Từ lâu đã có nhu cầu truyền dữ liệu tương tác cho máy bay chiến đấu. Các máy bay chiến đấu phần lớn truyền thông tin bằng bộ đàm tương tự không bảo mật cung cấp duy nhất dịch vụ thoại. Việc này hạn chế nhiều đến việc chia sẻ dữ liệu tác chiến, thúc đẩy ra đời mạng lưới truyền dữ liệu có nhiều dịch vụ hơn dịch vụ thoại, bảo mật và có khả năng chống gây nhiễu.
Hệ thống truyền dữ liệu bao gồm các khả năng Liên kết Dữ liệu Số Chiến thuật (Tactical Digital Information Link - TADIL) cho trao đổi thông tin dữ liệu số qua mạng công cộng liên tục và luôn được cập nhập. Thông tin chính xác được truyền nhanh hơn và tin cậy qua hệ thống truyền thông số. Thêm vào đó, thông tin văn bản yêu cầu lượng nhỏ khung tài nguyên truyền dẫn so với thông điệp thoại, truyền dẫn tin cậy hơn trong tình huống chiến đấu.
Thêm vào đó điều chế số có nhiều lợi thế hơn so với điều chế tương tự. Bốn yếu tố quan trọng bao gồm: khả năng gửi dữ liệu; khả năng mã hoá thoại hoặc dữ liệu; dùng mã phát hiện và sửa sai tăng độ tin cậy và chất lượng truyền dẫn trên kênh tác động bởi nhiễu, can nhiễu, sai lạc fading; phụ thuộc vào kỹ thuật điều chế số nghĩa là phân tán năng lượng
TADIL J, JTIDS, LINK 16
Trong nhiều năm qua có nhiều hệ thống thông tin liên lạc ra đời hỗ trợ cho thông tin liên kết dữ liệu số chiến thuật hoặc trao đổi gần theo thời gian thực giữa các hệ thống dữ liệu chiến thuật. Mỗi hệ thống đều có đặc điểm thiết bị phần cứng và phần mềm khác nhau (ví dụ bước sóng, phương pháp điều chế, tốc độ truyền dữ liệu, phương tiện truyền dữ liệu ...) cũng như chuẩn thông điệp và giao thức. Hệ thống gần đây nhất là JTIDS/TADIL J hay còn gọi là Link 16 tại Hoa Kỳ. Link 16 là hệ thống liên kết dữ liệu số nodeless, chống nhiễu và mã hoá sử dụng thiết bị đầu cuối tương thích JTIDS để truyền và nhận thông điệp theo định dạng thông điệp TADIL J (TADIL J message catalog).
Tiêu chuẩn liên lạc dữ liệu và công nghệ Link 16 ra đời trong chương trình U.S. JTIDS từ năm 1975. Thiết bị đầu cuối JTIDS đầu tiền (Class 1) khá lớn và được lắp đặt trên máy bay cảnh báo sớm (AWACS) của Hoa Kỳ, UK và NATO. Các thiết bị JTIDS tiếp theo nhỏ gọn hơn (Class 2) cũng đã được phát triển. Tuy nhiên do giá thành cao, kích thước lớn và độ tin cậy thấp nên chỉ được sản xuất một số ít trang bị cho các đơn vị không quân đặc biệt như Không quân Hải quân Hoa Kỳ F-14Ds và một phi đội F-15Cs của Không quân Hoa Kỳ.
Chương trình Hệ thống Phân tán Thôgn tin Đa chức năng (Multifunctional Information Distribution System - MIDS) ra đời tạo ra thiết bị đầu cuối Link 16 nhỏ gọn, nhẹ dùng cho máy bay chiến đấu Hoa Kỳ và Đồng minh. MDIS là chương trình hợp tác quốc tế dẫn đầu bởi Hoa Kỳ và các đồng minh bao gồm Pháp, Đức, Ý và Tây Ban Nha.
Với hai kiểu thiết bị được phát triển trong chương trình này gồm Thiết bị đầu cuối Công suất Thấp (Low Volume Terminal - LVT) và Thiết bị Liên kết Fữ liệu Máy bay chiến đầu (Fighter Data Link - FDL), hệ thống Link 16 sẽ liên kết tất cả thiết bị bay chiến đấu trên không quan trọng bao gồm máy bay chiến đấu F-15, F-16, F/A-18 và máy bay chiến đấu đồng minh như Eurofighter Typhoon, Dassault Rafale, Saab JAS 39 ... Trong hình 1, MIDS liên kết máy bay chỉ huy trên không (airborne con-trollers), máy bay trinh sát và cảnh báo (ISR), và các trung tâm Chỉ Huy, Điều khiển C4ISR mặt đất.
Hình 1. Kiến trúc thông tin chiến thuật tương tác trong tương lai MIDS
Link 16 cung cấp thông tin chiến trận gần theo thời gian thực cho máy bay chiến đấu và trung tâm Chỉ huy Điều khiển Hoa Kỳ và Đồng Minh. Thông tin thể hiện bao gồm ảnh không lưu tích hợp bao gồm vị trí máy bay chiến đấu bạn và thù, dữ liệu tình huống chung, khuếch đại dữ liệu mục tiêu trên không và mặt đất bao gồm các mối đe doạ trên không. Thông tin này truyền đến điều khiển tích hợp máy bay chiến đầu từ trạm mặt đất hoặc điều khiển trên không và làm tăng khả năng cảnh báo tình huống máy bay chiến đấu cũng như khả năng tiêu diệt mục tiêu của trung tâm điều khiển, tránh mỗi đe doạ, tăng cường hiệu quả thành công của nhiệm vụ và giảm thiểu độ mất tập trung. Chi tiết miêu tả chức năng Link 16 trong chiếm ưu thế trên không (counterair), ngăn chặn (interdiction), áp chế không quân địch (SEAD), hỗ trợ không quân tầm gần (CAS) được miêu tả trong tài liệu COLE của Văn phòng Tích hợp Hệ thống Link 16 (Link 16 System Integration Office). Tài liệu miêu tả thông tin trao đổi, cách sử dụng hỗ trợ cho mỗi nhiệm vụ cũng như kiến trúc liên kết dữ liệu sử dụng.
Bảng 1 liệt kê các thiết bị đầu cuối Link 16 được lắp đặt sử dụng hoặc sẽ sử dụng trong tương lai.
| Thiết bị đầu cuối | Đang sử dụng | Có kế hoạch sẽ sử dụng trong tương lai (thời điểm năm 2010) |
| JTIDS Class 1 | Không | Không |
| JTIDS Class 2 |
Hoa Kỳ: F-14D, E-2C, ABCCC, JSTARS, MCE/TAOM, Rivet Joint, F-15C, tàu ngầm Anh: ADGE, Tornado F3, NIMROD MR |
Không phát triển thêm |
| JTIDS Class 2H | Hoa Kỳ: Máy bay cảnh báo sớm AWACS, MCE/TAOM NATO: AWACS, NADGE Anh/ Pháp: AWACS | Không phát triển thêm |
|
JTIDS Class 2H cho tàu thuyền Shipboard |
Hoa Kỳ: Hàng không mẫu hạm, tuần dương hạm, tàu khu trục aircraft carriers, destroyers, cruisers | Anh: hàng không mẫu hạm, tàu khu trục (carriers, destroyers) |
| JTIDS Class 2M |
Hoa Kỳ: FAAD, Patriot NL/GE: Patriot |
Không phát triển thêm |
| JTIDS Class 2R (Không được phát triển) | Không | Không |
| SHAR (phát triển từ 2R) | Không | Anh: máy bay Sea Harrier |
| MIDS LVT(1) | Không |
Hoa Kỳ: F-16, ABL, F/A-18A/F, Navyships, tàu ngầm Pháp: Rafale, AF ground C2, hải quân Đức: EF-2000, máy bay cảnh báo sớm trên không ACCS platforms, tàu chiến 124 Italian: Tornado FBX/SEAD, AMX,EF 2000, Hải quân Tây Ban Nha EF-2000, EF-18 Anh: EF-2000, JSF |
| MIDS LVT(2) | Không |
Hoa Kỳ: FAAD, THAAD, các trung tâm C2 Pháp: Dùng cho quân sự Italia: Trạm mặt đất C2 (Không quân và Lục quân) Tây Ban Nha: Máy bay cảnh báo sớm trên không ACCS |
Thuật ngữ LINK 16
Như đã đề cập bên trên, Link 16 dùng thiết bị đầu cuối tương thích JTIDS truyền và nhận thông điệp dữ liệu chuẩn TADIL J. Tiêu chuẩn giao diện thiết bị đầu cuối (phần cứng / phần mềm) được quy định trong Tiêu chuẩn Phân đoạn Hệ thống JTIDS (JTIDS System Segment Specification, DCB79S4000C), tiêu chuẩn thủ tục giao tiếp (thông điệp và giao thức) được quy định trong Chuẩn Thông điệp TADIL (TADIL J Message Standard , MIL-STD-6016).
Các định nghĩa và tiêu chuẩn được minh hoạ qua quá trình trao đổi thông tin cho nhiệm vụ cụ thể. Hình 2 là quy trình trao đổi cho nhiệm vụ chiếm ưu thế trên không. Thiết bị cảm biến giám sát trên máy bay AWACS phát hiện ra mối đe doạ. Phi hành đoàn AWACS gửi thông tin đến máy bay F-15C dùng Bộ điều khiển Màn hình Tình huống (situa-tion display console - SDC). Bộ xử lý bay (flight processor) nhận thông tin và chuyển nó thành thông điệp dạng TADIL. Thiết bị đầu cuối JTIDS Class 2H mã hoá thông điệp và truyền lên mạng JTIDS. Bộ đầu cuối JTIDS Class 2 trên máy bay F-15C nhận thông điệp, giải mã, lọc ra các thông điệp không liên quan. Bộ xử lý bay trích xuất nội dung từ thông điệp và hiển thị lên màn hình màu đa chức năng máy bay F-15C (MPCD).
Hình 2. Ví dụ truyền tin Link 16 cho vai trò chiếm ưu thế trên không.
Thiết bị vô tuyến tương thích JTIDS và giao thức, thông điệp dạng TADIL J được thể hiện rõ trên hình. Khái niệm Link 16 trong ví dụ trên chỉ gồm hai thành phần này. Địn nghĩa rộng hơn về Link16 được thể hiện trong hình 2. Việc trao đổi thông tin giữa các hệ thống được thực hiện bằng việc phi hành đoàn vận hành chức năng hệ thống để chuyển thông tin từ phi hành đoàn này sang phi hành đoàn khác. Mặc dù định nghĩa rộng hơn này không được đề cập trong bài viết này nhưng nó thể hiện rõ vai trò của phi hành đoàn trong Link 16 cũng như sự cần thiết tương tác giữa các phi hành đoàn.
Tại Hoa Kỳ thì có đôi chút nhầm lẫn xảy ra giữa JTIDS và Link 16 dùng để trao đổi dữ liệu. Thiết bị vô tuyến tương thích JTIDS (như MIDS) chỉ là thiết bị truyền thông tin. Cũng có nhầm lẫn xung quang việc sử dụng TADIL J. Một số coi đó là chuẩn của liên kết, một số coi đó là chuẩn cho định dạng thông điệp và giao thức (như trong MIL-STD-6016). Trong bài viết này TADIL J được hiểu chỉ là định dạng của thông điệp và giao thức.
Với NATO thì khác. Thông điệp và giao thức TADIL J là "Link 16" (STANAG 5516), trong khi đó các thành phần thiết bị truyền tin JTIDS là “MIDS” (STANAG 4175). Vì thế nên trong NATO thì Link 16 sử dụng với nghĩa hẹp hơn tại Hoa Kỳ. Cũng có sự khác nhau trong quy trình vận hành tiêu chuẩn: Hoa Kỳ dùng Quy trình Vận hành Nhiều TADIL Kết hợp (Joint Multi-TADIL OperatingProcedures - JMTOP) theo tài liệu Chairman Joint Chiefs of Staff Manual CJCSM6120.01, NATO dùng Allied Data Publication-16 (ADAP-16). Sự khác nhau giữa các quy trình thể hiện trong bảng 2.
Bảng 2 - So sánh tiêu chuẩn Link 16/TADIL J/JTIDS/MIDS
| Tiêu chuẩn | Tiêu chuẩn theo Hoa Kỳ | Tiêu chuẩn theo NATO |
| Tiêu chuẩn giao tiếp thiết bị đầu cuối (phần cứng / phần mềm) |
TIDS SSS DCB79S4000C |
MIDS STANAG 4175 |
| Định dạng thông điệp / giao thức |
TADIL J MIL-STD-6016 |
Link 16 STANAG 5516 |
| Tiêu chuẩn quy trình vận hành |
JMTOP CJCSM 6120.01 |
ADATP-16 |
Tổng quan về MIDS (Multifunctional Information Distribution System)
MIDS là chương trình hợp tác thành công cho các liên kết dữ liệu chiến thuật dựa trên Link 16 cho các máy bay chiến đấu thuộc khối NATO và được bộ quốc phòng Hoa Kỳ chỉ đạo lực lượng không quân tham gia. Hệ thống thông tin liên lạc này giúp 6 quốc gia chính NATO có hệ thống liên lạc có khả năng tương tác, mã hoá và chống nhiễu. Do tầm quan trọng như vậy nên MIDS được coi là tiêu chuẩn đánh giá gia nhập với các quốc gia tham gia NATO.
MIDS khác với các chương trình nghiên cứu khác phải qua thời gian đánh giá và thảo luận, MIDS được lựa chọn luôn coi là giải pháp ngắn hạn liên kết các hệ thống thông tin liên lạc. Bài viết này sẽ đánh giá về ưu điểm và nhược điểm của tương tác liên kết dữ liệu được thực hiện bởi các đối tác tham gia chương trình MDIS, một trong những số ít chương trình hợp tác quốc tế được các quốc gia hỗ trợ trong một thời gian dài.
Do sự phức tạp của MIDS nên việc đánh giá này được trình bày trong một bài viết riêng. Đánh giá sẽ bao gồm mục tiêu của chương trình và kiến trúc thiết bị đầu cuối MIDS, lịch sử phát triển chương trình trong thập kỉ vừa qua, sự phát triển của MIDS từ chương trình JTIDSjoint-service của không quân Hoa Kỳ, chi phí sản xuất thiết bị đầu cuối MIDS, so sánh với chi phí sản xuất thiết bị đầu cuối JTIDSClass 2R trong Không quân Hoa Kỳ.
Tại sao MIDS phổ biến
Có ba lí do chính làm cho MIDS trở nên phổ biến. Đầu tiên là yêu cầu điều hành đã được đề cập: MIDS cung cấp khả năng tương tác liên kết dữ liệu chiến thuật giữa các máy bay chiến đấu của khối NATO (tiêm kích và ném bom) với sân bay, đài chỉ huy mặt đất và trung tâm chỉ huy C2 trên tàu chiến. Do khả năng báo cáo vị trí và nhận dạng của thiết bị Link 16 nên MIDS có thể cung cấp thông tin máy bay bạn thù (IFF), một yêu cầu của liên minh NATO. Ngoài ra vì hệ thống liên lạc liên kết nhanh chóng và chính xác sẽ làm giảm rào cản về ngôn ngữ giữa các phi công do đó tích hợp hiệu quả hơn giữa các quốc gia NATO.
Thứ hai là các đồng minh Hoa Kỳ mong muốn hợp tác quốc tế và công nghệ với Hoa Kỳ. Hải quân và Không quân Hoa Kỳ đều tham gia đầy đủ vào chương trình này. Đối tác châu Âu lo ngại việc phát triển các hệ thống khác của Hoa Kỳ sẽ làm giảm sự đầu tư của Hoa Kỳ cho chương trình MDIS. Vì vậy MIDS là trường hợp phát triển hợp tác quốc tế điển hình mở rộng giữa các quốc gia NATO.
Cuối cùng mặc dù nhiều quốc gia NATO muốn có thiết bị đầu cuối Link16 nhưng họ không muốn mua thiết bị JTIDS từ các công ty công nghiệp Hoa Kỳ. Các quốc gia châu ÂU muốn duy trì các nhà máy sản xuất quốc phòng của riêng mình. Kết thúc chiến tranh lạnh ngân sách quốc phòng cả Hoa Kỳ và Châu Âu đều suy giảm. Áp lực từ việc cắt giảm ngân sách và mong muốn của các quốc gia Châu Âu sử dụng công nghệ Hoa Kỳ dãn đến việc các đối tác tham gia chương trình ủng hộ chương trình mua lại quốc tế tăng cường sự hợp tác quốc phòng giữa Hoa Kỳ và Châu Âu.