JP2009171284A - 統合衛星通信機能を備えた戦術無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】シームレスな衛星通信機能を有するマルチバンド無線機を提供する。
【解決手段】無線機は、無線機の動作を制御するユーザ・インタフェースと、暗号化モジュールと、無線周波数スペクトルにおける周波数で暗号化データを送信するＬＯＳ無線送信器と、マイクロ波周波数スペクトル内の周波数で暗号化データを送信するＢＬＯＳ無線送受信器と、ＬＯＳ送受信器及びＢＬＯＳ送受信器の少なくとも一方に暗号化データをルーティングするルータとを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、戦術無線通信に関し、特に、シームレスな衛星通信機能を提供する戦術無線機に関する。

マルチバンドのマルチモード無線システムに向けた傾向は、兵の機動力の向上に対して高まっている要求に対応するものである。技術によって、小型化・軽量化した無線機器の製造が可能になっているが、全般的な通信機能は、要求に追随していない。地上無線通信の柔軟性、セキュリティ及び信頼性に対する必要性は相変わらず、非常に重要な課題となっている。更に重要な２つの、無線の制約として、周波数スペクトルの混雑、及び無線伝搬に対する物理的な限度がある。衛星通信の開発及び利用は、前述の制約を解消しようとするものである。

通常の戦術無線機への、衛星通信機能のシームレスな統合が必要である。前述の記載は、本明細書及び特許請求の範囲に関する背景情報を記載しているに過ぎず、先行技術を構成しない場合がある。

シームレスな衛星通信機能を有するマルチバンド無線機を提供する。無線機は、無線機の動作を制御するユーザ・インタフェースと、暗号化モジュールと、無線周波数スペクトルにおける周波数で暗号化データを送信するＬＯＳ無線送信器と、マイクロ波周波数スペクトル内の周波数で暗号化データを送信するＢＬＯＳ無線送受信器と、ＬＯＳ送受信器及びＢＬＯＳ送受信器の少なくとも一方に暗号化データをルーティングするルータとを含む。

本明細書及び特許請求の範囲の別の局面では、無線機は、無線機に関する戦術的認識データを生成する戦術アプリケーションを更に含み、LOS送受信器を用いて対象の宛先に戦術的認識データが到達できなかった場合にルータが戦術的認識データをBLOS送受信器にルーティングする。

更なる適用可能分野は、本明細書及び特許請求の範囲の記載から明らかになるであろう。本願の説明、及び特定の例は、例証の目的が意図されているに過ぎず、本発明の範囲を制限することを意図するものでない。

本明細書及び特許請求の範囲記載の図面は、例証の目的のために過ぎず、いかなるやり方においても本明細書及び特許請求の範囲記載の範囲を限定することを意図するものでない。

図１は、戦術無線機を使用することができる例示的な戦術環境１０を示す。この環境では、セキュアなサインオブサイト（LOS）通信ネットワーク１２は、２つ以上の無線機１４間で設定することができる。例示的な戦術無線機は、ハリス社から市場で入手可能なファルコンIIシリーズの無線製品からのハンドヘルド型無線機やマンパック型無線機を含み得る。他のタイプの無線機も本明細書及び特許請求の範囲によって想定されている。いずれにせよ、無線機１５の少なくとも１つには、後述するやり方で、シームレスな衛星通信機能が具備される。このようにして、ネットワーク・トラフィックを、ビヨンド・ライン・オブ・サイト（BLOS）通信リンクを介して衛星１６にルーティングすることもできる。衛星１６は同様に、ネットワーク・トラフィックを戦術作戦センター１７やその他の遠隔場所にルーティングする。戦術環境は、クイックハルト(quick-halt)通信ノード１８又は移動中車両上衛星通信ノード１９を更に含む。前述のノードの何れかがLOS通信ネットワーク１２内に入ると、そのネットワークからのトラフィックも前述のノードを介して戦術作戦センターにルーティングすることが可能である。

図２は、シームレスに統合された衛星通信機能を有する無線機２０の例示的な構成を表す。無線機２０は一般に、ヒューマン・インタフェース２２と、暗号化モジュール２４と、パケット・ルータ２６と、少なくとも２つの送受信機２７、２８とを含む。一方の送受信機は、無線周波数スペクトル（戦術VHF/UHFスペクトルなど）内の周波数で無線通信リンクを介してデータを送信するよう構成される（本明細書及び特許請求の範囲ではLOS送受信器として表す）。これに対し、他方の送受信は、マイクロ波周波数スペクトル（衛星通信スペクトル）内の周波数で無線通信リンクを介してデータを送信するよう構成される（本明細書及び特許請求の範囲ではBLOS送受信器として表す）。前述の無線機構成部分それぞれは、他の好ましい構成部分とともに後述する。適切な構成部分のみを後述するが、無線機の動作全般を制御し、管理するために、その他の既知の構成部分（例えば、電源）が必要である。本明細書及び特許請求の範囲のより広範な局面において、前述の構成部分をその他の異なる構成で構成することができることも想定されている。

ヒューマン・インタフェース２２は、無線運用者が無線機の動作を制御することを可能にする。例えば、ヒューマン・インタフェース２２は、無線運用者から音声データを捕捉し、音声データを無線運用者に向けて出力するオーディオ・インタフェース２３を含む。前述のオーディオ・インタフェースは、当該技術分野において周知である。ヒューマン・インタフェース２２も、送受信器の動作パラメータを構成するためのインタフェースを備える。例えば、運用者は、送受信器が動作する周波数を選択することができる。別の例では、インタフェースは、データの送信に用いる送受信器を運用者が選択することを可能にし得る。上記設計は、地球上に存在する電話番号の電話番号にかけて、電話機として無線機を使用することも可能にする。電話番号は前面パネルを介して入力され、この電話番号はＢＬＯＳリンクを介して、ネットワークに転送される。これによって、無線機組み込み暗号化を用いたセキュアなVoIPネットワーク、又は公衆交換電話網（PSTN）へのセキュアな電話通話への電話ゲートウェイが提供される。これによって、普通の電話サービス（POTS）の電話機と、無線機のユーザとの間での直接の電話接続が可能になる。

セキュアな通信を確保するためにオーディオ・インタフェースからの音声データが暗号化モジュールを介してルーティングされる。暗号化装置２５は、メッセージを暗号化し、復号するよう動作可能である。種々のアルゴリズムが想定されているが、暗号化モジュール２５は好ましくは、シエラ・タイプ１又はシタデル暗号化アルゴリズムを使用する。暗号化される前に、音声データはボコーダ２４を通過し得る。ボコーダ２４は、音声データをディジタル化し、次いで、その後の送信のためにデータ・パケットに分割する。データ・パケットは、インターネット・プロトコルや、特定のその他のタイプのネットワーク・ルーティング・プロトコルによって規定される。このようにして、デ―タ・パケットは、送受信器間で、かつ、ネットワーク内の別々のノードにルーティングすることができる。しかし、データをパケット形式で送出しなくてよいことが想定されている。

パケット・ルータ２６は、暗号化モジュールと、送受信器２７、２８との間に置かれている。パケット・ルータ２６は、送受信器２７、２８の一方又は両方に送信データ・パケットをル―ティングするよう、通常のマルチインタフェースIPルータと同様に機能する。無線機は、アドホックLOSネットワークの一部であり得る。したがって、パケット・ルータは、既知の手法によって、ルーティング・テーブル内の利用可能なノードを動的に維持する。同様に、受信データ・パケットをルータ２６によって送受信器の一方に転送することができる。例えば、LOS送受信器２７を介して受信されるデータ・パケットを、送信するためにＢＬＯＳ送受信器２８に再ルーティングすることができる。この設計における無線機は、LOS送受信器のみの無線機と、BLOS送受信器によってのみアクセス可能な遠隔LANとの間の接続性の単純化が可能になるLOS-BLOSゲートウェイを提供する。LOS無線機アウトステーション(outstation)と遠隔LANとの間の接続性は、認可されたアクセスを確保するためのセキュリティ関連付けの設定を用いて可能になる。

ＬＯＳ送受信器２７は、無線周波数スペクトルの周波数で無線通信リンクを介してルータからデータ・パケットを受け取り、データ・パケットを送信するよう構成される。例示的な実施例では、LOS送受信器は、30MHz乃至108MHzの周波数範囲で動作するVHFネットワーク・モジュールであり、通常、軍事レベルの無線機で使用される。あるいは、LOS送受信器は、300MHz乃至3GHzの周波数範囲で動作するUHFネットワーク・モジュールであり得る。無線周波数スペクトル内で動作する他のタイプの送受信器が、本明細書及び特許請求の範囲記載の範囲内に収まることが容易に分かる。

同様に、BLOS送受信器28は、マイクロ波周波数スペクトルの周波数で無線通信リンクを介してルータからデータ・パケットを受け取り、データ・パケットを送信するよう構成される。例示的な実施例では、BLOS送受信器２８は、Lバンドで動作し、インマルサットから市場で利用可能なブロードバンド・グローバル・エリア・ネットワーク（BGAN）送受信器モジュールである。市場で利用可能な衛星通信サービスを現在想定しているが、通信リンクは、専用通信サービスを用いて設定することができる。同様に、種々の周波数帯における他のタイプのBLOS送受信器（C、X、Ku又はKaバンドなどの他のマイクロ波スペクトル部分において動作する送受信器を含む）を使用することができる。

無線機２０には、LOS送受信器２７に結合されたアンテナ３２が具備されている。アンテナは、取り外し可能であるか、又は、無線機に永続的に結合され得る。指向性アンテナ３４も、ＢＬＯＳ送受信器２８に用いるために必要である。したがって、無線機には、取り外し可能に方向性アンテナを無線機に結合するインタフェース・ポートが更に具備される。

例示的な一シナリオでは、無線運用者は、ポータブル無線機とともに指向性アンテナ又は全方向性アンテナ３４を持ち運ぶ。無線運用中、無線運用者は、BLOS送信の必要性に直面し得る。無線運用者は次いで、手作業で向きが操作される指向性アンテナ又は全方向性アンテナをインタフェース・ポートに結合し、所望の衛星にアンテナを向ける。無線運用者には、GPSモジュールによって受け取られる位置情報に基づいて指向性アンテナの狙いを定めるために、正確なコンパスの仰角および方位角が通知される。

別の例示的なシナリオでは、ポータブル無線機２０は、可動の指向性アンテナ又は全方向性アンテナを有する、移動中の車両内にあり得る。この場合、無線機２０は、インタフェース・ポートを介してアンテナに結合される。動作中、無線は、LOS送受信器２７又はＢＬＯS送受信器２８にデータをシームレスにルーティングする。同様に、BLOS送受信器２８は、データを操縦コマンドとともにインタフェース・ポートを介して方向性アンテナにルーティングする。無線機インタフェース２２及びBLOS送受信器２８が単一のポータブル・エンクロージャ内に入っている。

無線機２０は、全地球測位システム（GPS）モジュール３６、及び１つ又は複数の戦術アプリケーション３７を更に含む。GPSモジュール３６は、当該技術分野において周知のやり方でタイムスタンプ及び位置情報を受け取るよう適合させる。戦術アプリケーション３７は、無線機に関する戦術的認識データを生成する。例えば、戦術アプリケーション３７は、GPSモジュール３６とインタフェースして、無線機の現在の位置情報を判定することができる。この位置情報は同様に、戦術作戦センターに送信するためにデータ・パケットに埋め込まれる。別の例では、無線機２０は、近くの爆発や砲撃などの危険な状態に無線運用者が直面した時点を検出するよう構成することができる。この場合、戦術アプリケーション３７は、戦術作戦センターへの送信のために、危険な状態に関するメッセージを作成することができる。他のタイプの戦術的認識データも本明細書及び特許請求の範囲によって想定されている。いずれにせよ、戦術的認識データは、暗号化モジュールにルーティングされ、次いで、無線機からの送信のためにルータにルーティングされる。

運用中、音声データ及び戦術的認識データを、図３に示すように無線機によって使用される送受信器間でルーティングすることができる。一部のデータ・パケットは、ネットワークを介して単にブロードキャストされるが、特定のデータ・パケットを特定の宛先にルーティングすることが意図されている。場合によっては、データ・パケットの対象の宛先は、LOSネットワークに存在する。したがって、この例示的なルーティング手法におけるデータ・パケットは全て、ネットワークを介して送信するために、LOS送受信器に４１で当初ルーティングされる。主にLOSネットワーク内でデータをルーティングすることによって、商用衛星リンクに関連した費用がある場合、その費用が削減される。

場合によっては、データ・パケットの対象の宛先は、LOSネットワーク外に存在する。例えば、戦術的認識データは好ましくは、LOSネットワークとは遠隔の戦術作戦センター宛である。戦術的作戦センターでは、戦術的認識データは、リアルタイムでかつ、好ましくは、地理的コンテキスト（地図上など）においてデータを表示するよう構成された戦場認識ソフトウェア・アプリケーションによって受け取られる。無線機には、BLOS送受信器が具備されていないことがあり得るか、又はそれを用いるよう現在構成されていない（例えば、指向性アンテナが利用可能でない）ことがあり得るので、データ・パケットはまず、前述の通り、LOS送受信器にルーティングされる。戦術作戦センター宛てのデータ・パケットは次いで、作戦センターにデータ・パケットを送信することができるLOSネットワーク内の別の無線機に直面し得る。このようにして、データ・パケットは、LOSネットワークにおける中間段階を介して、LOSネットワークの外のその対象宛先にルーティングされる。

配信を確実にするために、ルータは、LOS送受信器によって対象宛先に送出されたデータ４２の受信（例えば、肯定応答メッセージ）を確認するよう構成することができる。データ・パケットがその意図した宛先に到達することができない場合、ルータは、４４に示すように、BLOS送受信器にデータ・パケットをルーティングし始める。ＢＬＯＳ送受信器互換のアンテナ３４が無線機に利用可能な場合、ルータは、送信するために、データ・パケットをBLOS送受信器に自動的にルーティングする。BLOS送受信器互換のアンテナ３４が無線機に利用可能でない場合、無線運用者には、ヒューマン・インタフェース２２を介して、互換アンテナ３４を取り付けるよう通知され得る。更に、ヒューマン・インタフェースは、運用者が衛星に向けてアンテナを最適に向けることを可能にする受信信号強度レベルの表示を表示することができる。好ましい実施例では、戦術的認識データを含むデータ・パケットがＢＬＯＳ送受信器にルーティングされる一方、他のタイプのデータ・パケット（音声データなど）は、LOS送受信器に排他的にルーティングされ続ける。更にロバストなルーティング手法では、その意図された宛先へ到達できなかったデータ・パケットと同じ対象宛先を有するデータ・パケットのみがＢＬＯＳ送受信器にルーティングされる。

例示的な実施例では、ルータ２６は、意図された宛先からの受け取りが受信されるまで、LOS送受信器２７を介して送出されるデータ・パケットをキューイングすることができる。受け取りを確認すると、該当するデータ・パケットをキューから削除することが可能である。データ・パケットが、意図された宛先に到達することができない場合、ルータは、BLOS送受信器２８を用いて、キューイングされたデータ・パケットを再送信することができる。あるいは、ルータ２６は、データ・パケットを再送信しないことがあり得る一方、新たに受信されたデータ・パケットをBLOS送受信器２８に誘導することができる。

更に、データ・パケットは、LOS送受信器を用いて４５で周期的に送信し続けることができる。ルータは、意図された宛先によって前述のデータ・パケットの受け取りも確認する。このようにして、無線機は、意図された宛先との通信リンクが利用可能になる時点を判定することができる。通信リンクが利用可能になると、ルータは、４６で、BLOS送受信器へのデータ・パケットのルーティングを中止し、LOS送受信器へのデータ・パケットのルーティングを再開する。

前述のルーティング手法は、全てのタイプのデータ・パケットに適しているが、ルーティング手法は、戦術的認識データなどの選択されたデータ・パケット群にしか適用することができない。各種データ・パケットを、パケット・ヘッダの識別子によって区別することができる。同様に、ルーティング手法は、特定の宛先（すなわち、IPアドレス）を有するデータ・パケットにしか適用することができない。

データ・パケットは、送受信器によって設定されたリンクに関連した属性（例えば、信号対雑音比）に基づいて送受信器間でル―ティングすることもできる。可能性の高いシナリオでは、LOSネットワークは混雑することがあり得る。それによって、LOS送受信器を用いた送信のSNRが劣化する。この場合、ルータは、特定のリンク上のSNRを監視し、規定された閾値をSNRが下回るとデータ・パケットを一送受信器から別の送受信器にルーティングすることができる。使用する送受信器を選択する場合に、他のリンク属性をルータによって用いることができることが想定されている。

図4は、シームレスに統合された衛星通信機能を有する無線機20’の別の例示的な構成を表す。この構成では、無線インタフェース22’と、暗号化モジュール24’と、パケット・ルータ26’と、LOS送受信器27’が、一次無線機ハウジングに入っている。以下に別途明記しない限り、前述の無線機構成部分や何れかの他の必要な無線機構成部分それぞれは、前述と同様である。

二次ハウジング６４を次いで、BLOS送受信器２８‘に備える。BLOS送受信器28’は、指向性アンテナ34’に直接結合しても、前述のやり方で指向性アンテナ34’に、取り外し可能に結合してもよい。一次無線機ハウジング６２及び二次無線機ハウジング６４はそれぞれ、他方に接続するための外部ポート６３、６５を備える。互いに結合されると、一次無線機ハウジング６２内のパケット・ルータ26’は、二次無線機ハウジング６４内のBLOS送受信器28’にデータ・パケットを直接ルーティングすることができる。こうするために、ルータ26’は、BLOS送受信器28’への接続の存在を検出し、ルータに接続された場合にのみ、データ・パケットをBLOS送受信器にシームレスにルーティングするよう動作可能である。BLOS送受信器28’の動作パラメータは、一次無線機ハウジング６２上のヒューマン無線機インタフェース22’によって制御される。動作中、ＢＬＯＳ送受信器28’は、一次無線機ハウジング６２に常駐する電源のみに依存し得る。あるいは、二次ハウジング６４は、BLOS送受信器28’に給電するための別個の電源６６を含み得る。

戦術無線機を使用することができる例示的な戦術環境の図である。 シームレスに統合された衛星通信機能を有する無線機のブロック図である。 無線機によって使用することができる例示的なルーティング手法を表すフローチャートである。 シームレスに統合された衛星通信機能を有する無線機の別の構成のブロック図である。

符号の説明

20 無線機
22 ヒューマン・インタフェース
23 オーディオ・インタフェース
25 暗号化モジュール
26 パケット・ルータ
27 LOS送受信器
28 BLOS送受信器

Claims (10)

1. マルチバンド無線機であって、
   前記無線機の動作を制御するためのユーザ・インタフェースと、
   データを受け取るよう適合させ、前記データを暗号化するよう動作可能な暗号化モジュールと、
   無線周波数スペクトル内の周波数で暗号化データを受信し、該暗号化データを送信するよう適合させたLOS無線送受信器と、
   マイクロ波周波数スペクトル内の周波数で暗号化データを受信し、該暗号化データを送信するよう適合させたBLOS無線送受信器と、
   前記暗号化データを前記暗号化モジュールから受信するよう適合させ、前記暗号化データを前記LOS無線送受信器及び前記BLOS無線送受信器の少なくとも一方にルーティングするよう動作可能なルータとを備えるマルチバンド無線機。
2. 請求項1記載のマルチバンド無線機であって、前記ユーザ・インタフェースは、前記LOS無線送受信器及び前記BLOS無線送受信器送受信器の動作パラメータを運用者が構成することを可能にするマルチバンド無線機。
3. 請求項１記載のマルチバンド無線機であって、前記ユーザ・インタフェースは、前記ルータによって前記暗号化データがルーティングされる送受信器を運用者が選択することを可能にするマルチバンド無線機。
4. 請求項1記載のマルチバンド無線機であって、運用者から音声データを受信するためのオーディオ・インタフェースを更に備え、前記音声データが前記暗号化モジュールに入力されるマルチバンド無線機。
5. 請求項1記載のマルチバンド無線機であって、前記無線機に関する戦術的認識データを生成する無線機コントローラを更に備え、前記戦術的認識データが前記暗号化モジュールに入力されるマルチバンド無線機。
6. 請求項５記載のマルチバンド無線機であって、前記ルータは前記戦術的認識データを前記LOS無線送受信器にルーティングし、前記LOS無線送受信器を用いて前記戦術的認識データが対象宛先に到達することができない場合、前記BLOS無線送受信器にルーティングするマルチバンド無線機。
7. 請求項１記載のマルチバンド無線機であって、前記無線機のインタフェース・ポートに、取り外し可能に結合された指向性アンテナを更に備え、前記BLOS無線送受信器の動作パラメータ送受信器は、データを送信するよう前記指向性アンテナとインタフェースするマルチバンド無線機。
8. 請求項７記載のマルチバンド無線機であって、前記無線機に組み込まれた全地球測位システム（GPS）を更に備え、アンテナを方向付けるための情報は、前記GPSからの位置データに基づいて無線運用者に提供されるマルチバンド無線機。
9. 請求項１記載のマルチバンド無線機であって、前記ユーザ・インタフェース、前記暗号化モジュール、前記ルータ及び前記LOS無線送受信器が、ポータブル・エンクロージャに存在し、前記BLOS無線送受信器は、前記ポータブル・エンクロージャの出力ポートとの有線接続によって、取り外し可能に結合される別のエンクロージャに存在し、前記暗号化データは、前記ルータから前記有線接続を介して前記BLOS無線送受信器に直接ルーティングすることができるマルチバンド無線機。
10. 請求項１記載のマルチバンド無線機であって、前記ユーザ・インタフェース、前記暗号化モジュール、前記ルータ、及び前記LOS無線送受信器は、ポータブル電源を有するポータブル・エンクロージャに存在し、前記BLOS無線送受信器は、別の電源を有する別のエンクロージャに存在するマルチバンド無線機。

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