СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СООБЩЕНИЯ ДЛЯ ОБМЕНА МЕЖДУ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ И НАЗЕМНОЙ БАЗОЙ И ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, ОБОРУДОВАННЫЙ ТАКИМИ УСТРОЙСТВАМИ
METHODS AND DEVICES FOR TRANSMISSION AND RECEIVING MESSAGE FOR EXCHANGE BETWEEN AIRCRAFT AND GROUND BASE, AND AIRCRAFT EQUIPPED WITH SUCH DEVICES

Настоящее изобретение касается обмена сообщениями между летательным аппаратом и наземной базой. В частности, объектами изобретения являются способы и устройства передачи и приема сообщения для обмена между летательным аппаратом и наземной базой и летательный аппарат, оборудованный такими устройствами.
Aircraft Communications Addressing and Reporting System
Aeronautical Telecommunication Network
Ранее уже было предложено производить обмен данными, составляющими сообщения, между летательным аппаратом и наземной базой, например, по протоколам ACARS (от “”) или ATN (от “”).
В этой связи предпринимаются усилия для защиты обменов между летательным аппаратом и наземной базой в случаях, когда предназначенная для обмена информация является требующей особого внимания, например, в случае использования вышеуказанных протоколов для обмена сообщениями между летательным аппаратом и диспетчерским пунктом (с целью обеспечения безопасности) и/или для обмена сообщениями между летательным аппаратом и авиакомпанией (с целью обеспечения конфиденциальности коммерческой информации). Система, позволяющая производить защищенный обмен данными, описана, например, в патентной заявке US 2003/0030581.
Вместе с тем, обеспечение защиты обменов предполагает повышение сложности используемых протоколов (например, с учетом необходимости обмена криптографическими ключами с целью обеспечения защищенной связи), что приводит к повышению стоимости применения защищенной связи. Такое повышение стоимости переходит на тарифы провайдеров телекоммуникационных услуг и отражается на авиакомпаниях, которые в этом случае будут стремиться ограничить, насколько это возможно, применение таких защищенных обменов.
Однако выбор передатчиком сообщения специального уровня его защиты является проблематичным, так как приемник сообщения не может надлежащим образом рассматривать принятое сообщение, независимо от уровня его защиты, и может, например, принять как действительное принятое незащищенное сообщение (и, следовательно, без подтверждения источника), тогда как для передатчика речь должна идти о защищенном сообщении.
Чтобы решить эти проблемы, изобретением предлагается способ передачи сообщения, относящегося к определенному типу информации для обмена между летательным аппаратом и наземной базой, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
- определение уровня защиты, связанного с определенным типом посредством таблицы соответствия;
- передача сообщения по протоколу, имеющему определенный уровень защиты.
Таким образом, применяемый уровень защиты может быть определен для каждого типа информации гибко, но вместе с тем организованно при помощи таблицы соответствия.
В этой же связи изобретением предлагается способ приема сообщения, относящегося к определенному типу информации для обмена между летательным аппаратом и наземной базой, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
- прием сообщения по протоколу, имеющему первый уровень защиты;
- определение второго уровня защиты, соответствующего определенному типу, в таблице соответствия;
- сравнение первого уровня защиты и второго уровня защиты;
- принятие или отклонение сообщения по результату этапа сравнения.
Таким образом, при приеме убеждаются, что обмен данными (сообщением) произведен с уровнем защиты, совместимым с уровнем, предусмотренным в таблице (например, равным ему). Таблица соответствия, например, введена в память электронного запоминающего устройства соответствующего прибора (передатчика или приемника).
Можно предусмотреть (как для приема, так и для передачи) предварительный этап приема таблицы соответствия при помощи связи между летательным аппаратом и наземной базой, что обеспечивает очень хорошую когерентность обмена информацией, связанной с уровнями защиты, между летательным аппаратом и наземной базой.
Можно также предусмотреть (как правило, со стороны, передающей таблицу) этап создания таблицы соответствия на основе таблицы данных, связывающей желаемый уровень защиты, по меньшей мере, с одним типом сообщения.
Согласно возможному варианту выполнения эта таблица данных может быть получена при помощи связи между летательным аппаратом и наземной базой, что позволяет использовать обновленные требования по используемым уровням защиты для некоторых типов сообщений (например, сообщения со стороны авиакомпании, передающей эти требования).
На практике можно предусмотреть, чтобы этап создания содержал, по меньшей мере, для одного типа сообщения, ассоциацию уровня защиты с этим типом сообщения в таблице соответствия в зависимости от требуемого уровня защиты, соответствующего этому сообщению в таблице данных, и характеристик используемой системы связи, что позволяет учитывать одновременно указанные требования и характеристики каждого прибора.
Изобретением предлагается также устройство передачи сообщения, относящегося к определенному типу информации для обмена между летательным аппаратом и наземной базой, отличающееся тем, что содержит средства определения уровня защиты, связанного с определенным типом посредством таблицы соответствия, и средства передачи сообщения по протоколу, имеющему определенный уровень защиты.
Кроме того, изобретением предлагается устройство приема сообщения, относящегося к определенному типу информации для обмена между летательным аппаратом и наземной базой, отличающееся тем, что содержит средства приема сообщения по протоколу, имеющему первый уровень защиты, средства определения второго уровня защиты, относящегося к определенному типу, в таблице соответствия, средства сравнения первого уровня защиты и второго уровня защиты и средства принятия решения, что касается принятия или отклонения сообщения, соединенные со средствами сравнения.
Эти устройства могут иметь факультативные отличительные признаки, соответствующие признакам, указанным ранее для способов передачи и приема.
Эти устройства применяются, например, в рассматриваемом летательном аппарате.
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из прилагаемых чертежей, на которых:
фиг.1 - общий контекст изобретения;
фиг.2 - способ создания и использования таблицы в соответствии с настоящим изобретением;
компания
фиг.3 - пример таблицы данных «», используемой в способе, показанном на фиг.2;
фиг.4 - пример рабочей таблицы данных, используемой в способе, показанном на фиг.2;
фиг.5 - передача сообщения с использованием таблицы в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.6 - прием сообщения с использованием таблицы в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.1 показан общий контекст, в котором применяется изобретение.
data link
А
Наземная база В сообщается с летательным аппаратом А посредством связи, которая обеспечивает обмен данными в цифровом виде (то есть то, что называют английским термином “”) и которая предполагает, в частности, связь земля-воздух С.
Т
Связь между наземной базой В и летательным аппаратом А может также предполагать наличие других устройств и видов связи. Например, в случае, представленном на фиг.1, наземная база В сообщается с ретранслятором R (тоже находящимся на земле Т) при помощи наземной сети связи С; ретранслятор R передает информацию в направлении летательного аппарата А и от него через спутник S.
Следует отметить, что использование ретранслятора R является относительно распространенным, учитывая, что информация, обмениваемая между наземной базой В и летательным аппаратом А, классически доставляется ретранслятором R и спутником S, за которые отвечает провайдер услуг.
В варианте можно предусмотреть, чтобы обмен информацией происходил напрямую между летательным аппаратом А и наземной базой В.
Кроме того, можно предусмотреть радиосвязь HF или VHF вместо спутниковой связи.
На фиг.2 показан пример применения изобретения на летательном аппарате.
компания
Авиалиния
Согласно этому примеру на этапе Е20 производят загрузку таблицы данных, называемой «» (или совокупность данных «»), которая для каждого типа сообщения для обмена между летательным аппаратом и устройствами или членами авиакомпании определяет уровень защиты, который авиакомпания желает использовать для этого типа сообщения.
В примерах, представленных ниже, для упрощения будет описан прибор, использующий два уровня защиты, а именно использование незащищенного протокола связи или использование защищенного протокола связи. На практике можно также предусмотреть (см., например, таблицу 3) большее число уровней защиты за счет использования разных защищенных протоколов связи, отличающихся друг от друга, например, криптографическими алгоритмами, используемыми в них, или длиной криптографических ключей и их применением.
Под загрузкой таблицы данных на этапе Е20 следует понимать введение этой таблицы данных в запоминающее устройство летательного аппарата. Такую загрузку можно производить на земле, например периодически во время технического обслуживания прибора, или более регулярно, например перед каждым вылетом.
компания
компания
Согласно возможному варианту загрузку, предусмотренную на этапе Е20, можно заменить этапом приема таблицы данных «» на борту летательного аппарата от наземной базы (что соответствует дистанционной загрузке этой таблицы данных «») перед любым обменом сообщениями, который нужно защитить, и, кроме того, перед созданием рабочей таблицы данных, предусмотренным на этапе Е22 и описанным ниже.
компания
Airline Operational Control
компания
1
2
3
4
Как уже было указано, таблица данных «» определяет уровень защиты, требуемый авиакомпанией, для части, по меньшей мере, типов сообщений, собственником которых она является (среди которых сообщения, называемые АОС от “”): для каждого типа сообщения АОС, АОС, АОС, АОС (классически обозначаемого через индекс или нижний индекс, в обиходе называемые «меткой» или «нижней меткой») таблица данных «» дает требуемый уровень защиты, как показано на фиг.3.
компания
Следует отметить, что, поскольку таблицу данных «» не используют непосредственно для связи, как будет показано ниже, она может быть, с одной стороны, общей для разных типов приборов (адаптация для каждого прибора производится на этапе Е22, что будет описано ниже) и необязательно имеет уровень сертификации, требуемый для данных, на которых работают маршрутизаторы устройств связи.
компания
Действительно, маршрутизатор летательного аппарата использует рабочую таблицу данных, созданную во время этапа Е22 на основе таблицы данных «» и другой информации, имеющейся на борту летательного аппарата, например списка типов сообщений, обрабатываемых устройством связи летательного аппарата, и уровней защиты, которые может применять это устройство.
компания
Таким образом, для каждого типа сообщения (идентифицированного, как было указано выше, индексом или нижним индексом), используя таблицу данных «», если рассматриваемый тип сообщения в ней присутствует, определяют уровень защиты для сообщений этого типа и эту информацию запоминают в рабочей таблице данных, которая, таким образом, является таблицей соответствия между типом сообщения и уровнем защиты, утверждаемым для обмена сообщениями этого типа.
Air Traffic Control
В целом предусматриваемые типы сообщений можно разделить на два основных класса: сообщения, связанные с контролем воздушного пространства или АТС (от “”, и уже упомянутые сообщения, относящиеся к компетенции авиакомпаний и называемые АОС.
Для присвоения уровня защиты предусматриваемым типам сообщений предлагается следующее:
- если тип сообщения (идентифицированного его индексом или нижним индексом, или «меткой» или «нижней меткой») относится к сообщениям АТС, то в рабочей таблице данных с этим типом сообщения связывают (например, по индексу или нижнему индексу) уровень защиты, используемый по умолчанию для сообщений АТС (соответствующий, например, защищенному протоколу);
компания
- если тип сообщения соответствует сообщениям АОС, в таблице данных «» выявляют, определен ли желаемый уровень защиты для этого типа сообщения, и, кроме того, определяют, может ли этот желаемый уровень защиты быть использован устройством связи летательного аппарата.
компания
В случае сообщений АОС, если таблица данных «» дает для отдельного типа сообщения уровень защиты, который может быть реализован в устройстве связи летательного аппарата, в рабочую таблицу данных заносят этот уровень защиты напротив рассматриваемого типа сообщения (то есть напротив индекса или нижнего индекса, отмечающего этот тип сообщения).
компания
компания
Если, наоборот, рассматриваемый тип сообщения не фигурирует в таблице данных «» или желаемый уровень защиты по этой таблице данных «» не может быть реализован устройством связи летательного аппарата, в рабочей таблице данных уровень защиты связывают с этим типом сообщения по умолчанию.
компания
Предусматриваемое в данном случае решение могло бы позволить также, в случае необходимости, вносить в таблицу данных «» только типы сообщений, связываемые с уровнем защиты, отличным от уровня защиты по умолчанию.
компания
1
3
4
Возвращаясь к примеру таблицы данных «», показанному на фиг.3, можно получить рабочую таблицу данных, показанную на фиг.4, на борту летательного аппарата, который использует только данные АОС, АОС и АОС и устройство связи которого может применить уровни защиты только 0 и 1.
1
2
1
4
3
компания
компания
Таким образом, в этой рабочей таблице данных, показанной на фиг.4, по умолчанию присвоили уровень защиты 1 сообщениям АТС и АТС. Кроме того, сообщениям типа АОС и АОС присвоили уровни защиты (соответственно 0 и 1) по таблице данных «», так как уровни защиты были определены в этой таблице и могут быть реализованы устройством связи летательного аппарата. Наконец, сообщениям типа АОС присвоили уровень защиты 1 по умолчанию, поскольку устройство связи летательного аппарата не позволяет применить уровень защиты 2, определенный в качестве желаемого уровня защиты в таблице данных «».
Согласно рассматриваемому первому варианту выполнения после этого переходят к этапу Е24 передачи рабочей таблицы данных в направлении наземной базы, прежде чем начать какой-либо потенциально защищенный обмен данными.
Эта передача рабочей таблицы данных позволяет распознать на уровне устройства связи наземной базы уровень защиты, принятый летательным аппаратом для каждого типа сообщения, что позволит, как будет видно в дальнейшем, обеспечить когерентные обмены между летательным аппаратом и наземной базой.
Когда устройства связи наземной базы получают и запоминают рабочую таблицу данных, эти устройства подтверждают получение этой таблицы путем передачи подтверждения, прием которого летательным аппаратом (на этапе Е26) обуславливает начало обменов, в случае необходимости защищенных, на этапе Е28.
Во время обмена информацией (или сообщением) между летательным аппаратом и наземной базой после подачи команды передачи (этап Е50 на фиг. 5) передающее устройство (будь то устройство связи летательного аппарата или устройство связи наземной базы) проверяет (этап Е52) рабочую таблицу данных, общую для двух устройств, благодаря обмену этой таблицей на уже описанном этапе Е24, и определяет уровень защиты для применения к передаваемому сообщению в зависимости от типа последнего.
3
В примере, показанном на фиг.4, когда одно из устройств связи должно произвести передачу сообщения типа АОС, считывание таблицы данных показывает, что сообщение должно быть передано с уровнем защиты 1.
В этом случае передающее устройство осуществляет передачу сообщения при помощи протокола связи с требуемым уровнем защиты, как показано на этапе Е54.
Следует отметить, что в варианте можно предусмотреть введение в рабочую таблицу данных только типов сообщений, связанных с уровнем защиты, отличающимся от уровня по умолчанию (что позволяет уменьшить размер этой таблицы). Во время передачи сообщения отправляются при отсутствии соответствия в таблице с этим уровнем по умолчанию.
Следует отметить, что приемное устройство (будь то устройство связи наземной базы или устройство связи летательного аппарата) распознает уровень защиты, связанный с получаемой им информацией за счет того, что в его память тоже введена рабочая таблица данных.
Это распознавание уровня защиты полученного сообщения позволяет не только облегчить обработку полученного сообщения по соответствующему протоколу (что может быть осуществлено также другими способами, такими как включение в сообщение заголовка, определяющего его уровень защиты), но также учитывать сообщение, только если оно передано при помощи протокола, имеющего уровень защиты, соответствующий сообщениям этого типа в рабочей таблице данных.
Таким образом, можно, например, не принимать сообщения, полученные по протоколу с уровнем защиты, отличающимся от уровня защиты, предусмотренного в рабочей таблице данных.
Для этого со стороны приема, как показано на фиг.7, осуществляют, например, следующие этапы:
- принимают сообщение по протоколу с определенным уровнем защиты (этап Е60 на фиг.6);
- в рабочей таблице данных считывают уровень защиты, предусмотренный для сообщений типа принятого сообщения (этап Е62);
- уровень защиты протокола, использованного для приема, сравнивают с предусмотренным уровнем защиты (этап Е64);
- сообщение принимают (этап Е66) только в случае равенства на предыдущем этапе и отклоняют сообщение (этап Е68) в других случаях.
В варианте можно отклонять только сообщения, уровень защиты которых ниже уровня указанного в рабочей таблице данных.
Согласно возможной версии описанного выше варианта выполнения можно исключить этап обмена рабочей таблицей данных (вышеуказанный этап Е24), что потребует в этом случае предварительного наличия рабочей таблицы данных в каждом устройстве, которое может сообщаться с летательным аппаратом, например, за счет распространения этой таблицы (что потребует, по меньшей мере, введения таблицы в память для каждого типа прибора) или создания таблицы на уровне каждого устройства согласно процессу типа, описанного в связи с этапом Е22 (что предполагает распознавание характеристик разных типов летательного аппарата в каждом устройстве).
Описанные пример и версии представляют собой только возможный вариант применения изобретения.