Funkaufklärungssystem R&S AMMOS. R&S AMMOS allen Anforderungen gewachsen

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1 FUNKERFASSUNG 43934/2 BILD 1 Beispiel eines -Basissystems für den HF-Bereich mit zwei Sensorikgruppen. Damit lassen sich bis zu 16 digitale Datenverkehre gleichzeitig verarbeiten. (Automatic Modular Monitoring of Signals) ist eine universelle Systemfamilie von Funkaufklärungssystem Klarer Durchblick im Gedränge der Signale Rohde&Schwarz für das Erfassen analoger und digitaler Signale in den Frequenzbereichen HF, VHF und UHF. Das hier vorgestellte Basissystem (BILD 1) ist für die schmalbandige Signalverarbeitung im HF-Bereich von 10 khz bis 30 MHz konzipiert. allen Anforderungen gewachsen Ein neuer VHF-UHF-Empfänger für ist ab Seite 61 beschrieben Eine wesentliche Aufgabe beim Erfassen eines Fernmeldeszenarios ist das Überwachen analoger und digitaler Funkverkehre im HF- und im VHF-UHF-Bereich. Je nach Anwendungsgebiet ergeben sich dabei äußerst unterschiedliche Anforderungen an ein Funkerfassungssystem. Einerseits gibt es einen Bedarf für große stationäre Funkerfassungssysteme, bei denen beliebige Skalierbarkeit und Erweiterbarkeit im Vordergrund stehen. Sie sind meist mit zahlreichen Empfängern und vielen Operator-Arbeitsplätzen ausgestattet, an denen paral- 56 Heft 178 (2003/II)

2 lel mit den verfügbaren Sensoren aus dem gemeinsamen Pool gearbeitet wird. Diese Systeme sollen die Produktion das Mitschreiben decodierter, digitaler Funksignale als lesbarer Text sowie die Analyse von Signalen und Übertragungsverfahren in der Regel automatisch durchführen. Bei solchen Anforderungen dominieren also möglichst automatisierte Abläufe, die vom Bedienpersonal überwacht werden. Bei anderen Aufgaben, wie dem schnellen Erfassen und Bearbeiten von Funkverkehren sowie beim Identifizieren der entsprechenden Funkstellen anhand der gesammelten Daten, richtet sich das Interesse auf kleine, kompakte Systeme. Sie sollen mobil einsetzbar und modular aufgebaut sein, alle Systemfunktionen auf wenigen Arbeitsplätzen zur Verfügung stellen und außerdem schnelle Reaktionen auf erkannte Änderungen im Funklagebild ermöglichen. BILD 2 Die -Sensorikgruppe R&S GX400NB für HF: Durch Bestückung mit acht Empfängern R&S EM010 und mit zwei DSP-Boards R&S GX400DP kann sie bis zu acht digitale Daten verkehre gleichzeitig verarbeiten. BILD 3 Das Signalverarbeitungs-Board R&S GX400DP verfügt über leistungsstarke digitale Signalpro zessoren /7 Unterschiedlicher können die Aufgaben also kaum sein, doch mit seinem durchgehend modularen Konzept hinsichtlich Sensorgeräten und Software ist darauf bestens vorbereitet und deckt praktisch alle Einsatzfälle hervorragend ab /4 Die Architektur von Gruppen- Datenbank Zentraler Aufzeichnungs- Als Träger für die Sensorgeräte dient ein 19"-VXI-Mainframe (BILD 2), der die VXI-Module, z.b. den HF-Empfänger R&S EM010 [*] oder das digitale Signalverarbeitungs-Board R&S GX400DP (BILD 3), aufnimmt. Je nach Anforderung lassen sich die Module nach Funktion und Anzahl flexibel kombinieren, z.b. kann ein mit acht HF-Empfängern R&S EM010 und zwei DSP-Boards R&S GX400DP bestückter kompakter Mainframe eine sogenannte Sensorikgruppe bis zu acht digitale Datenverkehre gleichzeitig verarbeiten. BILD 4 1 m Workstations LAN Als zentrales Kommunikationsmittel in dient ein Ethernet-LAN. 1 bis n AMMOS-Sensorikgruppen 57 Heft 178 (2003/II)

3 FUNKERFASSUNG Die Sensorikgruppe ist mit einer CORBA- Schnittstelle (Common Object Request Broker Architecture) ausgestattet und über diese mit einer modernen, aus der objektorientierten Software-Entwicklung stammenden Schnittstellendefinition ansprechbar. Diese Schnittstelle überträgt außer Steuer- und digitalen Datensignalen auch digitale Audio signale, so dass eine Ethernet-Verbindung zwischen Sensorikgruppen einerseits und den Arbeitsplatzrechnern, n, Signalaufzeichnungsmaschinen etc. andererseits zum Datenaustausch reicht (BILD 4). Damit ist konzeptuell auf die Bedienung über ein WAN (Wide Area Network) vorbereitet, z.b. über eine Satellitenverbindung. Das Empfangszug-Konzept von Ein Empfangszug in vereinigt mehrere Geräte (z.b. Empfänger, Demodulatoren, Decoder), die früher getrennt gesteuert wurden, zu einer Einheit. Sie ist entsprechend der Vorparametrierung durch den Operator in der Lage, automatisiert zu arbeiten. Jede Sensorikgruppe stellt eine Anzahl von Empfangszügen zur Verfügung, die sowohl automatisch vom System selbst als auch manuell durch einen Operator gesteuert werden können. Ein solcher Empfangszug wird bei Anforderung unter Verwendung der gerade freien Ressourcen im Sensor-Pool dynamisch konfiguriert und ist anschließend spezialisiert für das effiziente Erledigen der gerade anstehenden Aufgabe (BILD 5 bis 7). Jeder Empfangszug präsentiert sich dem Operator auf einer grafischen Anwenderschnittstelle, die optimal an die darzustellenden Daten / Informationen angepasst ist (siehe Beispiele in BILD 8 und 9). Automatisierung des produzierenden Betriebs Die Empfangszüge können im produzierenden Betrieb durch Parametrierung mit bereits bekannten Eigenschaften der zu erfassenden Signale auf einen Wechsel im Signal bzw. im verwendeten Verfahren reagieren (z.b. bei einem Wechsel der Modulationsart oder der Codierung) und sich eigenständig nachsteuern (BILD 10). Signalaufzeichnung und -wiedergabe Alle Empfangszüge verfügen über einen Signal-Zwischenspeicher, in dem die letzten 60 Sekunden des jeweils erfassten Signals digitalisiert abgelegt sind (digitale ZF mit 20 khz Bandbreite). Der Operator kann für die spätere Verarbeitung bzw. Analyse jederzeit die Aufzeichnung des digitalisierten ZF-Datenstroms starten. Dabei werden die Daten dem Signal-Zwischenspeicher entnommen und mit dem zeitlichem Vorlauf von bis zu 60 Sekunden aufgezeichnet. Für die Wiedergabe der digitalen ZF- Daten werden diese über den VXI-Bus direkt dem Empfänger R&S EM010 zugeführt. Durch diese Einspeisung am Eingang des Empfangszugs ist sichergestellt, dass dem Operator sowohl online (bei Signalen von der Antenne) als auch offline (bei Signalen aus der Aufzeichnung) die gleichen Funktionen und Verarbeitungsmöglichkeiten zur Verfügung stehen. BILD 11 zeigt einen Überblick, welche Datentypen mit dem Basissystem erfasst und auf der Festplatt des Arbeitsplatzrechners gespeichert werden können. Empfangszug- Typ Tuner Data (Digital Communication) Morse Classification Decoder Development BILD 5 ASK2 FSK2 / 4 / 8 MSK PSK2 / 4 / 8 Mehrtonverfahren (2 bis 64 Töne) Mehrkanalverfahren (MPSK2 / 4 / 8, MFSK2; bis zu 24 Kanäle) BILD 6 Anwendungsgebiet Erfassen von Sprechverkehren (akustisch). Anwendung der Scan-Funktionen des R&S EM010 zum Überwachen eines Frequenzbereichs Erfassen von digitalen Funkverkehren. Demodulieren und decodieren des Signals Wie Empfangszug Data, aber speziell für Morsesignale (Tastfunk) Klassifizieren der Signalparameter unbekannter Signale (Modulationsart, Codierverfahren) Eine Decoder-Entwicklungs umgebung von Rohde&Schwarz versetzt den Anwender in die Lage, eigenständig die Bibliothek in der Sensorikgruppe um neue Decoder zu erweitern. Dieser Empfangszug-Typ ist zum Test der Decoder während der Entwicklungsphase vorgesehen; er lässt sich wie ein Empfangszug vom Typ Data bedienen. Die Empfangszug-Typen für. Die Modulationsarten in. 7 Bit ASCII 1 or 2 Stop Even / Odd Parity 8 Bit ASCII 1 or 2 Stop Even / Odd Parity ARQ-E3 4Ch / 8Ch ARQ-E 4Ch / 5Ch / 8Ch ARQ-N ARQ-S 4Ch / 5Ch / 6Ch AUTOSPEC BAUDOT 1.0 / 1.5 / 2.0 Stop Bit COQUELET-8 / -13 / -80 FEC-A, FEC-S G-TOR PACTOR 1 Variante 1-7 (HAM, ICRC, UNHCR, IFRC) PICCOLO MK6 / MK12 POL-ARQ SITOR-A / -B SPREAD 11 / 21 / 51 SWED-ARQ (Short, Middle, Long) BILD 7 Die Standard-Decodierverfahren in. 58 Heft 178 (2003/II)

4 Spektrum (Wasserfall) Decodierter Text Symbolstrom Zeitdiagramm Bitstrom- Klassifizierung BILD 8 Ein Empfangszug vom Typ Data demoduliert und deco diert ein Baudot-Wetterfunksignal (produzierender Betrieb). BILD 9 Ein Empfangszug von Typ Classification klassifiziert die Parameter des Demodulators und des Codierverfahrens (hier Baudot). Anschließend wechselt er in den produzierenden Betrieb. BILD 10 Entsprechend seiner Vorpara metrierung folgt ein Empfangszug vom Typ Data eigenständig dem Wechsel des Codierverfahrens im Signal von ASCII nach ARQ-E3. Dabei erkennt zuerst der ASCII-Decoder, dass er das Signal nicht mehr verarbeiten kann (Wechsel von Traffic nach Sync ). Der Empfangszug wechselt dann zwischen den Decodern, bis einer (im Beispiel der ARQ-E3-Decoder) das Signal wieder decodieren kann (Wechsel von Sync nach Traffic ). Zeit 59 Heft 178 (2003/II)

5 The world of communication scenarios This is where AMMOS (automatic modular monitoring of signals) provides unique down to the decoded text, so that the Signals are automatically processed has significantly changed in the past years. The changes affect not only the solutions for simultaneously intercepting, user is relieved of routine tasks and can communications radio scenarios; many analyzing, demodulating, and decoding concentrate on treeting the content of new, often complex, transmission methods have been added to those already in results in databases. Complex new several channels and documenting the technically complex signals. existence. In addition, an increasing methods can be integrated, enabling the Want to know more about AMMOS? amount of complex information has to be AMMOS system to be adapted to changing user requirements whenever neces- Just turn the page... processed by a decreasing number of staff. sary. FUNKERFASSUNG Mehrkanal-Betrieb Der Operator kann gleichzeitig mit mehreren Empfangszügen an seinem Arbeitsplatz arbeiten. Die in der Regel automatisierten Steuerungsabläufe lassen sich aber jederzeit deaktivieren und er kann jederzeit den Empfangszug manuell steuern. Die künftige Entwicklung von Das hier vorgestellte Basissystem ist Teil einer flexiblen Gesamtlösung für mehrkanalige Such-, Überwachungs- und Produktionssysteme. Diese beinhaltet in der Zukunft zusätzlich breitbandige und schmalbandige Signalverarbeitung im Frequenzbereich 300 Hz bis 3,6 GHz unter Einbeziehung von Peil- / Ortungsinformatio nen, um so auch nichtkonventionelle Signale wie Burst-Signale oder Hopper erfassen zu können. Jürgen Modlich Datentyp Digitalisierte Zwischenfrequenz mit Bandbreite 20 khz (abgezweigt am digitalen ZF-Ausgang des HF- Empfängers R&S EM010) Symbolstrom (abgezweigt am Ausgang des Demodulators) Decodierter Text Technische Parameter Messergebnisse der Klassifikation (Modulationsarterkennung, Bitstromklassifikation) Aufzeichnung der Frequenzbelegungsinformationen bei Verwendung der Scan-Funktionen des Empfangszugs Tuner Reports Aufgabe Wiedergabe eines aufgezeichneten Signals für die Offline-Bearbeitung mit einem Empfangszug Analyse des Bitstroms mit dafür entwickelten Spezialprogrammen, um mehr Informationen über das verwendete Verfahren (Demodulation, Decodierung) bei unbekannten Signalen zu erhalten. Lesbarer Inhalt der Nachricht. Kann auch verschlüsselt sein (Entschlüsselung außerhalb von ). Auswertung der gemessen Signalparameter um z.b. einen Empfangszug für das Überwachen des Signals korrekt parametrieren zu können. Durchführung einer Frequenzbelegungsstatistik (Darstellung, welche Frequenzen wie oft bzw. wie lange benutzt wurden; siehe BILD 12) Zusammenfassung verschiedener Daten für die spätere Auswertung (z.b. aktuelle Geräteeinstellung und damit erzielte Ergebnisse) im HTML-Format einschließlich einem Bildschirmfoto der Empfangszugsvisualisierungen. BILD 11 Datentypen, die mit einem Basissystem erfasst und auf der Festplatte eines Arbeitsplatzrechners gespeichert werden können. Weitere Informationen und Datenblatt unter (Suchbegriff: AMMOS) AMMOS Automatic Modular Monitoring of Signals Datenblatt BILD 12 Darstellung der statistischen Frequenzbelegung (Occupation Diagram; oben) und der zeitlichen Belegung (Waterfall Diagram, unten) in einem erfassten Zeitraum. Deutlich zu erkennen ist z.b., dass zwei Sender bei 0,8 MHz und 1,2 MHz durchgehend aktiv sind (Rundfunksender Bayern1 auf 801 khz und Voice of America auf 1197 khz). LITERATUR [*] HF-Empfänger R&S EM010: Digitaler, VXIbasierter HF-Empfänger mit ZF-Breitbandausgang. (2000) Nr. 168, S Heft 178 (2003/II)