Timing im Have Quick Frequenz-Hopping System

Have Quick wurde in den 1980er Jahren von der US Air Force entwickelt. Der primäre Zweck war, ein sicheres und störsicheres Kommunikationssystem für militärische Anwendungen zu schaffen, insbesondere für die Luftfahrt. Die Entwicklung war eine Reaktion auf die Notwendigkeit, Kommunikationssysteme vor elektronischen Gegenmaßnahmen (ECM) zu schützen, die von feindlichen Kräften eingesetzt werden könnten. Das System wurde so konzipiert, dass es ein Frequenzsprungverfahren nutzt, um die Kommunikation zu verschleiern und gegen Abhören und Störmaßnahmen resistent zu machen.

Das Have Quick Frequenz-Hopping findet sich

• in der militärischen Luftfahrt, um die sichere Kommunikation zwischen Flugzeugen, Bodenstationen und Luftbetankungsflugzeugen zu gewährleisten.
• Bodenbasierte militärische Einheiten nutzen Have Quick für die Kommunikation zwischen verschiedenen Einheiten, um eine sichere und stabile Verbindung in potenziell störanfälligen Umgebungen sicherzustellen.
• Auch die Marine verwendet Have Quick in Schiffen und U-Booten, um eine sichere Kommunikation bei maritimen Operationen zu gewährleisten.
• In einigen Fällen wird Have Quick auch in der Satellitenkommunikation eingesetzt, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der über Satelliten übertragenen Informationen zu erhöhen.

Durch die Verwendung von Have Quick wird die Wahrscheinlichkeit, dass ein Kommunikationskanal durch Störsender unterbrochen oder abgehört wird, erheblich reduziert.

Bei einem Have Quick System wechseln Teilnehmer an einer Kommunikation über eine Funkverbindung gleichzeitig die verwendete Funkfrequenz. Da die Zeitpunkte und die Frequenzen nur den Teilnehmern bekannt sind, ist es schwierig, das Gespräch abzuhören.

1. Frequenzsprungverfahren:
   • Grundprinzip: Beim Frequenzsprungverfahren wechseln Sender und Empfänger synchron in schnellen Intervallen die Frequenz nach einem vorgegebenen Muster. Dies erschwert es für Störsender, die Kommunikation zu unterbrechen, und für Abhörer, die gesamte Nachricht zu erfassen.
   • Pseudozufallssequenz: Das Frequenzwechselmuster basiert auf einer pseudozufälligen Sequenz, die durch einen Algorithmus erzeugt wird. Nur Geräte, die diesen Algorithmus und die Startparameter kennen, können die Frequenzen synchron wechseln.
2. Synchronisation:
   • Zeitquelle: Have Quick verwendet eine präzise Zeitquelle wie GPS / GNSS oder eine auf die Weltzeit UTC synchronisierte Atomuhr, um sicherzustellen, dass Sender und Empfänger synchron sind. Die genaue Zeit ermöglicht es den Geräten, zur selben Zeit auf die gleiche Frequenz zu wechseln.
   • Nettozeit (Net Time of Day, TOD): Eine genaue Uhrzeit, die allen beteiligten Geräten bekannt ist, sorgt dafür, dass alle Teilnehmer des Kommunikationsnetzwerks synchronisiert bleiben.
3. Schlüsselinformationen:
   • Wochennummer (WN): Die aktuelle Woche des Jahres.
   • TOD (Time of Day): Die genaue Tageszeit, oft im Sekundenbereich.
   • Word of the Day (WOD): Ein geheimer Schlüssel, der täglich geändert wird und die Frequenzsprungsequenz bestimmt. Nur autorisierte Geräte kennen diesen Schlüssel.
4. Betriebsmodi:
   • Have Quick I: Der ursprüngliche Standard, der in den 1980er Jahren entwickelt wurde.
   • Have Quick II: Eine erweiterte Version mit verbesserten Sicherheitsmerkmalen und zusätzlichen Funktionen, die in den 1990er Jahren eingeführt wurde.
5. Sicherheitsvorteile:
   • Abhörsicherheit: Durch das ständige Wechseln der Frequenzen wird es für einen Abhörer schwierig, eine vollständige Nachricht zu erfassen.
   • Störsicherheit: Frequenzsprungverfahren erschweren es einem Störsender, die Kommunikation zu unterbrechen, da dieser alle möglichen Frequenzen gleichzeitig stören müsste.

Die Verwendung eines präzisen Zeitcodes ist bei Have Quick von entscheidender Bedeutung. Die Teilnehmer müssen exakt zeitlich synchronisiert sein. Dafür benötigen sie eine gemeinsame Zeitquelle. Die genaue Zeit wird den Radios in Form eines nach STANAG 4430 oder ICD-GPS-060A standardisierten Zeitcodes zur Verfügung gestellt.

1. Synchronisation der Frequenzsprünge:
   • Exakte Koordination: Have Quick beruht auf einem synchronisierten Frequenzsprungverfahren, bei dem sowohl Sender als auch Empfänger die Frequenzen nach einem vordefinierten pseudozufälligen Muster wechseln. Ein präziser Zeitcode stellt sicher, dass beide Parteien genau zur gleichen Zeit auf die gleiche Frequenz wechseln.
   • Verhinderung von Desynchronisation: Ohne eine genaue Zeitquelle könnten kleine Abweichungen in den internen Uhren der Geräte zu einer Desynchronisation führen, wodurch die Kommunikation gestört oder unmöglich wird.
2. Sicherheit:
   • Vermeidung von Abhörversuchen: Ein präziser Zeitcode trägt zur Sicherheit bei, indem er sicherstellt, dass nur autorisierte Geräte, die die genaue Zeit kennen, die Frequenzsprünge korrekt vorhersagen können. Abhörer, die nicht synchronisiert sind, können den Kommunikationskanal nicht effektiv überwachen.
   • Schutz vor Störsendern: Störsender, die versuchen, die Kommunikation zu unterbrechen, müssen die genaue Frequenz und den genauen Zeitpunkt des Frequenzwechsels kennen. Ein präziser Zeitcode erschwert es ihnen, die Synchronisation zu erreichen und die Kommunikation zu stören.
3. Interoperabilität:
   • Gemeinsame Operationen: In militärischen Einsätzen müssen verschiedene Einheiten und Systeme miteinander kommunizieren können. Ein präziser Zeitcode stellt sicher, dass alle beteiligten Systeme synchronisiert sind und nahtlos zusammenarbeiten können.
   • Vereinheitlichung: Durch die Verwendung einer standardisierten Zeitquelle, wie GPS, wird sichergestellt, dass alle Geräte innerhalb eines Netzwerks die gleiche Zeitbasis verwenden, was die Interoperabilität und Effizienz der Kommunikation erhöht.
4. Netzwerkmanagement:
   • Zeitabhängige Funktionen: Viele erweiterte Funktionen und Protokolle innerhalb des Kommunikationsnetzwerks sind zeitabhängig. Beispielsweise kann die Priorisierung von Nachrichten oder das Umschalten zwischen verschiedenen Kommunikationsmodi auf genauen Zeitpunkten basieren.
   • Effiziente Nutzung des Spektrums: Durch die präzise Synchronisation der Frequenzsprünge kann das verfügbare Funkspektrum effizienter genutzt werden, was die Kapazität und Leistungsfähigkeit des Kommunikationssystems erhöht.
5. Robustheit und Zuverlässigkeit:
   • Fehlertoleranz: Ein präziser Zeitcode hilft, die Robustheit des Systems zu erhöhen, indem er sicherstellt, dass auch bei geringfügigen Störungen oder Verzögerungen in der Kommunikation die Synchronisation aufrechterhalten wird.
   • Reduzierung von Interferenzen: Durch die präzise Steuerung der Frequenzwechsel können Interferenzen mit anderen Systemen minimiert und die Zuverlässigkeit der Kommunikation verbessert werden.

Zusammengefasst ist der präzise Zeitcode bei Have Quick essenziell, um die Synchronisation, Sicherheit, Interoperabilität, Effizienz und Zuverlässigkeit des Frequenzsprungverfahrens sicherzustellen. Ohne eine genaue Zeitbasis könnten die Vorteile dieses Kommunikationssystems nicht vollständig realisiert werden.

Welche Zeitquellen werden verwendet?

• GPS (Global Positioning System): GPS-Signale bieten eine hochgenaue Zeitquelle, die weltweit verfügbar ist. Militärische GPS-Empfänger in Kommunikationsgeräten können die Zeitinformation (UTC – Coordinated Universal Time) von GPS-Satelliten in einer sehr präzisen Version empfangen und verwenden.
• Präzise interne Uhren: In Fällen, in denen GPS nicht verfügbar oder gestört ist, springt eine präzise und auf GPS synchronisierte interne Uhr als zuverlässige Zeitquelle ein. Es werden dabei OCXOs, Rubidium- oder Caesium-Atomuhren verwendet, die auch längere Ausfallzeiten der Satellitensignale mit einem stabilen Zeitsignal überbrücken.

Funktionsweise

• Initiale Synchronisation: Zu Beginn eines Einsatzes oder bei Aktivierung eines Geräts synchronisieren sich die Kommunikationsgeräte mit einer zuverlässigen Zeitquelle wie GPS, um die genaue UTC-Zeit zu erhalten.
• Laufende Synchronisation: Während des Betriebs verwenden die Geräte kontinuierlich die erhaltenen Zeitinformationen (WN, TOD) und den geheimen WOD, um die Frequenzsprünge synchron zu halten.
• Verteilung der Zeit: In einem Netzwerk können Bodenstationen oder spezielle Zeitverteilungsgeräte die genaue Zeit an alle beteiligten Geräte senden, um sicherzustellen, dass alle Geräte dieselbe Zeitbasis verwenden.

Die Verwendung dieser Zeitquellen und Zeitcodes gewährleistet, dass alle Geräte innerhalb des Have Quick-Netzwerks präzise synchronisiert bleiben, was für die effektive und sichere Kommunikation in militärischen Anwendungen unerlässlich ist.

Have Quick II ist eine erweiterte Version des ursprünglichen Have Quick-Frequenzsprungverfahrens, das entwickelt wurde, um die Sicherheit und Robustheit der militärischen Funkkommunikation weiter zu verbessern.

STANAG 4372 ist ein NATO-Standard (Standardization Agreement), der sich auf das Have Quick II-Funksystem bezieht. STANAGs sind Vereinbarungen zwischen NATO-Mitgliedsstaaten, die bestimmte technische Standards und Verfahren festlegen, um die Interoperabilität der Streitkräfte dieser Länder zu gewährleisten.

STANAG 4372 konzentriert sich auf die technischen Aspekte der Frequenzsprungtechnologie und der Sicherheitsanforderungen.

STANAG 4430 ist ein NATO-Standard, der die Anforderungen und Spezifikationen für das Have Quick II-Kommunikationssystem definiert. Dieser Standard legt fest, wie militärische Funksysteme Frequenzsprungverfahren und andere technische und operative Methoden verwenden, um eine sichere und störresistente Kommunikation zu gewährleisten.

STANAG 4430 beschreibt sowohl die technischen Spezifikationen als auch die betrieblichen Verfahren für Have Quick II. Er legt nicht nur die technischen Details der Frequenzsprungverfahren fest, sondern behandelt auch Aspekte wie Netzwerkmanagement, Störungsmanagement und Sicherheitsanforderungen.

ICD-GPS-060A steht für "Interface Control Document GPS Standard Positioning Service Signal Specification". Es handelt sich um ein offizielles Dokument, das die Spezifikationen des GPS (Global Positioning System) Standard Positioning Service (SPS) Signals festlegt. Es wird von der US Air Force veröffentlicht und enthält detaillierte technische Informationen über das GPS-Signal, einschließlich seiner Struktur, Modulation, Kodierung und Verwendung.

Have Quick ist ein spezifisches Frequenzsprungverfahren für die militärische Kommunikation. Es gibt mehrere ähnliche Systeme und Technologien, die ebenfalls Frequenzsprungverfahren oder andere Methoden zur Verbesserung der Sicherheit und Zuverlässigkeit der Kommunikation nutzen. Hier sind einige davon:

1. SINCGARS (Single Channel Ground and Airborne Radio System):
   • Ein weiteres militärisches Kommunikationssystem, das Frequenzsprungtechnologie verwendet.
   • Hauptsächlich für Boden- und Luftkommunikation innerhalb des US-Militärs entwickelt.
   • Bietet gesicherte Sprach- und Datenkommunikation.
2. Link 16:
   • Ein taktisches Datenverbindungssystem, das von NATO-Streitkräften verwendet wird.
   • Verwendet auch Frequenzsprungverfahren und bietet sichere Kommunikation für taktische Anwendungen.
   • Ermöglicht die Echtzeitübertragung von Daten, einschließlich Position, Identifikation und Statusinformationen.
3. SATURN (Second Generation Anti-Jam Tactical UHF Radio for NATO):
   • Ein modernes Anti-Jam-Funksystem für die NATO.
   • Entwickelt, um die älteren Have Quick-Systeme zu ergänzen oder zu ersetzen.
   • Bietet verbesserte Sicherheit und Störfestigkeit.
4. JTIDS (Joint Tactical Information Distribution System):
   • Ein taktisches Kommunikationsnetzwerk, das in Verbindung mit Link 16 verwendet wird.
   • Nutzt Frequenzsprungverfahren zur Verbesserung der Sicherheit und Verfügbarkeit der Kommunikationskanäle.
5. PRC-117G:
   • Ein tragbares Mehrband-Funkgerät, das von US-Streitkräften und NATO verwendet wird.
   • Unterstützt Frequenzsprungverfahren und andere Verschlüsselungstechniken für sichere Kommunikation.
6. EPLRS (Enhanced Position Location Reporting System):
   • Ein taktisches Netzwerk für das Schlachtfeld, das sichere und zuverlässige Positionsdaten sowie Kommunikationsdienste bereitstellt.
   • Nutzt Frequenzsprungverfahren, um Störungen zu vermeiden und die Kommunikationssicherheit zu gewährleisten.

Wir bieten eine Reihe von Timing-Systemen an, die HaveQuick Systeme mit einem präzisen Zeitcode versorgen, oder deren Codes lesen und an die weiteren Systeme an Board verteilen können.