Integrerede, Digitale kommunikationssystemer

»I could have done it in a much more complicated way« said the red queen immensely proud.
L. Carroll: Alice in the Wonderland. 

Major T. Hansen, Kommunikationssektionen, Hærens Materielkommando, redegør her for udviklingen inden for kommunikationssystemer. 

Introduktion
Militære føreres ønsker og krav tilpasset og afdæmpet af den til enhver tid til rådighed værende teknik har bestemt, hvorledes kommunikationen skulle gennemføres i de forskellige hære. Med udvikling af elektriske signalmidler er kommunikationsapparatet svulmet op, uden det dog af den grund kàn kaldes et kommunikationssystem.
Indtil for ganske nylig har alle kommunikationsnet været opbygget efter et hierakisk princip og forbindelserne har fulgt kommandovejene. Allerede i 1950’erne begyndte man i de store lande at overveje at indføre maskenet for at komme nogle af det gamle kommandovejsnets svagheder tillivs. Et maskenet er mere flexibelt, mindre sårbart, har større kapacitet og dertil andre dyder. Blandt ulemperne skal blot nævnes den ikke uvæsentlige, at nettypen er mere materielkrævende. De permanente televæsener har i øvrigt kendt og anvendt maskenet i lang tid.
Overgang til en anden nettype kunne udmærket have fundet sted, uden man af den grund skulle have begyndt at tale om »kommunikationssystemer«. Når man i alle lande alligevel gør dette, hænger det sammen med, at man samtidig med at indføre maskenet indfører digitalisering af kommunikationen. Da det signalmateriel, der har været anvendt i de analoge systemer ikke uden kostbare modifikationer kan tilpasses (om i det hele taget) den ny teknik, må der altså finde nykonstruktion sted af alle former for kommunikationsudstyr. Og dette forhold: At alt udstyr konstrueres til at passe sammen, gør det berettiget at tale om at indføre systemer.
 
Begrebsforklaring
Ved kort at trække et par begreber frem, der anvendes igen og igen i artikler emnet vedrørende, håber jeg at gøre beskrivelsen lettere forståelig. 
 
Analog versus digital.
Et typisk analogt signal er det, der kommer fra en telefon. Altså et signal, der i gengivelsen er analogt til det lydtryk, der er skabt gennem afsenderens taleorganer.
Et digitalt signal kendes fra blandt andet telegrafien, hvor Morses kombinationer af prikker og streger bruges til at gengive bogstaver og tegn. Karakteristisk er, at der findes to omsætninger sted. Først fra analog til digital, ved at der finder en udskiftning af bogstaver sted med prikker og streger, og senere (efter transmissionen) den modsatte vej.
Der er altså intet nyt i at anvende digitalkommunikation. Det nye er, at man med den til rådighed stående teknik kan overføre tale i digitale telefonnetværk. Omsætningen fra analog til digital kaldes digitalmodulation. Her findes flere typer, hvoraf to skal nævnes:
 
Puls kode modulation (PCM)
Fig 1 angiver princippet. Først finder en »sampling« sted (Sample: »at tage prøver« anvendes i teknikkens sprog som et dansk ord). Derefter kvantiseres, og sluttelig tildeles hvert sample en bestemt kode efter amplitudens størrelse.
PCM er patenteret i Frankrig i 1938, men praktisk anvendelse har først været mulig efter transistorens fremkomst. Princippet er standardiseret af de civile telefonselskaber og er i nogen grad blevet taget i anvendelse i begyndelsen af 1960’erne.
 
En anden form for digitalmodulation er
 
Delta modulation (Δ-mod).
Hvor man i PCM koder hvert sample efter, dets amplitude uden hensyn til det forrige, udnytter man i differentialmodulationsprincippet (DPCM), at ændringen mellem to sampler sandsynligvis er lille (hvilket er tilfældet i den menneskelige stemme), hvorfor man kvantiserer og koder forskellen mellem to sampler. Den særlige form for DPCM, hvor koden kun består af ét bit, kaldes delta modulation.
Hvorfor nu gøre så meget ud af dette. Jo, fordi alle militære kommunikationssystemer på tegnebrædt eller under indfasning anvender delta modulation. Specielt for militære systemer frembyder dette princfp fordele. Bithastigheden kan være mindre, hvilket igen gør udstyret mindre kompliceret. Systemet er ret ufølsomt over for støj, hvad der ofte er på militære forbindelser, og alt i alt er den totale hardware opbygning mindre komplex med deraf følgende bedre pålidelighed.
 
 
Som afslutning af denne beskrivelse af digitaliseringsprincipper vil jeg så lige trække frem, hvorfor ønsket netop på militære forbindelser er så udtalt om at komme fra analog til digital. Det er umuligt at kode analogt transmitterede signaler på en måde, der ikke ret simpelt vil kunne brydes. Ved anvendelse af digitaltransmission stiller sagen sig anderledes. Her er det principielt og praktisk simpelt at lave en næsten ubrydelig kodning, nemlig ved at bytte om på bitrækkefølgen efter et eller andet fastlagt system.
 
Multiplex.
Det er nødvendigt at omtale endnu et udstyr/princip, der indgår i alle kommunikationssystemer. Nemlig det, der gør det muligt via ét kabel eller via én radioforbindelse at overføre flere samtidige telefon- eller fjernskriverforbindelser. Med en fællesbetegnelse kaldet multiplex.
Princippet anvendes på det i brug værende radiokædesystem i den udformning, der kaldes frekvens multiplex (FDM). Talespektrets 300-3400 hz transformeres op til et højere frekvensområde. I et tolvkanal udstyr »stak- ker« man således de 12 kanaler frekvensmæssigt oven på hinanden i området 12000-60000 hz med 4000 hz til hver kanal.
Ved digital transmission får man mulighed for at multiplexe på en anden måde. Nemlig ved først at tage bit-nummer 1 fra kanal 1. Så bit nummer 1 fra kanal 2 osv. Og når alle kanalers første bit er på plads starter sekvensen forfra med 1 kanals bit nummer 2. Princippet, anskueliggjort i fig 2,
 
 
Principiel udformning af et kommunikationssystem
I fig 3 er vist den principielle udformning det kommende digitale, maskenet skal have. Når jeg skriver skal have, er det, fordi det er den model EURO- GROUP landene har lagt sig fast på (se senere), og det er den model ministeren har skrevet under på, at Danmark har til hensigt at indføre (1990-95).
 
Systemet har tre hovedkomponenter:
  • Trunk node netværk
  • Single channel radio access (SCRA)
  • Combat net radio.
Sidstnævnte er ikke at finde på fig 3, da samme combat net radio nok så meget er komplement til og back up for systemet.
 
 
Trunk node netværk.
Det samlede kampområde er opdelt i underområder. I Danmark naturligt to. Disse vil hver være betjent af et maskenet uden egentlig tilknytning til kommandostrukturen, men naturligvis med indbyrdes forbindelse. På figuren er anført to typer knudepunkter. Med Danmarks geografiske udstrækning in mente vil vi næppe se mere end én type. Knudepunkterne er bundet sammen af radiokædeforbindelser med TDM udstyr. Signalsikkerheden er tilgodeset ved automatisk kryptografering led for led. Nettet kan overføre tale, fjemskrivertrafik, faksimile og data. Nettet er »intilligent« altså datamatstyret, og skal kunne rute al trafik fra afsender til modtager uanset, hvor disse er tilsluttet.
Tilslutning til nettet finder sted enten ved direkte indgang på en access node, ved tilslutning til en SCRA central eller som vist påfiguren gennem tilslutning til en concentrator (her mx), der placeres i et område med flere abonnenter, men med for få til placering af en egentlig node.
 
 
 Gennem passende interfaceudstyr skabes forbindelse til det offentlige net. Single channel radio access (SCRA). Dette system er sammensat af to typer udstyr. En SCRA central, der er knyttet til maskenettet gennem kabel eller radiokæde, samt en mobil terminal placeret hos brugeren.
 
Combat net radio.
Dette er som nævnt uafhængigt af maskenettet. Det skal være digitalt (hvad f.eks 2061 ikke er), og der skal ved hjælp af interfaceudstyr være mulighed for at komme direkte ind i maskenettet. En mulighed er vist i fig 4. Systemets nøjagtige parametre er endnu ikke fastlagt.
 
Status i konstruktion/implementering af maskenet
I ovennævnte pricipielle udformning forefindes intet, der ikke med den til rådighed værende teknik, kan fremstilles. Indtil for få år siden var hindringen for at etablere det digitale maskenet, manglen på digital schwitching. Den eksplosive udvikling inden for integrerede kredse (kendt fra lommeregnere) har fjernet denne hindring. Og hermed skulle hele baggrunden for at gå over til rent digitalteknik være i orden. Når der hos de civile televæsener alligevel spores en vis tilbageholdenhed, skal forklaringen søges i, lat maji ved en overgang vil komme til at stå med endog meget store mængder analogt materiel, der ikke vil kunne anvendes. At omstillingen vil komme, ér få imidlertid i tvivl om. Sagen er nemlig, at når man indfører digital transmission, der kommer p.g.a. sikkerhedsproblematikken, bliver denne først rigtig lønsom med indførelse af digital schwitching. Dette øger ønsket om digital transmission, osv.
Militære systemer er, selv om vi synes noget andet, set i den store sammenhæng, begrænsede i omfang. Dette gør dem egnede som steder, hvor integrerede digitale systemer først kan indføres. De store firmaer, der i horisonten skimter det helt store marked, når de civile systemer skal ændres, ser i de militære en mulighed for at samle viden og erfaring, og måske endda lidt tilskud til udviklingsomkostningerne. Derfor er alle de store firmaer med i kapløbet.
Tyskland er ved at indføre det tyske AUTOKO, der er et hybrid system med digital transmission og analog schwitching. Afløseren, det tyske helt digitale AUDI påregnes indført omkring 1990. Holland starter nu med et hollandsk hybridsystem og påregner i 80erne at indføre det hollandske fuldt digitale ZODIAC.
Italien har et italiensk system under udvikling. England har det engelske BRUIN og er ved at indføre det engelske fuldt digitale PTARMIGAN.
Frankrig og Belgien har det franske RITA under indførsel.
Vi ser altså omkring os en aktivitet, der på en måde genspejler et af NATO alliancens problemer: Manglende standardisering. At det ikke går helt galt indenfor integrerede digitale kommunikationssystemer skyldes ikke NATO, der har opnået lidt inden for standardisering af signalmatriel, men EUROGROUP og den herunder nedsatte EUROCOM. Gennem udsendelse af dokumenterne D/O og D/l er der foreskrevet operationelle krav og systemparametre, som alle deltagerlandene har forpligtiget sig til at følge. Da alle ovenfor nævnte lande er medlem af EUROGROUP, er de nævnte systemer lavet over samme læst. Undtagen RITA. For Frankrig er kun observatør ved gruppen.
 
Hvor er Danmark i denne sammenhæng
Vi konstruerer og fabrikerer som bekendt ikke meget militært materiel. Hvorfor vi nu sætter os tilbage og vurerér de systemer, der kommer frem. Danmark har ved at tiltræde D/O og D /l forpligtiget sig til at indføre et signalsystem som beskrevet. Derfor må det forudses, at vi omkring 1990-95 vil være i besiddelse af et sådant system. De hindringer, der helt sikkert vil dukke op af blandt andet økonomisk art, må forventes overvundet.
 
Konklusion
Ud over det rent informerende, har det været min hensigt at trække frem, at Danmark omkring 90erne vil have et nyt signalsystem. Et signalsystem baseret på ny teknik, som gør det mere end tvivlsomt, om det materiel vi har, eller vi for øjeblikket anskaffer, vil kunne anvendes.
Der er langt til 1990. Alligevel må det konstateres, at vi med signalmateriellets normale levetid, for øjeblikket anskaffe materiel, der lever også i 1995. Og det materiel, vi anskaffer i 1980, hvor forberedelserne allerede er i gang, vil leve på den anden side århundredskiftet.
Det er derfor ikke længere tilstrækkeligt at anskaffe materiel til erstatning for nedslidt ud fra et øjeblikkeligt brugerkriterium. Hvis slutmålet ikke holdes for øje, vil vi i de kommende år anskaffe materiel, der ikke vil kunne passes ind i fremtidens integrerede digitale kommunikationssystem. Og det er egentligt ærgerligt.
 
PDF med originaludgave af Militært Tidsskrift, hvor denne artikel er fra: PDF icon militaert_tidskrift_106_aargang_maj-jun.pdf

Litteraturliste

Del: