هذا هو الفصل A من ملاحظة C02 حول أجهزة الراديو التكتيكية والعسكرية: أجهزة الإرسال والاستقبال المحمولة، وثنائية القناة للقادة، وحقيبة الظهر، والمركبة والثابتة التي تربط الجنود الراجلين والمركبات والطائرات والمستشعرات والأنظمة غير المأهولة. ويجيب على أول سؤال هندسي يُوجّه إلى مورد البطاريات: كيف يعمل الراديو التكتيكي فعلاً، وبماذا يختلف عن جهاز لاسلكي ثنائي الاتجاه مدني، وما الحمل الكهربائي الذي تراه حزمة البطارية أثناء المهمة. ويستعرض بنية الراديو المعرّف بالبرمجيات ونطاقات التردد، وتدابير الحماية الإلكترونية حول القفز الترددي، وشبكات الهاتف المخصصة المتنقلة عريضة النطاق التي تنقل الفيديو والبيانات، والسلسلة التشفيرية وخصائص القدرة ثلاثية الحالات، ثم يختم ببيان صادق حول مكان بطاريات النيكل-هيدريد المعدني المحكمة. ويحوّل الفصل B هذه الخصائص إلى عدد خلايا وسعة، بينما يحوّلها الفصل C إلى إجراءات اختبار واعتماد. الأرقام المستشهد بها هي قيم نشرها المصنعون والجيوش وتُستخدم كمراجع توضيحية، وكل قيمة مستنبطة تُوسَم كذلك بدل تقديمها كمواصفة عامة.
الحقيقة 1. الراديو التكتيكي هو جهاز إرسال واستقبال معرّف بالبرمجيات، وليس جهاز لاسلكي بوظيفة ثابتة. ووفق بنية الاتصالات البرمجية الموروثة من نظام الراديو التكتيكي المشترك، تُحمَّل أشكال الموجة كبرمجيات، لذا يمكن لنفس العتاد تشغيل الصوت ضيق النطاق، والقفز الترددي، والشبكة عريضة النطاق، والأوضاع الساتلية. وتشمل عوامل الشكل المنتشرة المحمول، والمحمول ثنائي القناة للقادة، وحقيبة الظهر، والمركَب على مركبة، والثابت، إضافة إلى أجهزة راديو شخصية صغيرة. هناك نوعان تمثيليان منتشران هما AN/PRC-152 المحمول أحادي القناة متعدد النطاقات الذي يغطي 30-512 ميجاهرتز بقدرة حتى 5 واط، وAN/PRC-163 ثنائي القناة بنحو 30-512 ميجاهرتز على القناة الأولى، مع اتصالات ساتلية UHF تشمل أوضاعاً مرتبطة بـ MUOS وأشكال موجة MANET عريضة النطاق.
الحقيقة 2. الحماية الإلكترونية مدمجة في شكل الموجة. إن نشر الطيف بالقفز الترددي ينقل الموجة الحاملة عبر قنوات كثيرة كي لا يستطيع جهاز تشويش أو مستقبل اعتراض ثابت التردد تثبيت قناة واحدة؛ وتتراوح معدلات القفز العسكرية المنشورة بين نحو 100 إلى 10,000 قفزة في الثانية. فنظام SINCGARS، وهو نظام القتال البري في نطاق VHF 30-88 ميجاهرتز، يقفز نحو 100 مرة في الثانية عبر 2,320 قناة في الوضع القياسي، بينما يخدم HAVE QUICK II والجيل الثاني SATURN النطاق الجوي العسكري UHF 225-400 ميجاهرتز. ويتطلب القفز مفتاح أمان إرسال محمّلاً، بينما يُشفَّر محتوى الصوت بشكل منفصل.
الحقيقة 3. الشبكات التكتيكية الحديثة هي شبكات هاتف مخصصة متنقلة عريضة النطاق. تتشكل شبكة MANET وتُصلح نفسها بنفسها دون محطة قاعدية ثابتة، ويمكن لكل راديو إعادة إرسال حركة العقد الأخرى، وهو ما يهم في التضاريس الحضرية وتحت الأرض والجبلية. ويغطي شكل موجة راديو الجندي وشكل موجة الشبكة عريضة النطاق مستويَي الجندي والمركبة، بينما توسّع أشكال الموجة المملوكة مثل TrellisWare TSM مع إعادة إرسال Barrage وPersistent Systems Wave Relay/ANW2 الشبكة الشبكية إلى المستشعرات والأنظمة غير المأهولة. وكمرجع منشور، يسجل راديو MANET من طراز MPU5 استهلاك إرسال أقصى قدره 40 واط، واستهلاك استقبال 1.9 واط، واستهلاك استعداد 0.15 واط.
الحقيقة 4. الأمن سلسلة مستقلة ومعتمدة. أجهزة التشفير NSA Type 1 معتمدة لحماية المعلومات السرية وتُدار كصنف تشفيري خاضع للرقابة، وتُحمَّل المفاتيح عبر أجهزة تعبئة؛ فمفاتيح أمان الاتصالات تحمي المحتوى بينما تحمي مفاتيح أمان الإرسال القفز. وتشمل الخوارزميات الحديثة المعتمدة AES-256 في وحدات موثّقة، وتحمي مشفّرات الشبكة المضمّنة حركة IP على طبقة الشبكة. وهناك أجهزة راديو من غير Type 1 لمهام حساسة لكنها غير سرية، لذا تُطابَق فئة الراديو مع المعلومات التي تحملها بدل افتراضها.
الحقيقة 5. منظومة القدرة مختلطة وخاصة بكل منصة. فالحزم الأولية مثل BA-5590 تستخدم كيمياء ليثيوم-ثاني أكسيد الكبريت لعمر تخزين طويل، بينما تستخدم الحزم القابلة لإعادة الشحن مثل BB-2590 أيونات الليثيوم مع إلكترونيات إدارة ومقطعين اسميين حول 14.4 فولت و28.8 فولت. بطاريات NiMH المحكمة تُستخدم فعلاً في الدفاع: في بطاريات الميدان، وأجهزة راديو HF للدوريات، والحزم المهنية، لكنها ليست الكيمياء الرئيسية لأجهزة الراديو المحمولة الأمريكية في الخطوط الأمامية، والبيان الصادق لا يدّعي العكس. وتُشحن حزم النيكل تحت UN 3496 وتُعامل كبضائع غير مقيدة للشحن الجوي وفق الحكم الخاص IATA A199.
يجمع جهاز الإرسال والاستقبال التكتيكي رأس راديو، وموديماً يعاد ضبطه بالبرمجيات، ووحدة تشفير، ووحدة تحكم تدير لوحة المفاتيح والشاشة وتحميل أشكال الموجة. عند الاستقبال، يمر الهوائي عبر مرشحات ومضخم مقدمات إلى خالط ومزيل تشكيل، ثم تعيد وحدة فك الترميز بناء الصوت أو الفيديو أو البيانات وتشغّل مخرج الصوت أو الشبكة. وعند الإرسال، يُرمَّز المصدر ويُشفَّر ويُشكَّل ويُرسل عبر مضخم القدرة فقط عند تشغيل الراديو أو عندما يتطلب مخطط الشبكة إرسالاً. وبما أن شكل الموجة برمجي، يمكن تحديث الراديو ميدانياً إلى أوضاع قفز أو شبكة جديدة دون استبدال العتاد، وهي الفكرة الجوهرية لبنية الاتصالات البرمجية.
نطاقات التردد توافق المهمة. فالنطاق HF من 1.6 إلى 30 ميجاهرتز يقدم مدى بعيد وموجة أيونوسفيرية شبه عمودية السقوط لأجهزة راديو الدوريات وحقائب الظهر. والنطاق VHF المنخفض من 30 إلى 88 ميجاهرتز هو نطاق القتال البري SINCGARS، والـ VHF المرتفع من 108 إلى 174 ميجاهرتز يغطي الاستخدام المهني والنطاق الجوي المجاور، أما الـ UHF من 225 إلى 400 ميجاهرتز فهو النطاق الجوي العسكري ومنطقة سواتل UHF. وتمتد أجهزة الراديو متعددة النطاقات إلى 512 أو 520 ميجاهرتز، مع خيارات 762-870 ميجاهرتز ونطاق L/S للأوضاع عريضة النطاق والساتلية. فعلى سبيل المثال، يغطي AN/PRC-152 نطاق 30-512 ميجاهرتز حتى 5 واط، مع خيار يصل إلى 762-870 ميجاهرتز، بينما يعمل AN/PRC-163 من 250 ميللي واط إلى 5 واط في الأوضاع المحمولة، و10 واط في الاتصالات الساتلية، و3.2 واط في L/S، مع غمر حتى 20 متراً وكتلة نحو 1.13 كجم مع البطارية.
القفز الترددي هو إجراء مضاد إلكتروني كلاسيكي. فبدل البقاء على قناة واحدة، يغيّر الراديو التردد وفق مخطط متزامن، ويمكث لفترة وجيزة عند كل قفزة. وأي جهاز تشويش يجهل المخطط والمفتاح يجب أن يوزع قدرته على كامل النطاق أو يلاحق الموجة الحاملة، بينما لا يستطيع مستقبل الاعتراض تجميع مكالمة كاملة على تردد واحد. وتتراوح معدلات القفز المنشورة بين نحو 100 إلى 10,000 قفزة في الثانية، والقفز الأسرع يقصر النافذة المتاحة على كل قناة. يستخدم SINCGARS نحو 100 قفزة في الثانية عبر 2,320 قناة، ويحتاج النظام إلى مجموعة متغيرات محمّلة، تشمل مفتاحاً تشفيرياً ومفتاح أمان إرسال، قبل أن تتمكن الشبكة من العمل.
النظير المحمول جواً هو HAVE QUICK وHAVE QUICK II في نطاق UHF 225-400 ميجاهرتز، بينما يمثل SATURN تطور الجيل الثاني بقفز أسرع. ونفس أجهزة الراديو تدعم عادة أوضاع القناة الواحدة والمباشرة، وتعد احتمالية الاعتراض والكشف المنخفضة هدف تصميم إلى جانب التشفير. والقفز يغيّر حمل البطارية وخصائص الأمن: فمركّب التردد ومحرك التشفير يعملان عند كل قفز، ويبقي تزامن الشبكة وحدة التحكم نشطة حتى بين المكالمات الصوتية، وهو جزء من سبب عدم معاملة تيارات الاستعداد والاستقبال كأنها صفر.
حوّلت الشبكة عريضة النطاق الراديو التكتيكي من جهاز صوت إلى عقدة شبكة. تتشكل شبكة هاتف مخصصة متنقلة تلقائياً عندما تدخل أجهزة الراديو في المدى وتُصلح نفسها عندما تغادر العقد، ويمكن لكل عقدة إعادة إرسال الحركة كي تعبر الرسالة قفزات عدة دون بنية تحتية ثابتة. ويخدم شكل موجة راديو الجندي مستوى الجندي والمستشعر بحركة نقطة-إلى-نقطة عالية المعدل مثل الفيديو والصور، بينما يربط شكل موجة الشبكة عريضة النطاق الشبكات الفرعية للمركبات والمستوى الأعلى. وتنفّذ أشكال الموجة الوطنية والشركات المصنعة نفس الفكرة بطرق مختلفة: يستخدم TrellisWare TSM إعادة إرسال Barrage، حيث تُدمج إشارات إعادة الإرسال المتزامنة تعاونياً بدل توجيهها رزمة برزمة، بينما يستخدم Persistent Systems Wave Relay توجيهاً ديناميكياً لربط الأشخاص والطائرات المسيرة والروبوتات والكاميرات.
العمل الشبكي يضيف حمل شبكة مستمراً. يجب على أجهزة إعادة الإرسال أن تستقبل وتفك وترسل من جديد حركة الجيران حتى عندما لا يتحدث المشغّل، لذا تهم تيارات الاستقبال والاستعداد لراديو MANET بقدر ذروة إرساله. ويُظهر مرجع MPU5 التشتت: 40 واط عند أقصى إرسال عبر ثلاث سلاسل، و1.9 واط استقبالاً، و0.15 واط استعداداً. وكمرجع ثانٍ مختلف، تصف مواصفة شكل موجة وطنية دعم شبكات IP ذاتية التنظيم بتوجيه أحادي البث حتى 10 قفزات. القيم الدقيقة خاصة بكل طراز، لكن النمط ثابت: الإرسال يهيمن على قدرة الذروة، بينما يهيمن الاستقبال والاستعداد على الطاقة المتكاملة لمهمة طويلة.
| الوضع / شكل الموجة | الوظيفة | المستوى / النطاق |
|---|---|---|
| قناة واحدة / مباشر | صوت راديو-إلى-راديو أو شبكة تردد ثابت | كل النطاقات، أبسط إشارات |
| قفز SINCGARS | نحو 100 قفزة/ثانية عبر 2,320 قناة، ECCM | VHF 30-88 ميجاهرتز قتال بري |
| HAVE QUICK II / SATURN | قفز ECCM محمول جواً، SATURN جيل ثانٍ | UHF 225-400 ميجاهرتز نطاق جوي |
| SRW / WNW | شبكة IP عريضة النطاق للجندي والمركبة | مستويا الجندي والمركبة |
| TSM / Wave Relay (ANW2) | شبكة MANET مملوكة، وإعادة إرسال وروابط مستشعرات | راجل، وغير مأهول، وحضري/تحت الأرض |
| SATCOM UHF / MUOS | صوت ساتلي وبيانات عريضة من النوع الخلوي | ساتل UHF، وراء خط البصر |
الأمن يسير بالتوازي مع شكل الموجة. أجهزة NSA Type 1 معتمدة للمعلومات السرية وتُعامل كصنف تشفيري خاضع للرقابة طوال التصنيع والتوزيع والاستخدام والتخلص. وتُحمَّل المفاتيح بأجهزة تعبئة، وتبقى الوظيفتان منفصلتين: مفاتيح أمان الاتصالات تشفّر المحتوى، بينما تحمي مفاتيح أمان الإرسال مخطط القفز. وتستخدم الوحدات الحديثة خوارزميات موثّقة مثل AES-256، مع سياسات أمان منشورة تسمي الأوضاع المعتمدة ودوال البصمة، وتحمي مشفّرات الشبكة المضمّنة مثل أجهزة HAIPE حركة IP قبل دخول الشبكة الشبكية. لا تتطلب كل مهمة Type 1: فتُنشر أجهزة راديو من غير Type 1 لتلك الفئة من المعلومات، ويُختار نوع الراديو وفق البيانات التي يحملها.
في كل هذه الأوضاع، ترى الحزمة ثلاث حالات كهربائية. الاستعداد يبقي وحدة التحكم والتزامن حيّة بدورات نوم، والاستقبال يشغّل رأس الراديو ومفك الترميز مستمعين للشبكة، والإرسال يدفع مضخم القدرة بنبضات أو دفعات مجدولة. والمراجع المنشورة تجعل التشتت ملموساً. بالنسبة لراديو MANET MPU5، القيم هي 0.15 واط، و1.9 واط، و40 واط؛ أما لراديو EPM محمول آخر، فالورقة التقنية تسرد تيارات إرسال 1.6 أمبير عند القدرة الاسمية، و0.65 أمبير مخفّضة، و3.2 أمبير مرتفعة؛ وقد قاس راديو محمول قديم 41 ميللي أمبير في استقبال صامت، و76 ميللي أمبير عند مستوى صوت كامل، و350 ميللي أمبير عند الإرسال. لا تُنقل أي قيمة بين الطرازات، لكن كل حزمة يجب أن تزوّد بنبضة قوية عند الطلب بينما تقضي معظم عمرها تحت حمل منخفض.
اتفاقيتان لدورة العمل تحوّلان هذه الحالات إلى ساعات تشغيل. اتفاقية 5-5-90 تعني 5 في المئة إرسال، و5 في المئة استقبال، و90 في المئة استعداد، وهي اتفاقية متنقلة برية تُستخدم أيضاً في التسويق التكتيكي. أما اتفاقية 1:9، جزء إرسال مقابل تسعة أجزاء استقبال دون استعداد منفصل، فيستخدمها مصنعو راديو HF والدوريات. ولا تُقارن قيمة زمن التشغيل إلا عند تطابق الاتفاقية ودرجة الحرارة. وفي المركبات، يُشغّل مزيل بطارية الراديو من ناقل المركبة 28 فولت وفق MIL-STD-1275، ما يتطلب حماية ضد القطبية العكسية والنبضات والفولتية الزائدة، مع مولدات اختبار تنتج نبضات دائرة مفتوحة نحو 500 فولت؛ وتستخدم المنصات الجوية بدل ذلك MIL-STD-704.
لبطاريات النيكل-هيدريد المعدني المحكمة سجل دفاعي حقيقي، يُعرض بتروّي بدل المبالغة. فالبطاريات الميدانية الكبيرة تستخدم NiMH: بطارية ميدانية بريطانية هي وحدة NiMH بجهد 12 فولت وسعة 64 أمبير-ساعة مع مدفئات وموصلات بدرجة IP68، وبطارية ميدانية NiMH 24 فولت من الجيل الثاني لها رقم تسمية حلف شمال الأطلسي الخاص بها. ويقدم راديو HF للدوريات مثالاً أقرب إلى الراديو: جهاز حقيبة ظهر للدوريات منتشر يسرد خيار NiMH بسعة 13 أمبير-ساعة يمنح نحو 50 ساعة وفق اتفاقية 1:9، إلى جانب خيار ليثيوم-حديد-فوسفات 17 أمبير-ساعة بنحو 65 ساعة. والحزم المهنية ثنائية الاتجاه بصيغ 7.2 فولت و9.6 فولت، المبنية من خلايا 1.2 فولت، تُعرض على نطاق واسع بعمر خدمة في حدود 500 دورة. وفي المقابل، فإن أجهزة الراديو المحمولة الأمريكية في الخطوط الأمامية مثل PRC-152 وPRC-163 مصممة حول حزم ليثيوم، ولا تدّعي Weijiang أن NiMH المحكم يحل محلها في أجهزة الراديو القتالية المنتشرة.
لذا فإن مجالات NiMH المحكم الصادقة هي أجهزة راديو التدريب والحاميات، وHF للدوريات حيث يقدم البائع NiMH، والحزم المهنية والأمنية، والملحقات، والمشترين الذين يحتاجون لوجستيات أبسط. وتُشحن كيمياء النيكل تحت UN 3496 وتُعامل كبضائع غير مقيدة للشحن الجوي عند استيفاء حكم IATA A199، والمنبسط المستوي عند 1.2 فولت والبنية الخالية من الكادميوم يبقيانها عملية حيث تُسحب حزم NiCd. وتصنّع Weijiang خلايا NiMH محكمة وحزماً مجمّعة؛ ولا تصنع خلايا NiCd أو ليثيوم-أيون، وأي عمل على الليثيوم هو تجميع حزم وليس إنتاج خلايا.
إنه مبني حول الحماية الإلكترونية والتشفير المعتمد والشبكة عريضة النطاق. يقفز الترددات لمقاومة التشويش، ويستخدم تشفيراً معتمداً من Type 1 أو ما يعادله، ويشكّل شبكات MANET ذاتية الإصلاح ويمكنه الوصول إلى الشبكات الساتلية، وهو معتمد وفق معايير البيئة والتوافق الكهرومغناطيسي العسكرية. ويفتقر الجهاز المحمول العادي إلى تلك السلسلة المعتمدة وإن تشابه ظاهرياً.
يحمي من التشويش والاعتراض الثابت التردد. وبنقل الموجة الحاملة عبر قنوات كثيرة في مخطط متزامن محمي بمفتاح، يجبر الراديو جهاز التشويش على توزيع الطاقة عبر النطاق ويمنع مستقبل الاعتراض من تجميع مكالمة كاملة على قناة واحدة. ويظل التشفير المنفصل لازماً، لأن القفز وحده يخفي المخطط لكنه لا يخفي المحتوى أمام خصم جيد التجهيز.
الشبكة الشبكية تصون نفسها. فأجهزة الراديو تزامن التوقيت، وتعيد إرسال حركة الجيران، وتحدّث التوجيه، وتستمع إلى العقد الداخلة إلى الشبكة أو الخارجة منها، لذا تبقى تيارات الاستقبال والاستعداد نشطة حتى بين المكالمات. الإرسال يهيمن على قدرة الذروة، لكن الاستقبال والاستعداد يهيمنان على إجمالي الطاقة المتكاملة في مهمة طويلة.
نعم، في مواضع محددة: بطاريات ميدانية كبيرة، وبعض أجهزة راديو HF للدوريات حيث يكون NiMH خياراً معروضاً، وحزم مهنية. والحد الصادق هو أن أجهزة الراديو المحمولة الأمريكية في الخطوط الأمامية تستخدم حزم ليثيوم، لذا يُقدَّم NiMH كملائم للتدريب والحاميات والدوريات والتطبيقات الحساسة للوجستيات، وليس بديلاً شاملاً.
UN 3496 هو بند النقل البري لبطاريات النيكل-هيدريد المعدني، والحكم الخاص IATA A199 يسمح لبطاريات NiMH المجهّزة بشكل صحيح بالشحن الجوي كبضائع غير مقيدة. ولا يُستخدم رقم الأمم المتحدة نفسه في وصف بوليصة الشحن الجوي، ويختلف التعامل عن قواعد بطاريات الليثيوم، وهي ميزة لوجستية لكيمياء النيكل.
مفاتيح COMSEC تحمي محتوى الاتصال عبر التشفير، بينما تحمي مفاتيح TRANSEC الإرسال نفسه، بما في ذلك مخطط القفز الترددي. وهما متغيران منفصلان يُحمَّلان عبر أجهزة تعبئة، وتحتاج شبكة القفز إلى كليهما قبل أن تتمكن من العمل بأمان.
مراجع النظام والبنية: بنية الاتصالات البرمجية وإرث نظام الراديو التكتيكي المشترك يظهران في مواد الجيوش والمصنعين؛ وخصائص AN/PRC-152 وAN/PRC-163 تأتي من كتيبات وأوراق تقنية للمصنعين، وسجل حلف شمال الأطلسي لضمان المعلومات وقوائم التوريد. وتستند أوصاف القفز الترددي وECCM لـ SINCGARS وHAVE QUICK II وSATURN إلى وثائق برامج الجيوش، ومراجع تدريبية، ومراجع طيفية تقنية. وتغطي مواد MANET كلاً من SRW وWNW وTrellisWare TSM وPersistent Systems Wave Relay/ANW2، بما في ذلك وثائق تقنية للمصنعين ومراجعات أكاديمية للشبكات. وتشير السلسلة التشفيرية إلى ممارسة الأصناف الخاضعة للرقابة Type 1 لدى NSA، وسياسات أمان الوحدات المنشورة، ومواصفات مشفّرات الشبكة المضمّنة.
مراجع الخلية والحزمة والنقل: خصائص BA-5590 وBB-2590 تأتي من أوراق المصنعين، ومراجع التيار والقدرة ثلاثية الحالات تأتي من أوراق منشورة للراديو وMANET وتُستخدم كمراجع توضيحية لا مواصفات عامة. قدرة المركبات تتبع MIL-STD-1275 والقدرة الجوية MIL-STD-704. وتُعتمد خلايا وحزم النيكل وفق IEC 61951-2 وIEC 62133-1 وتُشحن تحت UN 3496، بينما يحدد حكم IATA A199 المسار الجوي غير المقيد؛ وأمثلة بطاريات الميدان وراديو الدوريات NiMH تحمل أرقام تسمية حلف شمال الأطلسي المنشورة أو أوراق المصنعين. لم تُختلق أي إحصاءات، ويعكس نطاق الكيمياء الممارسة المنتشرة بدل الادعاء بأن كيمياء واحدة تحل محل جميع الكيمياء الأخرى.
تزوّد Weijiang Power خلايا NiMH محكمة وحزم NiMH مجمّعة لأجهزة الراديو التكتيكية للتدريب والحاميات والدوريات والحزم الأمنية المهنية، مبنية وفق هندسة الراديو وطريقة تثبيته مع حماية على مستوى الحزمة. وتُعتمد الخلايا وفق IEC 61951-2 وIEC 62133-1 وتُشحن الحزم تحت UN 3496 بمسار جوي غير مقيد وفق IATA A199. أرسلوا لنا طراز الراديو، والفولتية الاسمية، ومستوى قدرة الإرسال، وشكل الموجة واتفاقية الدورة، ودرجة الحرارة، وتنظيم الشحن، وسنعمل على عدد الخلايا والسعة وتصميم تيار النبض وندعم اختبارات تقييمكم. اطلعوا على مجموعة منتجات NiMH من Weijiang لصيغ الحزم القياسية، أو تواصلوا مع فريق OEM لدينا بمواصفة الراديو وخصائص الحمل.
