Ultraviolet kommunikation til at transformere hærens netværk

En stadigt stigende bekymring for driften af ​​et taktisk kommunikationsnetværk er muligheden for, at en sofistikeret modstander kan opdage venlige transmissioner. Hærens forskere udviklede en analyseramme, der muliggør en grundig undersøgelse af sporbarheden af ​​ultraviolette kommunikationssystemer, give den indsigt, der er nødvendig for at opfylde fremtidens krav, mere sikre hærens netværk.

I særdeleshed, ultraviolet kommunikation har unikke formeringsegenskaber, der ikke kun giver mulighed for et nyt optisk forbindelseslinje uden synsfelt, men indebærer også, at transmissionerne kan være sværere for en modstander at opdage.

Opbygning af eksperimentelt valideret kanalmodellering, kanalsimuleringer, og detektions- og estimeringsteori, den udviklede ramme gør det muligt at evaluere afvejninger forbundet med forskellige designvalg og måden, hvorpå ultraviolette kommunikationssystemer fungerer, sagde Dr. Robert Drost fra US Army Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory.

"Mens mange teknikker er blevet foreslået til at mindske detekterbarheden af ​​konventionel radiofrekvens, eller RF, kommunikation, den øgede atmosfæriske absorption af dybe ultraviolette bølgelængder indebærer, at ultraviolet kommunikation, eller UVC, har en naturlig lav sandsynlighed for detektion, eller LPD, egenskab, " sagde Drost.

"For fuldt ud at drage fordel af denne egenskab, der er behov for en grundig forståelse af LPD-egenskaberne ved UVC."

I særdeleshed, Drost sagde, en sådan forståelse er afgørende for at optimere design og drift af UVC-systemer og netværk og for at forudsige kvaliteten af ​​LPD-egenskaben i et givet scenarie, såsom at bruge UVC til sikkert at netværke en kommandopost, der har et estimat af retningen og afstanden til modstanderen.

Uden en sådan forudsigelsesevne, han sagde, brugere ville mangle den nødvendige vejledning til at kende omfanget og grænsen for deres sporbarhed, og denne mangel på bevidsthed ville i væsentlig grad begrænse nytten af ​​LPD -kapaciteten.

Forskerne, herunder Drs. Mike Weisman, Fikadu Dagefu, Terrence Moore og Drost fra CCDC ARL og Dr. Hakan Arlsan, Oak Ridge Associated Universities postdoc ved laboratoriet, demonstreret dette ved at anvende deres rammer til at producere en række nøgleindsigter vedrørende UVCs LPD-karakteristika, inklusive:

LPD-kapacitet er relativt ufølsom over for en række system- og kanalegenskaber, hvilket er vigtigt for robustheden af ​​LPD-egenskaben Adversarial line-of-sight-detektion af en non-line-of-sight-kommunikationsforbindelse er ikke så stor bekymring, som man kunne frygte. Måske i modstrid med intuition, styring af en UVC-sender ser ikke ud til at være en effektiv detektionsreduktionsstrategi i mange tilfælde. Line-of-sight UVC-link giver ikke-line-of-sight afstandsafstande, der står i forhold til kommunikationsområdet

Tidligere modellering og eksperimentel forskning har vist, at UVC-signaler dæmpes dramatisk på lang afstand, fører til den hypotese, at UVC har en fundamental LPD-egenskab, Sagde Drost. Imidlertid, der har været en lille indsats for strengt og præcist at kvantificere denne egenskab med hensyn til detekterbarheden af ​​et kommunikationssignal.

"Vores arbejde giver en ramme, der muliggør studiet af de grundlæggende grænser for sporbarhed for et ultraviolet kommunikationssystem, der opfylder de ønskede kommunikationsydelseskrav, " sagde Drost.

Selvom denne forskning er fokuseret på langsigtede applikationer, han sagde, det adresserer hærens moderniseringsprioritet på netværk ved at udvikle den grundlæggende forståelse for en ny kommunikationsevne, med et mål om at give soldaten netværksforbindelse på trods af udfordrende miljøer, der inkluderer modstridende aktivitet.

"De fremtidige kommunikations- og netværksudfordringer, som hæren står over for, er enorme, og det er vigtigt, at vi undersøger alle mulige midler til at overvinde disse udfordringer, " sagde Drost. "Vores forskning sikrer, at samfundet har den grundlæggende forståelse af potentialet for og begrænsningerne ved at bruge ultraviolette bølgelængder til kommunikation, og jeg er overbevist om, at denne forståelse vil informere udviklingen af ​​fremtidige hærens netværkskapaciteter. At udføre grundlæggende forskning, der påvirker beslutningstagning og hærens teknologier, er grunden til, at vi arbejder for hæren, og det er meget tilfredsstillende at vide, at vores arbejde i sidste ende vil støtte krigskæmperen i hans eller hendes mission."

Forskerne fortsætter i øjeblikket med at udvikle en raffineret forståelse af, hvordan man bedst designer og driver ultraviolet kommunikation, og et vigtigt næste trin er anvendelsen af ​​denne ramme for at forstå påviseligheden af ​​et netværk af ultraviolette kommunikationssystemer.

En anden nøgleindsats involverer den eksperimentelle karakterisering, udforskning og demonstration af denne teknologi i et praktisk netværk ved hjælp af ARL's Common Sensor Radio, en sofistikeret mesh-netværksradio designet til at give robust og energieffektivt netværk.

Denne forskning understøtter laboratoriets FREEDOM (Foundational Research for Electronic Warfare in Multi-Domain Operations) Essential Research Program-mål om at studere integrationen af ​​kommunikationsteknologier med lav signatur med avancerede camouflage- og lokketeknikker.

Ifølge Drost, arbejdet er også på vej til at studere, hvordan ultraviolet kommunikation og andre kommunikationsmetoder, herunder konventionel radiofrekvenskommunikation, kan fungere sammen i et sømløst og selvstændigt ekstremt heterogent netværk, som forskerne mener er nødvendige for fuldt ud at realisere fordelene ved individuelle nye kommunikationsteknologier.

Mens de gør fortsatte fremskridt med disse grundlæggende forskningsspørgsmål, forskerne vil fortsætte med at arbejde tæt sammen med deres overgangspartner ved CCDC C5ISR (Command, Styring, computere, Kommunikation, Cyber, Intelligens, Overvågning og rekognoscering) Center for at skubbe ultraviolet kommunikation mod en nærmere overgang til krigskæmperen.