D 3, 4, 5, 6, 7, 9
10 Comunicaciones piloto-piloto V 8, 9
V = Voz D = Datos
10 10
3, 4, 5
6, 7, 9
Segmento
8, 9
Aire
3, 5, 6 3, 5, 6
1, 2 1, 2 4 2,4, 8 6, 8
7 8
VDL UAT
VDL-B VHF-AM Enlace de
VHF-AM VHF
VOZ ATIS MODO 2 Voz HF Datos HF
VOZ ACARS
9 9 Segmento
REDES DE 3, 4, 5 Tierra
TIERRA 6, 7
8
6 1, 2
1,2,3,4
5,7,8
Servicio
AOC & apoyo para Proveedores de Comercial
Gestión del Transito Aéreo 7
otros usuarios Servicio Comercial de Pasajeros

8. Tipos de comunicación
Arquitectura de Comunicación
1
2
Información correcta
Información de tránsito
D/V
D/V
Futura
3 Mensajería controlador-piloto D Satélite
Satélite Transmisión
V Bi-direccional
4 Voz controlador/piloto Bi-direccional Satelital
(INMARSAT
5 Mensajería aeronave-ATC D FCS (DBS)
& Iridium)
6 Mensajería aeronave-AOC D
7 Reporte ADS D
8 Reporte del tiempo de la aeronave D 1, 2, 3, 4 Segmento
9 Servicio de pasajeros D 5, 6, 7, 8 9 Espacial
10 Comunicaciones piloto-piloto V 9, 10
V = Voz D = Datos ? 3, 4, 5
1, 2, 3, 4 6, 7, 8, 9
5, 6, 7, 8, 9
7, 10 7, 10 9 3, 4, 5
6, 7, 9
Segmento
8, 9
Aire
1, 2 1, 2 4 3, 5, 6 3, 5 3, 5 4
7 6, 7 6, 7 3, 5
6, 7
VDL-B VHF-AM VHF-AM VDL VDL HF UAT
VHF ACARS
VOZ ATIS VOZ MODO 2 MODO 4 Voz/Datos
8, 9 Segmento
Redes 9 Tierra
de Tierra
1,2,3,4,5,7,8
8
6 1, 2
Servicio
AOC & apoyo para Proveedores de Comercial
Gestión del Transito Aéreo
otros usuarios Servicio Comercial de Pasajeros 8

9. Sistema de Vigilancia
Tipos de Vigilancia
1
2
Radar no-cooperativo
Radar cooperativo
Actual
3 Multilateración
4 ADS- C
5 ADS- B Satélite
Bi-direccional
6 Rastreo de superficie (INMARSAT,
7 TCAS Iridium) Segmento
Espacial
4
7 5, 7
4
Segmento
Aire
1 2 2, 5 5 3, 5 4
5 4
Radar Radar
Radar 1090
Secundario Secundario UAT VDL VDL
Primario VHF ACARS MLAT
Modo-A/C Modo-S ADS-B ADS-B MODO 4 MODO 2
Redes Privadas
4 Segmento
Redes Nacionales Comerciales Tierra
Operadas en Tierra
Despachador
4
4
Controlador
Proveedores de Servicio
AOC & apoyo para 9
Gestión del Transito Aéreo Comercial
otros usuarios

10. Sistema de Vigilancia
Tipos de Vigilancia
1
2
Radar no-cooperativo
Radar cooperativo
Futuro
3 Multilateración
4 ADS- C Satélite
5 ADS- B Bi-direccional
(INMARSAT,
6 Rastreo de superficie Iridium,
7 TCAS FCS) Segmento
4 Espacial
5, 7 4
Segmento
Aire
1 2 2, 5 3, 5
5 4 4 5
Radar Radar Radar
Primario Secundario Secundario VDL VDL VHF 1090 UAT
Modo A/-C Modo-S MLAT ACARS
MODO 4 MODO 2 ADS-B ADS-B
4 Segmento
Red de Información en Común Tierra
Despachador
4
Controlador
AOC & apoyo para Proveedores de
Proveedor de Servicio de Servicio Comercial 10
otros usuarios
Gestión del Tránsito Aéreo

11. Arquitectura de la Navegación
Tipos de Navegación
1 Medición de la distancia a través de
Radiodifusión de la señal
Actual
2 Medición de la distancia del pulso de dos Constelación de Satélite GPS
direcciones Constelación de Satélite SBAS
Satélite GLONASS (INMARSAT
3 Desplazamiento angular MTSAT)
4 Medida Acimut
5 Datos de aumentación GNSS Segmento
6 Baliza de seguimiento no direccional 1,5 Espacial
7 Control & datos auxiliares
7
1
1,6
Segmento
Aire
1
3 3 2 4 4 6
1
ILS
...
DME VOR TACAN NDB LORAN
(Trayectoria Estaciones de
de Planeo y Referencia SBAS
Localizador)
1, 5, 7
Segmento
Segmento
Red Automatizada de Tierra Tierra
Mantenimiento Red de GNSS
Comunicaciones
SBAS 5, 7 Estación de
Enlace
5, 7 Ascendente
SBAS
Proveedor de Servicio Estación Principal SBAS 11
de Control de Tránsito Aéreo

12. Arquitectura de Navegación
Navigation Types
1 Medición de la distancia a través de
Radiodifusión de la señal
Futura
2 Medición de la distancia del pulso de dos Constelación de
Constelación de Constelación de Constelación de
direcciones Satélite Galileo
Satélite GPS Satélite GLONASS Satélite SBAS
3 Desplazamiento angular
4 Medida Acimut
1,5
5 Datos de aumentación GNSS Segmento
6 Baliza de seguimiento no direccional
7 Control & datos auxiliares
Espacial
7
1
1,6
Segmento
1,5
Aire
3 3 3 2 4 4 6 5
1
ILS DME
...
MLS VOR TACAN NDB LORAN GBAS Estaciones de Referencia
(Trayectoria
(Az and El) SBAS
de Planeo y
Localizador) 1, 5, 7
Segmento Segmento
Red Automatizada de Tierra Tierra
Red de GNSS
Mantenimiento
Comunicaciones
SBAS 5, 7 Estación de
Enlace
5, 7 Ascendente
SBAS
Proveedor de Servicio Estación Principal SBAS 12
de Control del Tránsito Aéreo

13. Los Elementos CNS requieren de espectro en bandas de
frecuencia inconexas y compiten con muchos sistemas
por el ancho de banda
Comunicaciones HF ATS/AOC
NDB
LORAN-C HF A/G Radio Radiobaliza ILS
.01 .09 .11 0.19 .435 .51 .535 2.85 22 74 80 100
MHz
Trayectoria ILS
LORCL (RMM)
Comunicaciones
Comunicaciones VHF ATS/AOC Radio A/G Militar (UHF) Trayectoria de Planeo ILS de celular de TACAN,
ACARS Trayectoria de Planeo ILS Pasajeros DME
100 118 137 162 174 225 329 335 400 PLMR APC 960 1000
1 849-851 G/A
0 VHF 894-896 A/G MHz
0 Satélite ATS, AOC & Mantenimiento RCOM , Seguridad, Punto a Punto
Comunicaciones de Pasajeros Radares y
Modo-S GPS (L2) Glonass (L2) Altímetro balizas a
1545 – 1559 abajo 1646 – 1660 arriba
Banda de Radar bordo Radares Doppler
Nexad Experimental
MLS TDWR a bordo
Telemetría LDRCL Telemetría ASR ASR RCL, TML
TACAN
DME 2000 4000 8000
1000 1090 1215 1262 435 1600 1850 2310 2390 2904 3000 3500 3700 4200 4400 5000 5650 7125 8500 10000
PAR
MHz
ARSR GPS (L1)
SBAS
Glonass (L1) X 12000
L S C X
13
Ku 12,000-18,000
K 18,000-27,000
Ka 27,000-40,000

14. Hoy Transición de los Elementos CNS
• Plétora de Sistemas de Vigilancia
Sistemas de Navegación Existing Communications
tecnologías Existentes Systems Existentes
CNS inconexas HF HFD
LORAN
• Soluciones VHF
SSB Radar
GPS
regionales DME SATCOM VDL
• Normas
VOR MLAT ADS
diversas ILS
• Variaciones de
servicio
regional
Servicios Redundancia
Sinérgicos Comunicaciones Inherente
Sistemas de Navegación
Aérea con Base en la
Performance PBANS
NaTem
ia
&
•CNS integrado
nc
ve pori
ila
ga zac
•Utilidad mundial
Vig
ció ión
•Norma mundial
n
•Niveles uniformes de servicio
Costo total menor 14
en la provisión de servicios

15. PBN: Una Integración de Facilitadores en el
Integración
Sistema Basado en la Performance
Sistemas Posibles:
INFRAESTRUCTURA
NAVAID
APLICACIÓN
DE LA
NAVEGACIÓN
ESPECIFICACIÓN
DE LA Espacio Aéreo del Sistema del Tránsito Aéreo
NAVEGACIÓN Procedimientos de Rutas e Instrumentos
Aeronavegabilidad & Requerimientos del Operador

16. Resumen
Elementos CNS en un Sistema de
Navegación Aérea Basado en la
Performance
✓ Basados en Normas de Performance y no en
tecnologías o equipos específicos
✓ Reconocen la habilidad de las aeronaves
modernas para operar en forma segura y
eficiente utilizando la integración de los
sistemas a bordo y las señales externas
16

17. 17

18. Referencia de los Elementos CNS

19. Elementos de los sistemas CNS
Comunicaciones Navegación Vigilancia
Datos NDB PSR
•VHF VOR
•HF DME SSR
•Modo S ILS • Modos
•Satélite MLS A/C
•ATN • Modo S
•UAT GNSS
• GPS ADS-C
• GLONASS • VHF
Voz • *GALILEO • HF
•VHF • Satélite
•Satélite Aumentación
•HF • ABAS ADS-B
• GBAS MLAT
• SBAS
*sistemas emergentes 19

20. Cambio Adicional METAS ATM MUNDIALES
MONITOREAR LA PERFORMANCE METAS DEL
DE LOS SISTEMAS ATM SISTEMA
Revisión y Consulta Constante de Performance
REQUERIMIENTOS DE PERFORMANCE
[PR]
Evaluación de las Brechas Asociadas a los Nuevos
Requerimientos
BRECHAS DE PERFORMANCE
[PG]
Evaluación de Capacidades Existentes o Disponibles
para Llenar las PGs
EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE MITIGACIÓN
[MC]
Si la Capacidad No Existe, o es Redundante, se Evalúa una Nueva
Capacidad
NUEVA CAPACIDAD O TECNOLOGÍA
[TI]

21. Proceso de Selección de Facilitadores
1. Entender el
requerimiento en
términos de
performance – qué se
está tratando de
APR1 APR2 •••• APRN alcanzar – no a la
Extremo Inferior
tecnología sólo en
aras de la tecnología.
2. Entender el
problema y las
soluciones
PG1,1 PG1,2 PG1,3 •••• PGN,1 PGN,2 PGN,M potenciales en
términos de las
“brechas de
performance” en
sus sistemas
3. Sólo proceder por
MC1 MC2 MC3 •••• MCp debajo de este nivel
si las capacidades
existentes o prácticas
no pueden ser
modificadas para
satisfacer los
requerimientos de
performance
Tecnología TI1 TI2 •••• TIQ Tecnología
NO NO
Requerida
Requerida

22. Proceso de Evaluación de Redundancia
4. Retener la tecnología
sólo si puede conducir a un
APR1 APR2 ••• APRN sistema de performance
requerido
3. ¿Puede la
tecnología
Extremo Superior
actualmente llenar
el vacío de
PG1,1 PG1,2 PG1,3 performance en
••• PGN,1 PGN,2 PGN,M sus sistema?
¿Alguna otra cosa
puede hacerlo?
¿Podría ser?
2. Trate de conectar
su tecnología actual
MC1 MC2 MC3 MC4 •••• MCp a una capacidad de
mitigación vigente –
i.e. ¿para qué se
está usando su
tecnología?
Tecnologías
Existentes 1. Audite su
TI1 TI2 ••• TI7 • • • • TIQ tecnología
= Retener
= Retirar

23. — FIN —