Link 16 (TADIL J) je typ vojenské taktické sítě pro výměnu dat, která se blíží realitě. Používají ho USA a země NATO. Je jednou ze součástí rodiny taktických sítí pro přenos dat TADIL ( Tactical Digital Information Link ) . Jde o komunikační, navigační a identifikační systém, který podporuje výměnu dat mezi taktickým velením, letadly, loděmi a pozemními jednotkami. Komunikace probíhá na ultra vysoké frekvenci ( decimetrové vlny ). Přeskakování frekvence poskytuje bezpečnost. Rozdělení kanálových zdrojů se provádí podle principu TDMA (time division multiple access), ve kterém jsou časové intervaly rozděleny mezi všechny účastníky sítě pro vysílání a příjem dat. Link 16 poskytuje grafiku, textové zprávy a dva hlasové kanály rychlostí 2,4 a/nebo 16 kb/s. Link 16 je definován jako jedna z digitálních služeb v rámci MIDS (Multifunctional Information Distribution System, multifunkční informační distribuční systém), popsaná ve standardu NATO (NATO's Standardization Agreement ) STANAG 5516 Ed.4 "Tactical Data Exchange - Link 16". Samotná síť Link 16 je popsána standardem amerického ministerstva obrany MIL-STD-6016. Vývoj Link 16, integraci systému do jednotek a údržbu zajišťovaly Marconi Aerospace , poté GEC -Marconi Hazeltine Corporation, divize elektronických systémů a poté BAE Systems Electronics & Integrated Solutions ve spolupráci s Rockwell Collins .
Link 16 je obecný koncept, který popisuje síť pro výměnu dat s určitými charakteristikami. Specifické softwarové a hardwarové nástroje, které implementují tento typ sítě (hardware, software, rádiový kanál), mohou mít jiná jména [1] :
V praxi se velmi často nerozlišuje mezi normou a její konkrétní implementací a termín „Link 16“ se používá jako synonymum pro všechna tři výše uvedená označení.
Link 16 zajišťuje přenos taktických informací v reálném čase mezi jednotkami ozbrojených sil Spojených států a zemí NATO. Některé funkce Link 16 jsou podobné funkcím Link-4A a Link 11, ale Link 16 má následující specifické vlastnosti [1] :
K přenosu informací vzduchem z různých zdrojů používá Link 16 vícenásobný přístup s časovým dělením . Během jednoho cyklu přenosu informací je každému účastníkovi výměny informací přidělen určitý časový úsek (časový slot), během kterého provádí přenos dat ve výhradním režimu. Každému účastníkovi burzy je přiděleno jedinečné osmimístné pětimístné číslo (JTIDS UNIT number, JU), povolený počet uživatelů je tedy až 32767. JU identifikuje účastníka burzy a předem určí umístění časových slotů, ve kterých účastník vysílá a přijímá informace. Každý časový slot je dlouhý 1/128 s nebo 7,8125 ms. Vysílač pracuje v rozsahu 960-1215 MHz. Nevýhodou použití těchto frekvencí je konflikt s radarovým identifikačním systémem ("Přítel nebo nepřítel") , pracující na podobných frekvencích. Komunikace probíhá v přímé viditelnosti na vzdálenost až 300 mil. Informace jsou přenášeny jednou ze tří rychlostí: 31,6, 57,6 nebo 115,2 kbps, přestože maximální šířka pásma rádiového kanálu dosahuje 268 kbps. [1] .
Když účastník přenáší data, jeho vysílač každých 13 mikrosekund (77 800krát za sekundu) změní nosnou frekvenci a podle pseudonáhodného zákona přeskočí na jednu z 51 pevných frekvencí, které používá Link 16. [2] Frekvenční skoky zvyšují systém odolnost proti šumu, zvyšují bezpečnost a integritu přenášených informací. Vzor frekvenčního přeskakování je pro každého uživatele jedinečný.
Přenos dat se provádí sekvenčně ve slovech po 70 bitech. Během časového slotu lze přenést 3, 6 nebo 12 slov, v závislosti na režimu sbalení dat (standardní, dvojitý, čtyřnásobný). Zpráva Link 16 má obvykle 1, 2 nebo 3 slova. Zprávy přicházejí ve třech typech: pevný formát, volný text nebo proměnný formát. Pro předávání taktických informací se používají zprávy pevného formátu (zprávy řady J), pro přenos hlasu zprávy s volným textem, zprávy s proměnným formátem obsahují informace, jejichž délku a obsah určuje uživatel. Americké námořnictvo nepoužívá zprávy s proměnným formátem.
Uživatelé jsou sdruženi do funkčních skupin NPG (Network Participation Group). Časové sloty pro NPG v každém snímku jsou přiděleny určitým funkcím. NPG je definován svou funkcí a také jsou definovány typy zpráv, které jsou přes něj odesílány. Komunikační potenciál je možné zvýšit propojováním sítí, ve kterých budou různé skupiny účastníků přenášet data ve stejném časovém intervalu v různých sítích. Agregace sítě znamená přítomnost uživatelů z různých sítí, kteří zabírají stejné časové bloky.
V dřívějších protokolech přenosu dat (například Link 11) je k organizaci sítě zapotřebí řídicí stanice. Při poruše řídicí stanice není přenos dat možný. Link 16 nemá vyhrazenou stanici. Když je zahájen přenos dat Linkou 16, jeden z účastníků výměny vyšle "Network Time Reference" (Network Time Reference, NTR). Po obdržení časového razítka jsou všichni ostatní účastníci výměny synchronizováni, po čemž provoz sítě nezávisí na účasti žádného konkrétního zařízení v ní [1] .
Ve srovnání s Link 11 bylo zabezpečení přenosu dat u Link 16 výrazně vylepšeno. Všechny informace v Link 16 jsou šifrované. Tvar přenášených signálů se mění podle pseudonáhodného zákona. K signálu se přidává pseudonáhodný šum, který spolu s frekvenčními skoky extrémně ztěžuje zachycení a potlačení signálu [1] .
Link 16 časových slotů lze rozdělit do skupin. Každá skupina je definována svou funkcí a definuje typy zpráv, které se mají odesílat. Hlavní skupiny používané v americkém námořnictvu jsou následující [1] :
Rozdělení sítě do skupin umožňuje účastníkovi vyměňovat si informace pouze s těmi účastníky, které potřebuje ke splnění úkolu. Uživatelé mohou být rozděleni do dvou tříd: C2 (Command and Control) a non-C2. Člen C2 sítě je schopen řídit akce ostatních členů. Non-C2 účastník se zdravotním postižením k řízení aktivit ostatních účastníků. Většina námořních velitelských a řídících jednotek, povrchových i vzdušných, se účastní všech definovaných skupin kromě stíhacích stíhaček.
Zprávy a přenos jsou šifrovány. Přenos je šifrován pomocí zabezpečení přenosu na základě času (TSEC). Příjemce a odesílatel musí mít stejný algoritmus TSEC a proměnné v něm. Chcete-li dešifrovat data obsažená v přenosu, stejné proměnné v algoritmu zabezpečení zpráv (MSEC). Terminál může používat až 4 páry kryptografických klíčů, které jsou uloženy v 8 paměťových místech SDU. K ochraně před rušením při kódování se používají Reed-Solomonovy kódy [3]
Terminál TADIL se skládá z přijímače/vysílače, anténního systému, výpočetního systému (skupina digitálního zpracování DPG), napájecího modulu a bezpečnostního modulu (secure data unit SDU). SDU typu KGV-8 uchovává klíče pro bezpečné komunikační funkce. Pokud je SDU oddělena od terminálu, klíč je okamžitě vymazán. Blok má slot pro stahování šifrovacích klíčů. Některé jednotky nemusí mít vysílač, pokud potřebují pouze přijímat informace – malé nevelící jednotky.
Terminál odešle zprávu do SDU, která zprávu zašifruje. Počítačový systém založený na klíči kreslí pseudonáhodnou sekvenci přeskakování. Tento model poskytuje pseudonáhodné frekvenční přeskakování, frekvenční rozložení pro odolnost proti šumu a nízkou pravděpodobnost zachycení zprávy. Terminál přijímá zprávy na určité sekvenci frekvencí, které obdržel od SDU. Poté předá zprávu SDU k dešifrování zprávy a obdrží odpověď pro hostitele.
Režim společného klíče - Common Variable Mode (CVM). V tomto režimu terminál generuje pseudonáhodnou sekvenci pro TSEC a také poskytuje MSEC pomocí jediného kryptografického klíče. V tomto případě je pro MSEC a TSEC přiřazeno jediné šifrovací označení (kryptovariabilní logický štítek CVLL). Režim rozděleného klíče - Režim rozdělených proměnných (PVM). V tomto režimu je jeden kryptografický klíč použit pro generování pseudonáhodné sekvence pro šifrování zprávy a samostatný klíč je používán pro generování pseudonáhodné sekvence pro přenos zprávy.
Zprávy pro nepodmíněný přenos jsou opraveny, zakódovány, TSEC skryty pro opakovaný přenos. Tyto zprávy nejsou dešifrovány. Uživatelé s touto funkcí mohou přijímat a odesílat zprávu bez dešifrování. Mají klíč TSEC pro příjem zprávy, ale nemají MSEC.
USA a NATO přijaly konvenci, která stanoví, že sítě TADIL J musí měnit klíče jednou denně. Terminály lze zatížit klíči na dva dny práce s automatickou výměnou klíče v určený čas. Klíče je možné změnit speciální zprávou OPTASKLINK. Pro načtení klíčů do SDU musí operátor určit, do kterých buněk bude klíč zapsán - sudý nebo lichý. 1. ledna 1985 bylo rozhodnuto dát tento den nule a začít od něj počítat. Na konci kryptografického období jsou všechny klíče, které byly použity, automaticky odstraněny z SDU.
Ve srovnání s Link 11 se počet účastníků výměny informací výrazně zvýšil. Identifikátor člena (JU) je RÁMCOVÝ KÓD vyjádřený výše, reprezentovaný jako ....5místné osmičkové číslo od 00001 do 77777 (1 až 32767 v desítkové soustavě, což odpovídá 32 766 členům). Identifikátory od 00001 do 00177 jsou obvykle přiřazeny účastníkům, kteří se současně účastní výměny na Linku 11. Tito účastníci mají stejná čísla v Linku 11 a Link 16. Například JU 00043 odpovídá PU 043 [1] .
Link 16 výrazně zvýšil počet trajektorií sledovaných objektů (stop) přenášených v systému. V Link 11 bylo číslo skladby čtyřmístné osmičkové číslo od 0001 do 7777. Link 16 poskytuje číslo skladby jako pětimístný alfanumerický kód v rozsahu 00001 až 77777 (osmičková čísla) a 0A000 až ZZ777 (osmičkové číslice v dolní tři pozice, písmeno na 4. číslici, číslice nebo písmeno na nejvýznamnější číslici), celkem 524 284 kódů ve srovnání s 4092 kódy poskytnutými Link 11 [1] .
Pro kompatibilitu Link 11 označují čísla 00200 až 07777 stejné stopy jako 0200 až 7777 v Link 11.
Hodnota TQ (Track Quality, track quality) v Link 16 nabývá hodnoty od 0 do 15. Hodnota 15 znamená, že odchylka bodu od zadaného cíle není větší než 15 m [1] .
Link 16 výrazně rozšířil informace o stopě v poli ID (Track Identification). Toto specifikuje typ platformy, aktivitu, typ a národnost cíle [1] .