Com o crescimento do setor aeronáutico faz-se necessário a criação de novas tecnologias para que a capacidade do sistema possa aumentar sem provocar perdas nos níveis de segurança. Para isso foi criado o CNS/ATM, um paradigma que integra tecnologias de comunicação, navegação e vigilância em um sistema de gerenciamento de tráfego aéreo global. No âmbito das comunicações entre controlador e piloto, o atual sistema de fonia via rádio analógico é substituído por um enlace de dados, chamado de Controller-Pilot Data Link Communication (CPDLC). Esta alteração promove polêmica entre aeronautas e autoridades, de forma que é essencial um estudo aprofundado que comprove sua eficácia. Dessa forma, esta pesquisa visa avaliar a segurança do CPDLC quando utilizado em Áreas Terminais do Espaço Aéreo. Para a realização desta pesquisa, foi criada uma metodologia de avaliação de segurança utilizando simuladores de voo, de tráfego aéreo e de comunicação CPDLC combinados com uma análise por meio de modelos de Markov. O procedimento de chegada ao aeroporto de Congonhas, situado na Terminal São Paulo, foi utilizado como referência para aplicação desta metodologia. Os resultados obtidos mostraram que o sistema atual de comunicação, via voz, está no limite do atendimento dos níveis internacionais de segurança para a demanda atual. Contudo, a comunicação por enlace de dados atende, e em alguns casos inclusive melhora, o nível de segurança desta região do espaço aéreo. / With the growth of the aviation industry it is necessary to create new technologies that can increase the system capacity without loss in the safety levels. Because of this the CNS/ATM was created, a paradigm that integrates communication, navigation and surveillance technologies with a global air traffic management. For the communications between controllers and pilots, the current system of voice over analog radio is being replaced by a data link, called the Controller-Pilot Data Link Communication (CPDLC). This replacement raises debates between airmen and authorities, demanding a detailed study that proves its effectiveness. Thus, this research aims to evaluate the CPDLC safety when used in Terminal Airspace Areas. For this research, was created a methodology for security assessment using flight, air traffic, and CPDLC simulators combined with a Markov model analysis. The Congonhas airport arrival procedure, located in São Paulo Terminal, was used as reference for this methodology application. The results showed that the current system of voice communication is on the limit of fulfilling the international safety levels for the current demand. However, the data link communication addresses, and in some cases even improve, the safety level for this airspace region.

Newly implemented technologies within the aviation lack, according to recent studies, built in security measures to protect them against outside interference. In this thesis we study the security and privacy status of the digital wireless Controller Pilot Data Link Communication (CPDLC) used in air traffic management alongside other systems to increase the safety and traffic capacity of controlled airspaces. The findings show that CPDCL is currently insecure and exposed to attacks. Any solutions to remedy this must adhere to its low levels of performance. Elliptical Curve Cryptography, Protected ACARS and Host Identity Protocol have been identified as valid solutions to the system’s security drawbacks and all three are possible to implement in the present state of CPDLC.

Com o crescimento do setor aeronáutico faz-se necessário a criação de novas tecnologias para que a capacidade do sistema possa aumentar sem provocar perdas nos níveis de segurança. Para isso foi criado o CNS/ATM, um paradigma que integra tecnologias de comunicação, navegação e vigilância em um sistema de gerenciamento de tráfego aéreo global. No âmbito das comunicações entre controlador e piloto, o atual sistema de fonia via rádio analógico é substituído por um enlace de dados, chamado de Controller-Pilot Data Link Communication (CPDLC). Esta alteração promove polêmica entre aeronautas e autoridades, de forma que é essencial um estudo aprofundado que comprove sua eficácia. Dessa forma, esta pesquisa visa avaliar a segurança do CPDLC quando utilizado em Áreas Terminais do Espaço Aéreo. Para a realização desta pesquisa, foi criada uma metodologia de avaliação de segurança utilizando simuladores de voo, de tráfego aéreo e de comunicação CPDLC combinados com uma análise por meio de modelos de Markov. O procedimento de chegada ao aeroporto de Congonhas, situado na Terminal São Paulo, foi utilizado como referência para aplicação desta metodologia. Os resultados obtidos mostraram que o sistema atual de comunicação, via voz, está no limite do atendimento dos níveis internacionais de segurança para a demanda atual. Contudo, a comunicação por enlace de dados atende, e em alguns casos inclusive melhora, o nível de segurança desta região do espaço aéreo. / With the growth of the aviation industry it is necessary to create new technologies that can increase the system capacity without loss in the safety levels. Because of this the CNS/ATM was created, a paradigm that integrates communication, navigation and surveillance technologies with a global air traffic management. For the communications between controllers and pilots, the current system of voice over analog radio is being replaced by a data link, called the Controller-Pilot Data Link Communication (CPDLC). This replacement raises debates between airmen and authorities, demanding a detailed study that proves its effectiveness. Thus, this research aims to evaluate the CPDLC safety when used in Terminal Airspace Areas. For this research, was created a methodology for security assessment using flight, air traffic, and CPDLC simulators combined with a Markov model analysis. The Congonhas airport arrival procedure, located in São Paulo Terminal, was used as reference for this methodology application. The results showed that the current system of voice communication is on the limit of fulfilling the international safety levels for the current demand. However, the data link communication addresses, and in some cases even improve, the safety level for this airspace region.