統合戦術情報配信システム

統合戦術情報配信システム (JTIDS)は、米国国防総省とその同盟国が主に航空およびミサイル防衛コミュニティでデータ通信のニーズをサポートするために使用するL バンド分散時分割多重アクセス (DTDMA) ネットワーク無線システムです。周波数シフトキーイング(FSK) と位相シフトキーイング(PSK) を使用して拡散スペクトル信号を作成し、通常の無線送信よりも広いスペクトル (周波数範囲) に放射電力を拡散します。これにより、ノイズ、妨害、傍受に対する感受性が軽減されます。JTIDS 時分割多重アクセス (TDMA) (携帯電話技術に類似) では、各時間間隔 (例: 1 秒) がタイムスロット (例: 1 秒あたり 128) に分割されます。12 秒間隔の 1536 タイムスロットすべてをまとめて「フレーム」と呼びます。各タイムスロットは、複数の異なるキャリア周波数で順番に「バースト」 (送信) されます。各スロット内では、送信バーストの位相角が PSK を提供するために変化します。送信される各タイプのデータには、ユーザー参加グループ間の情報交換を管理するために、スロットまたはスロットのブロック (チャネル) が割り当てられます。従来の TDMA では、スロット周波数は秒ごと (フレームごと) に固定されています。JTIDS TDMA では、各チャネルのスロット周波数および/またはスロット割り当てはフレームごとに固定されず、疑似ランダム方式で変化します。スロット割り当て、周波数、および情報はすべて暗号化されており、空軍戦闘機や海軍潜水艦を含むあらゆる種類の軍事プラットフォームをサポートするコンピューター間の接続を提供します。

JTIDS の本格的な開発は、1981 年に Singer-Kearfott (後の GEC-Marconi Electronic Systems、現在のBAE Systems E&IS ) との契約により開始されました。1980 年代後半から 1990 年代前半にかけて、配備はゆっくりと進められ、9/11以降は不朽の自由作戦 (アフガニスタン) とイラクの自由作戦に備えて急速に拡張されました。現在、開発はBAE / Rockwell Collins の合弁会社であるData Link Solutions、ViaSat、および MIDS International コンソーシアムによって行われています。

について

JTIDS は、 Link 16と呼ばれるものを実装する無線機器ファミリーの 1 つです。Link 16 は、現代の戦闘の最も厳しい要件を満たす非常に生存性の高い無線通信設計であり、高速で移動する部隊に信頼性の高い状況認識 (SA) を提供します。Link 16 機器は、詳細なフィールドデモンストレーションやDesert StormでのAWACSおよびJSTARS の展開において、基本的な Link 16 が 115 kbit/s でエラー訂正符号化されたユーザーデータを交換する能力があることが実証されています (これを、16 kbit/s の一般的な戦術システムと比較してください。このシステムでも、同じ伝送信頼性を提供するために 50% を超えるオーバーヘッドに対応する必要があります)。

Link 16 無線は主にデータネットワークですが、他の無線と同等の精度で高品質の音声チャネルとナビゲーションサービスを提供します。すべての Link 16 ユーザーは、Mark XII 敵味方識別 (IFF) システムが提供できる範囲をはるかに超える距離で、同様に装備された他のプラットフォームに自分自身を識別できます。さらに、他の手段 (レーダーや TENCAP Blue Force Trackingなど) による識別が可能な Link 16 装備のプラットフォームは、その「間接的な」識別データを SA 交換の一部として渡すことができます。Link 16 の機能は、JTIDS またはその後継の多機能情報配信システム(MIDS) 端末によって最もよく表されます。TADIL -Jメッセージ形式は、国防総省の戦術データリンク管理計画の義務の基礎となります。

Link-16 の 2 つの主要要素 ((1) メッセージ「カタログ」と (2) 特定の無線波形 (つまり、周波数ホッピング、Lx バンド CPSM、拡散スペクトルおよびリード・ソロモン符号化、全方向ブロードキャスト)) を全面的に実装すると、次のような利点があります。Link 16 端末は、「NI」ノード間プロトコルと、1 つ以上の ICD 準拠ユーザーインターフェイスを実装します。

典型的な作戦地域では、情報収集のために配備される戦闘部隊や部隊は分散している傾向があり、必ずしも単一の部隊に関連付けられているわけではなく、異なるサービスに属している場合もあり、必ずしも十分に調整されているわけではありません。その結果、友軍と敵軍の両方についてかなりの情報が存在する可能性がありますが、その情報を持っている部隊は、その情報を必要とする戦闘部隊を認識していないことがよくあります。逆に、戦闘部隊は友軍と敵軍の両方に関する情報を必要としていますが、誰がその情報を持っているかについては知りません。従来、これらの「切断」は、特定の軍事任務の成功と失敗の違いをしばしば生み出してきました。従来の回線指向通信では、この問題を解決できません。JTIDS を使用すると、情報を持っている人は、それがどこに行くのかを明示的に知らなくても情報をブロードキャストでき、戦闘部隊は複合データストリームをフィルター処理して、必要なものだけ (それ以上は抽出しない) を正確に抽出できます。これは、ネットワークを介して、単一のユーザーが望む、または必要とするより多くの情報が伝達されるため非効率的であると主張する人もいるかもしれませんが、情報ソースと情報ユーザーを正確に調整できないことを考えると、JTIDS は現代の戦場の情報配信のニーズを満たす唯一の利用可能なアーキテクチャです。特定の回線指向通信が必要な状況があります。たとえば、特定のターゲットを攻撃するように戦闘ユニットにコマンドを送信するなどです。また、JTIDS のセキュリティと妨害耐性を利用して、音声などの現在の通信の一部に対応することも合理的です。その結果、これらの回線指向の機能が設計に含まれました。これが行われた当時、従来の通信に慣れているオペレータは、新しい、より応答性の高いアーキテクチャを犠牲にして、JTIDS で慣れ親しんだ回線を複製する傾向があるのではないかという懸念がありました。ある程度、これは起こったようです。解決方法はわかりませんが、容量に関する懸念と過負荷は、この問題の症状です。JTIDS は、他のどのシステムよりも優れた特定の必要な機能を実行する、ユニークで貴重なリソースと見なす必要があります。新たな通信ニーズについては、それらを評価する必要があり、特定の JTIDS の利点が必要ない場合は、より従来のアプローチで問題を解決する必要があります。JTIDS は、その独自の特性によって決定される一連のパラメータに縛られているため、パラメータを大幅に調整することが非常に困難です。このシステムは、主な任務 (状況認識) を達成するのに十分な能力を備えており、戦闘部隊にさらに装備を追加するほどではない通信任務にも対応できる適度な追加能力も備えています。ただし、この能力は、JTIDS の主な目的が損なわれないように、控えめかつ慎重に使用する必要があります。
— MITREの元プログラムマネージャー、エリック・エリングソンによるJTIDSシステムの説明

起源と歴史

JTIDS は、LGハンスコム空軍基地の空軍電子システム部門(ESD) 高度計画 (XR)が後援した高度計画研究から始まりました。この研究は 1967 年にMITRE 社によって実施され、主任研究者は後に MITRE 社長となったヴィック・デスマリーンズと、イギリスのブレッチリー・パークにある「ハット 6」の責任者としてドイツのエニグマ機械暗号の解読に貢献したゴードン・ウェルチマンでした。ゴードンは「ハット 6 物語」と題する本を執筆し、その中で自身の活動について説明し、MITRE での彼の仕事に関する追加情報も含まれています。この研究では、戦場では貴重な情報が存在するにもかかわらず、通信アーキテクチャの根本的な欠陥のために、それを必要とする戦闘部隊に届いていないという結論に達しました。ゴードンは、重要な情報を持つ要素がそれをブロードキャストし、情報を必要とするユニットが即時に価値のある情報を選択的に処理できる、革新的なアーキテクチャを提案しました。これは、当時使用されていた回線指向の通信アーキテクチャからの大きな転換であり、航空機と一部の地上部隊を相互接続するために使用されていた無線ネットワークの混雑と混乱を解消する方法でした。2 番目の推奨事項は、「共通位置グリッド」と呼ばれる、すべての戦闘部隊が利用できる、一貫性と信頼性のある位置の基準が必要であることでした。全体的な研究は、「友軍の制御と監視」CASOFF と呼ばれました。

高度な計画研究は MITRE と ESD の両方で好評を博し、これらのアイデアを実用的なシステムに変換できるかどうかを確認するために実用的な設計を追求することが決定されました。1968 年に MITRE の技術ディレクター John H. Monahan は C. Eric Ellingson をこの取り組みの責任者に任命し、Ellingson はこれらのアイデアを追求するための技術チームを編成しました。CASOFF アーキテクチャは非常に革新的であるため、このようなアプローチの実現可能性と利点をよりよく理解し、最終的に実証するには「概念実証」活動が必要であることが早い段階で明らかになりました。デモシステムは同期された時分割多重アクセスアーキテクチャを使用し、位置特定を通信プロセスの不可欠な部分として組み込みました。資金が極端に限っていたため、既存の機器を使用するようあらゆる努力が払われました。送信機は余剰の AN/APX-25 IFF トランスポンダーで、データ処理は F-111 地形回避プログラムから入手した余剰の IBM 4piTC-2 コンピューターを使用して行われました。制御および表示ユニット (CDU) と呼ばれる独自のコンポーネントは、MITRE の研究所で構築されました。

1970 年までに、運用可能な TDMA システムが構築され、マサチューセッツ州アンドーバーのボストンヒル、マサチューセッツ州グロトンのミルストーンヒル、マサチューセッツ州ベッドフォードの MITRE 、マサチューセッツ州ウォルサムのプロスペクトヒルに地上局が設置されました。また、ESD T-29 ナビゲーショントレーナーに航空機端末も設置されました。通信アーキテクチャと位置特定機能の両方のテストが実施され、全体的なシステム設計が実用的であることが示されました。このデモンストレーションは、同様の原理を取り入れた GPS、イーサネット、インターネットに先立って行われたものであることに注意してください。また、これらの実験は、DOD/DDR&E の John Klotz 氏のサポートがなければ実現できなかったことも注目に値します。

1972 年、AWACS システムプログラムオフィスの責任者であるケンラッセル将軍は、エリングソンに、1973 年にヨーロッパの NATO 要員向けに AWACS のデモンストレーションを MITRE が支援できるかどうか尋ねました。その目的は、AWACS データをヨーロッパ各地の地上指揮統制センターに持ち込み、AWACS が既存の防空能力をどのように強化できるかを示すことでした。ラッセルは、MITRE CASOFF デモンストレーションシステムでそれが可能だと考えました。エリングソンは肯定的に応答し、すぐにさまざまな NATO システムとの必要なインターフェイスを実装し、中継機として使用される KC135 航空機を装備し始めました。

1973 年、AWACS のデモンストレーションが、イギリスの Linesman システム、フランスの Strida II システム、ドイツの NATO 地上環境システム、ベルギーの米国 407L 戦術指揮統制システムの一部、ドイツのゼンバッハとノイウルムの 407L システムとのインターフェイスを使用して実施されました。ドイツのハーナウ近郊のフリーガーホルストカゼルネにある陸軍 NIKE サイトにも装備されました。デモンストレーションは大成功を収め、AWACS と JTIDS の両方に NATO の大きな関心が集まりました。

この期間中、プログラムの名前は何度か変更されました。ジョン・クロッツは頭字語を好まなかったため、このプログラムを戦術的位置特定/共通グリッド機能と名付けましたが、これはすぐにティップルケグになりました。次に、このプログラムは戦術航空機の位置特定報告および制御 (PLRACTA) と呼ばれました。ヨーロッパでの最初のデモンストレーションの時点では、このプログラムはシークバスとして知られていました。最終的に 1973 年に国防総省は空軍を執行機関として共同プログラムオフィスを設立し、ブリーデン・ブレントナル大佐がシステムプログラムオフィスの主任に任命されました。統合サービス SPO は、MITRE のエリングソンの開発グループと同じ場所に配置されました。それ以降、このプログラムは正式に統合戦術情報配信システム (JTIDS) として知られるようになりました。しかし、NATO はシステムの説明で「ジョイント」という用語を使用していなかったため、NATO E-3A に搭載されたクラス 1 ヒューズ改良端末 (HIT) は、ボーイング社の資料では「ECM 耐性通信システム (ERCS)」と呼ばれていました。

AWACS と JTIDS の 2 回目のヨーロッパでのデモンストレーションは、AWACS SPO ディレクターの (ラリー)ローレンス A. スカンツェ将軍の指揮の下、1975 年に実施されました。海軍 NTDS システムとのインターフェイスが追加され、地中海のミサイル巡洋艦でデモンストレーションが行われました。要人は、原子力空母を含むさまざまな NTDS の場所で AWACS データを閲覧することができました。これらのデモンストレーションとそれに伴う NATO の関心の結果、多機能情報配信システム (MIDS) と呼ばれる NATO JTIDS プログラムが制定されました。

この期間中、AWACS および地上指揮統制システムでの運用に適した端末の開発契約がHughes Aircraft (Ground Systems Group)に、戦闘機への搭載に適した端末の開発契約が Singer Kearfott Corporation (現 BAE Systems) に授与されました。Hughes の取り組みは Bob Kramp が主導し、Singer の取り組みは John Sputz が主導しました。請負業者の取り組みと連携して、Myron Leiter が率いる MITRE チームは通信およびデジタル信号処理エンジニアで構成され、JTIDS 設計を改良して干渉除去とリンクパフォーマンスを最適化しました。これらの取り組みの結果はパフォーマンス仕様に取り入れられ、請負業者にガイダンスを提供しました。運用上の考慮事項は、経験豊富な空軍戦闘パイロットの Ken Kronlund 大佐と Cliff Miller 大佐によって提供されたほか、空軍戦術戦闘機兵器センターからの貴重な情報も提供されました。

エリングソンは 1979 年に MITRE コマンドアンドコントロール部門の準テクニカルディレクターに昇進し、1982 年には MITRE コミュニケーション部門のテクニカルディレクターに、1986 年には MITRE コマンドアンドコントロール部門のテクニカルディレクターに就任しました。この期間中、彼はプログラムの日常的な管理責任は負っていませんでしたが、監督責任は負っていました。エリングソンは 1989 年に MITRE を退職しました。

JTIDS は、1 人の個人によって作成されたわけではありません。むしろ、システムエンジニアリング、運用分析、費用便益分析、メッセージ標準、ソフトウェア開発、通信、信号処理、脆弱性分析、エラー検出と修正、アンテナ設計、マルチパス分析、電磁両立性機械工学、ナビゲーション、仕様作成など、特定の分野における専門知識を持つ個人のグループの集大成です。JTIDS の構想期間中、かなりの期間、50 人もの人が開発にフルタイムで従事し、さらに 50 人がパートタイムのサポート役を務めました。その後、このプログラムは集中的な開発作業から、より古典的な取得作業に移行しました。開発は継続されましたが、作業は技術のブレークスルーの組み込み、品質の向上、サイズ、重量、コストの削減に重点が置かれるようになりました。1990 年代初頭、海軍がプログラムの経営管理を引き継ぎました。プログラムが米国軍と NATO 全体に拡大するにつれて、アーキテクチャの基本的な柔軟性と運用ユーザーの想像力によって、運用上の多くの革新が起こりました。その結果、システムの運用上の有用性は、初期の開発者が当初想定していたものよりも向上しました。JTIDS システムの開発には長い時間がかかっていますが、テクノロジーの大部分は依然として「最先端」であり、当面の間はシステムが実行可能であるはずです。

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