Joint Tactical Information Distribution System (JTIDS) é um sistema de rádio de rede de acesso múltiplo por divisão de tempo distribuído (DTDMA) de banda L usado pelas forças armadas dos Estados Unidos

Joint Tactical Information Distribution System (JTIDS) é um sistema de rádio de rede de acesso múltiplo por divisão de tempo distribuído (DTDMA) de banda L usado pelas forças armadas dos Estados Unidos

Usuários do Sistema de Distribuição de Informações Táticas Conjuntas, 1990

O Joint Tactical Information Distribution System (JTIDS) é um sistema de rádio de rede de acesso múltiplo por divisão de tempo distribuído (DTDMA) de banda L usado pelas forças armadas dos Estados Unidos e seus aliados para apoiar as necessidades de comunicação de dados , principalmente na comunidade de defesa aérea e antimísseis. Produz um sinal de espectro espalhado usando a codificação de mudança de frequência (FSK) e a codificação de mudança de fase(PSK) para espalhar a potência irradiada em um espectro mais amplo (faixa de frequências) do que as transmissões de rádio normais. Isso reduz a suscetibilidade a ruído, interferência e interceptação. No JTIDS Time Division Multiple Access (TDMA) (semelhante à tecnologia de telefonia celular), cada intervalo de tempo (por exemplo, 1 segundo) é dividido em intervalos de tempo (por exemplo, 128 por segundo). Juntos, todos os 1536 intervalos de tempo em um intervalo de 12 segundos são chamados de "quadro". Cada slot de tempo é "explodido" (transmitido) em várias frequências de portadora diferentes sequencialmente. Dentro de cada slot, o ângulo de fase da rajada de transmissão é variado para fornecer PSK. A cada tipo de dado a ser transmitido é atribuído um slot ou bloco de slots (canal) para gerenciar as trocas de informações entre os grupos de participação dos usuários. No TDMA tradicional, as frequências de slot permanecem fixas de segundo a segundo (quadro a quadro). No JTIDS TDMA, as frequências de slot e/ou atribuições de slot para cada canal não permanecem fixas de quadro a quadro, mas são variadas de maneira pseudo-aleatória. As atribuições de slots, frequências e informações são criptografadas para fornecer conectividade computador a computador em suporte a todos os tipos de plataforma militar para incluir Caças da Força Aérea e submarinos da Marinha .

O desenvolvimento completo do JTIDS começou em 1981, quando um contrato foi firmado com a Singer-Kearfott (mais tarde GEC-Marconi Electronic Systems, agora BAE Systems E&IS ). Fielding prosseguiu lentamente ao longo do final de 1980 e início de 1990 com rápida expansão (após 11 de setembro ) em preparação para a Operação Enduring Freedom (Afeganistão) e Operação Iraqi Freedom. O desenvolvimento agora é realizado pela Data Link Solutions , uma empresa conjunta BAE / Rockwell Collins , ViaSat , e o consórcio MIDS International.

JTIDS faz parte da família de equipamentos de rádio que implementam o que é chamado de Link 16 . O Link 16, um projeto de comunicação de rádio de alta capacidade de sobrevivência para atender aos requisitos mais rigorosos do combate moderno, fornece Consciência Situacional (SA) confiável para forças em movimento rápido. O equipamento Link 16 provou, em demonstrações de campo detalhadas, bem como na implantação do AWACS e JSTARS na Tempestade no Deserto , a capacidade do Link 16 básico de trocar dados do usuário a 115 kbit/s, codificado com correção de erros. (Compare isso com os sistemas táticos típicos de 16 kbit/s, que também precisam acomodar overheads superiores a 50% para fornecer a mesma confiabilidade de transmissão.)

Embora principalmente uma rede de dados, os rádios Link 16 podem fornecer canais de voz de alta qualidade e serviços de navegação tão precisos quanto qualquer um no inventário. Cada usuário do Link 16 pode se identificar com outras plataformas equipadas de forma semelhante em alcances muito além do que os sistemas Mark XII Identification Friend ou Foe (IFF) podem fornecer. Além disso, as plataformas equipadas com Link 16 capazes de identificação por outros meios (como radar e TENCAP Blue Force Tracking ) podem passar esses dados de identificação "indiretos" como parte de sua troca de SA. As capacidades do Link 16 são melhor representadas pelos terminais JTIDS ou seus terminais Multifunctional Information Distribution System (MIDS). O formato de mensagem TADIL-J forma a base para os mandatos no DoD Plano de gerenciamento de link de dados tático.

Existem benefícios para a implementação em larga escala dos dois elementos-chave do Link-16: (1) o "catálogo" de mensagens e (2) a forma de onda de rádio específica (ou seja, salto de frequência, CPSM de banda Lx, espectro de propagação e Codificação Reed–Solomon , transmissão omnidirecional). Os terminais Link 16 implementam os protocolos "NI" nó a nó, bem como uma ou mais interfaces de usuário compatíveis com ICD.

Em um teatro de operações típico, as forças e elementos de combate que são mobilizados para coletar informações tendem a estar dispersos, nem sempre associados a uma única unidade, podem até pertencer a diferentes serviços e nem sempre são bem coordenados. Como resultado, podem existir informações consideráveis ​​sobre as forças amigas e inimigas, mas os elementos que possuem essas informações muitas vezes não estão cientes das unidades de combate que precisam delas. Por outro lado, os elementos de combate precisam de informações sobre as forças amigas e inimigas, mas não têm conhecimento sobre quem as possui. Classicamente, essas "desconexões" costumam fazer a diferença entre o sucesso e o fracasso de uma missão militar específica. As comunicações convencionais orientadas a circuitos não podem resolver esse problema. Com o JTIDS, as pessoas que têm informações podem transmiti-las sem saber explicitamente para onde estão indo e os elementos de combate podem filtrar o fluxo de dados composto para extrair exatamente o que precisam (e nada mais). Pode-se argumentar que isso é ineficiente, pois mais informações estão sendo transmitidas pela rede que qualquer usuário deseja ou precisa, mas dada a incapacidade de coordenar com precisão as fontes e os usuários de informações, JTIDS é a única arquitetura disponível que atende às necessidades de distribuição de informações do moderno campo de batalha. Existem situações em que comunicações específicas orientadas a circuitos são necessárias. Por exemplo, a transmissão de um comando para uma unidade de combate para atacar um alvo específico. Também é razoável tentar explorar a segurança e a resistência ao congestionamento do JTIDS para acomodar algumas comunicações atuais, como voz. Como resultado, esses recursos orientados a circuitos foram incluídos no projeto. Na época em que isso foi feito, havia a preocupação de que os operadores acostumados a lidar com comunicações convencionais gravitassem em direção à replicação dos circuitos aos quais estavam acostumados em JTIDS às custas da arquitetura nova e mais responsiva. Até certo ponto, isso parece ter acontecido. Não sei como corrigi-lo, mas as preocupações com a capacidade e a sobrecarga são um sintoma desse problema. O JTIDS precisa ser visto como um recurso único e precioso que faz um trabalho específico e necessário melhor do que qualquer outro sistema. Para necessidades de comunicações emergentes, elas devem ser avaliadas e, se os benefícios específicos do JTIDS não forem necessários, o problema deve ser resolvido por uma abordagem mais convencional. O JTIDS está vinculado a um conjunto de parâmetros ditados por suas propriedades únicas de uma forma que torna extremamente difícil fazer ajustes significativos em seus parâmetros. Tem capacidade suficiente para cumprir sua tarefa primária (consciência situacional) e tem alguma capacidade adicional modesta para acomodar tarefas de comunicação que não justificariam adicionar mais equipamentos a uma unidade de combate. Essa capacidade, no entanto, precisa ser usada com moderação e cuidado para que o objetivo principal do JTIDS não seja comprometido. O JTIDS está vinculado a um conjunto de parâmetros ditados por suas propriedades únicas de uma forma que torna extremamente difícil fazer ajustes significativos em seus parâmetros. Tem capacidade suficiente para cumprir sua tarefa primária (consciência situacional) e tem alguma capacidade adicional modesta para acomodar tarefas de comunicação que não justificariam adicionar mais equipamentos a uma unidade de combate. Essa capacidade, no entanto, precisa ser usada com moderação e cuidado para que o objetivo principal do JTIDS não seja comprometido. O JTIDS está vinculado a um conjunto de parâmetros ditados por suas propriedades únicas de uma forma que torna extremamente difícil fazer ajustes significativos em seus parâmetros. Tem capacidade suficiente para cumprir sua tarefa primária (consciência situacional) e tem alguma capacidade adicional modesta para acomodar tarefas de comunicação que não justificariam adicionar mais equipamentos a uma unidade de combate. Essa capacidade, no entanto, precisa ser usada com moderação e cuidado para que o objetivo principal do JTIDS não seja comprometido.

—  Uma descrição do sistema JTIDS do gerente original do programa MITRE Eric Ellingson

Origem e história [ editar ]

O JTIDS começou com um estudo de planejamento avançado patrocinado pela Divisão de Sistemas Eletrônicos da Força Aérea (ESD) Planos Avançados (XR) no Campo LG Hanscom . O estudo foi conduzido pela MITRE Corporation em 1967 e os principais investigadores foram Vic Desmarines, que mais tarde se tornou o presidente da MITRE e Gordon Welchman , que foi fundamental para quebrar o código da máquina alemã Enigma como chefe da " Hut 6 " em Bletchley Park ., Inglaterra. Gordon escreveu um livro intitulado "The Hut 6 Story" que descrevia suas atividades e contém algumas informações adicionais sobre seu trabalho no MITRE. O estudo concluiu que no campo de batalha estavam disponíveis informações valiosas que não chegavam às forças de combate que precisavam delas devido a deficiências fundamentais na arquitetura de comunicações. Gordon sugeriu uma arquitetura radical em que os elementos que tinham informações críticas pudessem transmiti-las e as unidades que precisassem da informação pudessem processar seletivamente o que fosse de valor imediato. Este foi um afastamento significativo das arquiteturas de comunicação orientadas a circuitos então em uso e uma maneira de eliminar a superlotação e a confusão nas redes de rádio usadas para interconectar aeronaves e algumas forças terrestres. Uma segunda recomendação foi a necessidade de uma base consistente e confiável para a posição que estivesse disponível para todos os elementos de combate apelidados de "Grade de Posição Comum". O estudo geral foi denominado "Controle e Vigilância das Forças Amigas" CASOFF.

O estudo de planejamento avançado foi bem recebido tanto no MITRE quanto no ESD e foi decidido buscar um projeto prático para ver se essas ideias poderiam ser traduzidas em um sistema utilizável. Em 1968, o Diretor Técnico da MITRE, John H. Monahan, nomeou C. Eric Ellingson para liderar esse esforço e Ellingson montou uma equipe técnica para buscar essas ideias. Logo no início ficou claro que a arquitetura CASOFF era suficientemente radical para que uma atividade de "prova de conceito" fosse necessária para entender melhor e, finalmente, demonstrar a viabilidade e os benefícios de tal abordagem. O sistema de demonstração usou uma arquitetura sincronizada de acesso múltiplo por divisão de tempo e incorporou a localização da posição como parte integrante do processo de comunicação. Como os fundos eram extremamente limitados, todos os esforços foram feitos para usar o equipamento já disponível. Os transmissores eram transponders AN/APX-25 IFF excedentes e o processamento de dados foi realizado usando computadores IBM 4piTC-2 excedentes que foram obtidos do programa de prevenção de terreno F-111. Os componentes exclusivos chamados Unidades de Controle e Exibição (CDU) foram construídos no laboratório MITRE.

Em 1970, um sistema operacional TDMA foi construído e estações terrestres foram instaladas em Boston Hill em Andover MA, Millstone Hill em Groton MA, MITRE em Bedford, MA e Prospect Hill em Waltham, MA . Um terminal aéreo também foi instalado em um ESD T-29 Navigation Trainer. Testes de arquitetura de comunicação e capacidade de localização de posição foram realizados e o projeto geral do sistema mostrou-se prático. Observe que esta demonstração precedeu o GPS, a Ethernet e a Internet, cada um dos quais incorporando princípios semelhantes. Também vale a pena notar que esses experimentos não teriam sido possíveis sem o apoio de John Klotz do DOD/DDR&E.

Em 1972, o general Ken Russell, o chefe do Escritório do Programa do Sistema AWACS perguntou a Ellingson se o MITRE poderia apoiar uma demonstração do AWACS em 1973 para o pessoal-chave da OTAN na Europa. A ideia era levar os dados do AWACS para os centros de comando e controle terrestre em locais selecionados em toda a Europa para mostrar como o AWACS poderia aumentar sua capacidade de defesa aérea existente. Russell pensou que o sistema de demonstração MITRE CASOFF poderia fazer o trabalho. Ellingson respondeu afirmativamente e imediatamente começou a implementar as interfaces necessárias com os vários sistemas da OTAN e equipar uma aeronave KC135 que seria usada como relé.

Em 1973, ocorreu a demonstração do AWACS com interfaces para o sistema britânico Linesman, o sistema francês Strida II, o Sistema de Ambiente Terrestre da OTAN na Alemanha e um elemento do Sistema de Comando e Controle Tático 407L dos EUA na Bélgica e sistemas 407L em Sembach e Neu Ulm Na Alemanha. Um site da NIKE do Exército em Fliegerhorst Caserne, perto de Hanau, na Alemanha, também foi equipado. A demonstração foi muito bem sucedida e gerou grande interesse da OTAN em AWACS e JTIDS.

Durante este período, o nome do programa passou por várias iterações. John Klotz não gostava de siglas e apelidou o programa Tactical Position Location/Common Grid Capabilityque imediatamente se tornou Tipplekeg. Em seguida, o programa foi denominado Relatório de Localização de Posição e Controle de Aeronaves Táticas (PLRACTA). Na época da primeira demonstração europeia, o programa era conhecido como Seek Bus. Finalmente, em 1973, o DOD criou um escritório de programa conjunto com a Força Aérea como agente executivo e o coronel Breeden Brentnall foi nomeado chefe do escritório de programa do sistema. O Joint Service SPO foi co-localizado com o grupo de desenvolvimento de Ellingson no MITRE. A partir de então, o programa passou a ser oficialmente conhecido como Joint Tactical Information Distribution System (JTIDS). No entanto, como a OTAN não usou o termo "conjunto" em suas descrições de sistema, o Terminal Hughes Melhorado Classe 1 (HIT) instalado no OTAN E-3A foi referido na documentação da Boeing como o "Sistema de Comunicações Resistentes ao ECM (ERCS) ."

Uma segunda demonstração européia de AWACS e JTIDS foi conduzida em 1975 sob a direção do Diretor da AWACS SPO Gen. (Larry) Lawrence A. Skantze . Uma interface com o sistema NTDS da Marinha foi adicionada e demonstrada a bordo de um Cruzador de Mísseis Guiados no Mediterrâneo. Os dignitários puderam visualizar os dados do AWACS em vários locais do NTDS, incluindo um porta-aviões nuclear. Como resultado dessas manifestações, e do interesse da OTAN resultante, foi instituído um programa OTAN JTIDS chamado Multifunction Information Distribution System (MIDS).

Durante este período foram adjudicados contratos à Hughes Aircraft (Ground Systems Group)para desenvolver um terminal adequado para uso operacional em AWACS e sistemas de comando e controle de solo e à Singer Kearfott Corporation, agora BAE Systems, para desenvolver um terminal adequado para instalação de aeronaves de combate. O esforço de Hughes foi liderado por Bob Kramp e o esforço de Singer por John Sputz. Em conjunto com os esforços do empreiteiro, uma equipe MITRE liderada por Myron Leiter e composta por engenheiros de comunicação e processamento de sinal digital refinou o projeto JTIDS para otimizar a rejeição de interferências e o desempenho do link. Os resultados desses esforços foram incorporados às especificações de desempenho e forneceram orientação às contratadas. Considerações operacionais foram fornecidas pelos experientes pilotos de combate da Força Aérea Coronel Ken Kronlund e Coronel Cliff Miller, bem como contribuições valiosas do Centro de Armas de Caça Tático da Força Aérea.

Ellingson foi promovido a Diretor Técnico Associado da Divisão de Comando e Controle MITRE em 1979, tornou-se Diretor Técnico da Divisão de Comunicações MITRE em 1982 e em 1986 Diretor Técnico da Divisão de Comando e Controle MITRE. Durante este período, ele não tinha a responsabilidade de gestão diária do programa, mas tinha a responsabilidade de supervisão. Ellingson se aposentou do MITRE em 1989.

O JTIDS não foi criado por um único indivíduo. Em vez disso, foi o culminar de um grupo de indivíduos, cada um com experiência em disciplinas específicas, incluindo, mas não limitado a, engenharia de sistemas, análise operacional, análise de custo-benefício, padrões de mensagens, desenvolvimento de software, comunicações, processamento de sinais, análise de vulnerabilidades, detecção e correção de erros, projeto de antenas, análise de multipercursos, engenharia mecânica de compatibilidade eletromagnética, navegação, geração de especificações e outros. Por um período considerável durante a concepção do JTIDS, cerca de 50 pessoas foram empregadas em tempo integral em seu desenvolvimento, com mais 50 em funções de apoio em meio período. Nos anos seguintes, o programa passou de um esforço de desenvolvimento intensivo para um esforço de aquisição mais clássico. O desenvolvimento continuou, mas os esforços foram mais orientados para a incorporação de avanços tecnológicos e esforços para melhorar a qualidade e reduzir o tamanho, peso e custo. No início da década de 1990, a Marinha assumiu a gestão executiva do programa. À medida que o programa se expandiu por todos os serviços dos EUA e da OTAN, ocorreu muita inovação operacional impulsionada pela flexibilidade básica da arquitetura e pela imaginação do usuário operacional. Como resultado, a utilidade operacional do sistema foi aprimorada em relação ao que foi originalmente imaginado pelos primeiros desenvolvedores. Embora o sistema JTIDS esteja em desenvolvimento há muito tempo, a maior parte da tecnologia ainda é "estado da arte" e o sistema deve ser viável no futuro próximo. No início da década de 1990, a Marinha assumiu a gestão executiva do programa. À medida que o programa se expandiu por todos os serviços dos EUA e da OTAN, ocorreu muita inovação operacional impulsionada pela flexibilidade básica da arquitetura e pela imaginação do usuário operacional. Como resultado, a utilidade operacional do sistema foi aprimorada em relação ao que foi originalmente imaginado pelos primeiros desenvolvedores. Embora o sistema JTIDS esteja em desenvolvimento há muito tempo, a maior parte da tecnologia ainda é "estado da arte" e o sistema deve ser viável no futuro próximo. No início da década de 1990, a Marinha assumiu a gestão executiva do programa. À medida que o programa se expandiu por todos os serviços dos EUA e da OTAN, ocorreu muita inovação operacional impulsionada pela flexibilidade básica da arquitetura e pela imaginação do usuário operacional. Como resultado, a utilidade operacional do sistema foi aprimorada em relação ao que foi originalmente imaginado pelos primeiros desenvolvedores. Embora o sistema JTIDS esteja em desenvolvimento há muito tempo, a maior parte da tecnologia ainda é "estado da arte" e o sistema deve ser viável no futuro próximo. a utilidade operacional do sistema foi aprimorada em relação ao que foi originalmente imaginado pelos primeiros desenvolvedores. Embora o sistema JTIDS esteja em desenvolvimento há muito tempo, a maior parte da tecnologia ainda é "estado da arte" e o sistema deve ser viável no futuro próximo. a utilidade operacional do sistema foi aprimorada em relação ao que foi originalmente imaginado pelos primeiros desenvolvedores. Embora o sistema JTIDS esteja em desenvolvimento há muito tempo, a maior parte da tecnologia ainda é "estado da arte" e o sistema deve ser viável no futuro próximo.

JTIDS também é usado por outros membros da OTAN .