ADS-B

3. 장점

ADS-B는 조종사와 항공 교통 관제사 모두에게 많은 이점을 제공하여 비행의 안전성과 효율성을 향상시킨다.^[15][16]

"ADS-B In" 시스템을 사용하면 조종사는 "ADS-B Out"이 장착된 주변 항공기에 대한 교통 정보를 볼 수 있는데, 여기에는 고도, 방위각, 속도 및 거리가 포함된다. 미국에서는 적절한 지상 장비와 지상 레이더가 존재할 경우, TIS-B가 "ADS-B Out"이 장착되지 않은 항공기에 대한 위치 보고를 제공할 수 있으며, ADS-R은 UAT와 1090MHz 주파수 대역 간에 ADS-B 위치 보고를 재전송한다.

범용 접근 트랜시버(UAT) "ADS-B In" 기술이 장착된 항공기는 임시 비행 제한(TFR) 및 NOTAM과 같은 비행 정보를 전송하는 비행 정보 서비스 방송(FIS-B)을 통해 기상 보고서와 미국에서는 기상 레이더를 수신할 수 있다.

ADS-B 지상국은 항공 교통 관제에서 항공기 분리 및 제어를 위해 사용되는 1차 및 2차 레이더 시스템에 비해 설치 및 운영 비용이 훨씬 저렴하다.

미국에서는 ADS-B 서비스 또는 그 다양한 이점을 사용하기 위한 가입 수수료가 없다. 항공기 소유자는 장비 및 설치 비용을 지불하고, 연방 항공국(FAA)은 기술과 관련된 모든 서비스를 관리하고 방송하는 비용을 지불한다.

3. 1. 안전성

• ATC 최종 접근 및 활주로 점유로 지상에서 활주로 침범 감소
• 보다 정확한 수색 및 구조 대응^[18] — ADS-B가 "항공기 추락" 데이터를 전송할 수 있지만, 미국 연방 항공청(FAA)은 ADS-B 장비가 현재의 "블랙 박스" 기록 장치와 비교하여 충돌에 견딜 수 있는 요건이 없다는 사실을 근거로 ADS-B의 "항공기 추락" 상황에서의 효과에 대한 연구조차 수행할 의사가 없다고 밝혔다.

3. 2. 효율성

궤적 기반 운용은 단계 강하 또는 대기 패턴 없이 완만한 상승 및 하강 기울기를 제공한다. 각 항공기는 최적 궤적을 생성하여, 모든 장착 항공기를 연결하는 시스템 전체 정보 관리 네트워크의 노드가 된다. 모든 항공기가 차세대 장비를 갖추면, 출발 게이트에서 도착 게이트까지 이동 시간 단축, 활주로 활용 용량 증가, 탄소 보존 효율성 증가 등의 이점이 있을 것이다.

3. 3. 기타 응용 분야

4. 보안 취약성

ADS-B는 암호화나 인증이 없어 스푸핑 공격에 취약하다는 문제가 제기되어 왔다.^[22] 표준에 어떠한 인증도 없기 때문에, 1차 레이더를 사용하여 수신된 모든 데이터를 검증해야 한다. ADS-B 메시지의 내용은 암호화되지 않기 때문에 누구든지 읽을 수 있다.^[24]

5. 작동 원리

ADS-B 시스템은 다음 세 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있다.^[25]

# 지상 인프라

# 항공기 탑재 장치

# 운영 절차

항공기는 GPS, EGNOS, GLONASS 등의 위성 항법 시스템을 이용하여 자체 위치를 특정한다. 그리고 항공기 종류, 편명, 타임스탬프, 속도, 고도, 기수 방위 등의 정보를 더한 데이터를 UHF 대역인 1090MHz로 지상국에 지속적(통상 1초에 한 번)으로 자동 전송한다(ADS-B '''Out''').^[79] 이를 방송(Broadcast)이라고 한다.

항공기에서 전송된 정보는 지상국 감시 화면에 표시된다. 이후 지상국에서 항공기로 정보를 전송하면(ADS-B '''in''') 비행 계기인 "Cockpit display of traffic information, CDTI"상에 관제관과 같은 교통 상황이 표시된다.^[79]

ADS-B의 전송 범위는 대략 200 해리 (370km)이며, 이리듐 넥스트 시스템을 통해 저궤도 위성으로부터 정보를 수신하는 것도 가능하다.^[92]

5. 1. 물리 계층

5. 1. 1. 범용 액세스 송수신기(UAT)

5. 1. 2. 1090 MHz 확장 스퀴터(1090 ES)

5. 2. 감시 레이더와의 관계

5. 3. ADS-A/ADS-C와의 관계

5. 4. 교통 정보 서비스 – 방송(TIS–B)

• 1차 및 2차 표적에 대한 지상 레이더
• 공항 표면에 있는 표적에 대한 다변측정 시스템^[35]
• 다른 ADS-B 링크가 장착된 표적에 대한 ADS-B 시스템^[16]

5. 5. 멀티링크 게이트웨이 서비스

• 서로 다른 ADS-B 주파수를 사용하는 두 항공기가 서로 통신하려면 지상국을 사용해야 하므로, 지상국이 고장 지점이 된다. 하지만 공정하게 말하면, 1090 신호는 어쨌든 2차 레이다 스캔에 의존하므로 (따라서 지상국 없이는 작동할 수 없다).
• 한 항공기에서 지상국을 거쳐 두 번째 항공기로 신호가 전달되는 데 걸리는 시간은 신호에 지연을 추가한다. 이는 UAT에서 두 개의 자율적인 ADS-B 트랜시버가 수렴하면서 짧아지는 지연과 대조된다.
• 항공기는 고도 때문에 지상 기반 레이더의 범위를 벗어나는 경우가 많다. 레이더는 산에 의해 차단될 수 있으며, 일반적으로 해당 공항에 레이더가 없는 한 공항 근처의 적용 범위에는 유용하지 않다. 따라서 접근, 출발, 특히 택시/지상 기반 작업이 손상된다 (이 시스템의 주요 판매 포인트).

5. 6. 비행 정보 서비스-방송(FIS-B)

6. 국가별 구현 현황

ADS-B의 채용은 미국이 제창하는 차세대 항공 교통 시스템(NextGen), 국제민간항공기구가 주도하는 Aviation System Block Upgrade에 따른 인도 공항청의 업그레이드 계획, 유럽에서 계획 중인 공역 및 항공 교통 관리(ATM)에 관한 공동 재구축 프로젝트인 싱글 유럽 스카이 ATM 연구(SESAR) 등 전 세계의 차세대 항공 교통 관제 프로젝트에서 전망되고 있다.^[81][82][83]

호주 공역에서의 계기 비행 방식(IFR)에는 ADS-B 탑재가 의무화되어 있으며, 미국에서도 2021년 1월 시점에서 모든 여객기와 트랜스폰더가 필요한 공역을 비행하는 항공기에 대해 ADS-B 장비를 요구하고 있다.^[84] 유럽에서도 2017년 이후, 일부 항공기에 대해 탑재가 의무화되어 있다.^[85][86] 미국에서는 멕시코만과 알래스카의 일부 지역^[79], 캐나다에서는 기존 레이더로 커버할 수 없는 원격지인 허드슨 만, 래브라도 해, 데이비스 해협에서의 감시에 ADS-B 정보를 사용하고 있다.^[87][88] 미국 및 유럽 규격과 상호 운용 가능한 제품의 탑재를 권장하고 있으며, 캐나다의 관제 공역에서는 감시 대상이 ADS-B로 추적 가능한 경우에만, 보다 연료 효율적인 비행 경로 지시를 가능하게 하고 있다.^[89]

2004년, 텍사스주 휴스턴에 ADS-B 정보 제공, 각종 통계, 항공로, 비행장 차트의 전자 배포 등 각종 항공 서비스를 수행하는 FlightAware사가 설립되었고, 2011년에는 버지니아주에 ADS-B 정보를 전문적으로 감시하는 민간 기업 에어리온이 설립되었다.^[90]

6. 1. 호주

6. 2. 캐나다

6. 3. 중국

7. 시스템 설계 고려 사항

ADS-B 프로토콜의 주요 관심사는 항공기가 ADS-B 메시지를 전송할 수 있는 용량과 라디오 채널이 기존 서비스를 계속 지원할 수 있도록 하는 것이다.^[58] 1090 ES에서 각 ADS-B 메시지는 한 쌍의 데이터 패킷으로 구성된다. 항공기 한 대에서 전송되는 패킷 수가 많을수록 채널 데이터 대역폭이 제한되어 시스템에 참여할 수 있는 항공기 수가 줄어든다.

시스템 용량은 최악의 환경을 기준으로 설정하고, 이를 시스템 용량의 최소 요구 사항으로 정의한다. 1090 ES의 경우, TCAS와 ATCRBS/MSSR 모두 채널의 기존 사용자이다. 따라서 1090 ES ADS-B는 이러한 기존 시스템의 용량을 감소시켜서는 안 된다.

미국 연방 항공청(FAA) 국립 프로그램 사무소 및 기타 국제 항공 규제 기관은 ADS-B^[71] 전송의 안전하지 않은 특성에 대해 우려하고 있다. ADS-B 메시지를 통해 항공기 위치 파악이 가능하며, 이 정보가 부적절하게 사용되지 않도록 보장할 방법이 없기 때문이다. 또한 ADS-B 전송의 무결성에 대한 우려도 제기된다. 간단하고 저렴한 방법으로 여러 가상 항공기의 위치를 위조하여 안전한 항공 여행을 방해할 수 있기 때문이다. 무결성 보장은 어렵지만, 이러한 활동을 모니터링할 방법은 있다. 그러나 이 문제는 거짓 신호가 잠재적으로 위험한 ATCRBS/MSSR 사용과 유사하다(상관 관계가 없는 2차 추적).

위성 항법 시스템이 상태 벡터 정보를 생성하는 ADS-B의 의존성에 대한 우려도 있다.^[72] 하지만, 상태 벡터 정보의 중복 소스(예: GPS, GLONASS, 갈릴레오 또는 다변측량)를 사용하여 이러한 위험을 완화할 수 있다.

일반 항공에서는 ADS-B가 VFR 항공기 운항의 익명성을 제거한다는 우려를 제기한다.^[1] 각 항공기에 특별히 할당된 ICAO 24비트 트랜스폰더 코드를 사용하면 Mode-S/ADS-B 시스템 서비스 범위 내에서 해당 항공기를 모니터링할 수 있기 때문이다. Mode A/C 트랜스폰더와 달리 임시 익명성을 제공하는 "1200"/"7000" 코드는 없다. Mode-S/ADS-B는 네트워크 인터페이스 컨트롤러의 MAC 주소나 GSM 전화의 국제 모바일 장비 식별자 (IMEI)처럼 전 세계 모든 항공기 중에서 특정 항공기를 고유하게 식별한다. 그러나 FAA는 UAT 장착 항공기가 비콘 코드 1200을 사용하는 것과 함께 임의로 자체 할당된 임시 ICAO 주소를 사용할 수 있도록 허용하고 있으며, 1090 ES 장착 항공기는 이 옵션을 사용할 수 없다.^[73]

8. 기술 및 규제 문서

• ''최소 항공 시스템 성능 표준'' (MASPS)
• ''최소 운용 성능 표준'' (MOPS)
• DO-242A — ADS-B MASPS. ADS-B의 시스템 전반적인 운용 사용에 대해 설명한다.

9. 위성(우주 기반) ADS-B 수집

ADS-B의 중요한 발전은 인공위성이 ADS-B 신호를 수신하는 것이다. 이 기술은 2013년 ESA의 PROBA-V에서 처음 시험되었다.^[74] Spire Global과 같은 회사들이 저가형 나노 위성을 사용하여 배포하고 있다. Aireon은 이리듐 위성 네트워크를 사용하여 우주 기반 ADS-B를 연구하고 있는데, 이리듐은 지구상의 모든 곳에 전화 및 데이터 서비스를 제공하기 위해 원래 개발된 저궤도(LEO) 위성 네트워크이다. 위성이 지나가는 항공기의 ADS-B 위치 데이터를 캡처함으로써 이 네트워크는 다음과 같은 기능을 제공한다.

• 레이다가 현재 감시하지 못하는 지역, 즉 해상 지역에서도 감시 기반 분리 기준을 사용하는 항공 교통 관제가 가능해진다. 현재 항공 교통 관제는 해양 및 원격 지역에서 더 큰 절차적 분리 기준을 사용한다.
• 말레이시아 항공 370편 실종 사건과 같이 레이다 감시 지역에서 현재 가능한 것처럼, 실종된 항공기에 대한 위치 기록을 얻을 수 있다.

• 이리듐 위성은 매우 낮은 고도로 비행하므로 ADS-B 아웃 신호를 더욱 안정적으로 수신할 수 있다(트랜스폰더와 ADS-B는 지상 수신을 위해 설계되었다).
• 이리듐 위성은 낮은 고도로 인해 공기 마찰이 증가하여 수명이 짧기 때문에 비교적 자주 교체된다. 따라서 이리듐 위성을 통해 시스템을 더 빨리 배포할 수 있다.
• 이리듐은 극지방을 포함하여 전 세계를 커버한다.

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