Автор: проф. (д-р) Динеш Кумар Пандейстарши сътрудник, Център за изследване на въздушната мощ
Ключови думи: SDR, софтуерно дефинирани системи, радиочестотна комуникация, софтуерно контролирани системи.
„Софтуерно дефинирано радио (SDR)“ се използва от силите за пренос на глас, данни и видео информация. Сега, с местната SDR технология, възможността рояци дронове да работят на бъдещи бойни полета изглежда възможна.
SDR е радиокомуникационна система, при която традиционните хардуерни компоненти, като миксери, усилватели, филтри, модулатори и демодулатори, детектори и т.н., се заменят със софтуер, работещ на персонален компютър, вградена система или друго цифрово устройство. Тази система позволява на едно устройство да комуникира на множество честоти и протоколи, което я прави изключително гъвкава и адаптивна.
Основният принцип на SDR е, че софтуерът може напълно да конфигурира или дефинира радиото. В един идеален свят входящият сигнал веднага се преобразува в цифров формат, който след това се обработва цифрово. SDR може да има множество типове вълнови форми, включително широколентови и теснолентови приложения.
Основен SDR архитект
„SDR“ е концепция, според която радиочестотната (RF) комуникация се постига чрез използване на софтуер (или фърмуер) за изпълнение на задачи за обработка на сигнали, които обикновено се изпълняват от хардуер. SDR (самото устройство) е RF комуникационна система, която включва голяма част от тази софтуерно базирана функционалност за обработка на сигнали.
Всяка система, която използва радиовълни за изпращане и получаване на данни, прави това в RF обхвата. Милинд Кулшрешта, експерт по изкуствен интелект (AI) и командване, контрол, комуникации, компютри и интелект (C4I), го описва като „много уникален тип усъвършенствана радиосистема, в която функциите на физическия слой се определят като софтуерна функционалност, ” с други думи, софтуерен код изпълнява ролята на платка на конвенционалното радио, а софтуерно-базирани филтриращи алгоритми се използват за избор на честота.[1]
Повечето радиочестотни комуникационни системи все още трябва да бъдат актуализирани и внедрени в хардуера. SDRs изискват обширна разработка на софтуер и сложен дизайн на печатни платки (PCB). В допълнение, основните компоненти – високопроизводителни конвертори на данни и здрав процесор – не са евтини. Сравнете всичко това с едночипов, силно интегриран трансивър (като този), който се грижи за множество детайли и ви дава страници с данни за производителността, така че да знаете приблизително на какво ще бъде способна вашата система, преди дори да отворите вашата схема редактор.
Оперативни предимства на SDR
SDR има различни оперативни предимства като всяка друга технология. Някои от тях са:[2]
а) Гъвкавост: SDR системите могат лесно да бъдат преконфигурирани, за да поддържат различни комуникационни протоколи и честотни ленти, което позволява адаптиране в реално време към променящите се оперативни изисквания. Адаптивността на SDR произтича от способността му динамично да избира работна честота и режим, които са оптимално подходящи за текущите обстоятелства.
(b) Без смущения. Способността за разпознаване и избягване на смущения с други комуникационни канали увеличава съотношението “сигнал към шум”. Полученият резултат е ясен с адекватни нива на сигнала.
в) Оперативна съвместимост: SDR системите могат да се използват за комуникация с различни видове радиостанции, което позволява по-голяма оперативна съвместимост между военни части и коалиционни партньори.
г) Сигурност: SDR системите могат да използват усъвършенствано криптиране и протоколи за защита на комуникацията от прихващане или хакване, осигурявайки по-голяма оперативна сигурност и устойчивост. В допълнение, лекотата на разработване на нови протоколи в SDR системите добавя сила.
д) Ефективност на спектъра: SDR системите позволяват на множество потребители да споделят една и съща честотна лента без смущения, позволявайки по-ефективно използване на ограничените ресурси на спектъра.
(f) Опростяване на радиоархитектурите: Премахване на аналоговия хардуер и неговата цена, което води до обобщаване на радиоархитектурите и подобрена производителност;
(g) Преносим: SDR системите могат да бъдат по-компактни и по-леки от традиционните радиосистеми, което може да бъде стратегическо предимство за военни части, работещи в сурови условия или в движение. Намаленото тегло и размер осигуряват преносима способност, като по този начин позволяват тактическата му експлоатация.
Ограничения: Както всяка друга комуникационна система, SDR също има специфични ограничения. Някои от тях са:
(а) Сложност: SDRs са по-сложни за проектиране и изпълнение от традиционните радиосистеми. Следователно SDR системите могат да бъдат по-скъпи от традиционните радиосистеми поради необходимостта от специализиран хардуер и софтуер. Системите SDR изискват висока техническа експертиза за работа и поддръжка, което може да бъде предизвикателство за някои предни военни части със сложен достъп.
б) Сигурност: Има възможност SDRs да са по-уязвими от хакерство или други заплахи за сигурността, отколкото конвенционалните радиосистеми. Това е така, защото традиционните радиосистеми са по-малко чувствителни към смущения от други радио източници, отколкото SDR.
(° С) Консумация на енергия: SDR системите могат да консумират повече енергия от традиционните радиосистеми, особено когато работят на високи честоти. По-високата консумация на енергия може да бъде проблем в среди с ограничени източници на енергия.
Софтуерно контролирано v/s софтуерно дефинирани системи
Типична хардуерно базирана RF комуникационна система може да бъде модифицирана по някакъв начин чрез софтуер. Да предположим например, че едно радио има хардуер както за честотна модулация, така и за амплитудна модулация и позволява на потребителя да избира между двете чрез настройка на софтуер (или фърмуер). В този случай нямаме работа със СПТ. Тази система може да се нарече софтуерно управлявано радио. Това е така, защото „софтуерът“ в „софтуерно дефинирано радио“ не се отнася до факта, че системата прехвърля цифрови данни.
По отношение на цената и простотата SDRs не могат да се конкурират с хардуерно базирани решения с един чип. Независимо от това, те са интересни и ценни инструменти за научноизследователски и развойни проекти и също така позволяват разширена функционалност, която може да бъде много полезна в специализирани, високопроизводителни RF системи.
Оперативно значение
SDR става все по-важен в съвременната война поради способността си да осигурява сигурна, надеждна и гъвкава комуникация в динамична и сложна среда на бойното поле. SDR може да се използва за предаване и получаване на глас, данни и видео сигнали и може лесно да се преконфигурира, за да поддържа различни комуникационни протоколи и честотни ленти, което позволява адаптиране в реално време към променящите се оперативни изисквания.
SDR позволява усъвършенствано криптиране и протоколи за сигурност за защита на комуникацията от прихващане или хакване, осигурявайки по-голяма оперативна сигурност и устойчивост.
Значението на SDR в съвременната война се крие в способността му да осигурява надеждна, гъвкава и сигурна комуникация в динамични и сложни среди на бойното поле, което позволява на военния персонал да комуникира ефективно и да взема информирани решения в реално време.
SDR системите също предлагат подобрена ефективност на спектъра, позволявайки на множество потребители да споделят една и съща честотна лента без смущения. Подобна подредба е от съществено значение при военни операции, където множество единици, превозни средства и самолети трябва да комуникират едновременно.
SDR за военна употреба
Тактическата отбранителна комуникация работи на няколко различни честоти като висока честота (HF), много/свръхвисока честота (V/UHF) и всяка следва различен набор от протоколи, предназначени да приспособят суровостта на войната. Тактическата комуникационна стратегия се състои от отделни единици или възли и представлява част от взаимосвързана и сигурна мрежа за комуникация помежду си. SDR също работи в същите честотни диапазони, използвайки множество протоколи.
Индийската армия, военновъздушните сили и флотът работят за разработването на семейство от модулни и оперативно съвместими версии на SDR, включително „Ranpack (SDR-MP), Hand Held (SDR-HH), Airborne (SDR-AR), Naval Combat (SDR-NC) и Tactical (SDR-TAC)” Тези версии в момента са в процес на тестване и оценка.
IAF проучва технологията SDR за своите тактически комуникации и мрежови операции. SDR е радиокомуникационна система, която използва софтуер за обработка на функции за обработка на сигнали, които традиционно се изпълняват от хардуер, което й позволява да поддържа няколко безжични технологии и стандарти.[3]
Според докладите IAF работи с Организацията за отбранителни изследвания и развитие (DRDO) и Индийския технологичен институт (IIT) Канпур за разработване на местна SDR платформа, която да отговаря на оперативните изисквания. IAF също се интересува от закупуването на SDR от местни и чуждестранни доставчици за своите самолети, хеликоптери и наземни станции.[4]
DRDO: Разработване на SDR
Очаква се местното развитие на SDR да бъде ускорено, така че индийските въоръжени сили да могат да отговорят на търсенето си в широк спектър от оперативни области. Според официалното изявление на Министерството на отбраната (MoD), публикувано във вторник, Индийският технологичен институт (IIT) Канпур и DRDO работят заедно за местното създаване на SDR.
Министерството на отбраната на Индия е разработило комуникационните алгоритми за форма на вълната, които се използват от SDR; това допринася за високото ниво на сигурност на системата SDR.[5] Индийската армия обновява комуникационните си системи, като закупува „V/UHF Manpack SDRs под категорията Make-II“.
Местното развитие на технологията SDR е значително постижение от съществено значение за реализацията на „Atmanirbhar Bharat“ в тази сфера на начинание. След като бъде произведена в Индия, тази местна технология ще бъде предоставена на индийската армия и индийските военновъздушни сили, за да могат да я използват.
След успешна оценка на отговорите на доставчиците, вече е издадена заповед за санкциониране на проекта (PSO) на 18 индийски доставчици, за да започнат разработването на прототип. Договорът ще бъде сключен с една от фирмите след успешен резултат съгласно разпоредбите на категорията Buy (Indian-IDDM) на процедурите за придобиване на средства за защита (DAP) 2020.[6]
Заключение
Системите SDR имат потенциала да осигурят значителни стратегически предимства на военните сили чрез подобряване на комуникацията, повишаване на оперативната гъвкавост и позволяване на по-голяма осведоменост за ситуацията. Въпреки това, тези предимства трябва да се претеглят спрямо ограниченията и разходите за внедряване и поддръжка на SDR системи. Въоръжените сили използват този SDR, за да улеснят бързия трансфер на глас, данни и видео информация.
За да се защити и гарантира безопасността на чувствителната SDR технология и стоки, практиката на управление на жизнения цикъл е не само много важна, но и съществена. В допълнение, този процес включва създаването на местна екосистема за разработка, производство, проектиране, тестване/сертифициране и поддръжка. С оглед на многофункционалността на SDR за въоръжените сили, адекватното внимание към неговата научноизследователска и развойна дейност заслужава внимание от индийските плановици.
*********
КЛИКНЕТЕ, ЗА ДА ВИДИТЕ PDF
Бележки:
[1] Huma Siddiqui, „Make in India“ софтуерно дефинирано радио: „Майка“ на всички решения за тактически комуникации на въоръжените сили, 20 август 2019 г. https://www.financialexpress.com/defence/make-in-india-software-defined-radio-mother-of-all-solutions-for-tactical-communications-of-armed-forces/1680536/. Достъп на 30 април 2023 г.
[2] „Защо SDR (софтуерно дефинирано радио)?“, Red Pitaya, 11 август 2022 г., https://content.redpitaya.com/blog/why-sdr-software-defined-radio. Достъп на 30 април 2023 г.
[3] Пак там FE.
[4] Huma Siddiqui, „Aatmanirbhar Bharat: Софтуерно дефинирани радиостанции за въоръжените сили, които ще бъдат направени в Индия“, The Financial Express, 26 юли 2022 г., https://www.financialexpress.com/business/defence-aatmanirbhar-bharat-software-defined-radios-for-the-armed-forces-to-be-made-in-india-2607327/. Достъп на 30 април 2023 г.
[5] Пак там FE.
[6] „Софтуерно дефинирано радио (SDR) за индийската армия под ръководството на Aatmanirbhar Bharat Abhiyaan“, PIB Делхи, 18 февруари 2021 г., https://pib.gov.in/PressReleseDetailm.aspx?PRID=1699066. Достъп на 30 април 2023 г.
Comments are closed.