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Futura Arquitectura del ATM en Europa (basado en “A proposal for the future architecture of the European

airspace” de la SJU)

Futura arquitectura del ATM en Europa Abril 2019 I

Hoja de Identificación del documento Título: Futura Arquitectura del ATM en Europa

(basado en “A proposal for the future architecture of the European airspace” de la SJU)

Código: N/A

Fecha: Abril 2019

Fichero: N/A

Autor: Fernando Gómez Comendador, Rosa Arnaldo

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Aprobado: N/A

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Numero Fecha Autor Comentarios

01 01/04/2019 F. Gómez, R. Arnaldo

Futura arquitectura del ATM en Europa Abril 2019 II

Resumen Ejecutivo Uno de los objetivos de la cátedra Isdefe en Gestión del Tránsito Aéreo ATM es identificar la tendencia y orientación futura en los procesos relacionados con la Gestión del Tránsito Aéreo.

El objetivo del presente documento es servir como reflexión de las características del futuro Sistema ATM, que permita orientar y definir las actividades de la Cátedra Isdefe para investigar sobre estas condiciones futuras.

El documento extrae las principales conclusiones del trabajo desarrollado por la SJU, a petición de la Comisión Europea, publicado en el informe “A proposal for the future architecture of the European airspace”.

El informe establece las condiciones de la futura arquitectura del Sistema ATM, con unos cambios conceptuales importantes.

Dada la importancia que tiene este trabajo, el presente informe recoge las principales conclusiones y recomendaciones que se han realizado en el mencionado proyecto. Es importante para Isdefe identificar las características de la futura arquitectura, de forma que pueda adelantarse a las necesidades del proveedor de servicio, regulador y de nuevos actores que pueden presentarse en el sector público español. La información recogida se basa en el mencionado informe, utilizando las figuras y tablas publicadas por la SJU.

Futura arquitectura del ATM en Europa Abril 2019 III

Índice 1 INTRODUCCIÓN .........................................................................................................................1

2 NIVELES DE DEMORA CRECIENTES......................................................................................4

3 FACTORES LIMITANTES DE LA CAPACIDAD ........................................................................6

4 ENFOQUE GESTIÓN DE CAPACIDAD .....................................................................................7

5 PROPUESTA DE NUEVA ARQUITECTURA. ........................................................................ 10

5.1 Área de enfoque 1: Espacio aéreo y capacidad ............................................................. 11

5.1.1 Organización optimizada del espacio aéreo ............................................................... 11

5.1.1.1 Free Route Airspace en toda la CEAC y Uso Flexible del Espacio aéreo ........ 11

5.1.1.2 Sectorización cruzada optimizada de FIR .......................................................... 12

5.1.2 Armonización operacional ............................................................................................ 13

5.1.3 Herramientas de automatización y productividad. ...................................................... 13

5.2 Área de enfoque 2: escalabilidad y resiliencia ................................................................ 17

5.2.1 Una introducción progresiva de una nueva arquitectura orientada a servicios......... 17

5.2.1.1 Virtualización y datos ATM como servicios. ....................................................... 18

5.2.1.2 Mejoras CNS ........................................................................................................ 19

5.2.2 Habilitación de mayores capacidades y rendimiento ................................................. 19

5.2.2.1 Servicio de tráfico aéreo independiente del sector ............................................ 19

5.2.2.2 Operaciones basadas en la trayectoria y mayor intercambio de información para abordar la previsibilidad ....................................................................................................... 20

5.2.2.3 Implementación de operaciones centradas en el vuelo / flujo (Flight Centric ATC) 20

6 CONDICIONES BASICAS DE LA NUEVA ARQUITECTURA ............................................... 21

6.1 Capacidad bajo demanda ................................................................................................ 21

6.2 Provisión de servicios de datos ATM .............................................................................. 22

6.3 Incentivos dirigidos promover la evolución. .................................................................... 23

7 PROCESO DE TRANSICIÓN PROGRESIVA CADA 5 AÑOS .............................................. 25

7.1.1 Para 2025 ..................................................................................................................... 25

Futura arquitectura del ATM en Europa Abril 2019 IV

7.1.2 Para 2030 ..................................................................................................................... 26

7.1.3 Para 2035 ..................................................................................................................... 27

8 EVALUACIÓN DE IMPACTO DE LOS CAMBIOS. ................................................................. 29

9 RECOMENDACIONES PRELIMINARES ................................................................................ 31

Futura arquitectura del ATM en Europa Abril 2019 V

TABLA DE ILUSTRACIONES Ilustración 1:Esquema de la arquitectura actual ....................................................................................................... 2

Ilustración 2: Esquema de la arquitectura futura ...................................................................................................... 3

Ilustración 3: Pronóstico de crecimiento del tráfico de los Retos del Crecimiento Anexo 1, y 2018 retrasos en comparación con 2017............................................................................................................................................ 4 Ilustración 4: Previsión de resultados con esquema actual en 2035 ......................................................................... 4

Ilustración 5: Enfoque por capas del ATM ............................................................................................................... 7

Ilustración 6: Enlace entre el Plan Maestro 2015 y el Estudio de arquitectura del espacio aéreo ............................... 8

Ilustración 7:Los dos aspectos del desafío de la capacidad ...................................................................................... 9

Ilustración 8: Diseño de optimización ilustrativo ..................................................................................................... 13 Ilustración 9: Modelo de automatización de SESAR en desarrollo para el Plan Maestro Edición 2019 ..................... 16

Ilustración 10: Arquitectura propuesta orientada al servicio que representa flujos de servicio (no de intercambio de información) ......................................................................................................................................................... 17

Ilustración 11: Ejemplo de modelo de prestación de servicios de capacidad bajo demanda. ................................... 21

Ilustración 12: Realización de un ejemplo de modelo de provisión de servicios de datos ATM ................................ 23 Ilustración 13: Estrategia de transición de alto nivel ............................................................................................... 25

Ilustración 14: Estadísticas de retardo clave para simulaciones de NM y la implementación completa de la estrategia de transición ......................................................................................................................................................... 30

Futura arquitectura del ATM en Europa Abril 2019 1

1 INTRODUCCIÓN

Uno de los objetivos de la cátedra Isdefe en Gestión del Tránsito Aéreo ATM es identificar la tendencia y orientación futura en los procesos relacionados con la Gestión del Tránsito Aéreo.

Pasado los años de crisis, el tráfico a nivel europeo está recuperando los valores de crecimiento naturales, lo que está mostrando las debilidades y problemas estructurales que tiene el sector. Los malos resultados (en términos de demora) alcanzados en 2018, así como las previsiones de resultados previstos para 2019, plantean una situación que necesita promover nuevas soluciones y procesos diferentes a los tradicionales.

Se han planteado diferentes iniciativas a nivel europeo para identificar las nuevas tendencias técnicas, de gestión y normativas que puedan plantear un Sistema ATM capaz de gestionar la capacidad necesaria para atender a la demanda.

Una de las iniciativas se ha desarrollado en el marco de SESAR y Eurocontrol, con la participación del Network Manager. Las conclusiones de este trabajo se ha publicado en el informe “A proposal for the future architecture of the European airspace”, desarrollado por la SJU a petición de la Comision Europea.

El informe establece las condiciones de la futura arquitectura del Sistema ATM, con unos cambios conceptuales importantes.

Dada la importancia que tiene este trabajo, el presente informe recoge las principales conclusiones y recomendaciones que se han realizado en el mencionado proyecto. Es importante para Isdefe identificar las características de la futura arquitectura, de forma que pueda adelantarse a las necesidades del proveedor de servicio, regulador y de nuevos actores que pueden presentarse en el sector público español. La información recogida se basa en el mencionado informe. Las figuras y tablas se extraen de este documento.

El objetivo del presente documento es servir como reflexión de las características del futuro Sistema ATM, que permita orientar y definir las actividades de la Cátedra Isdefe para investigar sobre estas condiciones futuras.

La figura 1 muestra una representación de la arquitectura actual. Las características principales se basan en la organización geográfica y vertical de los Servicios ATM, lo que limita la escalabilidad de la capacidad y la posibilidad de reaccionar ante incidencias.


Fuente: “A proposal for the future architecture of the European airspace” de la SJU

Ilustración 1:Esquema de la arquitectura actual

La arquitectura futura debe abandonar la organización geográfica y vertical de los servicios, basados en la virtualización del servicio ATS y la transversalidad de los servicios de datos, reflejados en la figura 2.



Ilustración 2: Esquema de la arquitectura futura


2 NIVELES DE DEMORA CRECIENTES.

Las previsiones de tráfico actuales predicen un retorno a un período sostenido de crecimiento. Como se ilustra en la Figura 3, el último escenario de crecimiento del tráfico a largo plazo de STATFOR (Eurocontrol's Statistic and Forecast Service) predice un crecimiento significativo en los próximos 17 años. Esto lleva a un total esperado de 15,2 millones de vuelos para 2035 en la región de la CEAC, 4,6 millones más que en 2017, o un aumento total del 43%. Al mismo tiempo, 2018 muestra un rápido deterioro de los retrasos durante la temporada de verano vinculado a este crecimiento del tráfico. Estos desarrollos crean un gran desafío para la industria de la gestión de tráfico aéreo (ATM), que tendrá que adaptarse a ellos y manejarlos de manera segura, eficiente y a un costo económicamente aceptable.


Ilustración 3: Pronóstico de crecimiento del tráfico y nivel de demora

La Figura 4 ilustra los resultados de las simulaciones realizadas por el Network Manager (NM) en el horizonte 2035:


Ilustración 4: Previsión de resultados con esquema actual en 2035

8.5

45 CONGESTED ACCs

15x


Los niveles previstos de retrasos no tienen precedentes y son significativamente más altos que el mayor retraso anual registrado en la red (4,5 minutos en 1999 durante la crisis de Kosovo).


3 FACTORES LIMITANTES DE LA CAPACIDAD

El análisis de la arquitectura y conceptos actuales en el ATM permite identificar una serie de factores limitantes para adaptar la capacidad a la demanda. La Tabla 1 resume los problemas operativos identificados como limitantes de la capacidad. La mayoría de estos no son nuevos y ya son conocidos por la industria. La necesidad de abordar estos problemas van a condicionar el desarrollo de la futura arquitectura del ATM. La solución actual desdoblar los sectores existentes se está volviendo operacionalmente poco práctica y es probable que sea inefectiva y altamente costosa a largo plazo.

Factors limiting overall capacity

Non-optimal organisation of

airspace • The current airspace organisation is not yet fully optimised to network flows

and makes limited use of cross-FIR cooperation.

Limited use of data communications

• The current voice intensive process leads to high saturation of radio frequencies and can lead to voice communications being a constraining factor in determining sector capacity.

Limited availability of VHF frequencies

• Limited availability of new frequencies potentially prohibits sector creation.

Factors limiting capacity scalability and resilience

Limited information sharing and

interoperability

• Current limits on interoperability and data sharing lead to sub- optimisation.

• Suboptimal view and usage of effective available airspace at network level.

Limited flexibility in the use of ATCO

resources across ACCs

• ATCO qualifications are in most centres optimised for a limited number of airspace configurations.

Limited predictability

• High buffers across the planning and execution phases due to limited predictability reduce the actual usage of existing capacity.

• Lack of end-to-end 4D trajectory optimisation during both planning and execution phases mean that the capacity potential cannot be achieved at network level.

Limited automation support for ATCOs

• Limited automation support means significant human effort is still required to manage traffic. The system as a result lacks scalability to meet growing demand.


Tabla 1. Problemas operacionales actuales


4 ENFOQUE GESTIÓN DE CAPACIDAD

Los trabajos que se desarrollan en el ámbito de SESAR se centran en proponer una futura arquitectura del espacio aéreo y una estrategia de transición asociada, que sea lo suficientemente robusta como para garantizar el la operación segura, sin problemas y eficiente de todo el tráfico aéreo para 2035. Al hacerlo, su objetivo es apoyar la implementación posterior. del cielo único europeo. El alcance de las nuevas arquitecturas se define de acuerdo con las cinco capas analíticas, como se ilustra en la Figura 5.


Ilustración 5: Enfoque por capas del ATM

El enfoque de la propuesta trata de plantear una nueva arquitectura del espacio aéreo que garantice que el espacio aéreo se optimice de acuerdo con las necesidades operativas y sin tener en cuenta las FIR o las fronteras nacionales. En línea con el Plan Maestro Europeo ATM y la agenda más amplia de digitalización de la UE, el despliegue de las soluciones SESAR en las capas técnicas permite más flexibilidad y robustez en la capa del espacio aéreo. La relación entre la tecnología SESAR y el espacio aéreo es clave para


comprender las futuras arquitecturas y se basa en el enfoque de cuatro fases para las mejoras ya identificadas en el Plan Maestro Europeo ATM como se ilustra a continuación.

study


Ilustración 6: Enlace entre el Plan Maestro 2015 y el Estudio de arquitectura del espacio aéreo

Las capas del marco (servicio y regulación) permiten el logro de la arquitectura propuesta. Las evoluciones de estas capas están fuertemente acopladas a la arquitectura propuesta y al rendimiento potencial asociado. Los trabajos que se desarrollan en SESAR identifican posibles problemas e implicaciones para estas capas. Para garantizar una clara trazabilidad entre los problemas y las soluciones, los cambios propuestos relacionados con las capas técnicas se agrupan en dos áreas de enfoque que abordan respectivamente dos desafíos principales: Capacidad y espacio aéreo, y Escalabilidad y resiliencia, como se presenta en la Figura 7



Ilustración 7:Los dos aspectos del desafío de la capacidad


5 PROPUESTA DE NUEVA ARQUITECTURA.

La futura arquitectura del espacio aéreo propuesta se basa en una organización optimizada del espacio aéreo, respaldada por niveles cada vez más altos de automatización y servicios comunes de datos ATM. Con el fin de enfrentar los desafíos descritos en la sección anterior, se propone la implementación progresiva de una nueva arquitectura con el fin de habilitar: un espacio aéreo en ruta europeo sin interrupciones, en el que los proveedores de servicios colaboren y operen como si fueran una organización con ambos espacios aéreos. y la prestación de servicios optimizada de acuerdo con los patrones de tráfico. La nueva arquitectura debe: • Apoyar el desarrollo de la capacidad y la escalabilidad del ATM para manejar todo el tráfico

aéreo en ruta en forma segura y eficiente, incluso en las previsiones de crecimiento de tráfico más altas o durante el estancamiento o la desaceleración del crecimiento del tráfico.

• Permitir que todos los vuelos operen a lo largo (o al menos lo más cerca posible) del enrutamiento preferido por el usuario a través de todo el espacio aéreo de ECAC.

• Promover un uso óptimo de los recursos ATM, reduciendo las ineficiencias actuales y los costos ATM para los usuarios del espacio aéreo y la sociedad.

• Aumentar la resistencia general del sistema a todo tipo de incidentes, en términos de seguridad, eficiencia y capacidad.

• Continuar facilitando el acceso civil y militar al espacio aéreo europeo. Las soluciones se agrupan en áreas de enfoque:

Focus area 1: Airspace and

Capacity

• Optimised airspace organisation – Solutions that support improved design and use of airspace.

• Operational harmonisation - Aligning centre’s capacity and ways of working to best practices through systematic operational improvement.

• Automation and productivity tools – Increased automation as a progressive enabler of Trajectory Based Operations with short, medium and long term enhancements to provide increased capacity and predictability.


Focus area 2: Scalability and

Resilience

Virtualisation and ATM data as services - Transition to Virtual Centres and a common data layer allowing more flexible provision of ATM services.

CNS enhancements - Transition to CNS Infrastructure and Services concept to support performance based CNS and enable new multi-link air-ground communications environment and continued evolution of the Global Navigation Satellite System (GNSS).

Sector-independent Air Traffic Service operations - Automation support for controllers to enable provision of ATC without the need for sector specific training and rating. Training and certification to be based on traffic complexity, instead of sector specificities.

Trajectory based operations and increased sharing of information to address predictability - Deployment of SWIM, 4D trajectory exchange.

If proven feasible, the implementation of flight centric operations where applicable - Changes the responsibility of ATCO from controlling a piece of airspace to controlling a number of flights along their trajectories.


Tabla 2. Soluciones para entregar la Arquitectura de destino por área de enfoque

Existen dependencias entre la mayoría de las soluciones: tanto los conceptos avanzados de espacio aéreo como la orientación al servicio tienen un fuerte vínculo con la automatización, que a su vez requiere mejores comunicaciones aire-tierra. Un Sistema ATM más escalable es el resultado de combinar habilitadores de espacio aéreo, automatización y orientación de servicio.

5.1 Área de enfoque 1: Espacio aéreo y capacidad

5.1.1 Organización optimizada del espacio aéreo 5.1.1.1 Free Route Airspace en toda la CEAC y Uso Flexible del Espacio aéreo El objetivo de Free Route Airspace (FRA) es aumentar la eficiencia de vuelo. En sí mismo, no contribuye a un aumento de la capacidad o la capacidad de recuperación del sistema ATM. Sin embargo, a medida que se está transformando el entorno operacional en el que se están planificando y ejecutando los vuelos, es importante establecer el Free Route como punto de inicio para el desarrollo del sistema. La creación de un FRA cruzado sin problemas para toda la región de ECAC permitiría a los usuarios del espacio aéreo volar su ruta preferida a través de todo el espacio aéreo de ECAC (sujeto a la disponibilidad del espacio aéreo, por ejemplo, reservas de espacio aéreo militar y aprobación ATM) sin entrada y / o salida intermedias. En otras palabras, los vuelos deben seguir una trayectoria directa desde la entrada al espacio aéreo de la ECAC hasta la salida sin los puntos intermedios (que es el la situación actual, incluso entre diferentes áreas de FRA).


El beneficio clave de FRA transversal es que no solo permitirá mejoras en el rendimiento operativo, en particular la eficiencia del vuelo, sino que también actuará como un catalizador para optimizar la configuración y el diseño del espacio aéreo en todo el volumen de espacio aéreo europeo, para la mejora de la productividad, y para la armonización de los sistemas. En consecuencia, el espacio aéreo de Free Route, se basará en un alto grado de interoperabilidad entre los sistemas ATC y un aumento progresivo del soporte de automatización para los ATCO para sostener el aumento de la capacidad del espacio aéreo, en particular en áreas complejas. También vale es importante señalar que los sistemas y procesos actuales de uso flexible del espacio aéreo (FUA) han permitido una mayor flexibilidad en el uso civil / militar del espacio aéreo. Sin embargo, se podrían realizar mejoras adicionales para minimizar el impacto de las actividades militares en la red y al mismo tiempo satisfacer las necesidades de los usuarios militares del espacio aéreo. El FUA avanzado (A-FUA), como se incluye en el Proyecto Piloto Común (PCP), permite un enfoque de colaboración impulsado por la demanda en el que las fuerzas civil y militar establecen sus necesidades y la coordinación del sistema ATM para proporcionar soluciones adecuadas y equilibradas. 5.1.1.2 Sectorización cruzada optimizada de FIR El rediseño óptimo de sectores centrado en el flujo maximizaría la capacidad con cambios mínimos en la carga de trabajo del controlador. Sin embargo, esto requiere eliminar algunas restricciones impuestas actualmente por los límites nacionales / FAB / FIR. La propuesta es aplicar progresivamente los principios de diseño del espacio aéreo ya definidos en la Regla de Implementación de Funciones de Red para asegurar la transformación gradual del espacio aéreo, mientras se basa en las mejores prácticas existentes. La Figura 8 ilustra un diseño potencial del espacio aéreo en toda la ECAC que ha sido desarrollado por el Network Manager utilizando los principios mencionados anteriormente, para permitir la simulación y el análisis de los beneficios potenciales del proceso de optimización general.



Ilustración 8: Diseño de optimización ilustrativo

5.1.2 Armonización operacional

En apoyo de la organización optimizada del espacio aéreo, se requiere un proceso de armonización operativa. El objetivo de la armonización operacional es reducir la variación del rendimiento operacional entre los ACC, asegurando que todos los ACC estén operando en los niveles de rendimiento del 10-20% de los ACC más altos de la actualidad. También debería conducir a un concepto operacional más armonizado y a mayores niveles de interoperabilidad entre ACC. La naturaleza de las acciones depende de las especificidades locales de cada ANSP, y puede incluir el reclutamiento de controladores adicionales, la mejora de la lista y otros problemas operativos. La armonización operativa incluye también la finalización de la implementación de PCP.

5.1.3 Herramientas de automatización y productividad.

El soporte de automatización para los controladores es la base para la implementación de las operaciones basadas en la trayectoria (TBO) y, por lo tanto, es un elemento clave de la arquitectura


futura. El alcance de las soluciones seleccionadas se basa en el logro de la Fase C del despliegue de SESAR tal como se define en el Plan Maestro Europeo ATM. De hecho, la automatización es central en el programa SESAR y es una prioridad clave del Plan Maestro Europeo ATM. SESAR 1 y SESAR 2020 ofrecen soluciones de automatización concretas, principalmente en forma de apoyo a la toma de decisiones, que ayudan a mejorar el rendimiento general del sistema ATM y cumplen los objetivos del estudio de arquitectura del espacio aéreo. La siguiente figura muestra las soluciones de automatización de SESAR propuestas para ser referenciadas en el estudio.

Delivered in SESAR 1

4D Trajectory Exchange (Solution #115)

Extended Arrival Management horizon (Solution #5)

Advanced short ATFCM measures, STAM (Solution #17)

CTOT and TTA (Solution #18)

Automated support for traffic complexity detection and resolution (Solution #19)

MTCD and conformance monitoring tools (Solution #27)

Extended flight plan (Solution #37)


In the pipeline with SESAR 2020

Extended arrival management across overlapping AMAN operations (Solution #01-01)

Mission trajectory driven processes(Solution #07-03) Management of

dynamic airspace configuration (Solution #08-01) Collaborative network

management (Solution #09-03)

Advanced separation management (Solution #10-02b)

ATC planned trajectory performance improvement (Solution #18-06a) Improved

performance in the provision of separation (Solution #10-02a) High productivity

controller team organisation (Solution #10-01a) Trajectory based operations

(Solution #18-02a)

Network Prediction and Performance (Solution #09-01)

Trajectory based planning system (Candidate Solution #88)

RBT revision uplink supported by datalink increased automation (Candidate Solution #57)

Automation supporting flight-centric ATC and improve distribution of separation responsibility in ATC (Candidate Solution #73)

SWIM TI Purple profile for Air/Ground Safety-Critical Information Sharing (Candidate Solution #100


Es importante tener en cuenta que se necesitarán niveles más altos de automatización para permitir las mejoras necesarias en capacidad para adaptarse al crecimiento futuro esperado y la consecuente complejidad del tráfico. La Figura 9 ilustra un modelo de automatización que se está desarrollando en el marco de la campaña de actualización del Plan Maestro que refleja el modelo de 5 niveles de SAE (desde el nivel 0 "sin automatización" hasta el nivel 5 "automatización completa") ampliamente adoptado por la industria.



Ilustración 9: Modelo de automatización de SESAR en desarrollo para el Plan Maestro Edición 2019

Además, del proceso necesario de automatización, las funciones y las responsabilidades del controlador cambiarán progresivamente. Como se muestra en la Figura 9, habrá una evolución hacia una asociación entre el ser humano y la máquina, donde cada uno tiene sus roles y confía en el otro para realizar sus funciones (con los medios de seguridad adecuados y la certificación correspondiente). Junto con la evolución de los niveles de automatización, se requerirá más investigación en el futuro para permitir una transición en el rol del controlador con el fin de maximizar la contribución de la automatización para mejorar la capacidad y la capacidad de recuperación.


5.2 Área de enfoque 2: escalabilidad y resiliencia

5.2.1 Una introducción progresiva de una nueva arquitectura orientada a servicios.

Las soluciones presentadas en esta sección responden a la necesidad de una gestion dinámica de la capacidad que aproveche las tecnologías digitales, de modo que el sistema ATM sea más flexible, escalable y resistente. La Figura 10 ilustra la arquitectura lógica de alto nivel propuesta, diseñada para permitir el desacoplamiento vertical de los servicios. La idea aquí no es prescribir opciones de implementación específicas, sino simplemente proporcionar una arquitectura flexible que permita a las partes interesadas elegir sus diferentes opciones de implementación deseadas. La arquitectura lógica es el punto de partida para identificar la infraestructura virtual requerida para el desacoplamiento vertical y geográfico de los servicios (como se explica en XXX), lo que da como resultado el reagrupamiento de los servicios en la consolidación horizontal, lo que aumenta la flexibilidad, la escalabilidad y la capacidad de recuperación.


Ilustración 10: Arquitectura propuesta orientada al servicio que representa flujos de servicio (no de intercambio de información)


Al tratar de desasociar los servicios vertical y geográficamente, hay que tener en cuenta que algunos servicios de la arquitectura tienen una relación fija con una ubicación geográfica. Estos son, en particular, los sistemas CNS que envían y / o reciben señales de radio, así como sensores meteorológicos. La aeronave operada por los usuarios del espacio aéreo también tiene una ubicación física determinada en relación con los sistemas CNS en cualquier momento. Todos los demás servicios en esta arquitectura lógica pueden definirse de manera tal que su área geográfica de cobertura / responsabilidad sea irrelevante, configurable dinámicamente o fija. 5.2.1.1 Virtualización y datos ATM como servicios. Un centro virtual es una o más Unidades de Servicio de Tránsito Aéreo (ATSU) que utilizan los servicios de datos ATM proporcionados de forma remota. El concepto proporciona un desacoplamiento geográfico entre los proveedores de servicios de datos ATM y las ATSU. Una ATSU puede usar los servicios de datos ATM de múltiples proveedores, al igual que un proveedor de datos puede atender múltiples ATSU. Un Centro Virtual se compone de los siguientes servicios, que podrían proporcionarse de forma independiente de otro. Los servicios geográficamente fijos incluyen la provisión de "infraestructura y servicios CNS" para los cuales, a pesar de estar geográficamente arreglados, el proveedor podría estar desconectado del ANSP, similar a los servicios meteorológicos.

Air Traffic Services ATS is the service that maintains separation between aircraft, expedites and maintains an orderly flow of air traffic. Clearances are issued by air traffic control units to pilots to provide separation.

ATM data services The ATM data services provide the data required for ATS. It includes functions like flight correlation, trajectory prediction, conflict detection and conflict resolution, arrival management planning. These services rely on underlying integration services for weather, surveillance and aeronautical information. They also include the coordination and synchronisation of ATM data in function of all trajectory interactions by the providers of ATS.

Integration services The integration services for Aeronautical Information Management (AIM), surveillance (SUR) and weather combine the geographically constrained scope of the underlying provision services in a service with a broader geographical coverage. By building on performance based service requirements and standardises interfaces, they can be built up from different underlying services with different qualities from different providers (e.g. satellite ADS-B or radar based surveillance services).

Geographically-fixed services These are services that have a fixed relationship with a geographical location. They include the provision of navigation signals, weather sensors and surveillance sensors and the provision of air-ground antennae.


Tabla 3. Ejemplo de servicios que se pueden proporcionar de forma independiente


Además, la arquitectura también requiere

• Funciones de gestión de red, que incluyen el flujo de tráfico aéreo y la gestión de capacidad (ATFCM), las funciones de red existentes y la gestión de crisis de red.

• Servicios transversales: SWIM, servicios de comunicaciones y seguridad, incluidas las mejoras CNS (ver más abajo).

5.2.1.2 Mejoras CNS Las mejoras de CNS incluyen tanto la racionalización de la infraestructura existente como la nueva tecnología. Se requerirá nueva tecnología, incluida una mejora adicional del Servicio de navegación global por satélite para incorporar el sistema Galileo. Sin embargo, el desarrollo clave será la transición a un nuevo entorno de comunicaciones aire-tierra que admita voz sobre IP (VOIP) y se adapte a una variedad de enlaces de datos que utilizan el concepto de enlace múltiple y se entregan a través de servicios claramente identificados exigidos a nivel de rendimiento. La forma en que se implementa y administra la tecnología CNS también se mejorará a través del concepto de "Infraestructura y Servicios CNS", que se trasladará a una prestación de CNS basada en el desempeño al definir relaciones contractuales entre el cliente / proveedor con servicios y calidad claramente definidos y armonizados a nivel europeo.

5.2.2 Habilitación de mayores capacidades y rendimiento

La arquitectura propuesta tiene el potencial de habilitar nuevos tipos de servicios que son más escalables a la demanda. La clave del éxito es permitir que los proveedores de servicios nuevos o existentes y los nuevos participantes operen dichos servicios. Al habilitar este tipo de nuevo servicio, se espera que la nueva arquitectura conduzca a un aumento de la confiabilidad en el entorno en ruta. El sistema ATM será más resistente a las interrupciones y la demanda cambiante, lo que dará como resultado un servicio ATM estable para los usuarios del espacio aéreo en cualquier lugar del espacio aéreo europeo en ruta. 5.2.2.1 Servicio de tráfico aéreo independiente del sector SESAR está investigando cómo superar las limitaciones actuales de los sectores de ATC al expandir la cantidad de sectores para los cuales se puede habilitar un controlador, basado en el soporte de automatización. En este ámbiti, la investigación se está centrando en como habilitar al controlador para trabajar con un sistema específico y una complejidad del tráfico, independientemente de la zona geográfica donde se presta el servicio.


El resultado es un soporte de automatización en aspectos específicos locales del sector que permita la prestación del servicio sin la necesidad de habilitación y calificación específicas del sector. La capacitación y la certificación pueden basarse en las funcionalidades del sistema y en la complejidad del tráfico, en lugar de las especificidades del espacio aéreo / sector. 5.2.2.2 Operaciones basadas en la trayectoria y mayor intercambio de información para

abordar la previsibilidad Las operaciones basadas en la trayectoria (TBO) toman una mirada holística de la trayectoria de principio a fin. Con él, los aeropuertos, los usuarios del espacio aéreo, los ANSP y el Network Manager tienen acceso a información actualizada de vuelo, meteorología, espacio aéreo y aeródromo, y una vista coordinada y sincronizada de la trayectoria a lo largo de las operaciones, desde la planificación hasta el vuelo. En la nueva arquitectura propuesta, el intercambio de trayectoria aire-tierra 4D permite completar el concepto TBO al permitir que todos los usuarios de datos de vuelo tengan una visión común de la evolución de la situación del tráfico en todas las fases del vuelo. 5.2.2.3 Implementación de operaciones centradas en el vuelo / flujo (Flight Centric ATC) El concepto centrado en el vuelo (Flight Centric ATC) cambia la responsabilidad del ATCO de controlar una parte del espacio aéreo a controlar varios vuelos a lo largo de sus respectivas trayectorias. Varios controladores ejecutivos comparten la responsabilidad sobre un área centrada en el vuelo. Los vuelos entrantes se asignarán de acuerdo con una lógica preestablecida (como la interacción de los vuelos, los flujos de tráfico o la complejidad) al controlador menos ocupado, logrando así una distribución más equilibrada de la carga de trabajo y una mejor escalabilidad. Junto con la virtualización, el concepto centrado en el vuelo permitiría equipos distribuidos de controladores centrados en el vuelo, donde los ANSP pueden agrupar recursos delegando vuelos en lugar de espacio aéreo


6 CONDICIONES BASICAS DE LA NUEVA ARQUITECTURA

La nueva arquitectura está diseñada para permitir un cambio a un nuevo entorno de prestación de servicios ATM. El objetivo fundamental se centra en dos aspectos:

- Desarrollo del servicio de capacidad bajo demanda - Creación de proveedores de servicios de datos ATM (ADSP).

6.1 Capacidad bajo demanda La capacidad de recuperación del sistema ATM es su capacidad para adaptarse a las perturbaciones esperadas e inesperadas (problemas de personal, perturbaciones del clima, fallos del sistema, ataques cibernéticos, aumento temporal de la capacidad necesaria) para mantener las operaciones requeridas y asegurar la capacidad suficiente. El sistema actual, que se basa en la prestación de servicios locales ATM en un territorio definido, demuestra una capacidad de recuperación limitada ante tales perturbaciones. Habilitado por la arquitectura propuesta, el objetivo del servicio de "capacidad de demanda" es garantizar la continuidad de los servicios de tránsito aéreo mediante el desacoplamiento temporal de la posición de trabajo del controlador (CWP) del espacio aéreo servido. En lugar de exigir una gestión compartida del espacio aéreo o forzar soluciones específicas, el objetivo es promover acuerdos horizontales y voluntarios entre los ANSP para permitir que el tráfico pueda ser atendido por un proveedor que tenga capacidad suficiente, independientemente del marco geográfico, basado en la virtualización de los servicios (ver Figura 11).


Ilustración 11: Ejemplo de modelo de prestación de servicios de capacidad bajo demanda.


6.2 Provisión de servicios de datos ATM Actualmente, los servicios de tráfico aéreo son casi totalmente proporcionados por proveedores ATS nacionales integrados verticalmente que son responsables conjuntamente de (i) producir los datos necesarios para ATS, (ii) procesar y combinar estos datos para ponerlos a disposición de los Controladores de tráfico aéreo y (iii) ) utilizando esos datos para proporcionar servicios ATS a los usuarios del espacio aéreo. Esto implica que los datos actualmente no están completamente compartidos entre los proveedores de ATS. La creación de un sistema ATM resistente requerirá una evolución parcial de este modelo: la administración compartida del espacio aéreo, a través de la prestación remota de servicios ATM, solo será posible si todos los datos ATM necesarios están disponibles para los ACC remotos. Como se ilustra en la Figura 12 a continuación, esto podría lograrse apoyando el cambio progresivo a un nuevo modelo de prestación de servicios para Datos ATM (que incluye CNS, MET, AIS y Vuelo), mediante el establecimiento de "Proveedores de servicios de datos de gestión de tránsito aéreo dedicados" (ADSPs). En este modelo:

• Los ANSP que deseen permanecer en el modelo vertical integrado actual podrían seguir haciéndolo;

• Sin embargo, los ANSP serían incentivados para cambiar a un nuevo modelo en el que adquirirían sus servicios de datos ATM de un proveedor de forma voluntaria;

• Además, todos los ADSP deben ser interoperables para intercambiar información basada en las normas europeas o de la OACI



Ilustración 12: Realización de un ejemplo de modelo de provisión de servicios de datos ATM

Este nuevo modelo crearía la oportunidad de:

• Apoyar la creación de alianzas entre los actores de la industria y / o crear un ADSP especializado que se enfoque solo en una parte determinada de la cadena de valor del "servicio de datos";

• Permita que cada ANSP decida sobre el modelo de entrega que mejor se adapte a sus especificidades.

El cambio a los nuevos modelos también podría permitir una mayor racionalización de la infraestructura subyacente, ya que el enfoque pasará de la inversión en una infraestructura local a la prestación de servicios que cumplan con los requisitos de rendimiento.

6.3 Incentivos dirigidos promover la evolución. Además del panorama regulatorio actual, se podrían implementar incentivos específicos para aquellos actores que sean los primeros en implementar las mejoras operativas recomendadas o que evolucionen hacia modelos innovadores.


Para usuarios del espacio aéreo. • Se podrían proporcionar incentivos para que los usuarios del espacio aéreo inviertan

en tecnologías relacionadas con SESAR al reducir las tarifas en ruta para quienes lo hayan instalado. El objetivo será asegurar que pagan solo por el uso de los servicios;

• Además, o alternativamente, se podrían otorgar servicios ATM preferenciales a los usuarios del espacio aéreo que están equipados con las tecnologías SESAR durante una fase de transición predeterminada (por ejemplo, a través del concepto Mejor equipado, Mejor servido).

Para proveedores de servicios.

• Promover las inversiones relacionadas con SESAR y la prestación de servicios durante la implementación del esquema de desempeño para apoyar la transición;

• Recompensar el logro de KPI específicos (por ejemplo, costes compartidos para el programa de desempeño operacional o cierta inversión sujeta a alcanzar ciertos objetivos operacionales o de desempeño);

• Permitir una depreciación y desmantelamiento de activos más rápida para los actores que instalan nuevos sistemas y servicios.

• Se podrían proporcionar garantías europeas (capital o deuda) para que los primeros actores ingresen al mercado o se trasladen a un nuevo modelo de prestación de servicio (por ejemplo, los primeros ANSP que crean un ADSP conjunto);

• Se podría introducir un mecanismo de apoyo financiero directo (por ejemplo, subvenciones condicionadas, una depreciación más rápida de los activos heredados) para estimular el lanzamiento de ADSP que cumplan ciertas condiciones deseadas (por ejemplo, la transferencia de la infraestructura del CNS a una nueva entidad de ADSP, ADSP que cubra más de un estado) .


7 PROCESO DE TRANSICIÓN PROGRESIVA CADA 5 AÑOS

Una transición exitosa solo será posible a través de la colaboración y el esfuerzo de compromiso de todas las partes interesadas, no solo ANSP. Se puede plantear un proceso de transición con objetivos concretos a 5 años, como muestra la figura 13.


Ilustración 13: Estrategia de transición de alto nivel

7.1.1 Para 2025

Para el año 2025, la estrategia de transición promueve tanto las iniciativas a corto plazo destinadas a abordar los problemas de capacidad esperados en los próximos años, como las iniciativas para asegurar los próximos pasos, incluidos los cambios estructurales que se espera implementar en el próximo plazo 2025-2030


Milestone High-level description 1. ECAC-wide implementation of cross-

border Free Route, IOP and datalink

Air-Ground data exchange is essential to increase progressively the level of automation of the ATM systems. Ground-Ground interoperability and data exchange are critical to defragment the technical layer of ATM operations. Consequently, the successful and timely deployment of the PCP shall focus on these functionalities, together with the implementation of cross-border and cross-FIR Free Route Airspace and Advanced Flexible Use of Airspace.

2. Complete airspace re- configuration supported by an operational excellence programme to capture quick wins

Launch airspace re-configuration programme by promoting a collaborative process that would involve all relevant stakeholders. This includes an analysis of areas of inefficiencies at network level, validation activities and delivery of an optimised airspace organisation in compliance with agreed airspace design principles. This new initiative would be supported by an operational excellence programme which would aim at identifying best practices and capture quick wins (through changes in operational procedures, rostering, smaller adaptation of systems etc.) among all stakeholders and effectively support their implementation to reduce delays.

3. Set up an enabling framework for ATM Data Service Providers, capacity on demand service and rewards for early movers, first ADSP is certified

It aims at providing guidelines and an appropriate legal framework enabling the set-up of ADSP and the “capacity on demand” service. The aim would be to encourage willing to implement the new concepts as soon as they are made available.


7.1.2 Para 2030

Milestone High-level description 4. Implement Virtual Centre and

dynamic airspace configuration at large scale

The Virtual Centre is a key enabler for the resilience of the ATM system. Dynamic airspace configuration (DAC) would already bring benefits when deployed with even more benefits when coupled with optimised airspace organisation and common attributes on how to manage airspace in common. Both SESAR Solutions are expected to be delivered in 2020; their deployment by 2035 is to be secured.

5. Gradual move towards higher levels of automation supported by the implementation of SESAR Solutions

In the context of SESAR 2020, further SESAR automation solutions will gradually be made available before 2024. Deployment of these solutions should be incentivised for early movers as refered to in section 5 of this report.


6. Capacity on demand arrangements implemented across Europe

Capacity on demand is a complementary service enabling solidarity and cooperative mechanisms between Members States and their designated ANSP to provide additional capacity through re- allocation of controller resources and therefore allowing to operate a more resilient and performing aviation system while keeping a network-centric approach. The service relies on common data services layer.

7. New ATM data service provision model is implemented across Europe

The need to access to data services supporting the new architecture will lead to the emergence of new actors. ADSPs will in that timeframe play an important role in supporting the transition towards a more resilient ATM system.


7.1.3 Para 2035

Milestone High-level description 8. Transformation to flight/ flow

centric operations The gradual implementation of the flight/flow centric concept is subject to the validation of the SESAR solution ”Flight Centred ATC” supported by the relevant ATC tools and system adaptation.

9. Trajectory-based operations TBO is the ICAO and SESAR vision for efficient and safe ATM operations based on the optimised, accurate and constantly updated trajectory. It includes a list of enablers including sharing of information, adapted processes as well as air and ground system adaptations.

10. Service-oriented air traffic management It is inherent to the structural change of the EU ATM system to be more flexibility and provide resilience and scalability.

Desde la perspectiva de los grupos de partes interesadas, los principales cambios anticipados son:

Stakeholder Main changes

ANSP including Network Manager and MET

providers

Implement the service orientation process, including (for those who want it) decoupling of ATM data services. Establish, in collaboration with other service providers and where appropriate supply industry, data and CNS service providers. Implement next generation datalink performance based air-ground communications environment.

Scheduled airlines and

Business Aviation

Update flight planning systems to make full use of FRA and available airspace. Implement next generation performance based air-ground communications environment Implement avionics to support TBO (e.g. EPP and 4D trajectory sharing).


Military

Extension of ASM/FUA process. Update mission planning systems and subscribe to performance based air-ground communications services.


Desde la perspectiva del personal profesional, los principales cambios previstos son:

Group Main changes

ATCO

Greater operational harmonisation across ANSPs, including a transition to TBO will require significant changes to the operational concept. This in turn may require a potential re-distribution of roles within the controller team and greater reliance on datalink as the primary (but not sole) means of controller-pilot communications. The most fundamental change would be where Flight Centric operations are adopted. Once the automation enablers to provide ATC sector independent are in place, ATCO qualifications will be optimised for a higher number of airspace configurations.

ATSEP Virtualisation and distributed architecture will have a significant effect on the role of the ATSEP. Data and service assurance from third parties will require new monitoring tools and an even greater emphasis on cyber security. The ATSEP role will need to evolve to take on these new responsibilities.

AOC/Pilot Support increased predictability by updating flight plans prior to flight and the agreed reference trajectory.



8 EVALUACIÓN DE IMPACTO DE LOS CAMBIOS.

Teniendo en cuenta los cambios que se proponen, se puede realizar una estimación preliminar de alto nivel del impacto en el rendimiento del Sistema, teniendo en cuenta la estrategia de transición asociada para 3 de los KPA de SES: capacidad, entorno y eficiencia de costes que se podrían cuantificar. Esta evaluación se basa en los resultados de simulación realizado por el Network Manager (NM), teniendo en cuenta, los objetivos de validación de SESAR y los parámetros de rendimiento general de SESAR definidos en el Plan Maestro Europeo ATM. Los resultados, que se resumen en la tabla a continuación, deben considerarse como órdenes de magnitud aproximados y necesitarán un mayor refinamiento y validación en el futuro a medida que se definan los planes de implementación

KPA Impact (order of magnitude) Value € billion 2019-2035

Capacity

• The increase in capacity is linked to the introduction of SESAR technological solutions tackling en-route capacity combined with operational harmonisation and airspace reorganisation together with the already planned PCP implementation. All the above factors would bring around 438 million of delay minutes saved between 2019 and 2035 (from which 60 million minutes are saved in 2035).

• Increase in the resilience of the system would bring an additional delay reduction of approximately 3,5 million delay minutes in 2035. The additional impact on potential flight cancellation avoidance was not quantified due to lack of data.

34

Environment

• The Network Manager simulation results indicate that in 2035, estimated improvement of flight efficiency between 7 and 13 Nautical Miles per flight can be achieved. This corresponds to a total reduction of approximately 100 to 200 million Nautical Miles flown in the network in 2035.

• Considering the projected traffic forecast to 2035, this result in between

77 and 143 kg of fuel saved per flight. This equates to total additional benefits between €3-6 billion over the 2019-2035 time period (considering only fuel costs and no other costs related to extra time for the crew, airframe, engines, etc.).

3-6


Cost

efficiency

• Collectively, total ANS productivity benefits are estimated to amount to €5-7 billion (or 57-73 € per flight in 2035) over the 2019-2035 period when compared to the cost related to further splitting of existing sectors to accommodate the growing traffic.

5-7


Los resultados ofrecidos por el Network Manager del análisis de CBA indican un potencial de beneficios netos considerable de € 31-40 mil millones (o € 13-17 mil millones en VAN) durante el período 2019-2035. Las cifras se presentan en rangos debido a los altos niveles de incertidumbre (rango inferior y superior). Se ha realizado un análisis de sensibilidad para probar la solidez de los resultados de ACB bajo diferentes supuestos (que abordan las principales áreas de incertidumbre relacionadas con los resultados de simulación, previsiones de tráfico y estimación de necesidades de inversión) . De forma global, los resultados de los trabajos realizado por el Network Manager, pueden compararse con el escenario de "no hacer nada" en 2035, frente a los rendimientos esperados vinculados a una implementación completa de la estrategia de transición propuesta. Como se puede ver en la Figura 14, la implementación completa de la estrategia traería retrasos nuevamente en línea con el objetivo SES (0.5 minutos promedio de retraso en ruta por vuelo)


Ilustración 14: Estadísticas de retardo clave para simulaciones de NM y la implementación completa de la estrategia de transición

Tomados en conjunto, se puede asumir que los resultados de la evaluación de impacto son suficientes para demostrar que invertir en una solución a los problemas de capacidad anticipados es esencial para el futuro de la aviación europea.


9 RECOMENDACIONES PRELIMINARES

De forma global, se puede llegar a la conclusión de que, además de la implementación planificada del PCP de manera oportuna, que incluye mejoras clave de interoperabilidad para la infraestructura ATM, existe una necesidad urgente de implementar medidas adicionales para abordar la actual crisis de capacidad

Recomendación 1: iniciar la reconfiguración del espacio aéreo con el apoyo de un programa de excelencia operacional para lograr mejoras rápidas

• Lanzar un programa de reconfiguración del espacio aéreo en toda la UE en el que los Estados miembros, el Network Manager, los proveedores de servicios de navegación aérea, los usuarios del espacio aéreo civil y los militares deberían trabajar juntos para definir e implementar un rediseño óptimo centrado en flujos y sectores compartidos del espacio aéreo. Este diseño optimizado del espacio aéreo debe ser coherente con los principios de diseño ya acordados a nivel europeo.

• Lanzar un programa de Excelencia Operacional a nivel de la UE en el que el Network Manager, los proveedores de servicios de navegación aérea, los usuarios del espacio aéreo civil y militar deberían trabajar juntos para lograr una armonización operacional que alinee la capacidad del ACC y las formas de trabajar con las mejores prácticas a través de la excelencia operativa sistemática en toda la Red, y orientar la habilitación geográficamente independiente del ATCO


El concepto de bloque funcional del espacio aéreo actual se creó como respuesta a la fragmentación en un panorama tecnológico radicalmente diferente (2009). Hoy en día, el aumento de la automatización y la virtualización son la mayor promesa para equilibrar de manera efectiva la oferta (de control de tráfico aéreo) y la demanda (vuelos) al tiempo que garantiza niveles más altos de resistencia. Esta es una evolución importante que las partes interesadas operativas y la industria ya habían anticipado en parte en el proyecto SESAR, lo que dio lugar a la aparición de varias alianzas basadas en la industria (agrupación de ANSP con o sin fabricantes) independientemente de las fronteras nacionales de los FAB. Estas formas de cooperación deben fomentarse, ya que son un vehículo eficaz para realizar la visión del SES.


Recomendación 2 - Liberar la desfragmentación virtual de los cielos europeos

La Comisión debería: • Revisar opciones de políticas que, por sí solas o además de las FAB, podrían ofrecer efectivamente

una desfragmentación virtual de los cielos europeos y potencialmente generar mayores niveles de resiliencia al alentar las alianzas basadas en la industria para ofrecer interoperabilidad central a través de la prestación de servicios comunes.

• Las opciones podrían incluir la implementación de un marco de certificación y remuneración para los proveedores de servicios de datos ATM (ADSP) teniendo en cuenta también la posible reestructuración de los servicios ANSP, así como un marco de la UE para el uso transfronterizo de servicios a requerimiento (Capacity on Demand).

• Continuar apoyando la implantación oportuna de soluciones SESAR que contribuyen a la consecución de la arquitectura final.


Los principales instrumentos políticos de la iniciativa SES, forman un conjunto coherente que, en principio, permitiría abordar los problemas clave identificados. Ofrecen mecanismos útiles para la implantación de cambios, basados en incentivos financieros y económicos, que deberían promover mejoras significativas. Basándonos en el análisis realizado por el Network Manager, se puede llegar a la conclusión de que ciertas adaptaciones son necesarias para promover el cambio de los ANSPs hacia un modelo orientado al servicio que respalde la verdadera armonización de los conceptos operativos y las tecnologías de apoyo a través de las fronteras.

Recomendación 3 - Crear un marco de SES que recompense la evolución

La Comisión debe revisar su política de incentivación para recompensar a los actores que fomenten la implantación de los hitos de alto nivel identificados en la estrategia de transición propuesta.


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