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Associazione Gruppo Telecomunicazioni e Tecnologie dell'Informazione - GTTI RIUNIONE ANNUALE 2012 Cagliari e Villasimius, 25-27 Giugno 2012 Le applicazioni industriali e le attività internazionali sulla Software-DefinedRadio e sulla Cognitive-Radio Indice Il punto di vista industriale Dov’è impegnata SELEX Elsag Il programma Nazionale • • Vista di Sistema Progetto SDR-Nazionale Cosa sta succedendo in Europa: • programmi, attività Cosa sta succedendo in USA: • programmi, gruppi di lavoro Conclusioni: i prodotti SDR SELEX Elsag 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 2 Il punto di vista Industriale verso SDR e CR Le Nazioni, (Stato Maggiore della Difesa per l’Italia) finanziano singolarmente sviluppi per attività di sistema rivolte al consolidamento del patrimonio di piattaforme/waveform nazionali (drivers: autonomia nazionale, obsolescenza vecchie radio non SDR, efficienza gestione operativa…) In Europa le coalizioni EDA (European Defence Agency) e OCCAR (Organisation Conjointe de Coopération en matière d'ARmement) finanziano sviluppi avanzati per accrescere la forza inter-nazionale verso un più efficiente e centralizzato assetto strategico. In US, JTRS ha indirizzato lo sviluppo della versione 4.0 della specifica SCA (Software Communication Architecture) WINNF (Wireless INNovation Forum), che rappresenta la convergenza di specifiche internazionali come la SCA-ESSOR (European Secure SOftware Radio). In regime di coalizione internazionale NATO ed estesa COALWNW (COALition Wideband Network Waveform) si stanno avviando iniziative per nuove forme d’onda come la NBWF (Narrow Band WaveForm) e la COALWNW. 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 3 Il punto di vista Industriale - Approccio Strategico (Presente e Futuro) Sistemi per uso Nazionale Sistemi per uso Coalizione Europea (Area ESSOR) Sistemi per Uso Europeo Sistemi per EXPORT NATO Sistemi per EXPORT 7/16/2012 Certificazione Nazionale di Sicurezza (R.I.S) ANS Capitolato SDR Nazionale Direzione Programma SDR SegreDifesa Architettura SDR ESSOR Specifica WF HDR Standard Architettura SDR ETSI (anche più di uno) Certificazione SDR OCCAR/EDA Di sorgente ESSOR, SvFA, JTRS Standard WF STANAG Certificazione Interoperabilità WF Certificazione SDR Europea Certificazione di Interoperabilità Sistemi per U.S.A © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. Standard Architettura SDR JTRS Certificazione JTEL 4 Dove è impegnata SELEX Elsag A. Programma SDR-N (SDR Nazionale) B. WINNTSEC (Wireless INTeroperability for SECurity) C. SCORED (Military SDR Capabilities Including Applying COgnitive) Radio Spectrum Management to the Security and Defence Domains) D. ESSOR (European Secure SOfwtare Radio) E. WOLF (Wireless rObust Link for urban Force operations) F. ESSaC (Euopean SDR Standardization and Certification) G. WInnF (Wireless Innovation Forum) H. COAL WNW (COALition Wideband Network Waveform ) I. 7/16/2012 CORASMA ( COgnitive RAdio for dynamic Spectrum MAnagement ) © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 5 SDR-N: Vista di Sistema Different tipi di piattaforme HW SDR: • • • • • Veicolare Hand-held Manpack Infrastructural/Naval Avionico (feasibility study) Target waveforms: • • • • SINCGARS Have Quick I/II MIL STD 188 220 C HF suite (STANAG 4538, 5066, 4285; MIL STD 188 110 B) Opzioni future per altre Target Waveforms 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 6 Progetto SDR del MOD Italiano (1) Il MoD italiano ha iniziato nel 2002 un progetto SDR (Software Defined Radio) allora strutturato in due parti di attività: • Attività SDR in Italia; • Partecipazione ai Programmi americani MIDS JTRS (Multifunctional Information Distribution System Joint Tactical Radio System); Con lo scopo di sviluppare una famiglia SDR interoperabile con le radio US JTRS e capace di ospitare waveforms JTRS in aggiunta a waveform nazionali/multinazionali. 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 7 Progetto SDR del MoD Italiano (2) Le attività italiane si svilupparono con un contratto di ricerca, finanziato al 50% da IT MOD ed al 50% da una società italiana di Finmeccanica, SELEX Communications (ora SELEX Elsag), con i seguenti obiettivi: • Acquisire una buona conoscenza della Software Communications Architecture (SCA) e dei problemi correlati al JTRS e agli altri; • Condurre studi e test su architetture HW e SW necessari a sviluppare piattaforme SDR conformi alla SCA; • Investigare specifiche aree tecniche e tecnologie abilitanti; • Dimostrare le capacità di comunicazione in accordo con lo standard SCA. 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 8 Program Overview del Progetto SDR del MoD Italiano Studi tecnologici COMSEC Sviluppo del Core Framework Partecipazione Al programma US MIDS-JTRS IPS Antenne Wide Band per Applicazioni navali Partecipazione al Programma ESSOR Dimostratore Tecnologico SDR 7/16/2012 Programma SDR del MOD Italiano © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. Prima Piattaforma Italiana che viene usata dal Programma Essor 9 Cosa sta succedendo in Europa 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 10 Scenario di interoperabilità WINTSEC SDR SDR Base Station (BS) / Node Multi-Std / Multi-Channel / Deployable SDR Terminal Multi-Std / Mono (Multi)-Channel(s) Terminal Coordination TETRAPOL Cell(s) TETRA Cell(s) WiMax Cell(s) SDR BS & Node VHF Net Voice & Data Services TETRAPOL TETRA Intelligent Roaming UHF Net VHF/ UHF Flexible Deployments SDR Terminal Cross Border Cooperation 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 11 SCORED: sintesi del progetto Technology Development Prospective – 30 Years 1st Gen – EU Military SDR - 2011 Next Gen – EU Military SDR Legal, Regulatory Operating Environment Capabilities based on ESDP Illustrative Scenarios Spectrum Management Cognitive Radio Conceptual Reference Overarching Architecture Waveform Portability (Military, Security, Commercial) Ensuring INFOSEC Requirements Evolution of Compatible and Open SDR Architecture Standardization Coordination with EDA SDR PT Building Blocks for SDR (RF, Digital, Analoq, HW, SW,…) 7/16/2012 Define a Strategy to Coordinate the different Initiatives ongoing in Europe © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. Evolution Overall Radio Market Induced By SDR 12 SDR Standardization/Certification (ESSaC) European SDR Standardization and Certification feasibility Study Programma lanciato da EDA Consorzio formato da 7 NCs: SELEX; INDRA; R&S; RADMOR; SAAB; THALES; EB In cui SELEX ha condotto il WP concernente la Standardizzazione nell’ambiente SDR Il programma ha raggiunto l’obbiettivo di porre le basi per un European agreement atto a deve essere applicabile alle La Standardizzazione (per permettere la Certificazione) lanciare un processo di seguenti aree: Standardizzazione & Certificazione Piattaforma (PTF): • La PTF sotto esame deve essere compliant una Reference Platform scelta come “La dell’architettura SDR incon Europa PTF Standard” per l’architettura SDR Waveform (WF): • • Le WFs sotto esame deve essere compliant con un’architettura SDR per garantire la portabilità. La WFs deve garantire Service Level Interoperability quando dislocata in un Ambiente di Coalizione - 7/16/2012 Questo punto è un punto atomico e può essere trattato separatamente dato che non è strattamente correlato alla architettura © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 13 Perché è importante la Standardizzazione dell’Architettura SDR La Standardizzazione dell’architettura SDR è: Per abilitare la creazione di un ‘Ecosistema SDR Globale’ Per mantenere l’originale promessa del mercato SDR riducendo sia i costi di acquisizione che i costi opertivi dei dispositivi Il punto di vista dellle industire Il punto di vista del Cliente Il Cliente percepirà il processo di standardizzazione come un opportunità per: • budget reduction costi Acquisizione • budget reduction costi Manutenzione Incrementando quindi la sua confidenza nell’impiego operativo grazie a un ben regolato e non più fallace accesso all’esperienza dell’interoperabilità tra sistemi diversi in scenari multinazionali Le Industire percepiranno questo processo come un opportunità per: Portabilità nei Sistemi SDR • • • Progettazione delle WF in ambiente aperto, multinazionale per fornire • • 7/16/2012 Una effettiva architettura SCA ‘component-level’ Reale riconfigurabilità del dispositivo SDR coinvolto Una più moderna organizzazione delle API su cui la WF appoggerà Inter-Network WF interoperability Intra-Network WF interoperability Grade of computational power (GoEC) del dispositivo SDR/SCA in uso © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 14 ESSOR – General Aspects/Participating States ESSOR Finland European Secure SOftwaredefined Radio France Italy Poland Spain 7/16/2012 Sweden © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 15 ESSOR – Target L’obiettivo di “ESSOR Programme” è di fornire le basi per lo sviluppo e produzione di prodotti Software Defined Radio (SDR) in Europa, per incontrare i requisiti per l’impiego di tali dispositivi in Europa entro il periodo 2011-2015 (in accordo ai programmi SDR Nazionali). Il programma ESSOR indirizza i seguenti punti: • prevista Definizione e Implementazione ESSOR, ovvero una architettura SDR È una seconda fase dell’architettura (ESSOR Phase 2) per sviluppare definita per facilitare la WF portability tra piattaforme SDR eterogenee. ulterioremente quanto fatto in ESSOR Phase 1: ad oggi in • Definizione e sviluppo e porting di una WF High Data Rate (ESSOR HDRWF) per studio/valutazione dalle Nazioni RFI verso le stesse Mobile Ad-Hoc network (MANET) per ESSOR applicazionieinlaambiente Terrestre con l’obiettivo di industrie vinsero il contratto di Ph1 è attesa. ottenereche Service Level Interoperability traESSOR forze di Coalizione. Legacy WF 1 ESSOR HDRWF Legacy WF n WF Applications WF Portability ESSOR Architecture APIs Voice Data SDR Platforms ESSOR Architecture ESSOR Architecture Radio HW Platform 1 Radio HW Platform 2 Voice Data WF Interoperability 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 16 WOLF (Wireless rObust Link for urban Force operations) WOLF è un progetto dell’EDA finalizzato alla definizione di una forma d’onda di coalizione per soldato dismounted. La forma donda distribuisce sia radio comunicazioni tra i soldati appiedati che informazioni di Situational Awareness 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 17 Cosa sta succedendo in US 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 18 JTRS – Joint Tactical Radio System È considerato il programma fondamentale dal Dipartimento della Difesa Americano (DoD). Il Joint Tactical Radio System (JTRS) è una iniziativa del Dipartimento di Difesa per sviluppare una famiglia rivoluzionaria di radio tattiche, software e programmabili atte a fornire servizi di comunicazione voce, dati, e video sul campo, così come interoperabilità tra le unità dislocate sul campo in operaiozni congiunte. È diviso in diversi “Cluster”: Joint Tactical Radio System Airborne, Maritime-Fixed Station (JRTS AMF) Joint Tactical Radio System Enhanced MBITR (JEM) Joint Tactical Radio System Ground Mobile Radio (JTRS GMR) Joint Tactical Radio System Handheld, Manpack, Small Form Fit (JRTS HMS) Joint Tactical Radio System: Software Communications Architecture (SCA) Joint Interoperability Test Command (JITC) 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 19 WINNF Associazione no-profit World-Wide formata dalle maggiori aziende nel settore delle telecomunicazioni che ha lo scopo di indirizzare le problematiche legate alla Software Defined Radio (SDR), Cognitive Radio (CR) e Dynamic Spectrum Access (DSA) Rappresenta di fatto un ponte trans-atlantico che serve per il mutuo scambio di informazioni tra le industrie, a seguito della modernizzazione portata dal mondo SDR dai vari programmi che nascenti e già in essere (ESSOR, JTRS, ecc.) Il lavoro è suddiviso tra diversi Working Groups: SCA Work Group - Test, Evaluation and Certification Work Group; SCA Implementation Guide Work Group (SCA Users Group); SCA Work Group - API Work Group; Security Working Group; Transceiver Facility Work Group; International Tactical Radio Special Interest Group; Cognitive Radio Work Group; SCA NEXT . 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 20 Cosa sta succedendo in ambito NATO 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 21 NATO NBWF (Narrow Band Waveform) – Request For Information Lo scopo è di fornire una Coalition Tactical WF (Combat Radio - CR) che permetta contemporaneamente il miglioramento della funzionalità di ‘Combat Identification’ NATO NBWF formerà una NATO Coalition 25 Khz Narrow band MANET sicura e Interoperabile I Deliverables in accordo con la RFI saranno: 1. Sviluppo delle Specifiche del “Two-Level of Ambitions (Level-1, Level -2)” 2. Functional Reference SWs 3. Target WFs in Platform-1 e Platform-2, in accordo quanto scritto nell’offertta. Timeframe: • • Request For Information inoltrata alla fine di Gennaio 2011 Fine delMultinational Project 4Q15 Un Multinational Project è proposto per completare le specifiche della NBWF e sviluppare i prototipi 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 22 Cosa sta succedendo in ambito di coalizione (extra-NATO) Coalition Wideband Networking Waveform (COAL-WNW) Le rispettive industrie Nazionali non sono state coinvolte nella fare peliminare. COALWNW vorrà definire una WF (definita in ambiente Collaborativo), capace di fornire migliorate comunicazioni tattiche in ambiente di coalizione, pur essendo implementata sulle piattaforme nazionali, creando link tra unità provenienti da differenti nazioni e di diversa natura (Veicoli, Soldati, Elicotteti) 7/16/2012 Le sue principali caratteristiche saranno: Service Set Migliorato (voce, video, targeting, …) Waveform a larga banda per connettività ad-hoc mobile in reti magliate. Architetture a Multiplo Tier È possibile che vi siano similitudini con la ESSOR Ph2 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 23 Evoluzione della SDR verso la Cognitive Radio Software Defined Radio Cognitive radio 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 24 Uso efficiente dello spettro Spectrum Holes Primary User Primary User Secondary/Opportunistic User Primary User Primary User f Gli hanno “noleggiare” la licenza di utilizzo vengono chiamati “Primary Altriutenti utentiche possono le frequenze libere Users” (PU) e hanno priorità di utilizzo dello spettro Si sfrutta quindi una opportunità di trasmissione Le frequenze temporaneamente lasciate libere dai PU vengono chiamte Tali utenti vengono “Spectrum Holes” chiamati Secondary/Opportunistic Users 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 25 Il Paradigma Cognitive Radio (CR) E’ un paradigma che permette alla rete o ai nodi wireless di cambiare automaticamente particolari parametri di trasmissione o ricezione per eseguire più efficientemente le proprie funzioni basandosi sull’osservazione di parecchi fattori esterni ed interni all’ambiente cognitive radio, come lo spettro di frequenze radio, il comportamento dell’utente, e lo stato della rete. Prendendo come base un sistema SDR, quindi, questa nuova visione prevede terminali in cui il layer fisico sia completamente riconfigurabile e in grado di adattarsi al canale wireless, al traffico sulla rete o alle preferenze/richieste dell’utente. La Software Defined Radio, per la sua caratteristica di rapida riconfigurabilità, costituisce la naturale piattaforma su cui costruire il nuovo paradigma Cognitive Radio 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 26 La trasformazione in atto La trasformazione delle Forze Armate in una struttura piu’ leggera, agile e tecnologica richiede uno sfruttamento intensivo dello spettro elettromagnetico al fine di realizzare un’architettura retecentrica in grado di bilanciare l’effettiva riduzione delle risorse disponibili. Durante la missione “Operation Allied Force” in Kosovo (1999), il DoD americano ha utilizzato una banda RF del 250% piu’ ampia di quella utilizzata per “Desert Storm” in Iraq (1990) mentre ha dispiegato soltanto il 10% degli uomini. Lo stesso e’ accaduto in “Enduring Freedom” in Afghanistan (2001) con il 390% di banda addizionale ed una forza di terra pari a solo l’11% di Desert Storm. Lo spettro e’ pero’ una risorsa finita ed anche molto ambita, non solo per applicazioni militari ma sopprattuto civili. 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 27 Cognitive Radio: “il sogno di ogni utente” Public hot-spot 802.11 ? Office WLAN 802.11 Wireless multimedia Anywhere, Anytime DVB-H DAB Tomorrow’s new standard Cellular Mobile ‘High Rate High Mobility’ 7/16/2012 Broadband Wireless Access 802.16 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 28 CORASMA – Overview del progetto CORASMA è un progetto dell’EDA finalizzato all’applicazione del concetto “Cognitive Radio” per la gestione dinamica dello spettro in ambito militare. Al progetto CORASMA partecipano 16 Partner in rappresentanza di 7 Nazioni. 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 29 CORASMA – Overview del progetto CORASMA è un progetto dell’EDA finalizzato all’applicazione del concetto “Cognitive Radio” per la gestione dinamica dello spettro in ambito militare. Al progetto CORASMA partecipano 16 Partner in rappresentanza di 7 Nazioni. Dynamic Spectrum Management Oggi sta emergendo una nuova metodologia, chiamata Dynamic Spectrum Management (DSM), che consente l’accesso coordinato ad uno spettro di frequenze condiviso. Gli MoD considerano il DSM come una nuova metodologia in grado di superare le limitazioni insite nell’assegnazione statica dei piani frequenze permettendo un adattamento dinamico alle situazioni tempovarianti del “digital battlefield” (mobilita’ delle truppe, jammers, ...) Il WP2 “Dynamic Spectrum Management” di CORASMA e’ finalizzato allo studio delle applicazioni militari del concetto DSM, in particolare lo scopo del WP2 consiste nel risolvere tutte le preoccupazioni del Cliente relative all’implementazione del DSM all’interno del Sistema di Comunicazioni Tattico (TCS). 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 30 Conclusioni – Fattori abilitanti per il successo dell’SDR nel mercato e strategia di SELEX 1. 2. 7/16/2012 Mantenendo gli impegni sottoscritti nel programma SDR Nazionale A. Progettando, producendo, vendendo, un set di piattaforme SDR B. Migrando tutte le WF Legacy sopr le piattaforme SDR, stabilendo il poting Paradigm. Essendo Internazionale A. Prendendo parte ad attività euroee per la standardizzazione e la certificazione dell’architettura SDR. B. Prendendo parte ad attività europee per lo sciluppo di architetture SDR e waveforms. C. Prendendo parte ad attività internazionali concernenti la standardizzazione e la certificazione D. Prendendo parte a progetti di WF su base NATO (NATO NBWF, COALWNW). E. Prendendo parte a progetti europeri (EDA) e Nazionali per aquisire Knowhow tecnologico © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 31 Conclusioni – SELEX SDR PRODUCTs HAND HELD SDR SYSTEM SECURE FOUR CHANNEL VEHICULAR SDR SYSTEM MAN-PACK SDR SYSTEM 7/16/2012 AIRBORNE SDR SYSTEM © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. Ground Fixed/Naval SDR SYSTEM 32 Domande? 7/16/2012 © Copyright SELEX Elsag. All rights reserved. 33