Wykorzystanie rezultatów międzynarodowego programu ESSOR do realizacji programu narodowego Rodzina radiostacji definiowanych programowo SDR pk. GUARANA. STANISŁAW KOSICKI st.kosicki@radmor.com.pl VII Konferencja Naukowo-Przemysłowa BADANIA NAUKOWE W OBSZARZE TECHNIKI I TECHNOLOGII OBRONNYCH Maj 2014
PLAN PREZENTACJI 1. WPROWADZENIE Wymagania współczesnego pola walki Idea radia programowalnego Projekty rozwojowe realizowane w obszarze SDR 2. PROGRAM ESSOR Cele główne ESSOR2 Korzyści z udziału w programie 3. STUDIUM WYKONALNOŚCI Zakres programu 4. PROJEKT RADIOSTACJA PRZEWOŹNA Zadania Projektu Funkcjonalności Korzyści z realizacji Projektu 5. ZAKOŃCZENIE
WPROWADZENIE: WYMAGANIA WSPÓŁCZESNEGO POLA WALKI NA PODSYSTEM ŁĄCZNOŚCI RADIOWEJ Doktryna NATO NEC opiera się na zapewnieniu precyzyjnej i aktualnej świadomości sytuacyjnej pola walki na wszystkich poziomach dowodzenia. Budowanie i uaktualnianie świadomości sytuacyjnej wiąże się z koniecznością przekazywania dużej liczby informacji we wszystkich kierunkach i do wszystkich uczestników biorących udział w operacji. Informacje muszą być dostarczone do każdego uczestnika operacji w sposób pewny, niezależny od istniejących warunków środowiska przy zachowaniu pełnej mobilności. Współczesne siły zbrojne, zwłaszcza należące do paktu NATO, często prowadzą wspólne operacje bojowe w składzie międzynarodowym, których skuteczność zależy od zapewnienia pełnej interoperacyjności. Interoperacyjność jest niezbędna również w przypadku prowadzenia działań narodowych wspólnie ze służbami odpowiedzialnymi za bezpieczeństwo publiczne. Wniosek: Czynniki te powodują wyjątkowo duże wymagania na systemy łączności, które muszą zapewnić pewną, bezpieczną i skuteczną wymianę informacji. Rozwijana w ostatnich latach technologia radia programowalnego SDR jest obiecującym rozwiązaniem w zakresie radiokomunikacji, która może spełnić oczekiwania współczesnych sieciocentrycznych systemów dowodzenia.
WPROWADZENIE IDEA RADIA PROGRAMOWALNEGO Własności radiostacji wykonanych w technologii SDR: Szeroko zakresowa platforma hardwarowa 2MHz 2GHz Możliwość transmisji sygnałów wąskopasmowych i szerokopasmowych Interoperacyjność poprzez wymianę waveformów Możliwość zmiany konfiguracji i modernizacji poprzez wymianę oprogramowania Oszczędności logistyczne SCA API Platforma SDR Radio Devices Platform IP stack Układy RF Węzeł Radiowy HDR waveform aplikacja software owa Radio Services ZASILANIE Radio Security Services Input/Output Operating Environment (SCA OE) SOFTWARE HARDWARE Udział polski w pracach EDA, Warszawa 2010 4
PROJEKTY ROZWOJOWE W OBSZARZE SDR Projekty międzynarodowe prowadzone w ramach EDA: WINTSEC - (Wireless INTeroperability for SECurity) w ramach, którego m.in. zademonstrowano interoperacyjność komercyjnej platformy SDR3000 (z waveformem realizującym standard łączności polskiej policji) ze standardowym radiotelefonem będącym na wyposażeniu policji. WOLF (Wireless robust Link for urban Force operation), którego zadaniem było zdefiniowanie waveformu dedykowanego dla prowadzenia operacji w terenie zurbanizowanym. CORASMA (COgnitive RAdio for dynamic Spectrum MAnagement), w ramach projektu zostanie zdefiniowana architektura systemowa i algorytmy podejmowania decyzji inteligentnego radia dla dynamicznego zarządzania widmem częstotliwości, oraz zostaną wprowadzone zalecenia do definiowania nowych koalicyjnych waveformów. ESSAC Studium Wykonalności dotyczące wypracowania metod standaryzacji i certyfikacji produktów SDR. Projekty narodowe: Joint Tactical Radio System (JTRS) finansowany przez Departament Obrony USA. Projekt rozpoczęto realizować w latach 90. W ramach tego projektu opracowano tzw. Software Communication Architecture, który stanowi otwartą strukturę programową umożliwiającą tworzenie waveformów przez niezależnych wytwórców i portowanie (ładowanie) ich na różne platformy. W ramach projektu opracowano również szereg platform szerokopasmowych i kilka waveformów w tym sieciowe. Własne programy narodowe prowadzą również: Turcja, Niemcy, Izrael, Włochy, Francja, Hiszpania oraz Finlandia. W Polsce realizowano kilka projektów dotyczących pewnych elementów technologii SDR przy współfinansowaniu przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego (MNiSW). Radmor S.A. zrealizował projekt platformy demonstracyjnej radia programowalnego, która wykorzystana jest w projekcie ESSOR, oraz będzie wykorzystywana do prowadzenia prac badawczo-rozwojowych związanych z tematyką SDR w tym SCA oraz projektowania i badania nowych waveformów. W latach 90 tych i w początkowych latach 2000 nie było w Polsce wystarczajacego potencjału naukowoprzemysłowego do podjęcia realizacji programu zmierzającego do opracowania radiowego systemu łączności w oparciu o technologię SDR.
European Secure SOftware defined Radio (ESSOR)
PROGRAM ESSOR Projekt EDA Ad Hoc kategorii B Kontrakt podpisano 19 grudnia 2008 r. Zakończenie projektu : 2014 r. (pierwotnie planowane na 2013 r. Budżet: ok. 100 mln Realizatorzy : THALES, SELEX, INDRA, SAAB, Elektrobit (EB), RADMOR Kooperanci RADMOR S.A.: WIŁ, WAT, Transbit 7
GŁÓWNE CELE PROGRAMU Opracowanie, implementacja i walidacja na 6 platformach narodowych Architektury ESSOR (bazującej na SCA 2.2.2 i elementach udostępnionych na stronach JTRS) Definicja, symulacja, opracowanie, portowanie i walidacja na sześciu platformach narodowych sieciowego waveformu o dużej przepływności HDR zapewniającego bezpieczną transmisję danych (secure HDR waveform) Przeprowadzenie laboratoryjnych testów interoperacyjności sześciu platform narodowych z zaportowanym waveformem HDR Legacy WF 1 ESSOR HDRWF Legacy WF n WF Application ESSOR Architecture APIs Voice ESSOR Architecture (*) WF Portability ESSOR Architecture (*) SDR Platform Voice Data Radio HW Platform 1 Radio HW Platform 2 Data WF Interoperability (*) ESSOR Architecture: OE, Connectivity and APIs (RD, RS, RSS)
PROGRAM ESSOR2 Cele Rozszerzenie funkcjonalności waveformu HDR Testy polowe Działania w kierunku standaryzacji waveformu HDR (Stanag) Upgrade ESSOR Architecture Działania związane z promocją waveformu i ESSOR Architecture Złożenie oferty planowane jest na koniec czerwca 2014.
KORZYŚCI Z UDZIAŁU W PROGRAMIE Pozyskanie wiedzy w zakresie najnowszej techniki i technologii systemów radiokomunikacyjnych Wpływ na kształt powstającego standardu Wzajemne udzielenie bezpłatnej licencji na korzystanie z wyników prac pomiędzy państwami biorącymi udział w projekcie Bezpłatny dostęp i możliwości wykorzystania wszystkich rezultatów programu. Nawiązanie więzi kooperacyjnych Nowe metody organizacji pracy Duże inwestycje wewnętrzne, zwłaszcza w kadrę techniczną, umożliwiające uruchomienie krajowego programu radiostacji SDR 10
STUDIUM WYKONALNOŚCI Rodzina radiostacji definiowanych programowo SDR pk. GUARANA. 11
STUDIUM WYKONALNOŚCI W lipcu 2011 roku zawiązano konsorcjum naukowo przemysłowe w składzie: RADMOR S.A., Wojskowy Instytut Łączności, Wojskowa Akademia Techniczna, Centrum Techniki Morskiej S.A. i ITTI Sp. z o. o. Konsorcjum wygrało w połowie roku 2012 przetarg ogłoszony przez NCBiR na wykonanie Studium Wykonalności Rodzina radiostacji definiowanych programowo SDR pk. GUARANA. Celem głównym Studium Wykonalności było Opracowanie rodziny radiostacji SDR platform sprzętowych (z zaimplementowaną architekturą ESSOR zgodną z Software Communication Architecture w wersji 2.2.2 w wykonaniu doręcznym, przenośnym, przewoźnym, okrętowym oraz stacjonarnym, wykorzystywanych na platformie pojedynczego żołnierza, pojazdach kołowych, gąsiennicowych i okrętach. Studium Wykonalności zawiera: Cele Programu Strategicznego Studium Wykonalności: Techniczne studium wykonalności: Ekonomiczne studium wykonalności Prawne studium wykonalności Zalecenia dotyczące koordynacji programu z innymi projektami Analizę skutków realizacji Programu Strategicznego Podsumowanie i wnioski dla Programu Strategicznego Propozycję Programu Strategicznego 12
ZAKRES PROGRAMU STRATEGICZNEGO W ramach Studium Wykonalności Konsorcjum zaproponowało realizację Programu Strategicznego obejmującego opracowanie i wdrożenie do produkcji w kraju kompleksowego podsystemu taktycznej łączności radiowej w oparciu o technologię SDR. Podsystem łączności radiowej zapewniający interoperacyjność różnych użytkowników w działaniach koalicyjnych oraz narodowych (wojskowych i cywilnych np. podczas klęsk żywiołowych, aktów terroryzmu, itp.), umożliwi realizację sieciocentrycznych systemów dowodzenia o architekturze zgodnej z NATO Network Architecture Framework (NNAF) i dzięki temu zapewni skuteczniejsze, bardziej efektywne wsparcie dowodzenia wojskami. Potrzeba realizacji programu zdefiniowana jest w Wymaganiach Operacyjnych pk. GUARANA dotyczących pozyskania rodziny radiostacji definiowanych programowo, stanowiących element Programu Operacyjnego Zintegrowane systemy wsparcia dowodzenia oraz zobrazowania pola walki C4ISR w zakresie systemów łączności radiowej. W ramach Programu Strategicznego zaproponowano realizację: rodziny radiostacji definiowanych programowo obejmującą: o platformy: przewoźne, doręczne, plecakowe, stacjonarne, okrętowe i lotnicze ( instalowane na śmigłowcach) wyposażone w architekturę ESSOR (ESSOR Architecture) zgodną z SCA 2.2.2 o waveformy: sieciowy, waveform ad- hoc o dużej przepływności danych opracowany w ramach programu ESSOR (HDR WF ESSOR) oraz waveform analogowy FM (STANAG 4204 i STANAG 4205) systemu kryptograficzny obejmujący: o moduły krypto instalowane na platformach o system generacji i dystrybucji kluczy systemu zarządzania radiostacjami SDR (węzłami sieci w przypadku wykorzystania HDR WF) zadań związanych z opracowaniem i zaportowaniem na platformie narodowego, sieciowego waveformu o dużej przepływności. programowalnej wersji radiostacji KF systemów antenowych umożliwiających pracę systemów wielokanałowych z jedną anteną 13 Konsorcjum przedstawiło również propozycje sposobu zarządzania programem jego podział na projekty oraz koszty realizacji programu i koszty jednostkowe produktów.
PROJEKT RADIOSTACJA PRZEWOŹNA Umowa Nr DOBR-BIO4/076/13023/2013 STANISŁAW KOSICKI st.kosicki@radmor.com.pl Gdynia styczeń 2014
PROJEKT RADIOSTACJA PRZEWOŹNA 22 lipca 2013r. NCBiR ogłosiło Konkurs Nr 4 na wykonanie projektów w zakresie badań naukowych i prac rozwojowych na rzecz obronności i bezpieczeństwa państwa. Konsorcjum naukowo przemysłowe w składzie: RADMOR S.A. lider oraz CTM, WAT, WIŁ, Transbit, Bumar Elektronika i Politechnika Warszawska, złożyło ofertę na wykonanie siedmiu projektów w zakresie opracowania taktycznego systemu łączności radiowej z wykorzystaniem technologii SDR. 24 grudnia 2013 została podpisana Umowa pomiędzy NCBiR a Konsorcjum na realizacje jednego z tych projektów a mianowicie na Radiostację Przewoźną, który jest podstawowym projektem do realizacji taktycznego systemu łączności radiowej SDR.
IDEA MOBILNEGO SYSTEMU ŁĄCZNOŚCI RADIOWEJ 3. Skład systemu: różne platformy wyposażone w różne waveformy (radiostacje SDR) narzędzia programowe (aplikacje) służące do przygotowania misji, konfigurowania i monitorowania systemu oraz poszczególnych węzłów interfejsy do innych systemów mechanizmy i urządzenia kryptograficzne Podstawowym waveformem jest waveform sieciowy IP, typu ad-hoc, o dużej przepływności danych. Zapewniający współdziałanie z systemami istniejącymi oraz infrastrukturą komunikacyjną. Dzięki możliwości umieszczenia na jednej platformie kilku waveformów możliwe jest zapewnienie interoperacyjności sieci. Możliwość modernizacji i rozwoju stosowanych systemów poprzez zmianę wyłącznie oprogramowania. Konfiguracja Mobilny System Łączności Bezprzewodowej Planowanie misji SYSTEM ZARZĄDZANIA Planowanie wykorzystania widma częstotliwości WĘZEŁ SIECI MOBILNEJ AD-HOC / RADIOSTACJA SDR Waveformy: szerokopasmowy, sieciowy 1 Mbit/s PR4G HF inne Platformy SDR ESSOR SCA Osobista Soldier Doręczna Leader Interfejsy globalnej sieci teleinformatycznej Plecakowa Manpack Stacjonarna Basestaton Przewoźna Vehicular Akcesoria Bazowa morska System kryptograficzny Algorytmy: Narodowy Koalicyjne inne System generacji i dystrybucji materiałów kryptograficznych Logistyka Interfejsy do systemów dowodzenia np.: Szafran, Storczyk, Dunaj
ZADANIA W ramach Projektu Radiostacja przewoźna realizowane będą następujące zadania: 1. Radiostacja przewoźna SDR 2. System zarządzania radiostacjami 3. Platforma sprzętowa stacji generacji kluczy kryptograficznych wraz z oprogramowaniem 4. Platforma sprzętowa nośników danych kryptograficznych wraz z oprogramowaniem 5. Opracowanie systemu planowania i dystrybucji danych kryptograficznych 6. Waveform Bazowy dla Systemu Narodowego 7. Platforma sprzętowa modułu kryptograficznego radiostacji przewoźnej wraz z oprogramowaniem 8. Porting Waveformu Bazowego na platformę przewoźną
PODSTAWOWE FUNKCJONALNOŚCI Radiostacja przewoźna SDR Radiostacje przewoźne powinny umożliwić ich montaż na mobilnych platformach kołowych i gąsienicowych, zapewniając pewną i bezpieczną łączności foniczną i wymianę danych dla pododdziałów Wojsk Lądowych SZ RP, a także w pojazdach innych rodzajów wojsk. Radiostacje przewoźne w systemie narodowym Guarana powinny być w pełni interoperacyjne z innymi radiostacjami w ramach Mobilnego Systemu Łączności Bezprzewodowej, w tym z radiostacjami wąskopasmowymi systemu PR4G Podstawowe wymagania Taktyczno - Techniczne: Radiostacja będzie miała zaimplementowaną architekturę ESSOR SCA Radiostacja będzie wyposażona w waveform ESSOR HDR z przepływnością danych do 1 Mb/s oraz waveform FM(STANAG 4204) Radiostacja umożliwi portowanie innych waveformów Radiostacja umożliwi przekazywanie informacji niejawnych o klauzuli określonej w WZTT Platforma umożliwi budowę radiostacji bazowych jedno lub wielokanałowych Radiostacja umożliwi współpracę z dodatkowym, zewnętrznym wzmacniaczem wcz. Radiostacja będzie pracowała w paśmie 30 520 MHz i/lub 200 2000 MHz Radiostacja będzie posiadała moc wcz. do 50 W (30 520 MHz) i do 20 W (200 2000 MHz) Wymiary radiostacji umożliwią jej dogodny montaż na pojazdach Masa radiostacji nie powinna przekroczyć 25 kg Radiostacja będzie spełniała wymagania środowiskowe grupy N 11
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 HARMONOGRAM REALIZACJI PROJEKTU Podział Projektu na zadania z określeniem technicznych etapów realizacji zadań Lata realizacji 1 2 3 4 5 6 Nazwa zadania Etap realizacji Miesiące realizacji Miesiące realizacji Miesiące realizacji Miesiące realizacji Miesiące realizacji Miesiące realizacji a) Prototyp przewoźnej rad. def. programowo (RADMOR) I II III IV I b) System zarządz. rad. SDR (WAT) II III IV c) Platforma sprzęt.stacji generacji kluczy wraz z oprog. (WIŁ) I II III IV d ) Platforma sprzęt. nośników danych krypto. wraz z oprog. (WIŁ) I II III IV e) Oprog. systemu planowania i dystrybucji danych krypto. (WIŁ) I II III IV f) Oprac. waveformu bazowego dla systemu narodowego (RADMOR) I II III IV g) Porting Wavef. Bazowego na platformie przewoźnej (WFB/W) (RADMOR) I II III IV h) Platf. sprzęt. mod. krypto. radio. przew. i stac. wraz z oprogr. (WIŁ) I II III IV
KORZYŚCI Z REALIZACJI PROJEKTU Realizacja PROJEKTU polegająca na opracowaniu w kraju radiostacji opartych na technologii SDR pozwoli na realizację przez Siły Zbrojne RP wymaganych zdolności operacyjnych w tym możliwość organizacji sieciocentrycznych systemów dowodzenia NATO NEC oraz przyniesie szereg innych korzyści: Realizacja zgodnie z własnymi (narodowymi) wymaganiami systemowymi Dzięki realizacji całego systemu w kraju, posiadaniu pełnej dokumentacji platform i ich oprogramowania zapewnione będą aspekty bezpieczeństwa, wymagane przy transmitowaniu informacji niejawnych Własne rozwiązanie kryptograficzne zgodnie z zaleceniami NCK Możliwa będzie certyfikacja systemu bądź jego elementów Możliwość modyfikacji i rozwoju systemu w celu dostosowania go do zmieniających się wymagań użytkownika siłami krajowymi obejmujące wzbogacenie o nowe możliwości/funkcje oraz wykorzystanie innych waveformów Uniezależnienie się od dostawców zagranicznych Korzyści finansowe Podniesienie na wyższy poziom rozwoju technologicznego rodzimego przemysłu, co umożliwi szerszy eksport oraz możliwości uczestniczenia w przetargach międzynarodowych Zwiększenie szans eksportowych polskich producentów platform bojowych (oferowanie kompleksowej oferty zawierającej system łączności) Możliwość opracowania własnych aplikacji w zakresie systemów dowodzenia, rozpoznania czy kierowania ogniem Realizacja Projektu w oparciu o zasoby krajowe pozwala na zapewnienie oczekiwanego przez użytkowników stopnia bezpieczeństwa systemu. 20
ZAKOŃCZENIE Bez udziału krajowych firm i instytucji naukowych w projektach międzynarodowych a zwłaszcza w programie ESSOR nie byłoby możliwe podjęcie przez Konsorcjum realizacji Projektu Radiostacja Przewoźna. Udział w tych projektach pozwolił na opanowanie najnowszych technologii w obszarze radiokomunikacji i teleinformatyki a zwłaszcza technologii SDR. Polska samodzielnie nie byłaby w stanie udźwignąć kosztów związanych z opanowaniem tych technologii. Korzystamy z doświadczeń wielu przodujących firm europejskich zarówno w obszarze technologii ale i zarządzania projektami. W Projekcie Radiostacja Przewoźna wprost zostaną wykorzystane z programu ESSOR: architektura ESSOR SCA oraz koalicyjny, sieciowy waveform o dużej przepływności. W wyniku czego zostaną w znakomitym stopniu ograniczone koszty całego projektu, w znacznym stopniu zostanie zmniejszone ryzyko niepowodzenia realizacji Projektu. Siły Zbrojne RP pozyskają najnowocześniejszy system radiokomunikacyjny w całości produkowany w kraju, spełniający wymagania współczesnego pola walki, zapewniający bezpieczeństwo przekazywanych informacji. System ten pozwoli na realizację zadań w działaniach koalicyjnych oraz narodowych (wojskowych i cywilnych np. podczas klęsk żywiołowych, aktów terroryzmu, itp.).
Dziękuję za uwagę Stanisław Kosicki st.kosicki@radmor.com.pl Gdynia 2014