本稿は戦術・軍用無線機に関するノートC02の第A章であり、下車した兵士、車両、航空機、センサー、無人システムを接続する携帯型、複信チャネルの指揮官用、背負い式、車載型、据置型のトランシーバーを対象とする。電池供給業者に向けられる最初の技術的な質問、すなわち戦術無線機が実際にはどう動作し、民生用の双方向トランシーバーと何が違い、任務中に電池パックがどのような電気的負荷を受けるのかに答える。ソフトウェア無線アーキテクチャと周波数帯、周波数ホッピングを中心とした電子防護手段、映像とデータを運ぶ広帯域モバイルアドホックネットワーク、暗号チェーン、3状態の電力プロファイルを順に扱い、最後に密閉型ニッケル水素電池の位置づけを誠実に説明する。第B章はこのプロファイルをセル数と容量に、第C章は試験と認証の手順に変換する。引用する数値はメーカーと軍が公表した値であり、説明用の参照として用い、外挿した値はすべてその旨を明示して、万能な仕様としては提示しない。
要点1。戦術無線機はソフトウェア定義のトランシーバーであり、機能固定のトランシーバーではない。統合戦術無線システムから受け継いだソフトウェア通信アーキテクチャに従い、波形はソフトウェアとして読み込まれるため、同じハードウェアで狭帯域音声、周波数ホッピング、広帯域ネットワーク、衛星モードを実行できる。配備される形態は携帯型、複信携帯の指揮官用、背負い式、車載型、据置型のほか、小型の個人用無線機がある。代表的な配備機種としては、30–512 MHzをカバーし最大5 Wの単信マルチバンド携帯型AN/PRC-152と、第1チャネルが約30–512 MHzで、MUOS関連モードを含むUHF衛星通信と広帯域MANET波形を備える複信のAN/PRC-163がある。
要点2。電子防護は波形に組み込まれている。周波数ホッピングによるスペクトラム拡散は、搬送波を多数のチャネル間で移動させ、固定周波数の妨害機や傍受受信機が1つのチャネルを捕捉できないようにする。公表された軍用のホップ速度は毎秒約100～10,000ホップである。VHF 30–88 MHz帯の地上戦闘システムであるSINCGARSは、標準モードで2,320チャネルを毎秒約100回ホップし、HAVE QUICK IIと第2世代SATURNはUHF 225–400 MHzの軍用航空帯を担う。ホッピングには読み込んだ伝送セキュリティ鍵が必要で、音声内容は別に暗号化される。
要点3。現代の戦術ネットワークは広帯域モバイルアドホックネットワークである。MANETは固定基地局なしで自律的に形成・修復され、各無線機が他ノードのトラフィックを中継できるため、市街地、地下、山岳地形で重要となる。兵士用無線波形と広帯域ネットワーク波形は兵士と車両レベルをカバーし、TrellisWare TSM（Barrage中継）やPersistent Systems Wave Relay/ANW2などの専有波形は、メッシュをセンサーや無人システムへ広げる。公表資料として、MANET無線機MPU5は最大送信時40 W、受信時1.9 W、待機時0.15 Wの消費とされる。
要点4。セキュリティは独立した認証済みチェーンである。NSAタイプ1の暗号装置は機密情報の保護に認定され、管理対象暗号品目として管理され、鍵は充填装置で読み込む。通信セキュリティ鍵が内容を守り、伝送セキュリティ鍵がホッピングを守る。現代の承認アルゴリズムには検証済みモジュールでのAES-256が含まれ、インラインネットワーク暗号機がネットワーク層でIPトラフィックを保護する。機密ではないが機微な任務向けには非タイプ1の無線機もあり、無線機の等級は想定ではなく運ぶ情報に合わせて選ぶ。
要点5。電源のエコシステムは混合でプラットフォーム依存である。BA-5590などの一次電池パックは長期保存のためリチウム二酸化硫黄の化学を用い、BB-2590などの充電式パックは、管理電子回路と約14.4 Vと28.8 Vの2つの公称セクションを備えるリチウムイオンを用いる。密閉型NiMHは野戦電池、巡邏HF無線機、業務用パックで実際に防衛用途に使われているが、米軍前線の携帯無線機の主力化学ではなく、誠実な説明はその反対を主張しない。ニッケル系パックはUN 3496で輸送され、IATA特別規定A199により航空輸送では非制限として扱われる。
戦術トランシーバーは、無線ヘッド、ソフトウェアで再構成可能なモデム、暗号モジュール、キーボード、画面、波形の読み込みを管理するコントローラーを組み合わせる。受信時は、アンテナがフィルタとフロントエンド増幅器を通り、ミキサーと復調器へ進み、復号器が音声、映像、データを再構成して音声またはネットワーク出力を駆動する。送信時は、信号源が符号化、暗号化、変調され、無線機が押されるかネットワーク計画が送信を求めるときだけ電力増幅器を通して送られる。波形がソフトウェアであるため、ハードウェアを交換せずに現場で新しいホッピングやネットワークモードへ更新でき、これがソフトウェア通信アーキテクチャの中心的な考えである。
周波数帯は任務に対応する。1.6～30 MHzのHFは長距離とほぼ垂直入射の電離層波を提供し、巡邏や背負い無線機に用いる。30～88 MHzの低VHFはSINCGARSの地上戦闘帯であり、108～174 MHzの高VHFは業務用途と隣接する航空帯をカバーし、225～400 MHzのUHFは軍用航空帯とUHF衛星領域である。マルチバンド無線機は512または520 MHzまで広がり、広帯域と衛星モード向けに762–870 MHzとL/S帯の選択肢を持つ。例えばAN/PRC-152は30–512 MHzを最大5 Wでカバーし、762–870 MHzまでの選択肢がある。AN/PRC-163は携帯モードで250 mW～5 W、衛星通信で10 W、L/S帯で3.2 Wであり、20 mまでの浸水と電池込みで約1.13 kgの質量に対応する。
周波数ホッピングは古典的な電子対抗手段である。1つのチャネルにとどまる代わりに、無線機は同期した計画に従って周波数を変え、各ホップに短くとどまる。計画と鍵を知らない妨害機は、電力を帯域全体に分散するか搬送波を追跡する必要があり、傍受受信機は単一の周波数で通話全体を組み立てられない。公表されたホップ速度は毎秒約100～10,000ホップであり、ホップが速いほど各チャネルで利用できる時間が短くなる。SINCGARSは2,320チャネルで毎秒約100ホップを用い、ネットワークが動作する前に、暗号鍵と伝送セキュリティ鍵を含む一連の変数の読み込みが必要である。
航空搭載の対応はUHF 225–400 MHz帯のHAVE QUICKとHAVE QUICK IIであり、SATURNはより高速なホッピングへの第2世代の進化である。同じ無線機は通常、単信や直接モードもサポートし、傍受と探知の低確率は暗号化と並ぶ設計目標である。ホッピングは電池負荷とセキュリティプロファイルを変える。周波数シンセサイザーと暗号エンジンが各ホップで動作し、ネットワーク同期が音声通話の間もコントローラーをアクティブに保つため、待機時と受信時の電流をゼロとして扱えない理由の一部である。
広帯域ネットワークは戦術無線機を音声装置からネットワークノードへ変えた。モバイルアドホックネットワークは、無線機が範囲内に入ると自動的に形成され、ノードが離れると修復される。各ノードがトラフィックを中継できるため、メッセージは固定インフラなしで複数のホップを越える。兵士用無線波形は映像や画像などの高速な点対点トラフィックで兵士とセンサーレベルを担い、広帯域ネットワーク波形は車両と上位のサブネットを接続する。国やメーカーの波形は同じ考えを異なる方法で実装する。TrellisWare TSMはBarrage中継を用い、同時中継信号をパケットごとに経路制御するのではなく協調的に結合し、Persistent Systems Wave Relayは動的経路制御で人、ドローン、ロボット、カメラをつなぐ。
メッシュ動作は継続的なネットワーク負荷を追加する。操作者が話していなくても、中継機は近隣のトラフィックを受信、復号、再送信する必要があるため、MANET無線機の受信と待機の電流は送信ピークと同じく重要である。MPU5の参照はそのばらつきを示しており、3つのチェーンで最大送信40 W、受信1.9 W、待機0.15 Wである。別の異なる参照として、国の波形仕様は、最大10ホップのユニキャスト経路制御を備える自己組織化IPメッシュのサポートを記述する。正確な値は機種固有だが、パターンは一貫している。送信がピーク電力を支配し、受信と待機が長い任務の積算エネルギーを支配する。
| モード／波形 | 機能 | レベル／帯域 |
|---|---|---|
| 単信／直接 | 無線機間または固定周波数ネットの音声 | 全帯域、最も単純な信号方式 |
| SINCGARSホッピング | 2,320チャネルで毎秒約100ホップ、ECCM | VHF 30–88 MHz 地上戦闘 |
| HAVE QUICK II／SATURN | 航空機搭載のECCMホッピング、SATURNは第2世代 | UHF 225–400 MHz 航空帯 |
| SRW／WNW | 兵士と車両向け広帯域IPネットワーク | 兵士と車両レベル |
| TSM／Wave Relay（ANW2） | 専有MANETメッシュ、中継とセンサーリンク | 下車、無人、市街地／地下 |
| UHF SATCOM／MUOS | 衛星音声とセルラー型広帯域データ | UHF衛星、見通し外 |
セキュリティは波形と並行する。NSAタイプ1装置は機密情報向けに認証され、製造、流通、使用、廃棄を通じて管理対象暗号品目として扱われる。鍵は充填装置で読み込まれ、2つの機能は分けて維持される。通信セキュリティ鍵が内容を暗号化し、伝送セキュリティ鍵がホップ計画を守る。現代のモジュールはAES-256などの検証済みアルゴリズムを用い、承認モードとハッシュ関数を挙げた公開セキュリティポリシーがあり、HAIPE装置などのインラインネットワーク暗号機がメッシュに入る前にIPトラフィックを保護する。すべての任務がタイプ1を必要とするわけではなく、その情報クラスには非タイプ1の無線機が配備され、無線機のタイプは運ぶデータに基づいて選ぶ。
これらすべてのモードで、パックは3つの電気的状態を受ける。待機はスリープサイクルでコントローラーと同期を維持し、受信はネットワークを聞きながらヘッドと復号器を動作させ、送信はパルスや計画されたバーストで電力増幅器を駆動する。公表された参照は、そのばらつきを具体的にする。MANET無線機MPU5の値は0.15 W、1.9 W、40 Wである。別の携帯EPM無線機では、仕様書が公称電力で1.6 A、低電力で0.65 A、高電力で3.2 Aの送信電流を挙げる。古い携帯無線機では、無音受信41 mA、全音量76 mA、送信350 mAが測定された。どの値も機種間で流用しないが、各パックは要求に応じて強いパルスを供給しつつ、寿命の大部分を低負荷で過ごす必要がある。
2つのデューティサイクル慣例がこれらの状態を稼働時間に変える。5-5-90慣例は送信5%、受信5%、待機90%を意味し、戦術マーケティングでも使われる陸上移動の慣例である。1:9慣例は、別の待機なしで送信1に対し受信9であり、HFと巡邏無線機のメーカーが用いる。稼働時間の値は、慣例と温度が一致している場合にのみ比較できる。車両では、バッテリエリミネーターがMIL-STD-1275に従い28 Vの車載バスから無線機を動作させ、逆極性、スパイク、過電圧への保護を求め、試験発生器が約500 Vの開放スパイクを発生する。航空プラットフォームは代わりにMIL-STD-704を用いる。
密閉型ニッケル水素電池には実際の防衛実績があり、誇張せず控えめに示す。大型野戦電池はNiMHを用いる。英国の野戦電池は、ヒーターとIP68等級のコネクタを備える12 V 64 AhのNiMHユニットであり、第2世代の24 V NiMH野戦電池は独自のNATO品目番号を持つ。巡邏HFは、より無線機に近い例を提供する。配備された巡邏背負い無線機は、1:9慣例で約50時間となる13 AhのNiMH選択肢と、約65時間となる17 Ahのリン酸鉄リチウム選択肢を挙げる。1.2 Vセルで構成される7.2 Vと9.6 V形式の業務用双方向パックは、約500サイクルの使用寿命で広く提供される。一方、PRC-152やPRC-163など米軍前線の携帯無線機はリチウムパックを中心に設計されており、Weijiangは密閉型NiMHが配備済み戦闘無線機でそれらを置き換えるとは主張しない。
したがって密閉型NiMHの誠実なニッチは、訓練と駐屯地の無線機、メーカーがNiMHを提供する巡邏HF、業務用と警備用パック、付属品、より単純な物流を必要とする購入者である。ニッケル化学はUN 3496で輸送され、IATA A199を満たすと航空輸送で非制限として扱われる。1.2 Vの平坦なプラトーとカドミウムを含まない構造が、NiCdパックが廃止される場面でも実用性を保つ。Weijiangは密閉型NiMHセルと組立パックを製造し、NiCdやリチウムイオンセルは製造しない。リチウム関連の作業はすべてパック組立であり、セル生産ではない。
電子防護、認証済み暗号、広帯域ネットワークを中心に構築されているからである。妨害に耐えるため周波数をホップし、タイプ1または同等の認証暗号を用い、自己修復するMANETメッシュを形成し、衛星ネットワークに到達でき、軍用の環境と電磁両立性の規格に従って認定される。通常の携帯トランシーバーは、外見が似ていても、その認証チェーンを欠く。
固定周波数の妨害と傍受から守る。同期し鍵で保護された計画で搬送波を多くのチャネル間に移動させることで、妨害機に帯域全体へエネルギーを分散させ、傍受受信機が1つのチャネルで通話全体を組み立てることを防ぐ。ホッピング自体は計画を隠すだけで、装備の整った相手に対して内容は隠さないため、別の暗号化が依然として必要である。
メッシュが自律維持されるからである。無線機はタイミングを同期し、近隣トラフィックを中継し、経路を更新し、ネットワークに出入りするノードを聞くため、通話の間も受信と待機の電流がアクティブなままである。送信がピーク電力を支配するが、受信と待機が長い任務の積算総エネルギーを支配する。
はい、特定の場所で使っている。大型野戦電池、NiMHが選択肢として提供される一部の巡邏HF無線機、業務用パックである。誠実な限界は、米軍前線の携帯無線機がリチウムパックを使うことであり、NiMHは万能な代替ではなく、訓練、駐屯、巡邏、物流に敏感な用途に適するとして提示される。
UN 3496はニッケル水素電池の陸上輸送項目であり、IATA特別規定A199は、適切に準備されたNiMHが非制限として航空輸送できることを認める。そのUN番号は航空運送状の説明には使われず、その扱いはリチウム電池の規則とは異なる。これはニッケル化学の物流上の利点である。
COMSEC鍵は暗号化により通信内容を保護し、TRANSEC鍵は周波数ホップ計画を含む伝送そのものを保護する。これらは充填装置で読み込む別々の変数であり、ホッピングネットワークが安全に動作する前に両方を必要とする。
システムとアーキテクチャの参照：ソフトウェア通信アーキテクチャと統合戦術無線システムの遺産は、軍とメーカーの資料に見られる。AN/PRC-152とAN/PRC-163の特徴は、メーカーのパンフレットと仕様書、NATOの情報保証登録、調達リストに由来する。SINCGARS、HAVE QUICK II、SATURNの周波数ホッピングとECCMの記述は、軍のプログラム文書、訓練参考、技術的なスペクトル参照に基づく。MANET資料はSRW、WNW、TrellisWare TSM、Persistent Systems Wave Relay/ANW2をカバーし、メーカーの技術文書とネットワークの学術レビューを含む。暗号チェーンは、NSAタイプ1管理品目の実務、公開されたモジュールセキュリティポリシー、インラインネットワーク暗号機の仕様を参照する。
セル、パック、輸送の参照：BA-5590とBB-2590の特徴はメーカー仕様書に由来し、3状態の電流と電力の参照は、無線機とMANETの公表仕様書から取り、万能な仕様ではなく説明用の参照として用いる。車載電源はMIL-STD-1275、航空電源はMIL-STD-704に従う。ニッケルセルとパックはIEC 61951-2とIEC 62133-1で認定され、UN 3496で輸送され、IATA A199が非制限の航空経路を定める。野戦電池と巡邏無線機のNiMH例は、公開のNATO品目番号またはメーカー仕様を持つ。統計は一切作られておらず、化学の範囲は、1つの化学が他のすべてを置き換えるという主張ではなく、配備実務を反映する。
Weijiang Powerは、訓練、駐屯、巡邏の戦術無線機と業務用警備パック向けに、密閉型NiMHセルと組立NiMHパックを供給する。無線機の形状と保持に合わせて構築し、パックレベルの保護を備える。セルはIEC 61951-2とIEC 62133-1で認定され、パックはUN 3496で輸送され、IATA A199により非制限の航空経路を用いる。無線機のモデル、公称電圧、送信電力レベル、波形とデューティサイクル慣例、温度、充電体制をお送りいただければ、セル数、容量、パルス電流設計をまとめ、評価のための試験を支援する。標準パック形式についてはWeijiangのNiMH製品群をご覧いただくか、無線機仕様と負荷プロファイルを添えてOEMチームにご連絡ください。
