Joint Tactical Information Distribution System

Joint Tactical Information Distribution System (JTIDS; deutsch Gemeinsames taktisches Informationsverteilungssystem) ist ein militärisches Funksystem, das zur Übertragung von Daten für Kommunikation, Navigation und Identifikation (englisch Integrated Communications, Navigation, and Identification, ICNI) dient. Hierzu sendet JTIDS 6,4 µs lange Pulse, gefolgt von einer 6,6 µs langen Pause im Frequency Hopping (dt. Frequenzsprungverfahren) aus. Dabei wird die Breite der Pulse bei 90 % bei Amplitude der ansteigenden und abfallenden Amplitude eines Pulses spezifiziert bzw. gemessen. Alle Pulse sind zusätzlich mit CPSM (englisch Continuous Phase Shift Modulation) mit 5 Megabit-pro-Sekunde (Mbps), bzw. Minimum Frequency Shift Keying (MFSK) moduliert. Da die Pulse werden mittels Frequency Hopping mehr oder weniger zufällig auf bis zu 51 Mittenfrequenzen in drei Bereichen zwischen 969 MHz und 1206 MHz im Frequenzbereich von 960 MHz bis 1215 MHz im Zeitmultiplexverfahren (TDMA) verteilt werden, spricht man auch von einem Spread Spectrum System (dt. System das Frequenzspreizung nutzt).

Aufteilung der verfügbaren Time Slots auf einelne Nutzer oder Gruppe von Nutzern

Zur Übertragung von Daten werden einem oder einer Gruppe von Nutzern jeweils ein gewisser Prozentsatz, der prinzipiell zur Verfügung stehenden Pulse zugeteilt. Hierbei werden 12,8 Minuten lange Perioden definiert, die als Epoche (englisch Epoch) bezeichnet werden und aus 98304 Zeitschlitzen (englisch Time Slot) bestehen. Die Dauer eines Time Slots beträgt 7,8125 ms. Dabei kann, abhängig von der zu übertragenden Information und dem Message Format ein Time Slot aus 72 Pulsen, 258 Pulsen oder 444 Pulsen bestehen.

Für JTIDS existiert jedoch weder bei der International Telecommunication Union (ITU, dt. Internationale Fernmelde Union) in den Articles der Radio Regulations eine international gültige Frequenzzuweisung noch im Frequenzplan der deutschen BNetzA (BundesNetzAgentur) eine national gültige Frequenzzuweisung für die Nutzung des Frequenzbereichs 960 MHz bis 1215 MHz durch JTIDS. Der Frequenzbereich 960 MHz bis 1215 MHz ist weltweit als Primärer Nutzer dem Aeronautical Radio Navigation Service (ARNS, dt. Flugnavigationsfunkdienst) zugewiesen. Zusätzlich wurden später der Frequenzbereich zwischen 960 MHz bis 1164 MHz weltweit primär dem Aeronautical Mobile (R) Service oder AM(R)S, und der Frequenzbereich zwischen 1164 MHz bis 1215 MHz weltweit primär dem Radio Navigation Satellite Service (RNSS, space-to-Earth & space-to-space, Navigationsfunkdienst über Satelliten) zur Nutzung zugewiesen.

Zur Verbesserung der Electro Magnetic Compatibility (EMC, dt. Elektromagnetische Verträglichkeit), mit den neuen Systemen wurde in einem Memorandum zwischen dem US DoD (United States Department of Defense, dt. Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten) and US DoT (United States Department of Transportation, dt. Verkehrsministerium der Vereinigten Staaten) vereinbart das bis zu 14 der 51 definierten JTIDS/MIDS-Kanäle auf Anforderung auf andere Kanäle remapped (dt. auf andere Kanäle neu zugeordnet) werden können. Während durch ein Remapping keine JTIDS/MIDS-Pulse mehr auf diesen Kanälen ausgesendet werden, erhöht sich dadurch aber proportional die Kanallast auf den Kanälen, auf denen die bis zu 14 Kanäle remapped werden. Ein remapping erfordert jedoch das bestehende JTIDS/MIDS-Transceiver, die oft auch als JTIDS/MIDS-Terminals bezeichnet werden, die Fähigkeit für ein Remapping der Kanäle besitzen. Die Fähigkeit für ein Remapping der Kanäle muss daher nachgerüstet werden, oder das die bestehenden JTIDS/MIDS Terminals durch neue Terminals mit der Fähigkeit zum Remapping der Kanäle ersetzt werden.

JTIDS darf daher nur auf Non Interference Base (NIB) betrieben werden, d. h. JTIDS darf weder die Funkdienste stören, denen ein Frequenzbereich als Primär- oder Sekundärnutzer zugewiesen wurde, noch aufgrund einer Fußnote in den ITU-Radio Regulations nutzen dürfen, noch Schutz vor Signalen der anderen Dienste einfordern. JTIDS darf nur am Boden oder im Luftraum eines Landes betrieben werden, wenn die Nutzung aufgrund einer Frequency Supportability Clearance unter Auflagen in diesem Land erklärt wurde.

Frequency Supportability Clearances für JTIDS müssen gesondert von jeden Staat einzeln erklärt werden, wobei die Auflagen aufgrund der Ergebnisse von EMC-Studies (Funkverträglichkeits-Studien), definiert werden, z. B. Beschränkung der EIRP (englisch Equivalent Isotropically Radiated Power, äquivalente isotrope Strahlungsleistung) oder des TSDF (englisch. Time Slot Duty Factor) der von allen JTIDS-Sendern innerhalb des RLOS (englisch Radio Line Of Sight, dt. Radiohorizont) innerhalb eines definierten Raumvolumens erzeugt werden darf. Neben den Mitgliedsstaaten der NATO (englisch North Atlantic Treaty Organization) wird JTIDS auch von einer Reihe von anderen Staaten in Euroa, Asien oder pazifischen Raum die nicht zur NATO gehören genutzt.

Zur Reduzierung Radio Frequency Interference (RFI) durch JTIDST/MIDS-Netzwerke auf die Systeme der Primärnutzer wird die Anzahl der nutzbaren Time Slots als TSDF definiert. Der die Definition der maximal nutzbaren TSDF für JTIDS/MIDS-Netzwerke in einem Frame von 12 s Dauer wird durch zwei Faktoren definiert. Dies sind zum einen die maximale Anzahl von Aussendungen, die von einem JTIDS/MIDS-Netzwerk bei 100 % Auslastung aussenden kann, und zum anderen der maximalen Anzahl von Aussendungen, die ein JTIDS/MIDS Sender aussenden darf, z. B. ein TSDF von 100/50 definiert, dass die maximale Anzahl von Aussendungen eines JTIDS/MIDS-Netzwerks bei Nutzung eines Message-Formats das 258 Pulse pro Time Slot abstrahlt auf 396.288 abgestrahlte Pulse innerhalb eines 12 s langen Frames begrenzt ist. Demgegenüber ist die maximale Anzahl der Abstrahlungen durch einen einzelnen JTIDS/MIDS-Sender auf 198.144 abgestrahlte Pulse beschränkt.

Die Anzahl der Pulse, die von einem JTIDS/MIDS-Netzwerk bei 100 % Auslastung ausgestrahlt werden, kann z. B. bei einem TSDF von 100/50 mit der folgenden Formel berechnet werden:

$100\ \%\ TSDF\ ={\frac {258\ pulses}{time\ slot}}*{\frac {1536\ time\ slots}{12\ second\ frame}}\ =\ 396,288\ {\frac {pulses}{12\ second\ frame}}$

Für Message-Formate, die mehr als die zuvor definierten 256 Pulse pro Time Slot nutzen, z. B. Pack 4 single-pulse message mit 444 Pulsen in einem Time Slot, kann die Limitierung der Time Slots für die Nutzung von Pack 4 Messages gegenüber solchen Slots mit 256 Pulsen mit der folgenden Formel berechnet werden:

$Pack\ 4\quad time\ slot\ limitation\ =\ {\frac {396,288\ pulses}{{\frac {444\ pulses}{time\ slot}}*{\frac {1536\ time\ slots}{12\ second\ frame}}}}\ =\ 58\ \%$

Prinzipiell können mehrere Netzwerke parallel betrieben werden, jedoch reduziert sich dadurch je nach Auflagen der jeweiligen Frequency Clearance Agreements der maximal nutzbare TSDF entsprechend.

Geschichte

JTIDS/MIDS wurde ursprünglich für die Streitkräfte der USA entwickelt und wurde später auch NATO-Staaten sowie Partner-Staaten in Europa, Asien, pazifischen Raum und Südamerika zugänglich gemacht. die JTIDS/MIDS bis heute auch nutzen. JTIDS/MIDS darf den Frequenzbereich 960 MHz bis 1215 MHz jedoch nur auf Non Interference Base nutzen, da der Frequenzbereich von der ITU weltweit nicht für Nutzung von JTIDS/MIDS zugeteilt ist. Deshalb wurden seit den 1970er Jahren Electro Magnetic Compatibility Tests (EMC-Test, dt. Elektro-Magnetische Verträglichkeits -Tests) über den Störeinfluss von JTIDS/MIDS auf die zum damaligen Zeitpunkt im Betrieb befindlichen Aeronautical Radio Navigation Service-Systeme (ARNS Systeme) denen der Frequenzbereich 960 MHz bis 1215 MHz weltweit zur Nutzung von der ITU zugeteilt ist zugeteilt. Standards für diese Systeme wurden von der International Civil Aviation Organization (ICAO, dt. Internationale Zivilluftfahrtorganisation) veröffentlicht und sind in ICAO Annex 10, Volume 1 bis Volume 5, sowie zugehörige Dokumente festgelegt worden. Diese Systeme sind:

• Distance Measuring Equipment (DME, dt. Entfernungsmessgeräte) und das ICAO kompatible
• TACtical Air Navigation (TACAN) sowie
• Secondary Surveillance Radar (SSR, dt. Sekundärradar) Mode A, Mode C und Mode S, sowie auf diesen Modi aufbauenden Systemen
• Airborne Collision Avoidance System (ACAS)
• Automatic Dependent Surveillance – Broadcast (ADS-B)
• MultiLATeration (MLAT)

Mit der späteren Aufteilung des Frequenzbandes wurde von der ITU weitere Systeme mit einem primären Status zugeteilt. Im unteren Bandsegment mit dem Frequenzbereich zwischen 1164 MHz bis 1215 MHz erfolgte eine Frequenzzuweisung der ITU für den Aeronautical Mobile (R) Service. Derzeit führt die ICAO die Standardisierung des folgenden digitalen Funksystems durch:

• L-Band Digital Aeronautical Communications System (LDACS).

Ferner gibt es im oberen Band mit dem Frequenzbereich zwischen 1164 MHz bis 1215 MHz eine Zuweisung für Radio Navigation Satellite Service (RNSS, space-to-Earth & space-to-space, Navigationsfunkdienst über Satelliten). Diese wird derzeit genutzt durch:

• GPS L5 (englisch Global Positioning System, deutsch Globales Positionsbestimmungssystem) mit einer Mittenfrequenz für das L5-Signal von 1176,45 MHz
• Gallileo E5A und E5B mit einer Mittenfrequenz für das E5A-Signal von 1176,45 MHz und 1207,14 MHz für das E5B-Signal
• GLONASS L3OC (Globalnaja nawigazionnaja sputnikowaja sistema, deutsch ‚Globales Satellitennavigationssystem‘) mit einer Mittenfrequenz für das L3OC-Signal von 1202,025 MHz
• BeiDou B2a/B2b mit einer Mittenfrequenz für das B2a/B2b-Signal von 1191,79 MHz.

ICAO-Standards für die Nutzung der Signale der Satellitennavigationsysteme im Frequenzbereich zwischen 1164 MHz bis 1215 MHz sind in ICAO Annex 10, Volume 1 zu finden.

Deshalb verfügt das Gesamtsystem JTIDS/MIDS weltweit zum Schutz der Primär-Systeme nur in einigen Staaten über eine durch Einschränkungen und Auflagen beschränkte Frequency Clearance Agreement (FCA).

Zusätzlich musste durch die neuen Zuteilungen auch EMC-Tests zum Schutz der neueren durch ICAO genutzten Systeme erfolgen, damit darauf aufbauend die notwendigen Auflagen und Beschränkungen von jedem Staat festgelegt werden können. Aufbauend auf den Meßergebnissen werden von jedem Staat gesondert die Frequency Clearance Agreements (FCA) zur Nutzung von JTIDS/MIDS erklärt, wobei die zum Betrieb von JTIDS/MIDS erforderlichen Auflagen und Beschränkungen sich in den meisten FCA ähneln, jedoch dennoch in relevanten Parametern unterscheiden können.

Entwicklung seit 1970

Die Entwicklung des JTIDS begann Mitte der 1970er Jahre zur Ablösung des taktischen Datenlinks Link 4 (Fighter Data Link) mittels eines Multifunktionsradios unter Verwendung des Tactical Data Link 16 mit folgenden Funktionen:

• Datenfunk
• digitale Sprachübertragung
• sichere Identifizierung
• Integration von TACAN

Die Tactical Data Link 16 werden gemäß Standardization Agreement (kurz: STANAG) 5516 übertragen. Ein weiteres System, das in der NATO das Link 16-Verfahren verwendet, ist das Multifunctional Information Distribution System (kurz: MIDS).

JTIDS und MIDS sind technisch weitgehend kompatibel, so dass sie als Begriff häufig auch synonym verwendet werden.

Siehe auch

• MIDS