بهبود فروشگاه

بزرگراه فضایی اطلاعات

خرداد 79

مرکز مطالعات و برنامهریزی استراتژیک

موسسه آموزشی وتحقیقاتی صنایع دفاعی

کد گزارش 790308

تکنولوژیهای ارتباطات و پیشرفت روزافزون آنها را شاید بتوان مشخصه اصلـی ده ه اخـیر دانسـت. اهمیت چنین تکنولــوژیـهایی، بـه خصـوص در آن است که کشورهای مختلف جهان و منطقه به منظور بهرهگیری از مزایای بیشمار آن در جنگهــای آینـده، مساعی فراوانی را مصروف توسعه و بکارگیری آنـها در صنایع نظامی خود کردهاند. به منظور آشنایی با تکنولوژیهای رایــج در ایـن عرصه، مقاله حاضر به بررسی تکنولوژیهای «حلقــه اطلاعات»، اهداف آنها، سیستمهای ماهوارهای کــه از آنها استفاده میکنند و برخی شرکتهایی که چنیـن حلقـه هایی را طراحـی، تولیـد و ادغـام میکنـــد، میپردازد.

شناسنامه گزارش :

عنوان گزارش ........................................ بزرگراه فضایی اطلاعات

مترجم ................................................رضا نعمتی

ناشر ...................................................مرکز مطالعات و برنامهریزی استراتژیک

«نقل مطالب منحصراً با ذکر مشخصات کامل مقاله مجاز است»

بزرگراه فضایی اطلاعات

حلقه های اطلاعاتی کوچکتر، سبکتر و تواناتر در برابر چالش ارتش آمریکا در زمینه وابستگی فزاینده به ارتباطات ماهوارهای قرار دارند. 1 اظــهار داشـت کـه پـیروزی در جنـگ، بـه در خلال جنگ داخلی آمریکا، ژنرال ناتان بدفورد فارست توانایی در "سریعترین و کاملترین روش دستیابی بـه هـدف" بسـتگی دارد. امـروزه، در عصـر تسـلیحات بـا تکنولوژی بالا و وابستگی فزاینده به تجهیزات تکنولــوژی اطلاعـات و ارتباطـات راه دور، او ممکـن اسـت بگوید که پیروزی در جنگ به این موضوع بستگی دارد که چه کسی بــه پـهنترین بـاند [انتقـال اطلاعـات] دسترسی داشته باشد. بخش اعظم باندهای نظامی ایالات متحده از سیستمهای ارتباطی ماهوارهای میگذرد. این بخش کماکــان توسعه خواهد یافت و بر اساس گفته وزارت دفاع آمریکـا (DOD ، )نیازهـای ارتبـاطی اطلاعـات و تصویـر بطور تصاعدی رشد خواهند کرد. بعنوان مثال، نیروی دریایی ایالات متحده در خلال یک نبرد مهم منطقـهای نیاز به انتقال اطلاعات با سرعت 0/2-5/1 گیگا بایت در ثانیه (Gbps )دارد.  » انجام میشــود؛

بهرهبرداری، استفاده، کنترل و توسعه باند ارتباطات ماهوارهای بوسیله «حلقه اطلاعات واژهای که بطور فریبندهای ساده است و میتواند حتی برای کسانی که در زمینه ارتباطات نظامی کار میکننـد گیج کننده باشد. اطلاعات و حلقه ها از آنجایی که واژه «حلقه اطلاعات» زمینه وسیعی را شامل میشود، میتوانـد گیجکننـده باشـد. اولاً بـاید گفت که "اطلاعات" معنی خاصی دارد. در حقیقت، هر چیزی را که در یک انتقــال قـرار مـیگیـرد میتـوان بصورت اطلاعات تعریف کرد. ثانیاً، حلقه را ممکن است بصورت بخشی از یــک زنجـیر در نظـر گرفـت و تعجبی ندارد که این زنجیر، دو (یا چند) نقطه را به یکدیگر متصل میکند.

بهرهبرداری، استفاده، کنترل و توسعه باند ارتباطات ماهوارهای بوسیله «حلقه اطلاعات واژهای که بطور فریبندهای ساده است و میتواند حتی برای کسانی که در زمینه ارتباطات نظامی کار میکننـد گیج کننده باشد. اطلاعات و حلقه ها از آنجایی که واژه «حلقه اطلاعات» زمینه وسیعی را شامل میشود، میتوانـد گیجکننـده باشـد. اولاً بـاید گفت که "اطلاعات" معنی خاصی دارد. در حقیقت، هر چیزی را که در یک انتقــال قـرار مـیگیـرد میتـوان بصورت اطلاعات تعریف کرد. ثانیاً، حلقه را ممکن است بصورت بخشی از یــک زنجـیر در نظـر گرفـت و تعجبی ندارد که این زنجیر، دو (یا چند) نقطه را به یکدیگر متصل میکند.

در نظر گرفت. در نهایت، بر اساس گفته جری تیلور میدهد. تیلور مدیر توسعه محصولات و سیستمهای ارتباطی در بخش C41 شرکت ریتیون میباشد. تعجبی ندارد که ادغام کننده های سیستمها و مدیران طرحهای ماهوارهای مایل به تعریف کل سیســتم یـا اجزای عمده آن بهصورت "حلقه های اطلاعات" هستند در حالی که طراحان و تولیدکنندگان قطعات، اجـزای منفرد را "حلقه های اطلاعات" میدانند. هر دوی آنها حق دارند ولی گاهی اوقات، سوء تفاهمهـایی در مـورد موضوع پیش میآید. دو گروه عمده در زمینه "حلقه های اطلاعات" نظامی وجود دارد. گروه اول حلقه های اطلاعات تــاکتیکی که یا حلقه های خط دید (LOS )هستند یا دارای ارتبــاط فـیزیکی میباشـند کـه بـه حلقـه های اطلاعـات مشـترک )CDL (معروفنـد و گروه دوم، حلقـه های اطلاعـاتی تـاکتیکی (TADL )یـا حلقـه های اطلاعــات دیجیتال تاکتیکی (TADIL )هستند. اطلاعاتی که از چنین حلقه هایی عبور میکنند بســیار ویـژه هسـتند و از فرمت بالایی برخوردارند. این اطلاعات معمولاً بین هــواپیماهـای بـا سرنشـین و بـدون سرنشـین و کنـترل کننده های آنها بر روی زمین یا دریا، و نیز بین کشتیها برای کنترل سیستم تسلیحاتیشان نظیر موشک انتقـال مییابند. A TADIL ، که به حلقه 11 نیز شهرت دارد، یک حلقه اطلاعاتی نیمه دو سویه اســت کـه از باندهـای بـا فرکانس بالا و بسیار بالا (UHF/HF )برای مرتبط ساختن کامپیوترها با ترمینالهای اطلاعات اســتفاده میکنـد. B TADIL) حلقه B11 ( یک حلقه اطلاعاتی کاملاً دو سویه است که توسط (MUX) Multiplexer کار انتقـال را انجام میدهد J TADIL یک حلقه اطلاعاتی بدون گره است که دارای زمانهای منقطع و دسترســی چنـدگانـه (TDMA )میباشد.

در نظر گرفت. در نهایت، بر اساس گفته جری تیلور میدهد. تیلور مدیر توسعه محصولات و سیستمهای ارتباطی در بخش C41 شرکت ریتیون میباشد. تعجبی ندارد که ادغام کننده های سیستمها و مدیران طرحهای ماهوارهای مایل به تعریف کل سیســتم یـا اجزای عمده آن بهصورت "حلقه های اطلاعات" هستند در حالی که طراحان و تولیدکنندگان قطعات، اجـزای منفرد را "حلقه های اطلاعات" میدانند. هر دوی آنها حق دارند ولی گاهی اوقات، سوء تفاهمهـایی در مـورد موضوع پیش میآید. دو گروه عمده در زمینه "حلقه های اطلاعات" نظامی وجود دارد. گروه اول حلقه های اطلاعات تــاکتیکی که یا حلقه های خط دید (LOS )هستند یا دارای ارتبــاط فـیزیکی میباشـند کـه بـه حلقـه های اطلاعـات مشـترک (CDL )معروفنـد و گروه دوم، حلقـه های اطلاعـاتی تـاکتیکی (TADL )یـا حلقـه های اطلاعــات دیجیتال تاکتیکی (TADIL )هستند. اطلاعاتی که از چنین حلقه هایی عبور میکنند بســیار ویـژه هسـتند و از فرمت بالایی برخوردارند. این اطلاعات معمولاً بین هــواپیماهـای بـا سرنشـین و بـدون سرنشـین و کنـترل کننده های آنها بر روی زمین یا دریا، و نیز بین کشتیها برای کنترل سیستم تسلیحاتیشان نظیر موشک انتقـال مییابند. A TADIL ، که به حلقه 11 نیز شهرت دارد، یک حلقه اطلاعاتی نیمه دو سویه اســت کـه از باندهـای بـا فرکانس بالا و بسیار بالا (UHF/HF )برای مرتبط ساختن کامپیوترها با ترمینالهای اطلاعات اســتفاده میکنـد. B TADIL) حلقه B11 ( یک حلقه اطلاعاتی کاملاً دو سویه است که توسط (MUX) Multiplexer کار انتقـال را انجام میدهد J TADIL یک حلقه اطلاعاتی بدون گره است که دارای زمانهای منقطع و دسترســی چنـدگانـه (TDMA )میباشد.

نرمافزار، که شامل waveform است، سیستم را بکار میاندازد، زمانبندی و اولویتبندی ارسال اطلاعــات را اجرا میکند و ارتباطات محرمانه را بصورت رمز در میآورد. نرمافزار بطور فزایندهای در حــال جـایگزین شدن بسیاری از قطعات سختافزار میباشد. تمایز بین این دو نوع حلقه اطلاعات در آینده مبهمتر میشــود. سـرتیپ کریـگ کونینـگ ، مدیـر دفـتر برنامه مشترک MILSATCOM در پایگاه هوایی لس آنجلس میگوید که وزارت دفاع آمریکا در تــلاش بـرای دسترسی تعداد بیشتری از کاربران به تمام اطلاعات موجود است و بدیـن منظـور، در حـال حرکـت بسـوی "شبکه جهانی ارتباطات" میباشد. در این شبکه، واحدهای زمینی، هوایــی و دریـایی بـه همـراه سیسـتمهای تسلیحاتی و سایر تجهیزات با یکدیگر در ارتباط خواهند بود. تعمیم حلقه های اطلاعات تاکتیکی به SATCOM ، بسته به ویــژگیـهای هـر حلقـه نیـازمند رویکردهـای متفاوتی است. طراحی برخی از آنها بصورتی است که آنــها را بـا حلقـه های اطلاعـات SATCOM مسـتقیماً مرتبط میسازد. در هر گونه اصلاحی باید زمینه های بلادرنگ حلقه های اطلاعات تاکتیکی به حساب آینــد. همچنین باید اثر متقابل آنها بر تأخیرهای نیم ثانیهای در ارسال پیامها از ماهواره و نیز روشهای مورد اســتفاده ماهواره ها برای بستهبندی اطلاعات در نظر گرفته شود. هر سه نیرو ] ی زمینی، هوایی و دریایی [ در حال کار بر روی پروژه هایی بمنظــور تعمیـم حلقـه های اطلاعات تاکتیکی در سیستمهای ارتباطی ماهوارهای هستند. بعنوان مثــال، مرکـز سیسـتمهای الکـترونیک در پایگاه هوایی هانسکام چنین اقداماتی را با "حلقه 16 "و "یگان سیستمهای فضایی نیروی دریـایی" نـیز نظـر همین کار را با "حلقه 11 "انجام داده است. فرکانسهای آینده MILSATCOM و حلقه های اطلاعات آن بر روی یک تا سـه فرکـانس کـار میکننـد. بـاند مـورد اسـتفاده MILSATCOM از اواخر ده ه 60 ،UHF بوده است که از 3/0 تا 3 گیـگا هرتـز را شـامل میشـود و باندهـای C/B و F/E را در بر میگیرد. پایانه های UHF در تمام شرایط آب و هوایــی و در میـان انبـوه شـاخ و بـرگ درختان کار میکنند. بسادگی میتوان بر روی این باند پارازیت انداخت و برای هــر کـاریر و DAMA ، یـک کانال وجود دارد. در ده ه 80 ،بیشتر ارتباطات ارتش ایالات متحده از طریق باند UHF صــورت مـیگرفـت زیرا ترمینالهای UHF نیازی به آنتنهای جهت دار ندارند و حتی بیسیمهای نسـبتاً کـم قدرتـی کـه توسـط سربازان حمل میشوند قادر به برقراری ارتباط UHF هستند. البته سرعت انتقال اطلاعات کاملاً پایین اسـت،  .19/2 kbps تا 2400 bps از در باند "فرکانس بسیار بالا" (SHF )که از 3 تــا 30 گیگاهرتـز را پوشـش میدهـد، سـرعت داده هـا در گستره این باند از 7 تا 9 گیگاهرتز در تغییر است. امواج بــاریک آنتـن SHF کـه در برابـر پـارازیت مقـاوم هستند، سبب میشود که بتوان از آنتنهای نقطهای و چندموجی برای آن استفاده کرد. مقاومترین و مطمئنترین باند که ضـدپـارازیت میباشـد و احتمـال ردیـابی آن بسـیار کـم اسـت، بـاند "فرکانس فوقالعاده بالا" (EHF )میباشد که طیف 30 تا 300 گیگاهرتز را در بر میگیرد. نقطه ضعف بــاند EHF این است که در برابر شرایط آب و هوایی حساس است. ارتباطات EHF عمدتاً برای نیروهـای TDMA استفاده میشوند، سرعت داده های آنها کم تا متوسط است اما میتوانند داده های با سرعت بالا را نیز پشتیبانی کنند.

ماهواره ها، بدون حلقه های اطلاعات، صرفاً وســایل بسـیار بیارزشـی هسـتند کـه در مـدار زمیـن قـرار گرفتهاند. به همین صورت، حلقه های اطلاعات SATCOM نیز بدون وجود ماهواره هـا، صرفـاً مقـداری فلـز، پلاستیک و سیلیکون میباشند. سیستم ارتباطات دفاعی ماهوارهای (DSCS )توسط هر چهار نیرو و نیز سایر ســازمانهای اسـتراتژیک و تاکتیکی مورد استفاده قرار میگیرد. این سیستم از باند SHF بهره میبــرد و صـوت و حلقـه های اطلاعـاتی ایمن و ضدپارازیت را فراهم میآورد. وزارت دفاع آمریکا کماکان به استفاده از این بــاند ادامـه میدهـد امـا استفاده از آن برای ارسال پیامهای اضطراری به سیستم ماهوارهای MILSTAR منتقل میشود. سیستم ارتباطات ماهوارهای ناوگان (FLTSATCOM )که در اواخر ده ه 70 و اوایل ده ه 80 به فضا پرتاب شد، ارتباطات برد بلند را برای ناوگان فراهم میکند. دو ماهواره اول تنــها در بـاند UHF عمـل میکننـد در حالیکه دو ماهواره دوم در باند EHF نیز عمل میکنند.  "سیستم متعاقب UHF) " UFO (که شــامل نـه مـاهواره (بعـلاوه یـک مـاهواره یدکـی) اسـت، نـهایتاً جایگزین سیستم FLTSATCOM خواهد شد. ماهواره های شمارة چــهار تـا نـه دارای توانـایی محـدود EHF برای افزایش حفاظت ضدپارازیتی شان هستند، ارتباطات زیردریاییها را تکمیــل میکننـد و امـواج نقطـهای اضافی EHF برای ناوهای رزمی را فراهم مینمایند. سه ماهواره آخر UFO همچنین دارای یک زیــر سیسـتم اضـافی بـرای سیسـتم پخـش جـهانی (GBS ) هستند که برای ارسال پیامهای با سرعت و حجم بالا بر روی باند پهن مورد استفاده قرار میگیرند. هــر زیـر سیستم از چهار فرستنده 130 واتی، 24 مگابایت در ثانیه band-Ka بهره میبرد. هر زیــر سیسـتم دارای سـه آنتن متحرک ارتباط ماهواره با زمین، یک آنتن متحرک و یک آنتن ثابت ارتباط زمین با ماهواره میباشد. MILSTAR که ژنرال کونینگ آنرا Ex Fed در سیستمهای MILSATCOM مینامد، بمنظور ایجاد ارتباطـات قوی تاکتیکی و استراتژیک (منجمله در یک وضعیت اتمی) برای وزارت دفاع آمریکـا طراحـی شـده اسـت. ارتباط زمین با ماهواره با امواج UHF و EHF و ارتباط ماهواره با زمیــن بـا امـواج SHF و UHF صـورت میگیرد. حلقه های اطلاعات این ماهواره ها باید قوی، محکم و قابل اعتماد باشند. عـلاوه بـر ایـن سیسـتمها، تمام نیروها مشترکاً در حال توسعه سیستمهای جدید نظامی SATCOM ، از جمله سیستم بعدی MILSTAR ) EHF پیشرفته) میباشند. کوچکتر، سبکتر، بهتر تکنولوژیهای حلقه اطلاعات در حال حرکت بر روی دو مسیر هستند ـ سبکتر، کوچکتر و قویــتر کـردن تجهیزات روی زمین و روی ماهواره ها و نیز، استفاده مؤثر از باندها. مثال خوبی از سبکتر، کوچکتر و قویترکردن تجـهیزات بـرای ماهواره هـا، آنتـن متحـرک مشـترک TRW است که ارتباط با سرعت پایین را برای ماهواره پنجم MILSTAR فراهم میآورد. این آنتن، عملکرد پنج آنتن مجزا را که در حال حاضر بر روی ماهواره های MISTAR مستقر در مدار زمین قرار دارند، یکی میکند.

این آنتن مشترک دائماً بخشهای قابل رویت سطح زمین را اسکن میکنــد و اطلاعـات را بـرای کـاربران مختلف ارسال و از آنان دریافت مینماید. ایــن آنتـن توانـایی "شـنود" را بـا افزایـش حساسـیت گیرنـدگی زیرسیستمهای خود بهبود میبخشــد و در نتیجـه، سـیگنالهای ضعیفتـر را از زمیـن ردیـابی میکنـد. ایـن حساسیت اضافه سبب کوچکتر، سبکتر و ارزانتر شدن ترمینالهای کاربران میشود. آنتن مشترک TRW باعث 2/1 میلیارد دلار صرفهجویی برای هر ماهواره نسبت به سیستم پیکربندی پنج آنتنی قبلی میشــود. همچنیـن این آنتن 45 درصد وزن کمتری دارد اما "جا پای" آن نیز 65 درصد کوچکتر است. یکی از مهمترین توسعه های پایانه های MICSATCOM ، استفاده فزاینده از DAMA میباشد کــه در اصـل برای کاربردهای تجاری توسعه داده شده بود. DAMA ، که اساساً یک الگوریتم نرمافزاری اسـت کـه توسـط یک مودم اجرا میشود، با اجازه دادن به چند کاربر برای استفاده همزمان از یک مــودم، سـبب کـارایی بـهتر فضای کانال میشود. قطعات تجاری کاربردی (COTS ، )مانند دیگر تدارکات نظامی، در طراحی و تولید حلقه های اطلاعــات خصوصـاً پایانـه ها، اهمیـت زیـادی دارنـد. سـرهنگ دوم دان اشـمیت ، معـاون دفـتر برنامـــه پایانــه های MILSATCOM در ESC میگوید: "این اولین چیزی است که ما دائماً در ایــن روزهـا در فکـر آن هسـتیم. مـا نگران برخی مسائل مانند آب و هوای بد، رطوبت، گرد و غبار و لرزش هســتیم، ولـی اگر بتوانیـم بـه یـک تکنولوژی تجاری که نیازهای ما را ارضا کند دست یابیم، بدنبال آن خواهیم رفت". اشمیت همچنین بـر ایـن نکتـه تـأکید دارد کـه قطعـات COTS ، عـامل اصلـی کـاهش هزینـه ها هسـتند "زیـــرا در بــازار تجــاری، مصرفکنندگان بسیار بیشتری وجود دارند و مقادیری که آنــها خریـداری میکننـد، بـاعث کـاهش هزینـه ها میشود".

دان دانبرک ، مهندس ارشد شرکت میتر در ESC میگوید که اســتفاده از قطعـات COTS ، تکنولـوژی حلقه اطلاعات بهتری را برای ارتش فراهم کرده است. او اینگونه توضیح میدهد "شــرکتهای تجـاری بـرای چلاندن و خارج کردن آخرین قطره از آخرین مرحله تکنولوژی انگیزه دارند که به این معنی است کــه آنـها آیندهنگر و بدنبال حداکثر راندمان هستند. ارتش هم میخواهد چنین کــاری انجـام دهـد، امـا محدودیتـهای بودجه اجازه سرمایهگذاری ارتش در چنین تکنولوژیهایی را بمانند شرکتهای تجاری نمیدهد. ما از تلاشهای آنها استفاده میکنیم". مارک هیز ، معاون توسعه تجاری سیستمهای زمین SATCOM در شرکت استنفورد تلکام، میگوید کـه اگر بخاطر استحکام، قدرت و قابلیت اعتماد قطعات COTS نبود، نیروی نظامی و پیمانکاران تا این حــد بـه این قطعات، علیرغم مقرون به صرفه بودنشان، روی نمیآوردند. کوچکســازی قطعـات حلقـه اطلاعـات، استفاده از نرمافزار بجای سختافزار که سبب میشود یک قطعه حلقه اطلاعات همان کاری را انجام دهد که چند قطعه در سیستمهای قدیمی SATCOM انجام میدادند و استفاده فزاینده از تکنولوژی COTS همگی بـه نیروهای نظامی و پیمانکاران اجازه دادهاند که با تلاش کمتر، به نتیجه بیشتری دست یابند. ژنرال کونینـگ بـا تأکید میگوید" ما در مورد تجهیزات مبالغه نمیکنیم ولی در حــال حـاضر تکنولـوژی بـه مـا ایـن اجـازه را میدهد که توان 10 پوندی را در یک ظرف 5 پوندی بریزیم. ما قصد داریم از این مزیت استفاده کنیم". بازیکنان و نیکمت علیرغم کاهش و تقلیل ارتش، هنوز تعداد قابل ملاحظهای از شرکتهای آمریکایی درگیــر کـار ارتباطـات نظامی ماهوارهای خصوصاً پایانه ها هستند. بسیاری از آنها در قطعاتی نظیر آمپلی فایر یا آنتن تخصص دارنـد. در زمینه طراحی و ادغام پایانه ها حدود 100 شرکت فعالیت دارند اما تنها 15 شرکت جــزو بازیکنـان اصلـی بشمار میآینــد. رویـهم رفتـه، از میـان کـل شـرکتها، حـدود 70 تـا 80 شـرکت بطـور جـدی درگیـر کـار MILSATCOM میباشند.

بازیکنان اصلی حلقه های اطلاعات MILSATCOM عبارتند از بوئینگ، سیستمهای دولتی GTE ، شــرکت هریس ، هیوز ، لاکهید مارتین، موتورولا، ریتیون سیستمز ، راکول کـالینز ، شـرکت فضـایی و الکـترونیک TRW و گاهی اوقات شرکت West Communication 3-L . این شرکتها، ادغام کننده های اصلی سیستمها هستند ولی در زمینه تولید برخی قطعات حلقه اطلاعات در این سیستمها نیز فعالیت میکنند. در گروه دوم شرکتهایی نظر کامست آرسی آی ، داترون ترانسکو ، West Communications 3-L ، استنفورد تلکام، تایتن لینکابیت و ویاست حضور دارند. این شـرکتها و سـایر شـرکتها، قطعـات حلقـه اطلاعـات و پایانه ها را طراحی و تولید میکنند. استنفورد همچنین ایستگاه های ماهوارهای زمینی را توسـعه داده طراحـی و نصـب میکنـد و شـبکه ها و امکانات کنترل ماهوارهای وزارت دفاع آمریکا را راهاندازی و حمایت مینماید. اگر چه این شـرکتها در گروه اول قرار ندارند، اما عمدتاً جزو پیمانکاران اصلی نیروهای مختلف نظامی در زمینه پایانه محسوب میشوند.