ANEP-87 стандарт цифрової підводної сигналізації (JANUS)

Що це таке

ANEP-87 - Allied Naval Engineering Publication NATO, що визначає JANUS, стандарт цифрової підводної акустичної сигналізації, побудований так, щоб підводні човни, надводні кораблі, буї, мережі датчиків і автономні підводні апарати (AUV) різних виробників могли виявляти одне одного і обмінюватися короткими цифровими повідомленнями під водою. До JANUS кожен модем виробника користувався власною пропрієтарною схемою кодування, тож NATO і союзні флоти не мали способу спілкуватися цифровим під водою між активами, побудованими різними постачальниками, навіть де кожен уже ніс якусь власну цифрову підводну спроможність. JANUS фіксує це на фізичному шарі: одна акустична форма хвилі, структура 64-бітного "Baseline JANUS Packet", код виправлення помилок і п'ять визначених смуг частот, тож будь-який відповідний модем може щонайменше виявити і декодувати передачу JANUS незалежно від того, хто його побудував.

Базовий пакет і фізичний шар

JANUS користується Frequency-Hopped Binary Frequency Shift Keying (FH-BFSK), формою хвилі, обраною заради стійкості в підводному акустичному каналі і легкості впровадження на наявному обладнанні. Визначено п'ять смуг частот, кожна з власною центральною частотою, смугою пропускання і тривалістю чіпа; смуги A, B і C призначені переважно для військового використання, тоді як смуги D і E служать і військовим, і цивільним застосуванням, і смуга A не очікується застарілою до 2030. Кожна передача починається з фіксованого 64-бітного пакета: номер версії, прапорець мобільності, прапорець розкладу, прапорці передачі/прийому і пересилання, 8-бітний ідентифікатор класу-користувача, 6-бітний тип застосунку, 34-бітний блок даних застосунку і 8-бітний CRC. Пакет захищено згортковим кодером зі швидкістю 1/2, на основі того самого кодування, що використовується в комерційному стільниковому стандарті IS-95 CDMA, і потім перемежовано. Необов'язкове розширення "Cargo Data" може йти за базовим пакетом для більших корисних навантажень, із часом каналу, зарезервованим наперед або запитаним із фіксованим інтервалом повторення, до майже одинадцяти хвилин за раз.

Співіснування з наявним підводним телефоном

Велика частина керування доступом до середовища стандарту побудована навколо одного обмеження: не порушувати наявний аналоговий підводний телефон NATO і аварійний трафік, стандартизовані окремо. JANUS користується схемою визначення носія за виявленням енергії з експоненційним відступом, щоб уникати зіткнень, і додає обов'язковий охоронний час перед передачею, щоб паузи між вимовленими словами на аналоговому підводному телефоні ніколи не приймали за вільний канал. Де смуга JANUS перекриває смугу підводного телефона, вузол JANUS не повинен передавати одразу після виявлення, що канал був зайнятий. Документ навмисно залишає одну деталь відкритою: конкретний алгоритм, яким модем оцінює фоновий акустичний шум, не зафіксовано, і впровадження судять лише за тим, чи його поведінка хибної тривоги і пропущеного виявлення залишається загалом узгодженою з іншими впровадженнями.

Шар застосунку: класи користувачів і типи повідомлень

Поверх базового пакета стандарт виділяє 256 пронумерованих "User Classes", деякі призначені конкретним типам повідомлень, більшість залишена відкритою для майбутнього призначення або зарезервована для окремих держав. Типи повідомлень, фактично задані, охоплюють аварійне положення, статус і комбіновані звіти для судна в біді; автоматизований механізм віддаленого запиту для отримання даних датчиків; підводні контактні звіти в стилі AIS, що охоплюють тип, положення, глибину, швидкість і курс до восьми суден одночасно; запити океанографічних і метеорологічних даних, спрямовані на морські установки; текстовий чат із необов'язковим шифруванням (включно з AES-GCM) і підтвердженням доставки; два різні рукостискання виявлення вузла "first contact" для пристрою, що приєднується до мережі; повідомлення керування випромінюванням "keep silent" для акустично чутливих операцій; і схему обміну повідомленнями з симетрично попередньо спільним ключем для заздалегідь заготовленого спілкування в стилі кодової книги. Старіше обладнання, побудоване за попереднім номером версії пакета, продовжує працювати за окремими спадковими формулами, які стандарт усе ще несе, тож зміни цього видання не ламають виставлені системи, побудовані за попередньою версією.

Хто має діяти і коли

Стандарт не говорить термінами "постачальник" і "замовник" так, як публікації NATO із забезпечення якості. Він говорить термінами обладнання і людей, які його будують і експлуатують: виробників, від яких документ очікує привести наявні системи у відповідність здебільшого через оновлення мікропрограм, а не перепроєктування обладнання; і операційних командирів, які обирають, яку смугу частот використовувати для даної місії. Що надає JANUS чинності - не дата публікації, а ратифікація: держави фіксують згоду застосовувати ANEP-87 через STANAG 4748, і та ратифікація не означає однорідного чи негайного розгортання. Зафіксовані застереження вже показують флоти, що рухаються з різною швидкістю - найновіші підводні човни і фрегати однієї держави несуть JANUS з дати введення в службу, тоді як наявний флот не очікується отримати спроможність ще кілька років, прив'язано до власного промислового розкладу тестування, а не до єдиного загально-NATO строку.

Що він не фіксує

ANEP-87 залишає кілька речей впроваджувачу, а не задає їх: алгоритм оцінювання фонового акустичного шуму, схему адресації, яку використовує базовий застосунок текстового чату, і конкретний метод шифрування за кількома його опціями шифрування "user-defined". Він також не називає схеми сертифікації, акредитованого органу сертифікації чи notified body: ніщо в документі не підтримує ідею, що виріб чи компанія може бути «сертифікованим за JANUS».

Стандарти, на які він посилається

• STANAG 1475Довідково

Інші стандарти в темі «Морські озброєння»

• ANEP-100ANEP-100 характеристики корабельної системи електричної потужності
• STANAG 1008STANAG 1008 - корабельні системи електроживлення бойових кораблів NATO
• STANAG 4586STANAG 4586 сумісність керування UAS
• STANAG 4671STANAG 4671: льотна придатність БПЛА