Profesjonalne systemy łączności

Transkrypt

1

2 ŁĄCZNOŚĆ Profesjonalne systemy łączności Mobilny system NCW BMS JAŚMIN System JAŚMIN to jednolita platforma teleinformatyczna, na której funkcjonują aplikacje systemów dowodzenia. Zapewnia żołnierzom i dowódcom pełną świadomość sytuacyjną na polu walki. Platforma ta umożliwia swobodną komunikację i wymianę informacji między sobą nawzajem. JAŚMIN jest w pełni interoperacyjny z systemami referencyjnymi NATO, co potwierdzają stosowne certyfikaty i z tego powodu stanowi produkt uznany w skali międzynarodowej. Teoretycznie wszystkie wojskowe sieciocentryczne systemy zarządzania walką BMS (Battlefield Management System) oferują pokaźne zestawy informatycznych narzędzi usprawniających dowodzenie. Niestety, w praktyce bardzo często obietnice producentów nie spełniają się w rzeczywistości. Okazuje się, że w systemach BMS najistotniejszą sprawą są możliwości stabilnej pracy w oparciu o środki radiowe oraz odporność na trudne środowiskowe warunki pracy charakterystyczne dla pola walki. Od kilku lat armie na całym świecie intensywnie rozwijają sieciocentryczne systemy dowodzenia, przeznaczając na wdrażanie systemów NCW (Network Centric Warfare) typu C4ISR (Command, Terminal T4 (Teldat Tactical Terminal Tablet) jest przenośnym komputerem stanowiącym pełną platformę dla systemu BMS JAŚMIN. Terminal może pracować jako integralna część wozu (po zadokowaniu) lub być wynoszony i pracować jako urządzenie mobilne. płyta główna: Teldat procesor: X86, taktowany 1,66 GHz, 1 lub 2 rdzenie, 2 lub 4 potoki przetwarzania pamięć operacyjna: 4GB dyski: 128 GB, wyjmowane z szyfrowaniem wyświetlacz : LCD, , dotykowy zasilanie : VDC, PoE+, wewnętrzny akumulator Li-io; interfejsy użytkownika: 3 USB, RS232, 1 VGA, LAN(GbEth), Audio, WiFi, Bluetooth, GSM/CDMA dodatkowe wyposażenie: czytnik kart krypto, odbiornik GPS, kamera wideo, akcelerometr, magnetometr stacja dokująca do pracy w pojeździe: z interfejsami RS232, VGA, USB klawiatura: zewnętrzna (opcja) temperatura pracy: 30 C do+60 C temperatura składowania: 40 C do+70 C wymiary: mm (L H W) waga: 3,9 kg Control, Communications, Computers, Intelligence, Survelliance and Reconnaissance) ogromne kwoty. Idea cyfryzacji pola walki jest jednak bardzo prosta dzięki sieciocentrycznym systemom dowodzenia NCW, dowódcy różnych szczebli, mając do dyspozycji napływające w czasie rzeczywistym cyfrowe dane o bieżącej sytuacji taktycznej i informacje z systemów rozpoznania, są w stanie lepiej niż do tej pory zarządzać zarówno pojedynczymi żołnierzami, jak i całymi pododdziałami. Dzięki temu możliwe staje się uzyskanie przewagi informacyjnej i decyzyjnej nad przeciwnikiem. Sieciocentryczne systemy wojsk lądowych państw NATO aktualnie pracują w oparciu o ustalony model baz danych, stworzony przez MIP Community (Multilateral Interoperability Programme ustandaryzowany natowską normą STA- NAG W założeniach tego standardu dane są umieszczane w centralnym repozytorium, skąd możliwość pobrania ich ma każdy autoryzowany użytkownik. W ramach międzynarodowego programu MIP stworzono model bazy JC3IEDM (wcześniej C2IEDM), który jest najbardziej kompletnym opisem wymagań i informacji potrzebnych na polu walki. Został on stworzony w drodze wieloletniej ewolucji, w oparciu o wymagania NATO i kilkunastu krajów uczestniczących w projekcie MIP. Wymiana danych w takich systemach została również opisana standardami (oznaczone jako MIP DEM, MIP MEM) i jest oparta o szerokopasmowe łącza danych wykorzystujące internetowe protokoły TCP/ IP. Co jednak się dzieje, gdy do dyspozycji zamiast łączy szerokopasmowych dostępnych w warunkach stacjonarnych mamy kanały UKF oraz KF? Analizując rozwój nad najbardziej zaawansowanymi systemami C4ISR, wyraźnie widać, że za każdym razem inżynierowie stawali przed podobnym problemem jak sprawić, by systemy idealnie działające w warunkach dostępności stabilnych, stacjonarnych łączy szerokopasmowych, tak samo dobrze funkcjonowały w mobilnym środowisku pola walki. Najsłabszym ogniwem okazała się łączność, a dokładniej wąskopasmowa komunikacja radiowa UKF oraz KF, na której oparte są istniejące sieciocentryczne systemy dowodzenia. Wybór radia UKF/KF jako środka łączności nie powinien jednak nikogo dziwić. Choć w erze mikroprocesorów i lotów kosmicznych transmisja radiowa w pasmach UKF/KF wydaje się technologią przestarzałą, to urządzenia do odbioru i nadawania w tych zakresach widma radiowego zostały w przeciwieństwie do satelitarnych odpowiedników wystarczająco zminiaturyzowane, aby żołnierz mógł je swobodnie używać na polu walki, bez uszczerbku dla jego możliwości bojowych. Również istotne są zasięgi pracy w pasmach KF i UKF znacznie większe, niż w przypadku szerokopasmowych łączy dostępnych w wyższych pasmach radiowych. Niestety miniaturyzacja urządzeń nie zlikwidowała największej słabości łączności radio- 18 Świat Radio Luty 2012

3 wej czyli wąskiego pasma przenoszenia i niestabilności połączeń, które przy klasycznej komunikacji radiowej nie są uciążliwe, jednak w przypadku sieciocentrycznych systemów dowodzenia i odbywającej się w ich ramach transmisji danych komputerowych, sprawiają, że trudno jest korzystać ze standardowych mechanizmów replikacji danych pomiędzy bazami danych zastosowanych w poszczególnych węzłach komunikacyjnych z wykorzystaniem protokołów internetowych TCP/IP. Opracowana przez bydgoską firmę TELDAT sieciocentryczna platforma teleinformatyczna JA- ŚMIN, posiada oprogramowanie oparte na wspomnianym modelu JC3IEDM. Model ten został jednak rozszerzony i zawiera wiele dodatkowych elementów. Dane operacyjne przechowywane w systemie są udostępniane za pośrednictwem specjalnej usługi, która kontroluje, jakie dane i kiedy są przekazywane konkretnym odbiorcom. Dane operacyjne mogą być wizualizowane, lub przekazywane do innych uczestników systemu. Komunikacja radiowa w JAŚMIN-ie Inżynierowie na całym świecie w różny sposób starają się rozwiązać problem niestabilnych połączeń radiowych w sieciocentrycznych systemach dowodzenia. Jedno z najciekawszych lekarstw opracowali inżynierowie z firmy Teldat. W ramach prac nad sieciocentryczną platformą teleinformatyczną JAŚMIN (informacje na stronie która składa się z głównych modułów: HMS JAŚMIN System Zarządzania Komponentami / Modułami Bojowymi (Headquarters Management System) oraz WEB PORTAL JAŚMIN, które są przeznaczone na szczebel operacyjny i taktyczny, do wykorzystania przede wszystkim na stacjonarno-polowych stanowiskach dowodzenia; BMS JAŚMIN System Zarządzania Walką Szczebla Taktycznego (Battlefield Management System) dedykowany do działania na poziomie taktycznym, w obrębie wozów bojowych i dowódczo bojowych; DSS JAŚMIN System Zarządzania Żołnierzem Spieszonym (Dismounted Soldier System) używany wraz z wyposażeniem indywidualnym żołnierza, Protokół BRM Battlefield Replication Mechanism: wykorzystuje dobrze znany i ustandaryzowany protokół UDP; zapewnia potwierdzenia dostarczenia danych; zapewnia wysokie bezpieczeństwo szyfrowanie danych; operuje na niskoprzepustowych łączach radiowych; efektywnie wykorzystuje radiowe łącza transmisyjne dodatkowa kompresja; adaptuje transmisję w zależności od warunków połączenia; umożliwia bezpieczną wymianę klucza szyfrującego; ma mechanizm likwidujący błędy integralności danych operacyjnych; zapewnia replikację danych pomiędzy bazami JC3IEDM lub C2IEDM programu MIP (przesyłana jest minimalna wymagana ilość danych bez utraty informacji); był testowany z użyciem różnych środków radiowych podczas międzynarodowych oraz krajowych ćwiczeń: Combined Endeavor 2008, 2009, 2010 i 2011; Aster 2008, 2009, 2010 i 2011 oraz Borsuk przygotowali nowy protokół transmisji danych BRM (Battlefield Replication Mechanism). Dzięki niemu, komunikując się za pomocą najbardziej upowszechnionych, wąskopasmowych łączy radiowych, można przesyłać takie ilości danych, jakie potrzebują sieciocentyczne systemy dowodzenia. Jak działa BRM? Protokół został tak zaprogramowany, aby jak najlepiej wykorzystywać dostępne łącze. Dane są nie tylko grupowane, filtrowane i kompresowane. Protokół bez przerwy pilnuje, aby ich transmisja ograniczyła się do niezbędnego minimum. Cała komunikacja jest oczywiście szyfrowana jednorazowo generowanym kluczem symetrycznym, który jest wymieniany (przy wykorzystaniu metody bezpiecznej wymiany klucza) pomiędzy punktami replikacyjnymi w trakcie nawiązywania połączenia. Klucz ten jest znany tylko i wyłącznie stronom bezpośrednio wymieniającym dane. Opracowany przez inżynierów z Teldatu protokół BRM bazuje na znanym i ustandaryzowanym protokole UDP User Datagram Protocol, niwelując jego najważniejszą wadę brak gwarancji, że wysłane dane zostaną kiedykolwiek dostarczone do odbiorcy. Co istotne, BRM został już sprawdzony w praktyce. Testowano go z użyciem różnych rodzajów wojskowych urządzeń radio - wych podczas natowskich ćwiczeń Combined Endeavor w latach 2008, 2009, 2010 i 2011, ćwiczeń organizowanych przez polską armię Aster 2008, 2009, 2010 i 2011 oraz Borsuk Za każdym razem system udowodnił, że działa zgodnie z oczekiwaniami wojska. Specjalistom z Teldatu udało się rozwiązać problem niestabilności i ograniczeń łączności radiowej, z czym nie poradzili sobie inżynierowie z wielu znacznie większych, zachodnich firm. Battlefield Management System BMS JAŚMIN to system przeznaczony do działania na poziomie taktycznym w obrębie wozów bojowych i dowódczo bojowych. BMS JAŚMIN powstał na bazie mobilnej platformy teleinformatycznej JAŚMIN z jego oprogramowaniem Systemem Wspomagania Dowodzenia C3IS JAŚMIN. BMS JAŚMIN jest przystosowany do zastosowania w mobilnych systemach dowodzenia na poziomie taktycznym z uwzględnieniem radiowych środków łączności. Świat Radio Luty

4 ŁĄCZNOŚĆ Profesjonalne systemy łączności Terminale odporne w każdych warunkach Wojsko na całym świecie jest motorem napędowym innowacyjności nie dlatego, że lubuje się w technologicznych nowinkach i zleca ich opracowanie dla zaspokojenia swojej próżności. Żołnierze bez względu na kontynent na którym działają, porę dnia i roku, potrzebują uzbrojenia i sprzętu wojskowego które będzie działać w nawet najbardziej ekstremalnych warunkach. Dotyczy to wszystkiego. Nie tylko karabinów, dział i czołgów, ale również telefonów, radiostacji i komputerów osobistych. O ile stosunkowo łatwo jest sprawić, aby mokry i brudny karabin nadal celnie strzelał, tak zapewnienie odporności na warunki środowiskowe urządzeniom elektronicznym jest niezwykle, żeby nie powiedzieć, arcytrudne. Wrogiem układów scalonych jest nie tylko wilgoć i brud, ale również wstrząsy, uderzenia, zbyt wysoka czy zbyt niska temperatura otoczenia. Amerykanie pod koniec lat dziewięćdziesiątych w swoich normach sprecyzowali parametry jakie powinny mieć komputery dla wojska działać w temperaturach od minus trzydziestu do plus sześćdziesięciu stopni Celsjusza, być odporne na uderzenia i wilgotność powyżej 75%, a także niewrażliwe na określone zakłócenia elektromagnetyczne. Amerykańskie normy o których mowa serii MIL STD, stały się wzorem dla innych państw NATO, w tym i Polski. Nasze normy odporności środowiskowej dla urządzeń wyposażenia wojskowego w ocenie wielu specjalistów są jednymi z najbardziej restrykcyjnych i wymagających. Dla urządzeń przenośnych jakimi są również komputery eksploatowane w warunkach zewnętrznych polskie normy obronne NO 06 A101 i NO 06 A103 w najbardziej wymagającej grupie oznaczonej jako N.14 spełniają komputery tylko kilku firm na świecie, a w Europie do niedawna tylko jednej niemieckiej Rody. Do niedawna, bo inżynierowie z bydgoskiego Teldatu zbudowali komputer Terminal T4, który jako pierwsze urządzenie wyprodukowane w Polsce spełnia w pełni wyśrubowane normy dla grupy N.14. T4 (Teldat Tactical Terminal Tablet) jest unikatowy, gdyż posiada parametry nie tylko wypełniające w pełni normy narzucone przez polskie normy obronne, ale w wielu sprawach znacznie je przewyższa. Norma dla grupy N.14 zakłada na przykład jedynie wodoszczelność urządzeń. Istotne jest, że wymaganie dotyczy urządzeń wyłączonych. T4 jest zaś wodoodporny i może przez dwie godziny pracować (!) pod wodą, na głębokości jednego metra. Komputer wyposażono w nowoczesne ogniwa zasilające, umożliwiające mu pracę do czterech godzin na kilkunastostopniowym mrozie! Ponieważ upały również nie są T4 straszne, bo może pracować w 60 stopniach Celsjusza, teldatowski terminal może być użytkowany w klimatach umiarkowanym, zimnym, tropikalnym suchym i wilgotnym. A trzeba dodać, że T4 to nie jest prosty tablecik z marketu. T4 ma zaimplementowane funkcje obsługi akcelerometru pozwala na dopasowanie wyświetlanego obrazu do aktualnego położenia urządzenia i magnetometru kompasu. Terminal ma interfejsy transmisyjne WiFi, Bluetooth oraz moduł GSM/CDMA, posiada również wbudowany odbiornik GPS oraz kamerę wideo. W zakresie odporności na narażenia elektromagnetyczne komputer (tak jak wszystkie urządzenia systemu BMS JAŚMIN) spełnia wymagania normy obronnej NO-06-A200 (poziomu emisji zakłóceń elektromagnetycznych przewodzonych i promieniowanych oraz odporność na promieniowanie pola elektromagnetycznego). Jest też urządzeniem klasy Tempest czyli zabezpieczonym przed promieniowaniem emisji ujawniającej. Do czego można używać T4? To idealny komputer do wszelkiej maści systemów C4ISR, w tym oczywiście sztandarowego produktu Teldatu sieciocentrycznego Systemu Wspomagania Dowodzenia C3IS JAŚMIN. Podsumowanie Opracowany przez TELDAT system jest odpowiedzią na potrzeby współczesnych armii. Jest to rozwiązanie w pełni gotowe do użycia w środowisku radiowym. Został sprawdzony zarówno w laboratoriach badawczych jak i w praktyce podczas ćwiczeń krajowych i międzynarodowych. Potwierdzeniem są wyniki badań i testów oraz certyfikaty akredytowanych ośrodków badawczych zarówno krajowych jak i zagranicznych (szersze informacje na stronie Henryk Kruszyński SP2BUW 20 Świat Radio Luty 2012

5 NCW mobile system "Świat Radio" 2/2012 (translation) Radio World 2/2012 JASMINE System is a homogeneous teleinformatic platform on which applications of C3I systems are operating. It provides soldiers and commanders with full operational awareness on the battlefield. The platform enables communication and exchange of information between users. JASMINE is fully interoperable with reference NATO systems, what is confirmed by appropriate certificates and therefore it is a product recognized in international scale. Theoretically all military battlefield management systems BMS offers robust set of computer tools supporting command process. Unfortunately in the reality most often the promises of producers are not fulfilled. It has turned out that in the BMS systems the most important issue are the factors of stabile operation basing on radio and resilience for hard environmental conditions characteristic for the battlefield. Since many years the world armies have intensively developed network centric command (Network Centric Warfare) systems and allocate huge money for implementation C4ISR systems (Command, Control, Communications, Computers, Intelligence Surveillance and Reconnaissance). The idea of digitization of the battlefield is very simple thanks to network centric command support systems NCW. The commanders at different command levels having in their disposition flowing data in a real time, related to current tactical situation and information from recce systems are in a better position to manage the troops as well as dismounted soldiers. Thanks to it they achieve information and decision-making superiority over the enemies. Currently NATO land forces network centric systems based on determined data base model which was created by MIP Community (Multilateral Interoperability Programme - normalized by STANAG In the assumptions of this standard the data are stored in the central repository from where they can be taken by every authorized user. On the international program MIP, the data base model JC3IEDM (earlier C2IEDM) was developed which is the most completed description of requirements and information demanded on the battlefield. It has been developed during many years in the way of evolution basing on NATO requirements and several members of MIP project. Data exchange in such the systems has been described by standards (determined as MIP DEM, MIP MEM) and is based on broadband data connections with a use of TCP internet protocols IP. But what happens when we have available, instead of broadband the narrowband channels VHF or HF. Analyzing the development of the most advanced C4ISR systems, it is clear that every time the engineers have faced the same problem - what should be done the systems operating normally in the conditions of availability of broadband connections would operate equally well in a mobile environment of battlefield. The communications turned out to be the weakest element of the data exchange process and more exactly narrowband HF and VHF radio communication. The choice of HF/VHF radio as a communications medium however should not be strange for anybody. Although in the microprocessors and space flights era the radio transmission in HF and VHF band seems to be obsolete technology, the radio devices for radio communication in those spectrum of frequency are sufficiently miniaturized to use them easily by soldiers without any harm to their battle efficiency. Equally important are the ranges on HF and VHF significantly bigger than in the case of broadband connections in the higher radio frequency bands. Unfortunately the miniaturization of radio devices has not yet eliminated the biggest disadvantage of radio communications - narrow band of transmission and instability of connections which are not difficulties in classic radio communication but in the case of network centric C3IS systems and current data transmission in them, they cause that it is difficult to use the standard mechanism of data replication with internet protocols TCP/IP. The Network Centric Data Communication Platform JASMINE developed by TELDAT company has a software based on above mentioned model JC3IEDM. The model has been however expanded and is composed of many additional elements. The operational data are stored in the system and available by the special service. The service checks what kind of data and when they can be available for defined users. The operational data can visualized or transferred to other users of the system. 1

6 "Świat Radio" 2/2012 (translation) Tactical Terminal Tablet - it is mobile tactical computer, an element of on-board or Manpack equipment for end-users mainly for. Terminal can be used as connected to the on-board network of the battle vehicle clip-in kit with the (Battlefield Management System) or standalone Manpack with DSS JASMINE (Dismounted Soldier System). main board: TELDAT processor: X86, 1.66 GHz Random Access Memory: 4 GB hard disks: 128 GB, replaceable display: LCD, 12.1" 1024 x 768, touchscreen power supply: AC: external power adaptor 230 V, DC: V, PoE+, battery: Li-on interfaces: 3 x USB, 1 x RS232, 1 x VGA, 1 x GbE, 1 x audio, 1 x WiFi, 1 x Bluetooth, 1 x GSM or CDMA module additional equipment: video camera, accelerometer, magnetometer, GPS receiver, smart card reader adapter dedicated to installation in vehicle: with interfaces RS232, VGA, USB keyboard: external (optional) working temperature: -30 C to +60 C storage temperature: -40 C to +70 C dimensions: 331 x 281 x 59 mm (WxHxL) weight: 3.9 kg Radio communication in JASMINE Engineers in the wide world in different ways try to solve the problem of instable radio communications in network centric C3I systems. One of the most interesting solutions has been developed by TELDAT engineers. In their works on network centric teleinformatic platform JASMINE (information web site which consists of the following modules: HMS JASMINE - Headquarters Management System and Web Portal JASMINE designed for operational and tactical levels for use on field and base station command posts; - Battlefield Management System dedicated to operations at tactical level and used in combat vehicles and command vehicles; DSS JASMINE - Dismounted Soldier System designed for individual soldier. 2

7 "Świat Radio" 2/2012 (translation) The engineers developed new data transmission protocol - Battlefield Replication Mechanism (BRM). Thanks to it, having a communication via most popular narrowband radio connections there is the opportunity to transfer all data which are required in network centric C3I systems. How does the BRM operate? The BRM protocol has been programmed in a such way to use in the best available connection. The data are not only aggregated, compressed and filtered. The protocol ceaselessly controls the transmission has been limited to necessary minimum. The whole communication is obviously encrypted by one off generated symmetric key (with the use of safe method of key exchange) which is exchanged between two replication points when the communication starts. The key is known only for those two exchanging data points. BRM protocol developed by TELDAT engineers is based on well known and standardized UDP protocol - User Datagram Protocol eliminating its the biggest disadvantage - lack of guarantee that data will be received by the recipient. It is crucial that the protocol has been proven in practice. The protocol has been tested with the use of different radio during Combined Endeavor NATO exercises in 2008, 2009, 2010, 2011 and national Aster 2008, 2009, 2010, 2011 and Borsuk 2010 exercises. Every time the system proved to operate efficiently according to expectations. TELDAT specialists managed to solve the problem of instability and constraints on radio communications that the engineers of the larger companies have not cope. Rugged terminals for all environment conditions Army in the whole world is the engine of innovations, but not for love of gadgets of new technologies and to order to develop them and to fulfill its vanity. Soldiers, regardless of continent, time of day and year need of arms and military equipment that will work even in the most extreme conditions. It is related to all of military matters not only rifles, guns and tanks but also radios, phones and personal computers. If it is relatively easy to make wet and dirty rifle shoot accurately so providing resistance to environmental conditions for electronic devices is difficult if not extremely difficult. The enemies of integrated circuits are not only dampness, filth but also shocks, strokes, too high or too low ambient temperature. Americans in the 90's determined performance standards to be met by military computers. They should operate in temperatures from -30 C to + 60 C, damp-proof more than 75%, shock-proof and insensitive to determined electromagnetic interference. Americans standards described in MIL STD series became a pattern for NATO countries including Poland. The Polish standards of environmental resistance for military equipment in the assessment of many specialists belongs to the most restrictive. Only few computers in the world and one in Europe, the portable computer German company Roda meets requirements of Polish military standards NO-06-A101 and NO-06-A103 in the most restrictive group marked N14. This was until recently, because TELDAT engineers have built 3

8 "Świat Radio" 2/2012 (translation) a computer - Terminal T4 that was the first manufactured in Poland which fully meets restrictive standards of the N.14 group. T4 (Teldat Tactical Terminal Tablet) is unique, because it has parameters that not only meets restrictive standards but in many points exceeded them. The norm for the N.14 group requires for devices only to be waterproof. It is important that the requirement applies to devices which are switched off. T4 is waterproof and moreover is able to work under water two hours at a depth of 1 m. The computer is equipped with modern batteries which ensure it to operate 4 hours on several degrees frost. The heat is not dangerous for him, because it can operate at temperatures + 60 C. So TELDAT terminal can operate in climates moderate, dry, cold, tropical and damp. It should be emphasized that T4 is not a simply tablet from commercial market. In T4 there are implemented the following functions: accelerometer, which enables to adjust the displayed image to the current position of the device, magnetometer - compass. The terminal has interfaces: WiFi, Bluetooth, Module GSM/CDMA. Moreover there are embedded GPS and video camera. As far as the electromagnetic resistance is considered the computer like all JASMINE devices meets the military standards of NO-06-A200 (the level of emission of electromagnetic interferences conducted and emitted and resistance for electromagnetic interferences). T4 is as well a device of Tempest class i.e. it is protected against of disclosing emission. How T4 can be applied? T4 is an ideal computer to all type C4ISR systems including TELDAT flag product - network centric C3IS JASMINE System. Summing up The system developed by TELDAT is an answer for requirements of all modern armies. This solution is completely ready to be applied in radio environment. It was tested in laboratories as well as in the field during national and international exercises. The results of the tests and certificates issued by national and international accredited testing laboratories are the confirmation of its quality and usefulness (more information 4