Sistema Conjunto de Distribución de Información Táctica

Usuarios del Sistema Conjunto de Distribución de Información Táctica, 1990

El Sistema de distribución de información táctica conjunta (JTIDS) es un sistema de radio de red de acceso múltiple por división de tiempo distribuido (DTDMA) de banda L utilizado por las fuerzas armadas de los Estados Unidos y sus aliados para satisfacer las necesidades de comunicaciones de datos, principalmente en la comunidad de defensa aérea y antimisiles. Produce una señal de espectro ensanchado mediante modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) y modulación por desplazamiento de fase (PSK) para distribuir la potencia radiada en un espectro (rango de frecuencias) más amplio que las transmisiones de radio normales. Esto reduce la susceptibilidad al ruido, las interferencias y la intercepción. En JTIDS Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) (similar a la tecnología de telefonía celular), cada intervalo de tiempo (p. ej., 1 segundo) se divide en intervalos de tiempo (p. ej., 128 por segundo). Juntos, los 1536 intervalos de tiempo en un intervalo de 12 segundos se denominan "fotograma". Cada intervalo de tiempo se "explota" (transmitido) en varias frecuencias portadoras diferentes secuencialmente. Dentro de cada intervalo, el ángulo de fase de la ráfaga de transmisión varía para proporcionar PSK. A cada tipo de dato a transmitir se le asigna un slot o bloque de slots (canal) para gestionar los intercambios de información entre grupos de participación de usuarios. En TDMA tradicional, las frecuencias de las ranuras permanecen fijas de segundo a segundo (fotograma a fotograma). En JTIDS TDMA, las frecuencias de los intervalos y/o las asignaciones de intervalos para cada canal no permanecen fijas de trama a trama, sino que varían de forma pseudoaleatoria. Las asignaciones de franjas horarias, las frecuencias y la información están encriptadas para proporcionar conectividad de computadora a computadora en apoyo de todo tipo de plataforma militar, incluidos los cazas de la Fuerza Aérea y los submarinos de la Marina.

El desarrollo completo de JTIDS comenzó en 1981 cuando se firmó un contrato con Singer-Kearfott (más tarde GEC-Marconi Electronic Systems, ahora BAE Systems E&IS). Fielding avanzó lentamente a finales de la década de 1980 y principios de la de 1990 con una rápida expansión (después del 11 de septiembre) en preparación para la Operación Libertad Duradera (Afganistán) y la Operación Libertad Iraquí. El desarrollo ahora está a cargo de Data Link Solutions, una empresa conjunta de BAE/Rockwell Collins, ViaSat y el consorcio MIDS International.

Acerca de

JTIDS es uno de la familia de equipos de radio que implementa lo que se llama Link 16. Link 16, un diseño de comunicaciones de radio de alta supervivencia para cumplir con los requisitos más estrictos del combate moderno, proporciona conocimiento de la situación (SA) confiable para movimientos rápidos. efectivo. El equipo Link 16 ha demostrado, en demostraciones de campo detalladas, así como en el despliegue de AWACS y JSTARS en Desert Storm, la capacidad del Link 16 básico para intercambiar datos de usuario a 115 kbit/s, codificados con corrección de errores. (Compare esto con los sistemas tácticos típicos a 16 kbit/s, que también tienen que soportar gastos generales superiores al 50 % para proporcionar la misma fiabilidad de transmisión).

Si bien son principalmente una red de datos, las radios Link 16 pueden proporcionar canales de voz de alta calidad y servicios de navegación tan precisos como cualquiera en el inventario. Cada usuario de Link 16 puede identificarse en otras plataformas equipadas de manera similar en rangos mucho más allá de lo que pueden proporcionar los sistemas de identificación de amigo o enemigo (IFF) Mark XII. Además, las plataformas equipadas con Link 16 capaces de identificación a través de otros medios (como radar y TENCAP Blue Force Tracking) pueden pasar ese "indirect" datos de identificación como parte de su intercambio SA. Las capacidades de Link 16 están mejor representadas por el JTIDS o sus terminales posteriores del Sistema de distribución de información multifuncional (MIDS). El formato de mensaje TADIL-J constituye la base de los mandatos del Plan de gestión de enlaces de datos tácticos del Departamento de Defensa.

Hay beneficios en la implementación a gran escala de los dos elementos clave de Link-16: (1) el mensaje "catálogo" y (2) la forma de onda de radio específica (es decir, salto de frecuencia, CPSM de banda Lx, espectro ensanchado y codificación Reed-Solomon, transmisión omnidireccional). Los terminales Link 16 implementan el "NI" protocolos de nodo a nodo, así como una o más de las interfaces de usuario compatibles con ICD.

En un teatro típico de operaciones, fuerzas de combate y elementos que se despliegan para reunir información tienden a dispersarse, no siempre están asociados con una sola unidad, puede incluso pertenecer a diferentes servicios y no siempre están bien coordinados. Como resultado, puede haber considerable información sobre las fuerzas amistosas y enemigas, pero los elementos que poseen esa información a menudo no son conscientes de las unidades de combate que la necesitan. Por el contrario, los elementos de combate necesitan información sobre fuerzas amistosas y enemigas, pero no tienen conocimiento de quién la tiene. Clásicamente estas "desconexiones" a menudo han hecho la diferencia entre el éxito y el fracaso de una misión militar particular. Las comunicaciones orientadas al circuito convencional no pueden resolver este problema. Con JTIDS personas que tienen información pueden transmitirla sin saber explícitamente dónde va y los elementos de combate pueden filtrar el flujo de datos compuesto para extraer exactamente lo que necesitan (y no más). Se podría argumentar que esto es ineficiente ya que se está transmitiendo más información sobre la red que cualquier usuario quiere o necesita, pero dada la incapacidad de coordinar precisamente fuentes de información y usuarios de información JTIDS es la única arquitectura disponible que satisface las necesidades de distribución de información del campo de batalla moderno. Hay situaciones en las que se necesitan comunicaciones específicas orientadas al circuito. Por ejemplo, la transmisión de un comando a una unidad de combate para atacar un objetivo específico. It is also reasonable to attempt to exploit the security and jam resistance of JTIDS to accommodate some present communications such as voice. Como resultado, estas capacidades orientadas al circuito fueron incluidas en el diseño. En el momento en que se hizo esto, hubo preocupación de que los operadores que se utilizaban para tratar las comunicaciones convencionales gravitaran hacia la replicación de los circuitos a los que se utilizaban sobre JTIDS a expensas de la arquitectura nueva y más receptiva. Hasta cierto punto esto parece haber ocurrido. No sé cómo arreglarlo pero las preocupaciones de la capacidad y la sobrecarga son un síntoma de este problema. JTIDS necesita ser considerado como un recurso único y precioso que hace un trabajo específico y necesario mejor que cualquier otro sistema. Para las nuevas necesidades de comunicaciones deben evaluarse y si no se necesitan los beneficios específicos del JTIDS, el problema debe resolverse mediante un enfoque más convencional. JTIDS está vinculado por un conjunto de parámetros dictados por sus propiedades únicas de una manera que hace extremadamente difícil hacer ajustes significativos a sus parámetros. Tiene capacidad suficiente para cumplir su tarea primaria (concienciación situacional) y tiene una capacidad adicional modesta para atender tareas de comunicación que no justificarían añadir más equipo a una unidad de combate. Sin embargo, esta capacidad debe utilizarse con moderación y cuidado para que el objetivo primario de JTIDS no se vea comprometido.

—Una descripción del sistema JTIDS del director original del programa MITRE Eric Ellingson

Origen e historia

JTIDS comenzó con un estudio de planificación avanzada patrocinado por los Planes Avanzados (XR) de la División de Sistemas Electrónicos (ESD) de la Fuerza Aérea en L.G. Base de la Fuerza Aérea Hanscom. El estudio fue realizado por MITRE Corporation en 1967 y los investigadores principales fueron Vic Desmarines, quien más tarde se convirtió en presidente de MITRE, y Gordon Welchman, quien fue fundamental para descifrar el código de máquina alemán Enigma como jefe de "Hut 6" en Bletchley Park, Inglaterra. Gordon escribió un libro titulado "The Hut 6 Story" que describe sus actividades y contiene información adicional sobre su trabajo en MITRE. El estudio concluyó que en el campo de batalla se disponía de información valiosa que no llegaba a las fuerzas de combate que la necesitaban debido a deficiencias fundamentales en la arquitectura de comunicaciones. Gordon sugirió una arquitectura radical en la que los elementos que tenían información crítica pudieran transmitirla y las unidades que la necesitaran pudieran procesar selectivamente lo que era de valor inmediato. Esta fue una desviación significativa de las arquitecturas de comunicaciones orientadas a circuitos que se usaban en ese momento y una forma de eliminar el hacinamiento y la confusión en las redes de radio utilizadas para interconectar aeronaves y algunas fuerzas terrestres. Una segunda recomendación fue la necesidad de una base consistente y confiable para la posición que estuviera disponible para todos los elementos de combate denominada 'Cuadrícula de posición común'. El estudio general se denominó "Control y vigilancia de las fuerzas amigas" CASO.

El estudio de planificación avanzada fue bien recibido tanto en MITRE como en ESD y se decidió buscar un diseño práctico para ver si estas ideas podían traducirse en un sistema utilizable. En 1968, el director técnico de MITRE, John H. Monahan, nombró a C. Eric Ellingson para encabezar este esfuerzo y Ellingson formó un equipo técnico para seguir estas ideas. Al principio se hizo evidente que la arquitectura CASOFF era lo suficientemente radical como para que una "prueba de concepto" Se necesitaba actividad para comprender mejor y, en última instancia, demostrar la viabilidad y los beneficios de dicho enfoque. El sistema de demostración utilizó una arquitectura sincronizada de Acceso Múltiple por División de Tiempo e incorporó la ubicación de la posición como parte integral del proceso de comunicaciones. Debido a que los fondos eran extremadamente limitados, se hizo todo lo posible para utilizar el equipo ya disponible. Los transmisores eran transpondedores IFF AN / APX-25 excedentes y el procesamiento de datos se realizó utilizando computadoras IBM 4piTC-2 excedentes que se obtuvieron del programa de evitación del terreno F-111. Los componentes únicos llamados Unidades de control y visualización (CDU) se construyeron en el laboratorio MITRE.

Para 1970, se construyó un sistema TDMA operativo y se instalaron estaciones terrestres en Boston Hill en Andover MA, Millstone Hill en Groton MA, MITRE en Bedford, MA y Prospect Hill en Waltham, MA. También se instaló una terminal aerotransportada en un entrenador de navegación ESD T-29. Se realizaron pruebas tanto de la arquitectura de comunicaciones como de la capacidad de localización de posiciones y se demostró que el diseño general del sistema era práctico. Tenga en cuenta que esta demostración precedió a GPS, Ethernet e Internet, cada uno de los cuales incorporó principios similares. También vale la pena señalar que estos experimentos no habrían sido posibles sin el apoyo de John Klotz de DOD/DDR&E.

En 1972, el general Ken Russell, jefe de la oficina del programa del sistema AWACS, le preguntó a Ellingson si MITRE podía apoyar una demostración de AWACS en 1973 para el personal clave de la OTAN en Europa. La idea era llevar los datos del AWACS a los centros de comando y control en tierra en ubicaciones seleccionadas en toda Europa para mostrar cómo los AWACS podrían aumentar su capacidad de defensa aérea existente. Russell pensó que el sistema de demostración MITRE CASOFF podría hacer el trabajo. Ellingson respondió afirmativamente e inmediatamente se dispuso a implementar las interfaces necesarias con los diversos sistemas de la OTAN y equipó un avión KC135 que se utilizaría como relevo.

En 1973, se llevó a cabo la demostración del AWACS con interfaces para el sistema británico Linesman, el sistema francés Strida II, el sistema terrestre de la OTAN en Alemania y un elemento del sistema de control y comando táctico 407L de EE. UU. en Bélgica y los sistemas 407L en Sembach. y Neu Ulm en Alemania. También se equipó un sitio de Army NIKE en Fliegerhorst Caserne, cerca de Hanau, Alemania. La demostración fue muy exitosa y generó un gran interés de la OTAN tanto en AWACS como en JTIDS.

Durante este período, el nombre del programa pasó por varias iteraciones. A John Klotz no le gustaban los acrónimos y denominó al programa Tactical Position Location/Common Grid Capability, que inmediatamente se convirtió en Tipplekeg. A continuación, el programa se denominó Reporte de Posición, Ubicación y Control de Aeronaves Tácticas (PLRACTA). En el momento de la primera demostración europea, el programa se conocía como Seek Bus. Finalmente, en 1973, el DOD creó una oficina de programas conjunta con la Fuerza Aérea como agente ejecutivo y el Coronel Breeden Brentnall fue designado como Jefe de la Oficina de Programas del Sistema. El SPO del Servicio Conjunto se ubicó junto con el grupo de desarrollo de Ellingson en MITRE. A partir de entonces, el programa se conoció oficialmente como Sistema Conjunto de Distribución de Información Táctica (JTIDS). Sin embargo, dado que la OTAN no utilizó el término 'conjunto' en las descripciones de sus sistemas, la Terminal Mejorada Hughes (HIT) de Clase 1 instalada en el E-3A de la OTAN se denominó en la documentación de Boeing como "Sistema de Comunicaciones Resistente ECM (ERCS)."

Una segunda demostración europea de AWACS y JTIDS se llevó a cabo en 1975 bajo la dirección del director general de AWACS SPO (Larry) Lawrence A. Skantze. Se agregó una interfaz con el sistema NTDS de la Marina y se demostró a bordo de un crucero de misiles guiados en el Mediterráneo. Los dignatarios pudieron ver los datos de AWACS en varias ubicaciones de NTDS, incluido un portaaviones nuclear. Como resultado de estas demostraciones, y el interés resultante de la OTAN, se instituyó un programa JTIDS de la OTAN llamado Sistema de Distribución de Información Multifunción (MIDS).

Durante este período, se otorgaron contratos a Hughes Aircraft (Ground Systems Group) para desarrollar una terminal adecuada para uso operativo en AWACS y sistemas de comando y control terrestres y a Singer Kearfott Corporation, ahora BAE Systems, para desarrollar una terminal adecuada para aviones de combate. instalación de aeronaves. El esfuerzo de Hughes fue dirigido por Bob Kramp y el esfuerzo de Singer por John Sputz. En conjunto con los esfuerzos de los contratistas, un equipo de MITRE dirigido por Myron Leiter y compuesto por ingenieros de comunicaciones y procesamiento de señales digitales perfeccionó el diseño de JTIDS para optimizar el rechazo de interferencias y el rendimiento del enlace. Los resultados de estos esfuerzos se incorporaron en las especificaciones de desempeño y brindaron orientación a los contratistas. Los experimentados pilotos de combate de la Fuerza Aérea, el Coronel Ken Kronlund y el Coronel Cliff Miller, brindaron consideraciones operativas, así como valiosos aportes del Centro de Armas Tácticas de Combate de la Fuerza Aérea. Un par de entrenadores de instrumentos a reacción estaban equipados con pantallas tipo F-15 y se utilizaron para evaluar las técnicas de visualización y comprender la carga de trabajo y los beneficios del piloto.

Ellingson fue ascendido a Director Técnico Asociado de la División de Comando y Control de MITRE en 1979, se convirtió en Director Técnico de la División de Comunicaciones de MITRE en 1982 y en 1986 Director Técnico de la División de Comando y Control de MITRE. Durante este período, no tuvo la responsabilidad de la gestión diaria del programa, pero sí la responsabilidad de la supervisión. Ellingson se retiró de MITRE en 1989.

JTIDS no fue creado por una sola persona. Más bien, fue la culminación de un grupo de personas con experiencia en disciplinas específicas que incluyen, entre otras, ingeniería de sistemas, análisis operativo, análisis de costos y beneficios, estándares de mensajes, desarrollo de software, comunicaciones, procesamiento de señales, análisis de vulnerabilidades, detección y corrección de errores, diseño de antenas, análisis multicamino, ingeniería mecánica de compatibilidad electromagnética, navegación, generación de especificaciones y otros. Durante un período considerable durante la concepción de JTIDS, se emplearon hasta 50 personas a tiempo completo en su desarrollo con hasta 50 más en funciones de apoyo a tiempo parcial. En los años siguientes, el programa pasó de ser un esfuerzo de desarrollo intensivo a un esfuerzo de adquisición más clásico. El desarrollo ha continuado, pero los esfuerzos se han orientado más hacia la incorporación de avances tecnológicos y esfuerzos para mejorar la calidad y reducir el tamaño, el peso y el costo. A principios de la década de 1990, la Marina asumió la dirección ejecutiva del programa. A medida que el programa se expandió a través de los servicios de EE. UU. y la OTAN, se produjo una gran cantidad de innovación operativa impulsada por la flexibilidad básica de la arquitectura y la imaginación del usuario operativo. Como resultado, la utilidad operativa del sistema se ha mejorado con respecto a lo previsto originalmente por los primeros desarrolladores. Aunque el sistema JTIDS lleva mucho tiempo en desarrollo, la mayor parte de la tecnología sigue siendo "de última generación" y el sistema debería ser viable en el futuro previsible.

JTIDS también es utilizado por otros miembros de la OTAN.