[要約] RFC 9372 は、LDACSのアーキテクチャを概説し、民間航空向けの安全でスケーラブルかつスペクトラム効率の高い地上データリンクを提供することを目的としています。LDACSはIPv6をサポートし、高い信頼性と可用性を持つIP接続を提供することが重要であり、航空通信のIPベースへの移行を形作るためにIETFコミュニティにLDACSを紹介し、関連活動に関する認識を高め、専門知識を求めています。
Internet Engineering Task Force (IETF) N. Mäurer, Ed.
Request for Comments: 9372 T. Gräupl, Ed.
Category: Informational German Aerospace Center (DLR)
ISSN: 2070-1721 C. Schmitt, Ed.
Research Institute CODE, UniBwM
March 2023
This document gives an overview of the L-band Digital Aeronautical Communications System (LDACS) architecture, which provides a secure, scalable, and spectrum-efficient terrestrial data link for civil aviation. LDACS is a scheduled and reliable multi-application cellular broadband system with support for IPv6. It is part of a larger shift of flight guidance communication moving to IP-based communication. High reliability and availability of IP connectivity over LDACS, as well as security, are therefore essential. The intent of this document is to introduce LDACS to the IETF community, raise awareness on related activities inside and outside of the IETF, and to seek expertise in shaping the shift of aeronautics to IP.
このドキュメントは、L-Band Digital Aeronautical Communications System（LDACS）アーキテクチャの概要を示しています。これは、民間航空の安全でスケーラブルでスペクトル効率の高い地上データリンクを提供します。LDACSは、IPv6をサポートするスケジュールされた信頼性の高いマルチアプリケーションセルラーブロードバンドシステムです。これは、IPベースの通信に移行するフライトガイダンスコミュニケーションのより大きなシフトの一部です。したがって、LDACとセキュリティ上のIP接続の高い信頼性と可用性が不可欠です。このドキュメントの目的は、LDACをIETFコミュニティに紹介し、IETFの内外で関連する活動に関する認識を高め、航空のシフトをIPに形作る専門知識を求めることです。
This document is not an Internet Standards Track specification; it is published for informational purposes.
このドキュメントは、インターネット標準の追跡仕様ではありません。情報目的で公開されています。
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このドキュメントは、インターネットエンジニアリングタスクフォース（IETF）の製品です。IETFコミュニティのコンセンサスを表しています。公開レビューを受けており、インターネットエンジニアリングステアリンググループ（IESG）からの出版が承認されています。IESGによって承認されたすべてのドキュメントが、インターネット標準のあらゆるレベルの候補者であるわけではありません。RFC 7841のセクション2を参照してください。
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1. Introduction
2. Acronyms
3. Motivation and Use Cases
3.1. Voice Communications Today
3.2. Data Communications Today
4. Provenance and Documents
5. Applicability
5.1. Advances beyond the State of the Art
5.1.1. Priorities
5.1.2. Security
5.1.3. High Data Rates
5.2. Application
5.2.1. Air/Ground Multilink
5.2.2. Air/Air Extension for LDACS
5.2.3. Flight Guidance
5.2.4. Business Communications of Airlines
5.2.5. LDACS-Based Navigation
6. Requirements
7. Characteristics
7.1. LDACS Access Network
7.2. Topology
7.3. LDACS Protocol Stack
7.3.1. LDACS Physical Layer
7.3.2. LDACS Data Link Layer
7.3.3. LDACS Subnetwork Layer and Protocol Services
7.4. LDACS Mobility
7.5. LDACS Management Interfaces and Protocols
8. Reliability and Availability
8.1. Below Layer 1
8.2. Layers 1 and 2
8.3. Beyond Layer 2
9. Security Considerations
9.1. Security in Wireless Digital Aeronautical Communications
9.2. Security in Depth
9.3. LDACS Security Requirements
9.4. LDACS Security Objectives
9.5. LDACS Security Functions
9.6. LDACS Security Architecture
9.6.1. Entities
9.6.2. Entity Identification
9.6.3. Entity Authentication and Key Establishment
9.6.4. Message-In-Transit Confidentiality, Integrity, and
Authenticity
9.7. Considerations on LDACS Security Impact on IPv6 Operational
Security
10. IANA Considerations
11. Informative References
Appendix A. Selected Information from DO-350A
Acknowledgements
Authors' Addresses
One of the main pillars of the modern Air Traffic Management (ATM) system is the existence of a communications infrastructure that enables efficient aircraft control and safe aircraft separation in all phases of flight. Current systems are technically mature, but they are suffering from the Very High Frequency (VHF) band's increasing saturation in high-density areas and the limitations posed by analog radio communications. Therefore, aviation strives for a sustainable modernization of the aeronautical communications infrastructure on the basis of IP.
現代の航空交通管理（ATM）システムの主な柱の1つは、飛行のすべての段階で効率的な航空機制御と安全な航空機分離を可能にする通信インフラストラクチャの存在です。現在のシステムは技術的に成熟していますが、高密度の領域での非常に高い頻度（VHF）バンドの飽和の増加と、アナログ無線通信によってもたらされる制限に苦しんでいます。したがって、航空は、IPに基づいて航空通信インフラストラクチャの持続可能な近代化を目指しています。
This modernization is realized in two steps: (1) the transition of communications data links from analog to digital technologies and (2) the introduction of IPv6-based networking protocols [RFC8200] in aeronautical networks [ICAO2015].
この近代化は、2つのステップで実現されます。（1）アナログからデジタルテクノロジーへの通信データリンクの遷移、および（2）航空ネットワーク[ICAO2015]におけるIPv6ベースのネットワークプロトコル[RFC8200]の導入。
Step (1) is realized via ATM communications transitioning from analog VHF voice [KAMA2010] to more spectrum-efficient digital data communication. For terrestrial communications, the Global Air Navigation Plan (GANP) created by the International Civil Aviation Organization (ICAO) foresees this transition to be realized by the development of the L-band Digital Aeronautical Communications System (LDACS). Since Central Europe has been identified as the area of the world that suffers the most from increased saturation of the VHF band, the initial rollout of LDACS will likely start there and continue to other increasingly saturated zones such as the East and West Coast of the US and parts of Asia [ICAO2018].
ステップ（1）は、アナログVHF Voice [Kama2010]からよりスペクトル効率の高いデジタルデータ通信に移行するATM通信を介して実現されます。地上通信のために、国際民間航空機関（ICAO）によって作成されたグローバル航空航法計画（GANP）は、L-Band Digital Aeronautical Communications System（LDACS）の開発によって実現されると予測しています。中央ヨーロッパは、VHFバンドの飽和の増加から最も苦しむ世界の地域として特定されているため、LDACの最初の展開はおそらくそこから始まり、米国の東と西海岸などのますます飽和ゾーンに続く可能性がありますアジアの一部[ICAO2018]。
Technically, LDACS enables IPv6-based Air/Ground (A/G) communication related to aviation safety and regularity of flight [ICAO2015]. Passenger communication and similar services are not supported since only communications related to "safety and regularity of flight" are permitted in protected aviation frequency bands. The particular challenge is that no additional frequencies can be made available for terrestrial aeronautical communication; thus, it was necessary to develop coexistence mechanisms and procedures to enable the interference-free operation of LDACS in parallel with other aeronautical services and systems in the protected frequency band. Since LDACS will be used for aircraft guidance, high reliability and availability for IP connectivity over LDACS are essential.
技術的には、LDACSは、航空安全と飛行の規則性に関連するIPv6ベースの空気/地上（A/G）通信を有効にします[ICAO2015]。「安全性とフライトの規則性」に関連する通信のみが保護された航空周波数帯で許可されているため、乗客のコミュニケーションと同様のサービスはサポートされていません。特定の課題は、地上の航空通信に追加の周波数を利用できないことです。したがって、保護された周波数帯域で他の航空サービスおよびシステムと並行してLDACの干渉を含まない動作を可能にするために、共存メカニズムと手順を開発する必要がありました。LDACは航空機のガイダンスに使用されるため、LDACを介したIP接続の高い信頼性と可用性が不可欠です。
LDACS is standardized in ICAO and the European Organization for Civil Aviation Equipment (EUROCAE).
LDACSは、ICAOおよび欧州民間航空機器機関（Eurocae）に標準化されています。
This document provides information to the IETF community about the aviation industry transition of flight guidance systems from analog to digital, provides context for LDACS relative to related IETF activities [LISP-GB-ATN], and seeks expertise on realizing reliable IPv6 over LDACS for step (1). This document does not intend to advance LDACS as an IETF Standards Track document.
このドキュメントは、アナログからデジタルへのフライトガイダンスシステムの航空業界の移行に関する情報をIETFコミュニティに提供し、関連するIETFアクティビティ[LISP-GB-ATN]と比較してLDACのコンテキストを提供し、ステップで信頼できるIPv6を介して信頼できるIPv6を実現する専門知識を求めています（1）。このドキュメントは、IETF標準トラックドキュメントとしてLDACSを進めるつもりはありません。
Step (2) is a strategy for the worldwide rollout of IPv6-capable digital aeronautical internetworking. This is called the Aeronautical Telecommunications Network (ATN) / Internet Protocol Suite (IPS) (hence, ATN/IPS). It is specified in the ICAO document Doc 9896 [ICAO2015], the Radio Technical Commission for Aeronautics (RTCA) document DO-379 [RTCA2019], the EUROCAE document ED-262 [EURO2019], and the Aeronautical Radio Incorporated (ARINC) document 858 [ARI2021]. LDACS is subject to these regulations since it provides an "access network" (link-layer data link) to the ATN/IPS.
ステップ（2）は、IPv6対応のデジタル航空インターネットワークの世界的な展開のための戦略です。これは、航空通信ネットワーク（ATN） /インターネットプロトコルスイート（IPS）（したがって、ATN / IPS）と呼ばれます。ICAO Document Doc 9896 [ICAO2015]、Aeronauticsの無線技術委員会DO-379 [RTCA2019]、Eurocae Document ED-262 [EURO2019]、およびAeronautical Radio Incorporated（ARINC）8588888888で指定されています。[ARI2021]。LDACSは、ATN/IPSに「アクセスネットワーク」（リンク層データリンク）を提供するため、これらの規制の対象となります。
ICAO has chosen IPv6 as a basis for the ATN/IPS mostly for historical reasons since a previous architecture based on ISO/OSI protocols (the ATN/OSI) failed in the marketplace.
ICAOは、ISO/OSIプロトコル（ATN/OSI）に基づく以前のアーキテクチャが市場で失敗したため、主に歴史的な理由でATN/IPの基礎としてIPv6を選択しました。
In the context of safety-related communications, LDACS will play a major role in future ATM. ATN/IPS data links will provide diversified terrestrial and space-based connectivity in a multilink concept called the Future Communications Infrastructure (FCI) [VIR2021]. From a technical point of view, the FCI will realize airborne and multihomed IPv6 networks connected to a global ground network via at least two independent communication technologies. This is considered in more detail in related documents [LISP-GB-ATN] [RTGWG-ATN-BGP]. As such, ICAO has actively sought out the support of IETF to define a mobility solution for step (2), which is currently the Locator/ID Separation Protocol (LISP).
安全関連の通信の文脈では、LDACSは将来のATMで大きな役割を果たします。ATN/IPSデータリンクは、The Future Communications Infrastructure（FCI）[Vir2021]と呼ばれるマルチリンクコンセプトで、多様な地上および宇宙ベースの接続性を提供します。技術的な観点から、FCIは、少なくとも2つの独立した通信技術を介して、グローバルグラウンドネットワークに接続された空中およびマルチホームのIPv6ネットワークを実現します。これは、関連文書[lisp-gb-atn] [rtgwg-atn-bgp]でより詳細に考慮されています。そのため、ICAOは、現在ロケーター/ID分離プロトコル（LISP）であるステップ（2）のモビリティソリューションを定義するために、IETFのサポートを積極的に求めています。
In the context of the Reliable and Available Wireless (RAW) Working Group, developing options, such as intelligent switching between data links, for reliably delivering content from and to endpoints is foreseen. As LDACS is part of such a concept, the work of RAW is immediately applicable. In general, with the aeronautical communications system transitioning to ATN/IPS and data being transported via IPv6, closer cooperation and collaboration between the aeronautical and IETF community is desirable.
信頼性が高く利用可能なワイヤレス（RAW）ワーキンググループのコンテキストでは、データリンク間のインテリジェントな切り替えなどのオプションを開発し、コンテンツを確実に配信するためのエンドポイントを確実に配信することが予見されます。LDACSはそのような概念の一部であるため、RAWの作品はすぐに適用されます。一般に、Aeronautical CommunicationsシステムがATN/IPSに移行し、IPv6を介してデータが輸送されるため、AeronauticalとIETFコミュニティの間の緊密な協力とコラボレーションが望ましいです。
LDACS standardization within the framework of ICAO started in December 2016. As of 2022, the ICAO standardization group has produced the final Standards and Recommended Practices (SARPS) document [ICAO2022] that defines the general characteristics of LDACS. By the end of 2023, the ICAO standardization group plans to have developed an ICAO technical manual, which is the ICAO equivalent to a technical standard. The LDACS standardization is not finished yet; therefore, this document is a snapshot of the current status. The physical characteristics of an LDACS installation (form, fit, and function) will be standardized by EUROCAE. Generally, the group is open to input from all sources and encourages cooperation between the aeronautical and IETF communities.
ICAOの枠組み内のLDACS標準化は2016年12月に開始されました。2022年の時点で、ICAO標準化グループは、LDACSの一般的な特性を定義する最終標準と推奨プラクティス（SARP）文書[ICAO2022]を作成しました。2023年末までに、ICAO標準化グループは、技術基準に相当するICAOのICAO技術マニュアルを開発する予定です。LDACSの標準化はまだ終了していません。したがって、このドキュメントは、現在のステータスのスナップショットです。LDACSインストール（フォーム、フィット、および機能）の物理的特性は、ユーロセーによって標準化されます。一般的に、グループはすべての情報源からの意見を求めており、航空コミュニティとIETFコミュニティ間の協力を奨励しています。
The following terms are used in the context of RAW in this document:
次の用語は、このドキュメントのRAWのコンテキストで使用されます。
A/A:
A/A：
Air/Air
空気/空気
A/G:
A/G：
Air/Ground
空気/地面
A2G:
A2G：
Air-to-Ground
空から地面
ACARS:
ACARS：
Aircraft Communications Addressing and Reporting System
航空機通信のアドレス指定と報告システム
AC-R:
AC-R：
Access Router
アクセスルーター
ADS-B:
ADS-B：
Automatic Dependent Surveillance - Broadcast
自動依存監視 - 放送
ADS-C:
ADS-C：
Automatic Dependent Surveillance - Contract
自動依存監視 - 契約
AeroMACS:
aeromacs：
Aeronautical Mobile Airport Communications System
航空モバイル空港通信システム
ANSP:
ansp：
Air Traffic Network Service Provider
航空交通ネットワークサービスプロバイダー
AOC:
AOC：
Aeronautical Operational Control
航空運用制御
ARINC:
ARINC：
Aeronautical Radio Incorporated
航空無線法人
ARQ:
ARQ：
Automatic Repeat reQuest
自動リピートリクエスト
AS:
として：
Aircraft Station
航空機駅
ATC:
ATC：
Air Traffic Control
航空管制
ATM:
ATM：
Air Traffic Management
航空交通管理
ATN:
ATN：
Aeronautical Telecommunications Network
航空通信ネットワーク
ATS:
ATS：
Air Traffic Service
航空交通サービス
BCCH:
BCCH：
Broadcast Channel
ブロードキャストチャネル
CCCH:
CCCH：
Common Control Channel
共通制御チャネル
CM:
CM：
Context Management
コンテキスト管理
CNS:
CNS：
Communication Navigation Surveillance
通信ナビゲーションサーベイランス
COTS:
コット：
Commercial Off-The-Shelf
コマーシャルオフシェルフ
CPDLC:
CPDLC：
Controller-Pilot Data Link Communications
コントローラーパイロットデータリンク通信
CSP:
CSP：
Communications Service Provider
通信サービスプロバイダー
DCCH:
DCCH：
Dedicated Control Channel
専用の制御チャネル
DCH:
DCH：
Data Channel
データチャネル
Diffserv:
diffserv：
Differentiated Services
差別化されたサービス
DLL:
DLL：
Data Link Layer
データリンクレイヤー
DLS:
DLS：
Data Link Service
データリンクサービス
DME:
DME：
Distance Measuring Equipment
距離測定機器
DSB-AM:
DSB-AM：
Double Side-Band Amplitude Modulation
ダブルサイドバンド振幅変調
DTLS:
DTLS：
Datagram Transport Layer Security
データグラムトランスポートレイヤーセキュリティ
EUROCAE:
ユーロセ：
European Organization for Civil Aviation Equipment
欧州民間航空機器機関
FAA:
FAA：
Federal Aviation Administration
連邦航空局
FCI:
FCI：
Future Communications Infrastructure
将来のコミュニケーションインフラストラクチャ
FDD:
FDD：
Frequency Division Duplex
周波数分割デュプレックス
FL:
FL：
Forward Link
フォワードリンク
GANP:
GANP：
Global Air Navigation Plan
グローバル航空ナビゲーション計画
GBAS:
GBAS：
Ground-Based Augmentation System
地上ベースの増強システム
GNSS:
GNSS：
Global Navigation Satellite System
グローバルナビゲーション衛星システム
GS:
GS：
Ground-Station
地上
G2A:
G2A：
Ground-to-Air
地面から空中
HF:
HF：
High Frequency
高周波
ICAO:
icao：
International Civil Aviation Organization
国際民間航空機関
IP:
IP：
Internet Protocol
インターネットプロトコル
IPS:
ips：
Internet Protocol Suite
インターネットプロトコルスイート
kbit/s:
kbit/s：
kilobit per second
1秒あたりのキロビット
LDACS:
LDACS：
L-band Digital Aeronautical Communications System
Lバンドデジタル航空通信システム
LISP:
舌足らずの発音：
Locator/ID Separation Protocol
ロケーター/ID分離プロトコル
LLC:
LLC：
Logical Link Control
論理リンク制御
LME:
LME：
LDACS Management Entity
LDACS管理エンティティ
MAC:
マック：
Medium Access Control
中程度のアクセス制御
MF:
MF：
Multiframe
Multiframe
NETCONF:
NetConf：
Network Configuration Protocol
ネットワーク構成プロトコル
OFDM:
OFDM：
Orthogonal Frequency Division Multiplexing
直交周波数分割多重化
OFDMA:
Ofdma：
Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access
直交周波数除算マルチプレックスアクセス
OSI:
OSI：
Open Systems Interconnection
オープンシステムの相互接続
PHY:
Phy：
Physical Layer
物理層
QPSK:
QPSK：
Quadrature Phase-Shift Keying
四方率の位相シフトキーイング
RACH:
ラック：
Random-Access Channel
ランダムアクセスチャネル
RL:
RL：
Reverse Link
リバースリンク
RTCA:
RTCA：
Radio Technical Commission for Aeronautics
航空技術委員会
SARPS:
sarps：
Standards and Recommended Practices
基準と推奨される慣行
SDR:
SDR：
Software-Defined Radio
ソフトウェア定義ラジオ
SESAR:
SESAR：
Single European Sky ATM Research
単一のヨーロッパの空ATM研究
SF:
SF：
Super-Frame
スーパーフレーム
SNMP:
SNMP：
Simple Network Management Protocol
シンプルなネットワーク管理プロトコル
SNP:
SNP：
Subnetwork Protocol
サブネットワークプロトコル
VDLm2:
VDLM2：
VHF Data Link mode 2
VHFデータリンクモード2
VHF:
VHF：
Very High Frequency
非常に高い頻度
VI:
VI：
Voice Interface
音声インターフェイス
Aircraft are currently connected to Air Traffic Control (ATC) and Aeronautical Operational Control (AOC) services via voice and data communications systems through all phases of flight. ATC refers to communication for flight guidance. AOC is a generic term referring to the business communication of airlines and refers to the mostly proprietary exchange of data between the aircraft of the airline and the airline's operation centers and service partners. The ARINC document 633 was developed and first released in 2007 [ARI2019] with the goal to standardize these messages for interoperability, e.g., messages between the airline and fueling or de-icing companies. Within the airport and terminal area, connectivity is focused on high bandwidth communications. However, in the en route domain, high reliability, robustness, and range are the main foci. Voice communications may use the same or different equipment as data communications systems. In the following, the main differences between voice and data communications capabilities are summarized. The assumed list of use cases for LDACS complements the list of use cases stated in [RAW-USE-CASES] and the list of reliable and available wireless technologies presented in [RAW-TECHNOS].
航空機は現在、飛行のすべての段階を介して、音声およびデータ通信システムを介して航空交通制御（ATC）および航空運用制御（AOC）サービスに接続されています。ATCとは、フライトガイダンスのコミュニケーションを指します。AOCは、航空会社のビジネス通信を指す一般的な用語であり、航空会社の航空機と航空会社の運用センターとサービスパートナーとの間のデータのほとんどのデータ交換を指します。ARINC Document 633は、2007年に最初にリリースされ[ARI2019]、これらのメッセージを相互運用性、たとえば航空会社と燃料供給または脱却会社の間のメッセージを標準化することを目標としています。空港とターミナルエリア内では、接続性は高い帯域幅通信に焦点を当てています。ただし、途中のドメインでは、高い信頼性、堅牢性、および範囲が主要な焦点です。音声通信は、データ通信システムと同じまたは異なる機器を使用する場合があります。以下では、音声とデータ通信機能の主な違いを要約します。LDACSの想定されるユースケースのリストは、[Raw-Use-Cases]に記載されているユースケースのリストと、[Raw-Technos]で提示された信頼性の高い利用可能なワイヤレステクノロジーのリストを補完します。
Voice links are used for Air/Ground (A/G) and Air/Air (A/A) communications. The communications equipment can be installed on ground or in the aircraft, in which cases the High Frequency (HF) or VHF frequency band is used. For remote domains, voice communications can also be satellite-based. All VHF and HF voice communications are operated via open Broadcast Channels (BCCHs) without authentication, encryption, or other protective measures. The use of well-proven communications procedures via BCCHs, such as phraseology or read-backs, requiring well-trained personnel help to enhance the safety of communications but does not replace necessary cryptographical security mechanisms. The main voice communications media is still the analog VHF Double Side-Band Amplitude Modulation (DSB-AM) communications technique supplemented by HF single side-band amplitude modulation and satellite communications for remote and oceanic regions. DSB-AM has been in use since 1948, works reliably and safely, and uses low-cost communication equipment. These are the main reasons why VHF DSB-AM communications are still in use, and it is likely that this technology will remain in service for many more years. However, this results in current operational limitations and impediments in deploying new ATM applications, such as flight-centric operation with point-to-point communications between pilots and ATC officers [BOE2019].
音声リンクは、空気/地面（A/G）および空気/空気（A/A）通信に使用されます。通信機器は、地上または航空機に設置できます。この場合、高周波（HF）またはVHF周波数帯域が使用されます。リモートドメインの場合、音声通信は衛星ベースにすることもできます。すべてのVHFおよびHF音声通信は、認証、暗号化、またはその他の保護対策なしに、オープンブロードキャストチャネル（BCCH）を介して動作します。よく訓練された人員を必要とするBCCHを介したBCCHを介した適切に実証された通信手順の使用は、コミュニケーションの安全性を高めるのに役立ちますが、必要な暗号化セキュリティメカニズムに取って代わるものではありません。主な音声通信メディアは、HFシングルサイドバンド振幅変調とリモートおよび海洋地域の衛星通信を補完するアナログVHFダブルサイドバンド振幅変調（DSB-AM）通信技術です。DSB-AMは1948年から使用されており、確実に安全に機能し、低コストの通信機器を使用しています。これらは、VHF DSB-AM通信がまだ使用されている主な理由であり、この技術は何年もの間維持されている可能性があります。ただし、これにより、パイロットとATC役員の間のポイントツーポイント通信を伴うフライト中心の操作など、新しいATMアプリケーションの展開における現在の運用上の制限と障害が生じます[BOE2019]。
Like for voice communications, data communications into the cockpit are currently provided by ground-based equipment operating either on HF or VHF radio bands or by legacy satellite systems. All these communication systems use narrowband radio channels with a data throughput capacity in the order of kbit/s. Additional communications systems are available while the aircraft is on the ground, such as the Aeronautical Mobile Airport Communications System (AeroMACS) or public cellular networks, that operate in the Airport (APT) domain and are able to deliver broadband communications capability [BOE2019].
音声通信のように、コックピットへのデータ通信は現在、HFまたはVHFラジオバンドまたはレガシー衛星システムのいずれかで動作する地上ベースの機器によって提供されています。これらのすべての通信システムは、Kbit/sの順にデータスループット容量を持つ狭帯域無線チャネルを使用しています。空港で動作し、ブロードバンド通信機能を提供できる航空モバイル空港通信システム（Aeromacs）やパブリックセルラーネットワークなど、航空機が地上にある間、追加の通信システムが利用可能です[BOE2019]。
For regulatory reasons, the data communications networks used for the transmission of data relating to the safety and regularity of flight must be strictly isolated from those providing entertainment services to passengers. This leads to a situation where the flight crews are supported by narrowband services during flight while passengers have access to in-flight broadband services. The current HF and VHF data links cannot provide broadband services now or in the future due to the lack of available spectrum. This technical shortcoming is becoming a limitation to enhanced ATM operations, such as trajectory-based operations and 4D trajectory negotiations [BOE2019].
規制上の理由から、飛行の安全性と規則性に関連するデータの送信に使用されるデータ通信ネットワークは、乗客にエンターテイメントサービスを提供する人々から厳密に隔離する必要があります。これは、乗客が飛行中に飛行中に飛行中の狭帯域サービスによってサポートされる状況につながります。現在のHFおよびVHFデータリンクは、利用可能なスペクトルが不足しているため、現在または将来ブロードバンドサービスを提供することはできません。この技術的な欠点は、軌道ベースの操作や4D軌道交渉など、ATM運用を強化するための制限になりつつあります[BOE2019]。
Satellite-based communications are currently under investigation, and enhanced capabilities that will be able to provide in-flight broadband services and communications supporting the safety and regularity of flight are under development. In parallel, the ground-based broadband data link technology LDACS is being standardized by ICAO and has recently shown its maturity during flight tests [MAE20211] [BEL2021]. The LDACS technology is scalable, secure, and spectrum-efficient, and it provides significant advantages to the users and service providers. It is expected that both satellite systems and LDACS will be deployed to support the future aeronautical communication needs as envisaged by the ICAO GANP [BOE2019].
衛星ベースの通信は現在調査中であり、飛行の安全性と規則性をサポートする機内ブロードバンドサービスと通信を提供できる強化された機能が開発中です。並行して、地上ベースのブロードバンドデータリンクテクノロジーLDACSはICAOによって標準化されており、最近、飛行試験中にその成熟度を示しています[MAE20211] [BEL2021]。LDACSテクノロジーはスケーラブルで安全で、スペクトル効率が高く、ユーザーとサービスプロバイダーに大きな利点を提供します。衛星システムとLDACの両方が、ICAO GANP [BOE2019]によって想定されているように、将来の航空通信ニーズをサポートするために展開されることが予想されます。
The development of LDACS has already made substantial progress in the Single European Sky ATM Research (SESAR) framework and is currently being continued in the follow-up program SESAR2020 [RIH2018]. A key objective of these activities is to develop, implement, and validate a modern aeronautical data link that is able to evolve with aviation needs over the long term. To this end, an LDACS specification has been produced [GRA2020] and is continuously updated. Transmitter demonstrators were developed to test the spectrum compatibility of LDACS with legacy systems operating in the L-band [SAJ2014], and the overall system performance was analyzed by computer simulations, indicating that LDACS can fulfill the identified requirements [GRA2011].
LDACSの開発は、単一のヨーロッパSky ATM Research（SESAR）フレームワークですでに大きな進歩を遂げており、現在、フォローアッププログラムSESAR2020 [RIH2018]で継続されています。これらのアクティビティの重要な目的は、長期的に航空ニーズとともに進化できる最新の航空データリンクを開発、実装、および検証することです。この目的のために、LDACS仕様が作成され[GRA2020]、継続的に更新されます。トランスミッターのデモンストレーターは、LDACとLバンドで動作するレガシーシステムとのスペクトル互換性をテストするために開発され、システム全体のパフォーマンスはコンピューターシミュレーションによって分析され、LDACが特定された要件を満たすことができることを示しています[GRA2011]。
Up to now, LDACS standardization has been focused on the development of the Physical Layer (PHY) and the Data Link Layer (DLL). Only recently have higher layers come into the focus of the LDACS development activities. Currently no "IPv6 over LDACS" specification is defined; however, SESAR2020 has started experimenting with IPv6-based LDACS and ICAO plans to seek guidance from IETF to develop IPv6 over LDACS. As of May 2022, LDACS defines 1536-byte user data packets [GRA2020] in which IPv6 traffic shall be encapsulated. Additionally, Robust Header Compression (ROHC) [RFC5795] is considered on the LDACS Subnetwork Protocol (SNP) layer (cf. Section 7.3.3).
これまで、LDACSの標準化は、物理層（PHY）とデータリンク層（DLL）の開発に焦点を合わせてきました。最近では、LDACS開発活動に焦点を当てている高層があります。現在、「LDACS上のIPv6」仕様は定義されていません。ただし、SESAR2020はIPv6ベースのLDACSの実験を開始しており、ICAOはLDACを介してIPv6を開発するためにIETFからガイダンスを求める計画を立てています。2022年5月現在、LDACSは、IPv6トラフィックをカプセル化する1536バイトのユーザーデータパケット[GRA2020]を定義しています。さらに、LDACSサブネットワークプロトコル（SNP）層（セクション7.3.3を参照）で、堅牢なヘッダー圧縮（ROHC）[RFC5795]が考慮されます。
The IPv6 architecture for the aeronautical telecommunication network is called the ATN/IPS. Link-layer technologies within the ATN/IPS encompass LDACS [GRA2020], AeroMACS [KAMA2018], and several SatCOM candidates; combined with the ATN/IPS, these are called the "FCI". The FCI will support quality of service, link diversity, and mobility under the umbrella of the "multilink concept". The "multilink concept" describes the idea that depending on link quality, communication can be switched seamlessly from one data link technology to another. This work is led by the ICAO Communication Panel Working Group (WG-I).
航空通信ネットワークのIPv6アーキテクチャは、ATN/IPSと呼ばれます。ATN/IPS内のリンク層技術は、LDACS [GRA2020]、Aeromacs [Kama2018]、およびいくつかのSATCOM候補を包含しています。ATN/IPSと組み合わせて、これらは「FCI」と呼ばれます。FCIは、「マルチリンクコンセプト」の傘下でのサービス品質、リンクの多様性、モビリティをサポートします。「Multilink Concept」は、リンクの品質に応じて、通信をあるデータリンクテクノロジーから別のデータにシームレスに切り替えることができるという考えを説明しています。この作業は、ICAO通信パネルワーキンググループ（WG-I）が主導しています。
In addition to standardization activities, several industrial LDACS prototypes have been built. One set of LDACS prototypes has been evaluated in flight trials confirming the theoretical results predicting the system performance [GRA2018] [MAE20211] [BEL2021].
標準化活動に加えて、いくつかの産業用LDACSプロトタイプが構築されています。LDACSプロトタイプの1つは、システムのパフォーマンスを予測する理論的結果を確認するフライト試験で評価されています[GRA2018] [MAE20211] [BEL2021]。
LDACS is a multi-application cellular broadband system capable of simultaneously providing various kinds of Air Traffic Services (ATSs) including ATS-B3 and AOC communications services from deployed Ground-Stations (GSs). The physical layer and data link layer of LDACS are optimized for Controller-Pilot Data Link Communications (CPDLC), but the system also supports digital A/G voice communications.
LDACSは、Deployed Groundation（GSS）からATS-B3やAOC通信サービスを含むさまざまな種類の航空交通サービス（ATS）を同時に提供できる多利用セルラーブロードバンドシステムです。LDACの物理層とデータリンク層は、コントローラーパイロットデータリンク通信（CPDLC）に最適化されていますが、システムはデジタルA/G音声通信もサポートしています。
LDACS supports communications in all airspaces (airport, terminal maneuvering area, and en route) and on the airport surface. The physical LDACS cell coverage is effectively decoupled from the operational coverage required for a particular service. This is new in aeronautical communications. Services requiring wide-area coverage can be installed at several adjacent LDACS cells. The handover between the involved LDACS cells is seamless, automatic, and transparent to the user. Therefore, the LDACS communications concept enables the aeronautical communication infrastructure to support future dynamic airspace management concepts.
LDACSは、すべての空域（空港、ターミナル操縦エリア、および途中）および空港表面での通信をサポートしています。物理LDACSセルのカバレッジは、特定のサービスに必要な運用上のカバレッジから効果的に切り離されています。これは、航空通信で新しいものです。広い地域のカバレッジを必要とするサービスは、いくつかの隣接するLDACSセルに設置できます。関係するLDACSセル間の引き渡しは、シームレスで自動的で、ユーザーに透明です。したがって、LDACS通信の概念により、航空通信インフラストラクチャは、将来の動的な空域管理の概念をサポートすることができます。
LDACS will offer several capabilities that are not yet provided in contemporarily deployed aeronautical communications systems. These capabilities were already tested and confirmed in lab or flight trials with available LDACS prototype hardware [BEL2021] [MAE20211].
LDACSは、現代に展開された航空通信システムでまだ提供されていないいくつかの機能を提供します。これらの機能は既にテストされ、LABまたは飛行試験で利用可能なLDACSプロトタイプハードウェア[BEL2021] [MAE20211]を使用して確認されました。
LDACS is able to manage service priorities, which is an important feature that is not available in some of the current data link deployments. Thus, LDACS guarantees bandwidth availability, low latency, and high continuity of service for safety-critical ATS applications while simultaneously accommodating less safety-critical AOC services.
LDACSはサービスの優先順位を管理できます。これは、現在のデータリンクの展開の一部では利用できない重要な機能です。したがって、LDACSは、安全性が低いATSアプリケーションの帯域幅の可用性、低レイテンシ、および高度なサービスの高い継続性を保証し、同時に安全性の低いAOCサービスに対応します。
LDACS is a secure data link with built-in security mechanisms. It enables secure data communications for ATS and AOC services, including secured private communications for aircraft operators and Air Traffic Network Service Providers (ANSPs). This includes concepts for key and trust management, Mutual Authentication and Key Establishment (MAKE) protocols, key derivation measures, user and control message-in-transit protection, secure logging, and availability and robustness measures [MAE20182] [MAE2021].
LDACSは、組み込みのセキュリティメカニズムを備えた安全なデータリンクです。ATSおよびAOCサービスの安全なデータ通信を可能にします。これには、航空機のオペレーターや航空機ネットワークサービスプロバイダー（ANSP）向けの安全なプライベート通信が含まれます。これには、主要および信頼管理、相互認証と主要な設立（MAKE）プロトコル、キー派生測定、ユーザーとコントロールの輸送メッセージ保護、安全性ロギング、可用性と堅牢性測定[MAE20182] [MAE2021]の概念が含まれます。
The user data rate of LDACS is 315 kbit/s to 1428 kbit/s on the Forward Link (FL) for the Ground-to-Air (G2A) connection, and 294 kbit/s to 1390 kbit/s on the Reverse Link (RL) for the Air-to-Ground (A2G) connection, depending on coding and modulation. This is up to two orders of magnitude greater than what current terrestrial digital aeronautical communications systems, such as the VHF Data Link mode 2 (VDLm2), provide; see [ICAO2019] [GRA2020].
LDACSのユーザーデータレートは、地上（G2A）接続に対してフォワードリンク（FL）で315 KBIT/sから1428 KBIT/s、リバースリンクで294 KBIT/sから1390 kbit/sです（rl）コーディングと変調に応じて、空中（A2G）接続用。これは、VHFデータリンクモード2（VDLM2）などの現在の地上のデジタル航空通信システムよりも最大2桁大きくなっています。[ICAO2019] [GRA2020]を参照してください。
LDACS will be used by several aeronautical applications ranging from enhanced communications protocol stacks (multihomed mobile IPv6 networks in the aircraft and potentially ad-hoc networks between aircraft) to broadcast communication applications (Global Navigation Satellite System (GNSS) correction data) and integration with other service domains (using the communications signal for navigation) [MAE20211]. Also, a digital voice service offering better quality and service than current HF and VHF systems is foreseen.
LDACSは、強化された通信プロトコルスタック（航空機のマルチホームモバイルIPv6ネットワーク、および航空機間の潜在的にアドホックネットワーク）から、通信アプリケーション（グローバルナビゲーション衛星システム（GNSS）修正データ）およびその他の統合まで、いくつかの航空アプリケーションで使用されます。サービスドメイン（ナビゲーションに通信信号を使用）[MAE20211]。また、現在のHFおよびVHFシステムよりも優れた品質とサービスを提供するデジタル音声サービスが予見されています。
It is expected that LDACS, together with upgraded satellite-based communications systems, will be deployed within the FCI and constitute one of the main components of the multilink concept within the FCI.
LDACSは、アップグレードされた衛星ベースの通信システムとともに、FCI内に展開され、FCI内のマルチリンクコンセプトの主要コンポーネントの1つになることが予想されます。
Both technologies, LDACS and satellite systems, have their specific benefits and technical capabilities that complement each other. Satellite systems are especially well-suited for large coverage areas with less dense air traffic, e.g., oceanic regions. LDACS is well-suited for dense air traffic areas, e.g., continental areas or hotspots around airports and terminal airspace. In addition, both technologies offer comparable data link capacity; thus, both are well-suited for redundancy, mutual back-up, or load balancing.
LDACSと衛星システムの両方のテクノロジーには、互いに補完する特定の利点と技術的能力があります。衛星システムは、特に密度の低い航空交通量が少ない大規模なカバレッジエリアに適しています。たとえば、海洋地域。LDACSは、空港やターミナル空域の周りの大陸エリアやホットスポットなど、密集した航空交通エリアに適しています。さらに、両方のテクノロジーは、同等のデータリンク容量を提供します。したがって、どちらも冗長性、相互バックアップ、または負荷分散に適しています。
Technically, the FCI multilink concept will be realized by multihomed mobile IPv6 networks in the aircraft. The related protocol stack is currently under development by ICAO, within SESAR, and the IETF. Currently, two layers of mobility are foreseen. Local mobility within the LDACS access network is realized through Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6), and global mobility between "multilink" access networks (which need not be LDACS) is implemented on top of LISP [LISP-GB-ATN] [RFC9300] [RFC9301].
技術的には、FCIマルチリンクコンセプトは、航空機のマルチホームモバイルIPv6ネットワークによって実現されます。関連するプロトコルスタックは現在、SESAR内およびIETF内のICAOによって開発中です。現在、2層の機動性が予見されています。LDACSアクセスネットワーク内のローカルモビリティは、プロキシモバイルIPv6（PMIPV6）を通じて実現され、「MultiLink」アクセスネットワーク（LDACSである必要はありません）間のグローバルモビリティがLISP [LISP-GB-ATN] [RFC9300] [RFC9300] [RFC9301]。
A potential extension of the multilink concept is its extension to the integration of ad-hoc networks between aircraft.
マルチリンク概念の潜在的な拡張は、航空機間のアドホックネットワークの統合への拡張です。
Direct A/A communication between aircraft in terms of ad-hoc data networks is currently considered a research topic since there is no immediate operational need for it, although several possible use cases are discussed (Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B), digital voice, wake vortex warnings, and trajectory negotiation) [BEL2019]. It should also be noted that currently deployed analog VHF voice radios support direct voice communication between aircraft, making a similar use case for digital voice plausible.
アドホックデータネットワークに関して航空機間の直接的なA/A通信は、即時の運用上の必要がないため、現在研究トピックと見なされていますが、いくつかの可能なユースケースが議論されています（自動依存監視 - 放送（ADS-B）、デジタル音声、渦の警告、軌跡の交渉）[BEL2019]。また、現在展開されているアナログVHF音声ラジオが航空機間の直接的な音声通信をサポートしており、デジタル音声の同様のユースケースをもっともらしいものにしていることにも注意する必要があります。
LDACS A/A is currently not a part of the standardization process and will not be covered within this document. However, it is planned that LDACS A/A will be rolled out after the initial deployment of LDACS A/G and seamlessly integrated in the existing LDACS ground-based system.
LDACS A/Aは現在、標準化プロセスの一部ではなく、このドキュメントではカバーされません。ただし、LDACS A/Gの最初の展開後にLDACS A/Aが展開され、既存のLDACSグランドベースのシステムにシームレスに統合されることが計画されています。
The FCI (and therefore LDACS) is used to provide flight guidance. This is realized using three applications:
FCI（したがってLDACS）は、フライトガイダンスを提供するために使用されます。これは、3つのアプリケーションを使用して実現されます。
1. Context Management (CM): The CM application manages the automatic logical connection to the ATC center currently responsible to guide the aircraft. Currently, this is done by the air crew manually changing VHF voice frequencies according to the progress of the flight. The CM application automatically sets up equivalent sessions.
1. コンテキスト管理（CM）：CMアプリケーションは、航空機を導く責任があるATCセンターへの自動論理接続を管理します。現在、これは、飛行の進行に応じてVHF音声周波数を手動で変更する航空乗組員によって行われています。CMアプリケーションは、同等のセッションを自動的にセットアップします。
2. Controller-Pilot Data Link Communications (CPDLC): The CPDLC application provides the air crew with the ability to exchange data messages similar to text messages with the currently responsible ATC center. The CPDLC application takes over most of the communication currently performed over VHF voice and enables new services that do not lend themselves to voice communication (i.e., trajectory negotiation).
2. Controller-Pilot Data Link Communications（CPDLC）：CPDLCアプリケーションは、現在責任のあるATCセンターとテキストメッセージと同様のデータメッセージを交換する機能を航空会社に提供します。CPDLCアプリケーションは、現在VHF Voiceで実行されているほとんどの通信を引き継ぎ、音声通信（つまり、軌道交渉）に貸し出さない新しいサービスを可能にします。
3. Automatic Dependent Surveillance - Contract (ADS-C): ADS-C reports the position of the aircraft to the currently active ATC center. Reporting is bound to "contracts", i.e., pre-defined events related to the progress of the flight (i.e., the trajectory). ADS-C and CPDLC are the primary applications used for implementing in-flight trajectory management.
3. 自動依存監視 - 契約（ADS-C）：ADS-Cは、航空機の現在のATCセンターへの位置を報告します。報告は、「契約」、つまり、フライトの進行に関連する事前定義されたイベント（つまり、軌跡）に拘束されます。ADS-CおよびCPDLCは、飛行中の軌道管理の実装に使用される主要なアプリケーションです。
CM, CPDLC, and ADS-C are available on legacy data links but are not widely deployed and with limited functionality.
CM、CPDLC、およびADS-Cは、レガシーデータリンクで利用できますが、広く展開されておらず、機能が限られています。
Further ATC applications may be ported to use the FCI or LDACS as well. A notable application is the Ground-Based Augmentation System (GBAS) for secure, automated landings. The GNSS-based GBAS is used to improve the accuracy of GNSS to allow GNSS-based instrument landings. This is realized by sending GNSS correction data (e.g., compensating ionospheric errors in the GNSS signal) to the aircraft's GNSS receiver via a separate data link. Currently, the VHF Data Broadcast (VDB) data link is used. VDB is a narrowband one-way, single-purpose data link without advanced security and is only used to transmit GBAS correction data. These shortcomings show a clear need to replace VDB. A natural candidate to replace it is LDACS, because it is a bidirectional data link, also operates in non-line-of sight scenarios, offers strong integrated link-layer security, and has a considerably larger operational range than VDB [MAE20211].
FCIまたはLDACを使用するように、さらにATCアプリケーションを移植することができます。注目すべきアプリケーションは、安全で自動化された着陸のための地上ベースの増強システム（GBAS）です。GNSSベースのGBAは、GNSSベースの機器着陸を可能にするためにGNSSの精度を改善するために使用されます。これは、別のデータリンクを介して航空機のGNSSレシーバーにGNSS補正データ（たとえば、GNSS信号の電離層誤差を補正）を送信することで実現されます。現在、VHFデータブロードキャスト（VDB）データリンクが使用されています。VDBは、高度なセキュリティのない狭帯域の一方向の単一目的データリンクであり、GBAS補正データの送信にのみ使用されます。これらの欠点は、VDBを置き換える必要があることを示しています。それを置き換える自然な候補者はLDACです。なぜなら、それは双方向データリンクであり、視力以外のシナリオでも動作し、強力な統合リンク層セキュリティを提供し、VDBよりもかなり大きい運用範囲を持っているからです[MAE20211]。
In addition to ATSs, AOC services are transmitted over LDACS. AOC is a generic term referring to the business communication of airlines between the airlines and service partners on the ground and their own aircraft in the air. Regulatory-wise, this is considered related to safety and regularity of flight; therefore, it may be transmitted over LDACS. AOC communication is considered the main business case for LDACS communications service providers since modern aircraft generate significant amounts of data (e.g., engine maintenance data).
ATSSに加えて、AOCサービスはLDACSを介して送信されます。AOCは、地上の航空会社とサービスパートナーとの間の航空会社のビジネスコミュニケーションと、空中の航空機との間の一般的な用語です。規制上、これは飛行の安全性と規則性に関連すると見なされます。したがって、LDACSを介して送信される場合があります。AOC通信は、現代の航空機がかなりの量のデータを生成するため、LDACS通信サービスプロバイダーの主要なビジネスケースと見なされます（例：エンジンメンテナンスデータ）。
Beyond communications, radio signals can always be used for navigation as well. This fact is used for the LDACS navigation concept.
通信を超えて、無線信号は常にナビゲーションにも使用できます。この事実は、LDACSナビゲーションの概念に使用されます。
For future aeronautical navigation, ICAO recommends the further development of GNSS-based technologies as primary means for navigation. However, due to the large separation between navigational satellites and aircraft, the power of the GNSS signals received by the aircraft is very low. As a result, GNSS disruptions might occasionally occur due to unintentional interference or intentional jamming. Yet, the navigation services must be available with sufficient performance for all phases of flight. Therefore, during GNSS outages or blockages, an alternative solution is needed. This is commonly referred to as Alternative Positioning, Navigation, and Timing (APNT).
将来の航空ナビゲーションのために、ICAOはナビゲーションの主要な手段としてGNSSベースの技術のさらなる開発を推奨しています。ただし、ナビゲーション衛星と航空機の間の大きな分離により、航空機が受け取ったGNSS信号のパワーは非常に低いです。その結果、GNSSの混乱は、意図しない干渉または意図的な妨害のために時々起こる可能性があります。しかし、ナビゲーションサービスは、すべての飛行段階で十分なパフォーマンスで利用できる必要があります。したがって、GNSSの停止または閉塞中に、代替ソリューションが必要です。これは一般に、代替のポジショニング、ナビゲーション、およびタイミング（APNT）と呼ばれます。
One such APNT solution is based on exploiting the built-in navigation capabilities of LDACS operation. That is, the normal operation of LDACS for ATC and AOC communications would also directly enable the aircraft to navigate and obtain a reliable timing reference from the LDACS GSs. Current cell planning for Europe shows 84 LDACS cells to be sufficient [MOST2018] to cover the continent at a sufficient service level. If more than three GSs are visible by the aircraft, via knowing the exact positions of these and having a good channel estimation (which LDACS does due to numerous works mapping the L-band channel characteristics [SCHN2018]), it is possible to calculate the position of the aircraft via measuring signal propagation times to each GS. In flight trials in 2019 with one aircraft (and airborne radio inside it) and just four GSs, navigation feasibility was demonstrated within the footprint of all four GSs with a 95th percentile position-domain error of 171.1m [OSE2019] [BEL2021] [MAE20211]. As such, LDACS can be used independently of GNSS as a navigation alternative. Positioning errors will decrease markedly as more GSs are deployed [OSE2019] [BEL2021] [MAE20211].
そのようなAPNTソリューションの1つは、LDACS操作の組み込みナビゲーション機能を活用することに基づいています。つまり、ATCおよびAOC通信用のLDACSの通常の動作により、航空機がLDACS GSSから信頼できるタイミング参照をナビゲートして取得することもできます。ヨーロッパの現在の細胞計画は、84のLDACSセルが十分なサービスレベルで大陸をカバーするのに十分であることを示しています。航空機によって3つ以上のGSが表示され、これらの正確な位置を知り、良好なチャネル推定を行うことで（LDACSが行うLDACSがL-Bandチャネル特性をマッピングしたため[SCHN2018]）、各GSへの信号伝播時間を測定することによる航空機の位置。2019年の飛行試験では、1つの航空機（および内部の空中ラジオ）と4つのGSSでのみで、4つのGSSすべてのフットプリント内でナビゲーションの実現可能性が実証されました。]。そのため、LDACはGNSSとは独立してナビゲーションの代替品として使用できます。ポジショニングエラーは、より多くのGSSが展開されるにつれて著しく減少します[OSE2019] [BEL2021] [MAE20211]。
LDACS navigation has already been demonstrated in practice in two flight measurement campaigns [SHU2013] [BEL2021] [MAE20211].
LDACSナビゲーションは、2つの飛行測定キャンペーン[SHU2013] [BEL2021] [MAE20211]で実際にすでに実証されています。
The requirements for LDACS are mostly defined by its application area: communications related to safety and regularity of flight.
LDACの要件は、主にそのアプリケーションエリア、つまり、安全性と飛行の規則性に関連する通信によって定義されます。
A particularity of the current aeronautical communication landscape is that it is heavily regulated. Aeronautical data links (for applications related to safety and regularity of flight) may only use spectrum licensed to aviation and data links endorsed by ICAO. Nation states can change this locally; however, due to the global scale of the air transportation system, adherence to these practices is to be expected.
現在の航空通信の状況の特殊性は、それが大幅に規制されていることです。航空データリンク（飛行の安全性と規則性に関連するアプリケーションの場合）は、ICAOが承認した航空およびデータリンクにライセンスされたスペクトルのみを使用できます。国家はこれをローカルに変更できます。ただし、航空輸送システムの世界規模により、これらの慣行の順守が予想されます。
Aeronautical data links for the ATN are therefore expected to remain in service for decades. The VDLm2 data link currently used for digital terrestrial internetworking was developed in the 1990s (the use of the Open Systems Interconnection (OSI) stack indicates that as well). VDLm2 is expected to be used at least for several decades to come. In this respect, aeronautical communications for applications related to safety and regularity of flight is more comparable to industrial applications than to the open Internet.
したがって、ATNの航空データリンクは、数十年にわたって勤務し続けると予想されます。現在デジタル地上インターネットワーキングに使用されているVDLM2データリンクは、1990年代に開発されました（Open Systems Interconnection（OSI）スタックの使用もそれを示しています）。VDLM2は、少なくとも数十年にわたって使用される予定です。この点で、飛行の安全性と規則性に関連するアプリケーションの航空通信は、オープンインターネットよりも産業用アプリケーションに匹敵します。
Internetwork technology is already installed in current aircraft. Current ATS applications use either the Aircraft Communications Addressing and Reporting System (ACARS) or the OSI stack. The objective of the development effort of LDACS, as part of the FCI, is to replace legacy OSI stack and proprietary ACARS internetwork technologies with industry standard IP technology. It is anticipated that the use of Commercial Off-The-Shelf (COTS) IP technology mostly applies to the ground network. The avionics networks on the aircraft will likely be heavily modified versions of Ethernet or proprietary.
インターネットワークテクノロジーは、現在の航空機にすでに設置されています。現在のATSアプリケーションは、航空機通信アドレス指定およびレポートシステム（ACAR）またはOSIスタックのいずれかを使用しています。FCIの一部としてのLDACSの開発努力の目的は、レガシーOSIスタックと独自のACARSインターネットワークテクノロジーを業界標準のIPテクノロジーに置き換えることです。市販の既製（COTS）IPテクノロジーの使用は、主に地上ネットワークに適用されると予想されています。航空機のアビオニクスネットワークは、イーサネットまたは独自の大幅に変更されたバージョンになる可能性があります。
Currently, AOC applications mostly use the same stack (although some applications, like the graphical weather service, may use the commercial passenger network). This creates capacity problems (resulting in excessive amounts of timeouts) since the underlying terrestrial data links do not provide sufficient bandwidth (i.e., with VDLm2 currently in the order of 10 kbit/s). The use of non-aviation-specific data links is considered a security problem. Ideally, the aeronautical IP internetwork (hence the ATN over which only communications related to safety and regularity of flight is handled) and the Internet should be completely separated at Layer 3.
現在、AOCアプリケーションは主に同じスタックを使用しています（グラフィカルな気象サービスなど、一部のアプリケーションは商用旅客ネットワークを使用する場合があります）。基礎となる地上データリンクが十分な帯域幅を提供しないため（つまり、VDLM2が現在10 kbit/sの順になっているため）、これにより容量の問題が生じます（過度のタイムアウトの結果が得られます）。非視力固有のデータリンクの使用は、セキュリティの問題と見なされます。理想的には、航空IPインターネットワーク（したがって、飛行の安全性と規則性に関連する通信のみが処理されるATN）とインターネットをレイヤー3で完全に分離する必要があります。
The objective of LDACS is to provide a next-generation terrestrial data link designed to support IP addressing and provide much higher bandwidth to avoid the operational problems that are currently experienced.
LDACSの目的は、IPアドレス指定をサポートし、現在経験されている運用上の問題を回避するためにはるかに高い帯域幅を提供するように設計された次世代の地上データリンクを提供することです。
The requirement for LDACS is therefore to provide a terrestrial high-throughput data link for IP internetworking in the aircraft.
したがって、LDACSの要件は、航空機のIPインターネットワークに地上のハイスループットデータリンクを提供することです。
In order to fulfill the above requirement, LDACS needs to be interoperable with IP (and IP-based services like Voice-over-IP) at the gateway connecting the LDACS network to other aeronautical ground networks (i.e., the ATN). On the avionics side, in the aircraft, aviation-specific solutions are to be expected.
上記の要件を満たすために、LDACSは、LDACSネットワークを他の航空接地ネットワーク（つまり、ATN）に接続するゲートウェイで、IP（およびVoice-over-IPなどのIPベースのサービス）と相互運用可能である必要があります。アビオニクス側では、航空機では、航空固有のソリューションが予想されます。
In addition to these functional requirements, LDACS and its IP stack need to fulfill the requirements defined in RTCA DO-350A/EUROCAE ED-228A [DO350A]. This document defines continuity, availability, and integrity requirements at different scopes for each ATM application (CPDLC, CM, and ADS-C). The scope most relevant to IP over LDACS is the Communications Service Provider (CSP) scope.
これらの機能要件に加えて、LDACとそのIPスタックは、RTCA DO-350A/EUROCAE ED-228A [DO350A]で定義されている要件を満たす必要があります。このドキュメントでは、各ATMアプリケーション（CPDLC、CM、およびADS-C）のさまざまなスコープでの連続性、可用性、および整合性要件を定義します。LDACS上のIPに最も関連する範囲は、通信サービスプロバイダー（CSP）スコープです。
Continuity, availability, and integrity requirements are defined in Volume 1 of [DO350A] in Tables 5-14 and 6-13. Appendix A presents the required information.
継続性、可用性、および整合性の要件は、表5-14および6-13の[DO350A]のボリューム1で定義されています。付録Aは、必要な情報を提示します。
In a similar vein, requirements to fault management are defined in the same tables.
同様に、障害管理への要件が同じテーブルで定義されます。
LDACS will become one of several wireless access networks connecting aircraft to the ATN implemented by the FCI.
LDACSは、航空機をFCIによって実装されたATNを接続するいくつかのワイヤレスアクセスネットワークの1つになります。
The current LDACS design is focused on the specification of Layers 1 and 2. However, for the purpose of this work, only Layer 2 details are discussed here.
現在のLDACS設計は、レイヤー1および2の仕様に焦点を当てています。ただし、この作業の目的のために、レイヤー2の詳細のみについて説明します。
Achieving the stringent continuity, availability, and integrity requirements defined in [DO350A] will require the specification of Layer 3 and above mechanisms (e.g., reliable crossover at the IP layer). Fault management mechanisms are similarly unspecified as of November 2022. Current regulatory documents do not fully specify the above mechanism yet. However, a short overview of the current state shall be given throughout each section here.
[DO350A]で定義されている厳しい連続性、可用性、および整合性要件を達成するには、レイヤー3以降のメカニズム（IPレイヤーでの信頼性の高いクロスオーバーなど）の仕様が必要です。障害管理メカニズムは、2022年11月の時点で同様に不特定です。現在の規制文書は、上記のメカニズムをまだ完全に指定していません。ただし、現在の状態の短い概要は、こちらの各セクション全体で提供されます。
An LDACS access network contains an Access Router (AC-R) and several GSs, each of them providing one LDACS radio cell.
LDACSアクセスネットワークには、アクセスルーター（AC-R）といくつかのGSSが含まれており、それぞれが1つのLDACS無線セルを提供します。
User-plane interconnection to the ATN is facilitated by the AC-R peering with an A/G Router connected to the ATN.
ATNへのユーザー平面相互接続は、ATNに接続されたA/Gルーターを使用してAC-Rピアリングによって促進されます。
The internal control plane of an LDACS access network interconnects the GSs. An LDACS access network is illustrated in Figure 1. Dashes denote the user plane and points denote the control plane.
LDACSアクセスネットワークの内部コントロールプレーンは、GSSを相互に接続します。LDACSアクセスネットワークを図1に示します。ダッシュはユーザープレーンを示し、ポイントはコントロールプレーンを示します。
wireless user
link plane
AS-------------GS---------------AC-R---A/G-----ATN
.............. | Router
control . |
plane . |
. |
GS----------------|
. |
. |
GS----------------+
Figure 1: LDACS Access Network with Three GSs and One AS
図1：3つのGSSを備えたLDACSアクセスネットワークと1つ
LDACS is a cellular point-to-multipoint system. It assumes a star topology in each cell where Aircraft Stations (ASs) belonging to aircraft within a certain volume of space (the LDACS cell) are connected to the controlling GS. The LDACS GS is a centralized instance that controls LDACS A/G communications within its cell. The LDACS GS can simultaneously support multiple bidirectional communications to the ASs under its control. LDACS's GSs themselves are connected to each other and the AC-R.
LDACSは、セルラーポイントツーマルチポイントシステムです。それは、特定の容量のスペース（LDACSセル）内の航空機に属する航空機ステーション（ASS）が制御GSに接続されている各セルの星トポロジーを想定しています。LDACS GSは、セル内のLDACS A/G通信を制御する集中インスタンスです。LDACS GSは、同時に、その制御下でのロバに対する複数の双方向通信をサポートできます。LDACSのGSS自体は、互いに接続されています。
Prior to utilizing the system, an aircraft has to register with the controlling GS to establish dedicated logical channels for user and control data. Control channels have statically allocated resources while user channels have dynamically assigned resources according to the current demand. Logical channels exist only between the GS and the AS.
システムを利用する前に、航空機は制御GSに登録して、ユーザーと制御データの専用の論理チャネルを確立する必要があります。制御チャネルには静的に割り当てられたリソースがあり、ユーザーチャネルは現在の需要に応じて動的にリソースを割り当てています。論理チャネルは、GSとASの間にのみ存在します。
The protocol stack of LDACS is implemented in the AS and GS. It consists of the PHY with five major functional blocks above it. Four are placed in the DLL of the AS and GS: Medium Access Control (MAC) layer, Voice Interface (VI), Data Link Service (DLS), and LDACS Management Entity (LME). The fifth entity, the SNP, resides within the subnetwork layer. The LDACS radio is externally connected to a voice unit and radio control unit via the AC-R to the ATN network.
LDACSのプロトコルスタックは、ASおよびGSに実装されています。それは、その上に5つの主要な機能ブロックを持つPhyで構成されています。4つは、ASおよびGSのDLLに配置されます：Medium Access Control（MAC）レイヤー、音声インターフェイス（VI）、データリンクサービス（DLS）、およびLDACS管理エンティティ（LME）。5番目のエンティティであるSNPは、サブネットワークレイヤー内にあります。LDACS無線は、AC-Rを介してATNネットワークを介して音声ユニットと無線制御ユニットに外部的に接続されています。
LDACS is considered an ATN/IPS radio access technology from the view of ICAO's regulatory framework. Hence, the interface between ATN and LDACS must be IPv6-based, as regulatory documents such as ICAO Doc 9896 [ICAO2015] and DO-379 [RTCA2019] clearly foresee that. The translation between the IPv6 layer and SNP layer is currently the subject of ongoing standardization efforts and not finished yet at the time of writing.
LDACSは、ICAOの規制枠組みを考慮したATN/IPS無線アクセステクノロジーと見なされます。したがって、ICAO DOC 9896 [ICAO2015]やDO-379 [RTCA2019]などの規制文書が明確に予測するため、ATNとLDACの間のインターフェイスはIPv6ベースでなければなりません。IPv6層とSNP層の間の翻訳は現在、継続的な標準化の取り組みの対象であり、執筆時点ではまだ終了していません。
Figure 2 shows the protocol stack of LDACS as implemented in the AS and GS. Acronyms used here are introduced throughout the upcoming sections.
図2は、ASおよびGSで実装されているLDACSのプロトコルスタックを示しています。ここで使用される頭字語は、今後のセクション全体で紹介されます。
IPv6 Network Layer
|
Airborne Voice |
Interface (AVI) / | Radio Control Unit (RCU)
Voice Unit (VU) |
| |
| +------------------+ +----+
| | SNP |--| | Subnetwork
| | | | | Layer
| +------------------+ | |
| | | LME|
+-----+ +------------------+ | |
| VI | | DLS | | | LLC Layer
+-----+ +------------------+ +----+
| | |
DCH DCH DCCH/CCCH
| RACH/BCCH
| |
+-------------------------------------+
| MAC | Medium Access
| | Layer
+-------------------------------------+
|
+-------------------------------------+
| PHY | Physical Layer
+-------------------------------------+
|
|
((*))
FL/RL radio channels
separated by FDD
Figure 2: LDACS Protocol Stack in the AS and GS
図2：ASおよびGSのLDACSプロトコルスタック
The physical layer provides the means to transfer data over the radio channel. The LDACS GS supports bidirectional links to multiple aircraft under its control. The FL direction at the G2A connection and the RL direction at the A2G connection are separated by Frequency Division Duplex (FDD). FL and RL use a 500 kHz channel each. The GS transmits a continuous stream of Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access (OFDM) symbols on the FL. In the RL, different aircraft are separated in time and frequency using Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA). Thus, aircraft transmit discontinuously on the RL via short radio bursts sent in precisely defined transmission opportunities allocated by the GS.
物理レイヤーは、無線チャネル上でデータを転送する手段を提供します。LDACS GSは、その管理下にある複数の航空機への双方向リンクをサポートしています。G2A接続のFL方向とA2G接続のRL方向は、周波数除算デュプレックス（FDD）によって分離されます。FLとRLはそれぞれ500 kHzチャネルを使用します。GSは、FLに直交周波数分割多重アクセス（OFDM）シンボルの連続ストリームを送信します。RLでは、直交周波数除算の多重アクセス（OFDMA）を使用して、異なる航空機が時間と周波数で分離されています。したがって、航空機は、GSによって割り当てられた正確に定義された送信機会で送信された短い無線バーストを介してRLに不連続に送信されます。
The data link layer provides the necessary protocols to facilitate concurrent and reliable data transfer for multiple users. The LDACS data link layer is organized in two sub-layers: the medium access sub-layer and the Logical Link Control (LLC) sub-layer. The medium access sub-layer manages the organization of transmission opportunities in slots of time and frequency. The LLC sub-layer provides acknowledged point-to-point logical channels between the aircraft and the GS using an Automatic Repeat reQuest (ARQ) protocol. LDACS also supports unacknowledged point-to-point channels and G2A broadcast transmission.
データリンクレイヤーは、複数のユーザーの同時および信頼性の高いデータ転送を促進するために必要なプロトコルを提供します。LDACSデータリンクレイヤーは、中程度のアクセスサブレイヤーと論理リンクコントロール（LLC）サブレイヤーの2つのサブレイヤーに編成されています。中間アクセスサブレイヤーは、時間と頻度のスロットで送信機会の組織化を管理します。LLCサブレイヤーは、自動リピートリクエスト（ARQ）プロトコルを使用して、航空機とGSの間で認められたポイントツーポイントの論理チャネルを提供します。LDACSは、未把持されていないポイントツーポイントチャネルとG2Aブロードキャストトランスミッションもサポートしています。
The MAC time framing service provides the frame structure necessary to realize slot-based time-division multiplex-access on the physical link. It provides the functions for the synchronization of the MAC framing structure and the PHY layer framing. The MAC time framing provides a dedicated time slot for each logical channel.
MAC Time Framingサービスは、物理リンクでスロットベースのタイムディビジョンマルチプレックスアクセスを実現するために必要なフレーム構造を提供します。Macフレーミング構造とPhy層フレーミングの同期の関数を提供します。Mac Time Framingは、各論理チャネルに専用のタイムスロットを提供します。
The MAC sub-layer offers access to the physical channel to its service users. Channel access is provided through transparent logical channels. The MAC sub-layer maps logical channels onto the appropriate slots and manages the access to these channels. Logical channels are used as interface between the MAC and LLC sub-layers.
Macサブレイヤーは、サービスユーザーに物理チャネルへのアクセスを提供します。チャネルアクセスは、透明な論理チャネルを介して提供されます。Macサブレイヤーは、適切なスロットに論理チャネルをマップし、これらのチャネルへのアクセスを管理します。論理チャネルは、MacとLLCのサブ層間のインターフェイスとして使用されます。
The DLS provides acknowledged and unacknowledged (including broadcast and packet mode voice) bidirectional exchange of user data. If user data is transmitted using the acknowledged DLS, the sending DLS entity will wait for an acknowledgement from the receiver. If no acknowledgement is received within a specified time frame, the sender may automatically try to retransmit its data. However, after a certain number of failed retries, the sender will suspend further retransmission attempts and inform its client of the failure.
DLSは、ユーザーデータの双方向の交換（ブロードキャストおよびパケットモードの音声を含む）を認められ、承認されていない（パケットモードの音声を含む）提供します。認定されたDLSを使用してユーザーデータが送信される場合、送信DLSエンティティは受信者からの確認を待ちます。指定された時間枠内で承認が受けられない場合、送信者は自動的にデータを再送信しようとすることがあります。ただし、一定数の失敗した再試行の後、送信者はさらなる再送信の試みを一時停止し、クライアントに失敗を通知します。
The DLS uses the logical channels provided by the MAC:
DLSは、Macが提供する論理チャネルを使用します。
1. A GS announces its existence and access parameters in the Broadcast Channel (BCCH).
1. GSは、ブロードキャストチャネル（BCCH）でその存在とアクセスパラメーターを発表します。
2. The Random-Access Channel (RACH) enables the AS to request access to an LDACS cell.
2. ランダムアクセスチャネル（RACH）により、LDACSセルへのアクセスを要求することができます。
3. In the FL, the Common Control Channel (CCCH) is used by the GS to grant access to Data Channel (DCH) resources.
3. FLでは、GSがデータチャネル（DCH）リソースへのアクセスを付与するために、共通制御チャネル（CCCH）が使用されます。
4. The reverse direction is covered by the RL, where ASs need to request resources before sending. This happens via the Dedicated Control Channel (DCCH).
4. 逆方向はRLで覆われており、ASSが送信する前にリソースを要求する必要があります。これは、専用のコントロールチャネル（DCCH）を介して発生します。
5. User data itself is communicated in the DCH on the FL and RL.
5. ユーザーデータ自体は、FLとRLのDCHで通信されます。
Access to the FL and RL DCH is granted by the scheduling mechanism implemented in the LME discussed below.
FLおよびRL DCHへのアクセスは、以下で説明するLMEに実装されているスケジューリングメカニズムによって付与されます。
The VI provides support for virtual voice circuits. Voice circuits may be either set up permanently by the GS (e.g., to emulate voice party line) or created on demand.
VIは、仮想音声サーキットをサポートします。音声サーキットは、GSによって永続的にセットアップされる場合（たとえば、音声パーティーラインをエミュレートするため）、オンデマンドで作成されます。
The mobility management service in the LME provides support for registration and de-registration (cell entry and cell exit), scanning RF channels of neighboring cells, and handover between cells. In addition, it manages the addressing of aircraft within cells.
LMEのモビリティ管理サービスは、登録と登録解除（細胞入力とセルの出口）、隣接セルのRFチャネルのスキャン、およびセル間の引き渡しのサポートを提供します。さらに、セル内の航空機のアドレス指定を管理します。
The resource management service provides link maintenance (power, frequency, and time adjustments), support for adaptive coding and modulation, and resource allocation.
リソース管理サービスは、リンクのメンテナンス（電源、頻度、および時間調整）、適応コーディングと変調のサポート、およびリソース割り当てを提供します。
The resource management service accepts resource requests from/for different ASs and issues resource allocations accordingly. While the scheduling algorithm is not specified and a point of possible vendor differentiation, it is subject to the following requirements:
リソース管理サービスは、さまざまなASSから/異なるASSのリソース要求を受け入れ、それに応じてリソースの割り当てを発行します。スケジューリングアルゴリズムは指定されておらず、ベンダーの差別化の可能性のあるポイントですが、次の要件の対象となります。
1. Resource scheduling must provide channel access according to the priority of the request.
1. リソーススケジューリングは、リクエストの優先順位に応じてチャネルアクセスを提供する必要があります。
2. Resource scheduling must support "one-time" requests.
2. リソーススケジューリングは、「1回限りの」リクエストをサポートする必要があります。
3. Resource scheduling must support "permanent" requests that reserve a resource until the request is canceled (e.g., for digital voice circuits).
3. リソーススケジューリングは、リクエストがキャンセルされるまでリソースを予約する「永続的な」リクエストをサポートする必要があります（デジタル音声サーキットなど）。
Lastly, the SNP layer of LDACS directly interacts with IPv6 traffic. Incoming ATN/IPS IPv6 packets are forwarded over LDACS from and to the aircraft. The final IP addressing structure in an LDACS subnet still needs to be defined; however, the current layout consists of the five network segments: Air Core Net, Air Management Net, Ground Core Net, Ground Management Net, and Ground Net. Any protocols that the ATN/IPS [ICAO2015] defines as mandatory will reach the aircraft; however, listing these here is out of scope. For more information on the technicalities of the above ATN/IPS layer, please refer to [ICAO2015], [RTCA2019], and [ARI2021].
最後に、LDACSのSNP層はIPv6トラフィックと直接相互作用します。着信ATN/IPS IPv6パケットは、航空機からのLDACSに転送されます。LDACSサブネットの最終的なIPアドレス指定構造は、まだ定義する必要があります。ただし、現在のレイアウトは、エアコアネット、航空管理ネット、グラウンドコアネット、グラウンドマネジメントネット、グラウンドネットの5つのネットワークセグメントで構成されています。ATN/IPS [ICAO2015]が必須と定義するプロトコルは、航空機に到達します。ただし、これらをここにリストすることは範囲外です。上記のATN/IPS層の技術の詳細については、[ICAO2015]、[RTCA2019]、および[ARI2021]を参照してください。
The DLS provides functions that are required for the transfer of user-plane data and control plane data over the LDACS access network. The security service provides functions for secure user data communication over the LDACS access network. Note that the SNP security service applies cryptographic measures as configured by the GS.
DLSは、LDACSアクセスネットワーク上でユーザー平面データと制御プレーンデータの転送に必要な関数を提供します。セキュリティサービスは、LDACSアクセスネットワークを介した安全なユーザーデータ通信のための機能を提供します。SNPセキュリティサービスは、GSで構成された暗号化測定を適用していることに注意してください。
LDACS supports Layer 2 handovers to different LDACS cells. Handovers may be initiated by the aircraft (break-before-make) or by the GS (make-before-break). Make-before-break handovers are only supported between GSs connected to each other and usually GSs operated by the same service provider.
LDACSは、さまざまなLDACSセルへのレイヤー2のハンドオーバーをサポートしています。携帯電話は、航空機（前に壊れた）またはGS（ブレイク前）によって開始される場合があります。ブレイク前の携帯電話は、互いに接続されたGSSと通常、同じサービスプロバイダーによって動作するGSS間でのみサポートされます。
When a handover between the AS and two interconnected GSs takes place, it can be triggered by the AS or GS. Once that is done, new security information is exchanged between the AS, GS1, and GS2 before the "old" connection is terminated between the AS and GS1 and a "new" connection is set up between the AS and GS2. As a last step, accumulated user data at GS1 is forwarded to GS2 via a ground connection before it is sent via GS2 to the AS. While some information for handover is transmitted in the LDACS DCH, the information remains in the "control plane" part of LDACS and is exchanged between LMEs in the AS, GS1, and GS2. As such, local mobility takes place entirely within the LDACS network and utilizes the PMIPv6 protocol [RFC5213]. The use of PMIPv6 is currently not mandated by standardization and may be vendor-specific. External handovers between non-connected LDACS access networks or different aeronautical data links are handled by the FCI multilink concept.
ASと2つの相互接続されたGSSの間の引き渡しが行われると、ASまたはGSによってトリガーされる可能性があります。それが完了すると、ASとGS1の間に「古い」接続が終了する前に、AS、GS1、およびGS2の間で新しいセキュリティ情報が交換され、ASとGS2の間に「新しい」接続が設定されます。最後のステップとして、GS1の蓄積されたユーザーデータは、GS2を介してASに送信される前に、グラウンド接続を介してGS2に転送されます。LDACS DCHでは、ハンドオーバーの情報が送信されますが、情報はLDACSの「コントロールプレーン」部分に残り、AS、GS1、およびGS2のLME間で交換されます。そのため、ローカルモビリティはLDACSネットワーク内で完全に行われ、PMIPV6プロトコル[RFC5213]を利用します。PMIPv6の使用は現在、標準化によって義務付けられておらず、ベンダー固有のものである可能性があります。接続されていないLDACSアクセスネットワークまたは異なる航空データリンク間の外部ハンドオーバーは、FCIマルチリンクコンセプトによって処理されます。
LDACS management interfaces and protocols are currently not be mandated by standardization. The implementations currently available use SNMP for management and Radius for Authentication, Authorization, and Accounting (AAA). Link state (link up, link down) is reported using the ATN/IPS Aircraft Protocol (AIAP) mandated by ICAO WG-I for multilink.
LDACS管理インターフェイスとプロトコルは現在、標準化によって義務付けられていません。現在利用可能な実装では、認証、承認、および会計（AAA）には管理および半径（AAA）にSNMPを使用しています。Link State（リンクアップ、リンクダウン）は、MultiLinkについてICAO WG-Iによって義務付けられたATN/IPS航空機プロトコル（AIAP）を使用して報告されています。
Below Layer 1, aeronautics usually rely on hardware redundancy. To protect availability of the LDACS link, an aircraft equipped with LDACS will have access to two L-band antennae with triple redundant radio systems as required for any safety relevant aeronautical systems by ICAO.
レイヤー1以下では、航空航空は通常、ハードウェアの冗長性に依存しています。LDACSリンクの可用性を保護するために、LDACSを装備した航空機は、ICAOによる安全関連の航空システムに必要なトリプル冗長無線システムを備えた2つのLバンドアンテナにアクセスできます。
LDACS has been designed with applications related to the safety and regularity of flight in mind; therefore, it has been designed as a deterministic wireless data link (as far as this is possible).
LDACSは、飛行の安全性と規則性に関連するアプリケーションを念頭に置いて設計されています。したがって、決定論的なワイヤレスデータリンクとして設計されています（これが可能な限り）。
Based on channel measurements of the L-band channel, LDACS was designed from the PHY layer up with robustness in mind. Channel measurements of the L-band channel [SCH2016] confirmed LDACS to be well adapted to its channel.
Lバンドチャネルのチャネル測定に基づいて、LDACSはPhyレイヤーから堅牢性を念頭に置いて設計されました。L-Bandチャネル[SCH2016]のチャネル測定により、LDACがそのチャネルに十分に適合していることが確認されました。
In order to maximize the capacity per channel and to optimally use the available spectrum, LDACS was designed as an OFDM-based FDD system that supports simultaneous transmissions in FL in the G2A connection and RL in the A2G connection. The legacy systems already deployed in the L-band limit the bandwidth of both channels to approximately 500 kHz.
チャネルあたりの容量を最大化し、利用可能なスペクトルを最適に使用するために、LDACSは、G2A接続のFLの同時トランスミッションとA2G接続のRLをサポートするOFDMベースのFDDシステムとして設計されました。L-Bandに既に展開されているレガシーシステムは、両方のチャネルの帯域幅を約500 kHzに制限しています。
The LDACS physical layer design includes propagation guard times sufficient for operation at a maximum distance of 200 nautical miles (nm) from the GS. In actual deployment, LDACS can be configured for any range up to this maximum range.
LDACSの物理層設計には、GSから200海里（nm）の最大距離での操作に十分な伝播ガード時間が含まれています。実際の展開では、LDACはこの最大範囲までの任意の範囲に対して構成できます。
The LDACS physical layer supports adaptive coding and modulation for user data. Control data is always encoded with the most robust coding and modulation (FL: Quadrature Phase-Shift Keying (QPSK), coding rate 1/2; RL: QPSK, coding rate 1/3).
LDACS物理層は、ユーザーデータの適応コーディングと変調をサポートします。コントロールデータは、常に最も堅牢なコーディングと変調（FL：四方率位相シフトキーイング（QPSK）、コーディングレート1/2; RL：QPSK、コーディングレート1/3）でエンコードされます。
LDACS medium access layer on top of the physical layer uses a static frame structure to support deterministic timer management. As shown in Figures 3 and 4, LDACS framing structure is based on Super-Frames (SFs) of 240 ms (milliseconds) duration corresponding to 2000 OFDM symbols. OFDM symbol time is 120 microseconds, sampling time is 1.6 microseconds, and guard time is 4.8 microseconds. The structure of an SF is depicted in Figure 3 along with its structure and timings of each part. FL and RL boundaries are aligned in time (from the GS perspective) allowing for deterministic slots for control and DCHs. This initial AS time synchronization and time synchronization maintenance is based on observing the synchronization symbol pairs that repetitively occur within the FL stream being sent by the controlling GS [GRA2020]. As already mentioned, LDACS data transmission is split into user data (DCH) and control (BCCH and CCCH in FL; RACH and DCCH in RL) as depicted with corresponding timings in Figure 4.
物理層の上部にあるLDACS中程度のアクセス層は、静的なフレーム構造を使用して決定論的タイマー管理をサポートします。図3および4に示すように、LDACSフレーミング構造は、2000 OFDMシンボルに対応する240ミリ秒（ミリ秒）のスーパーフレーム（SFS）に基づいています。OFDMシンボル時間は120マイクロ秒、サンプリング時間は1.6マイクロ秒、ガード時間は4.8マイクロ秒です。SFの構造を図3に、各部分の構造とタイミングとともに示します。FLおよびRLの境界は、（GSの観点から）時間内に並べられており、コントロールおよびDCHの決定的なスロットを可能にします。時間同期と時間同期のメンテナンスとしてのこの初期は、制御GS [GRA2020]によって送信されるFLストリーム内で繰り返し発生する同期シンボルペアの観察に基づいています。すでに述べたように、LDACSデータ送信は、図4の対応するタイミングに示されているように、ユーザーデータ（DCH）およびコントロール（FLのBCCHおよびCCCH、RLのRACHおよびDCCH）に分割されます。
^
| +---------+------------+------------+------------+------------+
| FL | BCCH | MF | MF | MF | MF |
| | 6.72 ms | 58.32 ms | 58.32 ms | 58.32 ms | 58.32 ms |
F +---------+------------+------------+------------+------------+
r <----------------- Super-Frame (SF) - 240 ms ----------------->
e
q +---------+------------+------------+------------+------------+
u RL | RACH | MF | MF | MF | MF |
e | 6.72 ms | 58.32 ms | 58.32 ms | 58.32 ms | 58.32 ms |
n +---------+------------+------------+------------+------------+
c <----------------- Super-Frame (SF) - 240 ms ----------------->
y
------------------------------ Time -------------------------------->
|
Figure 3: SF Structure for LDACS
図3：LDACSのSF構造
^
| +--------------+-----------------+------------------+
| FL | DCH | CCCH | DCH |
| | 25.92 ms | 2.16 - 17.28 ms | 15.12 - 30.24 ms |
F +--------------+-----------------+------------------+
r <----------- Multiframe (MF) - 58.32 ms ----------->
e
q +---------------+----------------------------------+
u RL | DCCH | DCH |
e | 2.8 - 24.4 ms | 33.84 - 55.44 ms |
n +---------------+----------------------------------+
c <----------- Multiframe (MF) - 58.32 ms ---------->
y
----------------------------- Time ---------------------->
|
Figure 4: MF Structure for LDACS
図4：LDACSのMF構造
LDACS cell entry is conducted with an initial control message exchange via the RACH and the BCCH.
LDACSセルエントリは、RachとBCCHを介した初期コントロールメッセージ交換で実施されます。
After cell entry, LDACS medium access is always under the control of the GS of a radio cell. Any medium access for the transmission of user data on a DCH has to be requested with a resource request message stating the requested amount of resources and class of service. The GS performs resource scheduling on the basis of these requests and grants resources with resource allocation messages. Resource request and allocation messages are exchanged over dedicated contention-free control channels (DCCH and CCCH).
セルの侵入後、LDACS中程度のアクセスは常に無線セルのGSの制御下にあります。DCH上のユーザーデータの送信のための中程度のアクセスは、リクエストされた量のリソースとサービスのクラスを記載したリソース要求メッセージで要求する必要があります。GSは、これらのリクエストに基づいてリソーススケジューリングを実行し、リソースをリソース割り当てメッセージに付与します。リソースリクエストと割り当てメッセージは、専用の競合のない制御チャネル（DCCHおよびCCCH）を介して交換されます。
The purpose of QoS in LDACS medium access is to provide prioritized medium access at the bottleneck (the wireless link). Signaling of higher-layer QoS requests to LDACS is implemented on the basis of Differentiated Services (Diffserv) classes CS01 (lowest priority) to CS07 (highest priority).
LDACS中程度のアクセスにおけるQoSの目的は、ボトルネック（ワイヤレスリンク）で優先順位付けされた媒体アクセスを提供することです。LDACSへの高層QoS要求のシグナル伝達は、差別化されたサービス（DIFFSERV）クラスCS01（最低優先度）からCS07（最優先事項）に基づいて実装されます。
In addition to having full control over resource scheduling, the GS can send forced handover commands for off-loading or channel management, e.g., when the signal quality declines and a more suitable GS is in the AS's reach. With robust resource management of the capacities of the radio channel, reliability and robustness measures are also anchored in the LME.
リソースのスケジューリングを完全に制御できることに加えて、GSは、たとえば、信号の品質が低下し、より適切なGSがASの範囲にある場合、オフロードまたはチャネル管理のために強制ハンドオーバーコマンドを送信できます。無線チャネルの容量の堅牢なリソース管理により、LMEには信頼性と堅牢性の測定値も固定されています。
In addition to radio resource management, the LDACS control channels are also used to send keepalive messages when they are not otherwise used. Since the framing of the control channels is deterministic, missing keepalive messages can be immediately detected. This information is made available to the multilink protocols for fault management.
無線リソース管理に加えて、LDACS制御チャネルは、他の方法では使用されていない場合にキープライブメッセージを送信するためにも使用されます。制御チャネルのフレーミングは決定論的であるため、欠落しているキープライブメッセージをすぐに検出できます。この情報は、障害管理のためにマルチリンクプロトコルで利用可能になります。
The protocol used to communicate faults is not defined in the LDACS specification. It is assumed that vendors would use industry standard protocols like the Simple Network Management Protocol or the Network Configuration Protocol (NETCONF) where security permits.
障害の通信に使用されるプロトコルは、LDACS仕様では定義されていません。ベンダーは、セキュリティが許す場所では、シンプルなネットワーク管理プロトコルやネットワーク構成プロトコル（NetConf）などの業界標準プロトコルを使用すると想定されています。
The LDACS data link layer protocol, running on top of the medium access sub-layer, uses ARQ to provide reliable data transmission on the DCH. It employs selective repeat ARQ with transparent fragmentation and reassembly to the resource allocation size to minimize latency and overhead without losing reliability. It ensures correct order of packet delivery without duplicates. In case of transmission errors, it identifies lost fragments with deterministic timers synced to the medium access frame structure and initiates retransmission.
LDACSデータリンクレイヤープロトコルは、中程度のアクセスサブレイヤーの上で実行されており、ARQを使用してDCHで信頼できるデータ送信を提供します。透明な断片化を備えた選択的リピートARQを使用し、リソース割り当てサイズに再組み立てを行い、信頼性を失うことなくレイテンシとオーバーヘッドを最小限に抑えます。複製せずにパケット配信の正しい順序を保証します。送信エラーの場合、Mediual Access Frame構造に同期された決定論的タイマーを備えた失われたフラグメントを識別し、再送信を開始します。
LDACS availability can be increased by appropriately deploying LDACS infrastructure. This means proliferating the number of terrestrial GSs. However, there are four aspects that need to be taken into consideration: (1) scarcity of aeronautical spectrum for data link communication (tens of MHz in the L-band in the case of LDACS), (2) an increase in the number of GSs also increases the individual bandwidth for aircraft in the cell, as fewer aircraft have to share the spectrum, (3) covering worldwide terrestrial ATM via LDACS is also a question of cost and the possible reuse of spectrum, which makes it not always possible to decrease cell sizes, and (4) the Distance Measuring Equipment (DME) is the primary user of the aeronautical L-band, which means any LDACS deployment has to take DME frequency planning into account.
LDACSインフラストラクチャを適切に展開することにより、LDACSの可用性を向上させることができます。これは、陸生GSの数を増殖させることを意味します。ただし、考慮する必要がある4つの側面があります：（1）データリンク通信の航空スペクトルの希少性（LDACSの場合のLバンドのMHzの数十）、（2）増加の数の増加また、GSSはセル内の航空機の個々の帯域幅を増加させます。スペクトルを共有する必要がある航空機は少なくなります。（4）距離測定機器（DME）が航空Lバンドの主要なユーザーであるため、LDACSの展開はDME頻度計画を考慮しなければならないことを意味します。
While aspect (2) provides a good reason alongside increasing redundancy for smaller cells than the maximum range LDACS was developed for (200 nm), the other three need to be respected when doing so. There are preliminary works on LDACS cell planning, such as [MOST2018], where the authors concluded that 84 LDACS cells in Europe would be sufficient to serve European air traffic for the next 20 years.
アスペクト（2）は、LDACが最大範囲（200 nm）のために開発されたよりも小さな細胞の冗長性が増加するとともに、正当な理由を提供しますが、他の3つをそうするとき、他の3つを尊重する必要があります。[Most2018]などのLDACSセル計画に関する予備的な作業があり、著者らは、ヨーロッパの84のLDACS細胞が今後20年間ヨーロッパの航空交通に十分であると結論付けました。
For redundancy reasons, the aeronautical community has decided not to rely on a single communication system or frequency band. It is envisioned to have multiple independent data link technologies in the aircraft (e.g., terrestrial and satellite communications) in addition to legacy VHF voice.
冗長性の理由から、航空コミュニティは、単一の通信システムまたは周波数帯域に依存しないことを決定しました。レガシーVHFの音声に加えて、航空機に複数の独立したデータリンクテクノロジー（陸生および衛星通信など）があることが想定されています。
However, as of now, no reliability and availability mechanisms that could utilize the multilink architecture have been specified on Layer 3 and above. Even if LDACS has been designed for reliability, the wireless medium presents significant challenges to achieve deterministic properties such as low packet error rate, bounded consecutive losses, and bounded latency. Support for high reliability and availability for IP connectivity over LDACS is highly desirable, but support needs to be adapted to the specific use case.
ただし、今のところ、マルチリンクアーキテクチャを利用できる信頼性と可用性メカニズムは、レイヤー3以上で指定されていません。LDACSが信頼性のために設計されていても、ワイヤレス媒体は、低パケットエラー率、境界連続損失、境界レイテンシなどの決定論的特性を達成するための重要な課題を提示します。LDACS上のIP接続の高い信頼性と可用性のサポートは非常に望ましいですが、サポートは特定のユースケースに適応する必要があります。
The goal of this section is to inform the reader about the state of security in aeronautical communications and the state security considerations applicable for all ATN/IPS traffic and to provide an overview of the LDACS link-layer security capabilities.
このセクションの目標は、航空通信のセキュリティ状態とすべてのATN/IPSトラフィックに適用される国家セキュリティの考慮事項について読者に通知し、LDACSリンク層セキュリティ機能の概要を提供することです。
Aviation will require secure exchanges of data and voice messages for managing the air traffic flow safely through the airspaces all over the world. Historically, Communication Navigation Surveillance (CNS) wireless communications technology emerged from the military and a threat landscape where inferior technological and financial capabilities of adversaries were assumed [STR2016]. The main communications method for ATC today is still an open analog voice broadcast within the aeronautical VHF band. Currently, information security is mainly procedural and based by using well-trained personnel and proven communications procedures. This communication method has been in service since 1948. However, the world has changed since the emergence of civil aeronautical CNS applications in the 70s.
航空では、世界中の空域を介して航空交通の流れを安全に管理するためのデータと音声メッセージの安全な交換が必要です。歴史的に、コミュニケーションナビゲーションサーベイランス（CNS）ワイヤレスコミュニケーション技術が軍隊と脅威の状況から生まれました。そこでは、敵の劣等な技術的および財政的能力が想定されていました[STR2016]。今日のATCの主なコミュニケーション方法は、航空機VHFバンド内でまだオープンアナログ音声ブロードキャストです。現在、情報セキュリティは主に手続き上であり、よく訓練された人員と実証済みの通信手順を使用することに基づいています。このコミュニケーション方法は1948年以来使用されています。しかし、70年代の民間航空CNSアプリケーションの出現以来、世界は変化しています。
Civil applications have significant lower spectrum available than military applications. This means that several military defense mechanisms such as frequency hopping or pilot symbol scrambling (and thus a defense-in-depth approach starting at the physical layer) are infeasible for civil systems. With the rise of cheap Software-Defined Radios (SDRs), the previously existing financial barrier is almost gone, and open source projects such as GNU radio [GNU2021] allow for a new type of unsophisticated listener and possible attacker.
民事申請には、軍事申請よりも有意なスペクトルがあります。これは、周波数ホッピングやパイロットシンボルスクランブルなどのいくつかの軍事防衛メカニズム（したがって、物理層から始まる詳細なアプローチ）が民事システムでは実行不可能であることを意味します。安価なソフトウェア定義ラジオ（SDR）の台頭により、以前は既存の財政的障壁がほとんどなくなり、GNUラジオ[GNU2021]などのオープンソースプロジェクトにより、新しいタイプの洗練されていないリスナーと攻撃者が可能になります。
Most CNS technology developed in ICAO relies on open standards; thus, syntax and semantics of wireless digital aeronautical communications should be expected to be common knowledge for attackers. With increased digitization and automation of civil aviation, the human as control instance is being taken gradually out of the loop. Autonomous transport drones or single-piloted aircraft demonstrate this trend. However, without profound cybersecurity measures, such as authenticity and integrity checks of messages in-transit on the wireless link or mutual entity authentication, this lack of a control instance can prove disastrous. Thus, future digital communications will need additional embedded security features to fulfill modern information security requirements like authentication and integrity. These security features require sufficient bandwidth, which is beyond the capabilities of currently deployed VHF narrowband communications systems. For voice and data communications, sufficient data throughput capability is needed to support the security functions while not degrading performance. LDACS is a data link technology with sufficient bandwidth to incorporate security without losing too much user data throughput.
ICAOで開発されたほとんどのCNSテクノロジーは、オープンスタンダードに依存しています。したがって、ワイヤレスデジタル航空通信の構文とセマンティクスは、攻撃者にとって一般的な知識であると予想されるはずです。民間航空のデジタル化と自動化により、人間としてのコントロールインスタンスは徐々にループから外れています。自律輸送ドローンまたは単一操縦航空機がこの傾向を示しています。ただし、ワイヤレスリンクまたは相互エンティティ認証での輸送中のメッセージの信頼性や整合性チェックなどの深いサイバーセキュリティ測定がなければ、この制御インスタンスの欠如は悲惨なことを証明できます。したがって、将来のデジタル通信には、認証や整合性などの最新の情報セキュリティ要件を満たすために、追加の組み込みセキュリティ機能が必要になります。これらのセキュリティ機能には、現在展開されているVHFナローバンド通信システムの機能を超えた十分な帯域幅が必要です。音声通信とデータ通信の場合、パフォーマンスを低下させずにセキュリティ機能をサポートするには、十分なデータスループット機能が必要です。LDACSは、ユーザーデータのスループットをあまり失うことなくセキュリティを組み込むのに十分な帯域幅を持つデータリンクテクノロジーです。
ICAO Doc 9896 [ICAO2015] foresees transport layer security for all aeronautical data transmitted via the ATN/IPS, as described in ARINC 858 [ARI2021]. This is realized via Datagram Transport Layer Security (DTLS) 1.3 [RFC9147].
ICAO DOC 9896 [ICAO2015]は、ARINC 858 [ARI2021]に記載されているように、ATN/IPSを介して送信されるすべての航空データの輸送層セキュリティを予見しています。これは、データグラムトランスポートレイヤーセキュリティ（DTLS）1.3 [RFC9147]を介して実現されます。
LDACS also needs to comply with in-depth security requirements as stated in ARINC 858 for the radio access technologies transporting ATN/IPS data. These requirements imply that LDACS must provide Layer 2 security in addition to any higher-layer mechanisms. Specifically, ARINC 858 [ARI2021] states that data links within the FCI need to provide
LDACSは、ATN/IPSデータを輸送する無線アクセステクノロジーについて、ARINC 858に記載されている詳細なセキュリティ要件に準拠する必要があります。これらの要件は、LDACが高層メカニズムに加えてレイヤー2セキュリティを提供する必要があることを意味します。具体的には、ARINC 858 [ARI2021]は、FCI内のデータリンクが提供する必要があると述べています
a secure channel between the airborne radio systems and the peer radio access endpoints on the ground [...] to ensure authentication and integrity of air-ground message exchanges in support of an overall defense-in-depth security strategy.
空中無線システムと地上のピアラジオアクセスエンドポイントとの間の安全なチャネル[...]。
Overall, cybersecurity for CNS technology shall protect the following business goals [MAE20181]:
全体として、CNSテクノロジーのサイバーセキュリティは、次のビジネス目標を保護するものとします[MAE20181]：
1. Safety: The system must sufficiently mitigate attacks that contribute to safety hazards.
1. 安全性：システムは、安全上の危険に寄与する攻撃を十分に軽減する必要があります。
2. Flight regularity: The system must sufficiently mitigate attacks that contribute to delays, diversions, or cancelations of flights.
2. フライトの規則性：システムは、フライトの遅延、迂回、またはキャンセルに寄与する攻撃を十分に軽減する必要があります。
3. Protection of business interests: The system must sufficiently mitigate attacks that result in financial loss, reputation damage, disclosure of sensitive proprietary information, or disclosure of personal information.
3. ビジネスの利益の保護：システムは、経済的損失、評判の損害、機密性のある情報の開示、または個人情報の開示をもたらす攻撃を十分に軽減する必要があります。
To further analyze assets, derive threats, and create protection scenarios, several threat and risk analyses were performed for LDACS [MAE20181] [MAE20191]. These results allowed the derivation of security scope and objectives from the requirements and the conducted threat and risk analysis. Note, IPv6 security considerations are briefly discussed in Section 9.7 while a summary of security requirements for link-layer candidates in the ATN/IPS is given in [ARI2021], which states:
資産をさらに分析し、脅威を導き出し、保護シナリオを作成するために、LDAC [MAE20181] [MAE20191]について、いくつかの脅威とリスク分析が実行されました。これらの結果により、要件と実施された脅威とリスク分析からのセキュリティ範囲と目的の導出が可能になりました。注、IPv6のセキュリティ上の考慮事項については、セクション9.7で簡単に説明しますが、ATN/IPSのリンク層候補のセキュリティ要件の概要は[ARI2021]に記載されています。
Since the communication radios connect to local airborne networks in the aircraft control domain, [...] the airborne radio systems represent the first point of entry for an external threat to the aircraft. Consequently, a secure channel between the airborne radio systems and the peer radio access endpoints on the ground is necessary to ensure authentication and integrity of air-ground message exchanges in support of an overall defense-in-depth security strategy.
通信ラジオは、航空機制御ドメインのローカル空中ネットワークに接続するため、[...]空中無線システムは、航空機に対する外部の脅威の最初のエントリポイントを表しています。したがって、空中ラジオシステムと地上のピアラジオアクセスエンドポイントとの間の安全なチャネルは、全体的な防衛防衛セキュリティ戦略をサポートする空軍基地メッセージ交換の認証と整合性を確保するために必要です。
Security considerations for LDACS are defined by the official SARPS document by ICAO [ICAO2022]:
LDACのセキュリティ上の考慮事項は、ICAO [ICAO2022]による公式SARPS文書によって定義されます。
* LDACS shall provide a capability to protect the availability and continuity of the system.
* LDACSは、システムの可用性と継続性を保護する機能を提供するものとします。
* LDACS shall provide a capability including cryptographic mechanisms to protect the integrity of messages in transit.
* LDACは、輸送中のメッセージの完全性を保護するための暗号化メカニズムを含む機能を提供するものとします。
* LDACS shall provide a capability to ensure the authenticity of messages in transit.
* LDACSは、輸送中のメッセージの信頼性を確保する機能を提供するものとします。
* LDACS should provide a capability for non-repudiation of origin for messages in transit.
* LDACは、輸送中のメッセージに対して、原点の非和解の能力を提供する必要があります。
* LDACS should provide a capability to protect the confidentiality of messages in transit.
* LDACは、輸送中のメッセージの機密性を保護する機能を提供する必要があります。
* LDACS shall provide an authentication capability.
* LDACSは認証機能を提供するものとします。
* LDACS shall provide a capability to authorize the permitted actions of users of the system and to deny actions that are not explicitly authorized.
* LDACは、システムのユーザーの許可されたアクションを承認し、明示的に承認されていないアクションを拒否する機能を提供するものとします。
* If LDACS provides interfaces to multiple domains, LDACS shall provide capability to prevent the propagation of intrusions within LDACS domains and towards external domains.
* LDACSが複数のドメインにインターフェイスを提供する場合、LDACはLDACSドメイン内および外部ドメインに向かって侵入の伝播を防ぐ能力を提供するものとします。
Work in 2022 includes a change request for these SARPS aims to limit the "non-repudiation of origin of messages in transit" requirement only to the authentication and key establishment messages at the beginning of every session.
2022年の作業には、これらのSARPの変更要求が含まれており、すべてのセッションの開始時に認証と主要な確立メッセージに対してのみ、「輸送中のメッセージの起源の非繰り返し」要件を制限することを目的としています。
These objectives were used to derive several security functions for LDACS required to be integrated in the LDACS cybersecurity architecture: Identification, Authentication, Authorization, Confidentiality, System Integrity, Data Integrity, Robustness, Reliability, Availability, and Key and Trust Management. Several works investigated possible measures to implement these security functions [BIL2017] [MAE20181] [MAE20191].
これらの目的は、LDACSサイバーセキュリティアーキテクチャに統合する必要があるLDACのいくつかのセキュリティ関数を導き出すために使用されました：識別、認証、承認、機密性、システムの整合性、データの完全性、堅牢性、信頼性、可用性、キーと信頼管理。いくつかの作品は、これらのセキュリティ関数[BIL2017] [MAE20181] [MAE20191]を実装するための可能な措置を調査しました。
The requirements lead to an LDACS security model, including different entities for identification, authentication, and authorization purposes ensuring integrity, authenticity, and confidentiality of data. A draft of the cybersecurity architecture of LDACS can be found in [ICAO2022] and [MAE20182], and respective updates can be found in [MAE20191], [MAE20192], [MAE2020], and [MAE2021].
この要件は、データの完全性、信頼性、および機密性を確保するためのさまざまなエンティティを含むLDACSセキュリティモデルにつながります。LDACSのサイバーセキュリティアーキテクチャのドラフトは[ICAO2022]および[MAE20182]に記載されており、それぞれの更新は[MAE20191]、[MAE20192]、[MAE2020]、および[MAE2021]にあります。
A simplified LDACS architectural model requires the following entities: network operators such as the Societe Internationale de Telecommunications Aeronautiques (SITA) [SIT2020] and ARINC [ARI2020]; both entities provide access to the ground IPS network via an A/G LDACS router. This router is attached to an internal LDACS access network that connects via further AC-Rs to the different LDACS cell ranges, each controlled by a GS (serving one LDACS cell), with several interconnected GSs spanning a local LDACS access network. Via the A/G wireless LDACS data link AS, the aircraft is connected to the ground network. Via the aircraft's VI and network interface, the aircraft's data can be sent via the AS back to the GS, then to the LDACS local access network, AC-Rs, LDACS access network, A/G LDACS router, and finally to the ground IPS network [ICAO2015].
単純化されたLDACS建築モデルには、次のエンティティが必要です。SocieteInternationalede Telecommunications Aeronautiques（SITA）[SIT2020]およびArinc [ARI2020]などのネットワークオペレーター。両方のエンティティは、A/G LDACSルーターを介してグラウンドIPSネットワークへのアクセスを提供します。このルーターは、さらにAC-RSを介して異なるLDACSセル範囲に接続する内部LDACSアクセスネットワークに接続されており、それぞれがGS（1つのLDACSセルにサービスを提供）で制御され、いくつかの相互接続されたGSSがローカルLDACSアクセスネットワークにまたがっています。A/GワイヤレスLDACSデータリンクを介して、航空機は地上ネットワークに接続されています。航空機のVIおよびネットワークインターフェイスを介して、航空機のデータは、ASを介してGSに戻り、LDACSローカルアクセスネットワーク、AC-RS、LDACSアクセスネットワーク、A/G LDACSルーター、そして最後にグラウンドIPSに送信できます。ネットワーク[ICAO2015]。
LDACS needs specific identities for the AS, the GS, and the network operator. The aircraft itself can be identified using the 24-bit ICAO identifier of an aircraft [ICAO2022], the call sign of that aircraft, or the recently founded privacy ICAO address of the Federal Aviation Administration (FAA) program with the same name [FAA2020]. It is conceivable that the LDACS AS will use a combination of aircraft identification, radio component identification, and even operator feature identification to create a unique LDACS AS identification tag. Similar to a 4G's eNodeB-serving network identification tag, a GS could be identified using a similar field. The identification of the network operator is similar to 4G (e.g., E-Plus, AT&T, and TELUS), in the way that the aeronautical network operators are listed (e.g., ARINC [ARI2020] and SITA [SIT2020]).
LDACSには、AS、GS、およびネットワークオペレーターの特定のアイデンティティが必要です。航空機自体は、航空機の24ビットICAO識別子[ICAO2022]、その航空機のコールサイン、または同じ名前[FAA2020]の連邦航空局（FAA）プログラムの最近設立されたプライバシーICAOアドレスを使用して識別できます。。LDACSは、航空機の識別、無線コンポーネントの識別、さらにはオペレーターの識別の組み合わせを使用して、識別タグとして一意のLDACを作成すると考えられます。4GのENODEBサービングネットワーク識別タグと同様に、同様のフィールドを使用してGSを識別できます。ネットワーク演算子の識別は、航空ネットワーク演算子がリストされている方法で、4G（E-Plus、AT＆T、およびTelusなど）に似ています（例：Arinc [ARI2020]およびSITA [SIT2020]）。
In order to anchor trust within the system, all LDACS entities connected to the ground IPS network will be rooted in an LDACS-specific chain-of-trust and PKI solution, quite similar to AeroMACS's approach [CRO2016]. These certificates, residing at the entities and incorporated in the LDACS PKI, provide proof of the ownership of their respective public key and include information about the identity of the owner and the digital signature of the entity that has verified the certificate's content. First, all ground infrastructures must mutually authenticate to each other, negotiate and derive keys, and then secure all ground connections. How this process is handled in detail is still an ongoing discussion. However, established methods to secure the user plane by IPsec [RFC4301] and IKEv2 [RFC7296] or the application layer via TLS 1.3 [RFC8446] are conceivable. The LDACS PKI with its chain-of-trust approach, digital certificates, and public entity keys lay the groundwork for this step. In a second step, the AS with the LDACS radio aboard approaches an LDACS cell and performs a cell-attachment procedure with the corresponding GS. This procedure consists of (1) the basic cell entry [GRA2020] and (2) a MAKE procedure [MAE2021].
システム内に信頼を固定するために、グラウンドIPSネットワークに接続されているすべてのLDACSエンティティは、Aeromacsのアプローチと非常に類似したLDACS固有のトラストチェーンおよびPKIソリューションに根ざしています[CRO2016]。エンティティに居住し、LDACS PKIに組み込まれているこれらの証明書は、それぞれの公開鍵の所有権の証拠を提供し、証明書のコンテンツを確認したエンティティの所有者の身元とデジタル署名に関する情報を含めます。第一に、すべてのグラウンドインフラストラクチャは、相互に相互に認証し、キーを交渉および導き出し、すべてのグラウンド接続を確保する必要があります。このプロセスがどのように詳細に処理されるかは、まだ進行中の議論です。ただし、IPSEC [RFC4301]およびIKEV2 [RFC7296]またはTLS 1.3 [RFC8446]を介したアプリケーション層によってユーザープレーンを保護するための確立された方法は考えられます。ラストチェーンアプローチ、デジタル証明書、およびパブリックエンティティキーを備えたLDACS PKIは、このステップの基礎を築きます。2番目のステップでは、LDACSラジオと同様にLDACSセルに近づき、対応するGSを使用して細胞攻撃手順を実行します。この手順は、（1）基本的なセルエントリ[GRA2020]および（2）A Make Procedure [MAE2021]で構成されています。
Note that LDACS will foresee multiple security levels. To address the issue of the long service life of LDACS (i.e., possibly greater than 30 years) and the security of current pre-quantum cryptography, these security levels include pre-quantum and post-quantum cryptographic solutions. Limiting security data on the LDACS data link as much as possible to reserve as much space for actual user data transmission is key in the LDACS security architecture. This is also reflected in the underlying cryptography. Pre-quantum solutions will rely on elliptic curves [NIST2013], while post-quantum solutions consider Falcon [SON2021] [MAE2021] or similar lightweight PQC signature schemes and CRYSTALS-KYBER or SABER as key establishment options [AVA2021] [ROY2020].
LDACSは複数のセキュリティレベルを予測することに注意してください。LDACSの長いサービスライフ（つまり、おそらく30年を超える可能性が高い）の問題と現在の測量前の暗号化のセキュリティに対処するために、これらのセキュリティレベルには、質量と四足動物後の暗号化ソリューションが含まれます。LDACSデータのセキュリティデータを制限することで、LDACSセキュリティアーキテクチャでは、実際のユーザーデータ送信のためのスペースを確保するために可能な限りリンクします。これは、基礎となる暗号にも反映されています。前岩石のソリューションは楕円曲線[NIST2013]に依存しますが、Quantum後のソリューションはFalcon [Son2021] [MAE2021]または同様の軽量PQCシグネチャースキームとCrystals KyberまたはSabreを主要な確立オプション[AVA2021] [ROY2020]と考えています。
The key material from the previous step can then be used to protect LDACS Layer 2 communications via applying encryption and integrity protection measures on the SNP layer of the LDACS protocol stack. As LDACS transports AOC and ATS data, the integrity of that data is most important while confidentiality only needs to be applied to AOC data to protect business interests [ICAO2022]. This possibility of providing low-layered confidentiality and integrity protection ensures a secure delivery of user data over the wireless link. Furthermore, it ensures integrity protection of LDACS control data.
次に、前のステップからの重要な材料を使用して、LDACSプロトコルスタックのSNP層に暗号化と整合性保護測定を適用することにより、LDACSレイヤー2通信を保護できます。LDACSがAOCとATSデータを輸送するため、そのデータの整合性は最も重要ですが、機密性はビジネス上の利益を保護するためにAOCデータに適用するだけでいい[ICAO2022]。低層の機密性と整合性保護を提供するこの可能性により、ワイヤレスリンク上のユーザーデータの安全な配信が保証されます。さらに、LDACS制御データの整合性保護を保証します。
In this part, considerations on IPv6 operational security in [RFC9099] and interrelations with the LDACS security additions are compared and evaluated to identify further protection demands. As IPv6 heavily relies on the Neighbor Discovery Protocol (NDP) [RFC4861], integrity and authenticity protection on the link layer, as provided by LDACS, already help mitigate spoofing and redirection attacks. However, to also mitigate the threat of remote DDoS attacks, neighbor solicitation rate-limiting is recommended by [RFC9099]. To prevent the threat of DDoS and DoS attacks in general on the LDACS access network, rate-limiting needs to be performed on each network node in the LDACS access network. One approach is to filter for the total amount of possible LDACS AS-GS traffic per cell (i.e., of up to 1.4 Mbit/s user data per cell and up to the amount of GS per service provider network times 1.4 Mbit/s).
この部分では、[RFC9099]のIPv6運用セキュリティに関する考慮事項とLDACSセキュリティの追加との相互関係を比較し、評価して、さらなる保護要求を特定します。IPv6はNeighbor Discovery Protocol（NDP）[RFC4861]に大きく依存しているため、LDACSが提供するように、リンク層の完全性と信ity性の保護は、すでにスプーフィングとリダイレクト攻撃を軽減するのに役立ちます。ただし、リモートDDOS攻撃の脅威も軽減するためには、[RFC9099]によって隣接勧誘率制限が推奨されます。LDACS Access Networkで一般的にDDOSおよびDOS攻撃の脅威を防ぐには、LDACSアクセスネットワークの各ネットワークノードでレート制限を実行する必要があります。1つのアプローチは、セルごとに可能なLDACS AS-GSトラフィックの合計量をフィルタリングすることです（つまり、セルごとに最大1.4 Mbit/sユーザーデータ、およびサービスプロバイダーネットワーク1.4 Mbit/sのGS額まで）。
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<https://doi.org/10.1109/TITS.2016.2612584>.
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<https://doi.org/10.1109/TITS.2020.2983614>.
This appendix includes the continuity, availability, and integrity requirements applicable for LDACS defined in [DO350A].
この付録には、[do350a]で定義されているLDACに適用される継続性、可用性、および整合性要件が含まれています。
The following terms are used here:
ここでは、次の用語が使用されています。
CPDLC:
CPDLC：
Controller-Pilot Data Link Communications
コントローラーパイロットデータリンク通信
DT:
DT：
Delivery Time (nominal) value for RSP
RSPの配送時間（名目）値
ET:
ET：
Expiration Time value for RCP
RCPの有効期限時間値
FH:
FH：
Flight Hour
飛行時間
MA:
マサチューセッツ州
Monitoring and Alerting criteria
監視および警告基準
OT:
OT：
Overdue Delivery Time value for RSP
RSPの期限切れの配送時間値
RCP:
RCP：
Required Communication Performance
必要な通信パフォーマンス
RSP:
RSP：
Required Surveillance Performance
必要な監視パフォーマンス
TT:
TT：
Transaction Time (nominal) value for RCP
RCPのトランザクション時間（名目）値
+========================+=============+=============+
| | RCP 130 | RCP 130 |
+========================+=============+=============+
| Parameter | ET | TT95% |
+------------------------+-------------+-------------+
| Transaction Time (sec) | 130 | 67 |
+------------------------+-------------+-------------+
| Continuity | 0.999 | 0.95 |
+------------------------+-------------+-------------+
| Availability | 0.989 | 0.989 |
+------------------------+-------------+-------------+
| Integrity | 1E-5 per FH | 1E-5 per FH |
+------------------------+-------------+-------------+
Table 1: CPDLC Requirements for RCP 130
表1：RCP 130のCPDLC要件
+========================+=========+=========+=========+=========+
| | RCP 240 | RCP 240 | RCP 400 | RCP 400 |
+========================+=========+=========+=========+=========+
| Parameter | ET | TT95% | ET | TT95% |
+------------------------+---------+---------+---------+---------+
| Transaction Time (sec) | 240 | 210 | 400 | 350 |
+------------------------+---------+---------+---------+---------+
| Continuity | 0.999 | 0.95 | 0.999 | 0.95 |
+------------------------+---------+---------+---------+---------+
| Availability | 0.989 | 0.989 | 0.989 | 0.989 |
+------------------------+---------+---------+---------+---------+
| Integrity | 1E-5 | 1E-5 | 1E-5 | 1E-5 |
| | per FH | per FH | per FH | per FH |
+------------------------+---------+---------+---------+---------+
Table 2: CPDLC Requirements for RCP 240/400
表2：RCP 240/400のCPDLC要件
RCP Monitoring and Alerting Criteria in case of CPDLC:
CPDLCの場合のRCPモニタリングとアラート基準：
MA-1:
MA-1：
The system shall be capable of detecting failures and configuration changes that would cause the communication service to no longer meet the RCP specification for the intended use.
システムは、通信サービスが意図した使用のRCP仕様を満たさなくなるため、障害と構成の変更を検出できるものとします。
MA-2:
MA-2：
When the communication service can no longer meet the RCP specification for the intended function, the flight crew and/or the controller shall take appropriate action.
通信サービスが意図した機能のRCP仕様を満たすことができなくなった場合、フライトクルーおよび/またはコントローラーは適切なアクションを実行するものとします。
+==============+========+========+========+========+========+=======+
| | RSP | RSP | RSP | RSP | RSP | RSP |
| | 160 | 160 | 180 | 180 | 400 | 400 |
+==============+========+========+========+========+========+=======+
| Parameter | OT | DT95% | OT | DT95% | OT | DT95% |
+--------------+--------+--------+--------+--------+--------+-------+
| Transaction | 160 | 90 | 180 | 90 | 400 | 300 |
| Time (sec) | | | | | | |
+--------------+--------+--------+--------+--------+--------+-------+
| Continuity | 0.999 | 0.95 | 0.999 | 0.95 | 0.999 | 0.95 |
+--------------+--------+--------+--------+--------+--------+-------+
| Availability | 0.989 | 0.989 | 0.989 | 0.989 | 0.989 | 0.989 |
+--------------+--------+--------+--------+--------+--------+-------+
| Integrity | 1E-5 | 1E-5 | 1E-5 | 1E-5 | 1E-5 | 1E-5 |
| | per FH | per FH | per FH | per FH | per | per |
| | | | | | FH | FH |
+--------------+--------+--------+--------+--------+--------+-------+
Table 3: ADS-C Requirements
表3：ADS-C要件
RCP Monitoring and Alerting Criteria:
RCPモニタリングとアラート基準：
MA-1:
MA-1：
The system shall be capable of detecting failures and configuration changes that would cause the ADS-C service to no longer meet the RSP specification for the intended function.
システムは、ADS-Cサービスが意図した関数のRSP仕様を満たさなくなるため、障害と構成の変更を検出できるものとします。
MA-2:
MA-2：
When the ADS-C service can no longer meet the RSP specification for the intended function, the flight crew and/or the controller shall take appropriate action.
ADS-Cサービスが意図した機能のRSP仕様を満たすことができなくなった場合、フライトクルーおよび/またはコントローラーは適切なアクションを実行するものとします。
Thanks to all contributors to the development of LDACS and ICAO Project Team Terrestrial (PT-T), as well as to all in the RAW Working Group for deep discussions and feedback.
LDACSおよびICAOプロジェクトチームの地上（PT-T）の開発のすべての貢献者と、深いディスカッションとフィードバックのために、生のワーキンググループのすべての貢献者に感謝します。
Thanks to Klaus-Peter Hauf, Bart Van Den Einden, and Pierluigi Fantappie for their comments on this document.
クラウス・ピーター・ハウフ、バート・ヴァン・デン・エインデン、およびピエルリジ・ファンタッピーに、この文書に関するコメントをしてくれたことに感謝します。
Thanks to the Chair of Network Security for input and to the Research Institute CODE for their comments and improvements.
入力のためのNetwork Securityの議長と、彼らのコメントと改善について研究所のコードに感謝します。
Thanks to the colleagues of the Research Institute CODE at the UniBwM, who are working on the AMIUS project funded under the Bavarian Aerospace Program by the Bavarian State Ministry of Economics, Regional Development and Energy with the GA ROB-2-3410.20-04-11-15/HAMI-2109-0015, for fruitful discussions on aeronautical communications and relevant security incentives for the target market.
UNIBWMの研究所コードの同僚に感謝します。バイエルン州経済省、地域開発、エネルギーによってバイエルン航空宇宙プログラムの下で資金提供されているアミウスプロジェクトに取り組んでいます。GAROB-2-3410.20-04-111-15/HAMI-2109-0015、航空通信とターゲット市場の関連するセキュリティインセンティブに関する実り多い議論。
Thanks to SBA Research Vienna for continuous discussions on security infrastructure issues in quickly developing markets such as the air space and potential economic spillovers to used technologies and protocols.
SBA Research Viennaに感謝します。これは、使用済みのテクノロジーやプロトコルへの空間や潜在的な経済的流出などの市場を迅速に発展させたセキュリティインフラストラクチャの問題に関する継続的な議論に感謝します。
Thanks to the Aeronautical Communications group at the Institute of Communications and Navigation of the German Aerospace Center (DLR). With that, the authors would like to explicitly thank Miguel Angel Bellido-Manganell and Lukas Marcel Schalk for their thorough feedback.
ドイツ航空宇宙センター（DLR）の通信および航行研究所の航空通信グループに感謝します。それで、著者は、ミゲル・エンジェル・ベリド・マンガネルとルーカス・マルセル・シャルクの徹底的なフィードバックに明示的に感謝したいと考えています。
Nils Mäurer (editor)
German Aerospace Center (DLR)
Münchner Strasse 20
82234 Wessling
Germany
Email: Nils.Maeurer@dlr.de
Thomas Gräupl (editor)
German Aerospace Center (DLR)
Münchner Strasse 20
82234 Wessling
Germany
Email: Thomas.Graeupl@dlr.de
Corinna Schmitt (editor)
Research Institute CODE, UniBwM
Werner-Heisenberg-Weg 39
85577 Neubiberg
Germany
Email: corinna.schmitt@unibw.de