1 de febrero de 2020

Por el Coronel Stephen Hamilton, EE. UU., Y el Suboficial Judy Esquibel, EE. UU.

Si los enlaces satelitales se caen, las radios de HF pueden tomar el relevo.

A medida que las amenazas cibernéticas continúan creciendo, también lo hace la realidad de que las comunicaciones satelitales digitales pueden degradarse y negarse a través de medios digitales o electromagnéticos. Sin embargo, si estas capacidades se ven comprometidas, la radio de alta frecuencia proporciona un medio para continuar comunicándose incluso más allá de la línea de visión al aprovechar la ionosfera para refractar las señales de radio a la Tierra.

El Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Comunicaciones designa el rango de alta frecuencia (HF) entre 3 megahercios y 30 megahercios. Si bien este método de comunicación se utilizó ampliamente durante la década de 1990, comenzó a perder tracción en el ejército cuando aumentó la disponibilidad de comunicaciones por satélite (SATCOM).

Entre las diferencias clave entre HF, la frecuencia muy alta (VHF) y la frecuencia ultra alta (UHF) son las múltiples configuraciones de antena necesarias para irradiar la señal correctamente en HF y las condiciones atmosféricas que afectan en gran medida la propagación de la señal. Además, elegir la frecuencia correcta para la hora del día juega un papel crucial en la configuración de las comunicaciones de alta frecuencia. En estas condiciones y con la configuración adecuada, las señales de radio HF pueden dirigirse a una región geográfica, lo que permite una comunicación más allá de la línea de visión sin usar satélites.

La creciente dependencia de SATCOM presenta un problema: debido a que los guerreros han estado entrenando para SATCOM, la capacitación para emplear eficazmente la radio HF ha disminuido ; Las radios en el rango VHF y UHF se han seguido utilizando para comunicaciones de línea de vista.

Según Ronald C. Wilgenbusch y Alan Heisig en un artículo en Joint Force Quarterly , HF no es una opción viable para SATCOM, y están de acuerdo en que la disminución de la capacitación es un problema. “El sistema mundial de antenas y transmisores de HF fijos que una vez fue el pilar de nuestros sistemas de comunicaciones de HF ya no existe. … Incluso si todavía estaba en su lugar, los operadores de HF expertos que se necesitan a bordo de los barcos y en tierra han estado cobrando cheques de jubilación durante años “, dijeron.

Aunque la ganancia inesperada de los retiros de los baby boomers está desafiando a todos los sectores gubernamentales y comerciales, ha sido especialmente difícil en la industria de la informática. Sin embargo, a pesar de que muchos miembros del ejército entrenados en HF se están separando de los servicios, una generación más joven de entusiastas proviene de la intersección de aficionados y piratas informáticos. Están jugando y creando pequeños dispositivos electrónicos, a menudo utilizando radios definidas por software en sus proyectos. También están explorando varias técnicas de comunicación de radiofrecuencia-HF y desarrollando nuevas habilidades híbridas.

Incluso la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China concluyó que el uso de la radio HF conducirá a la autoadaptabilidad y a un entorno en constante cambio. El uso de la radio HF también fomentará y aprovechará los enfoques de aprendizaje automático, lo que dará como resultado el desarrollo de técnicas y equipos inteligentes contra la interferencia. Además, los miembros de la fundación creen que las redes heterogéneas, una combinación de comunicaciones HF y comunicaciones satelitales, redes militares y comunicaciones celulares civiles, permitirán una red integrada de comunicación espacio-aire-marina-tierra.

La comunicación HF que utiliza modos digitales como FT8 es un ejemplo de cómo evolucionan las técnicas con las comunicaciones digitales. Las comunidades de hackers y hackers han declarado que la evolución de los métodos podría mejorar las comunicaciones globales al tiempo que mejora el uso de espectro limitado.

Hay una compensación, sin embargo. Las velocidades de datos de HF son mucho más bajas que las velocidades de datos de SATCOM. En consecuencia, un plan de respaldo no solo debe detallar cómo utilizar las transmisiones HF, sino también describir qué datos deben transmitirse.

Por ejemplo, puede que no sea posible transmitir el resumen de batalla de 2 megabytes de una presentación de diapositivas de PowerPoint usando la radio HF; sin embargo, el texto de las diapositivas podría transmitirse sin gráficos por radio HF. Además de las restricciones de ancho de banda, dirigir una señal de HF a una ubicación específica requiere atención a muchos factores, incluida la frecuencia, la configuración de la antena y la potencia.

El uso de radios HF para la comunicación también plantea otros desafíos que requieren la planificación de procesos y equipos. Por ejemplo, las comunicaciones por radio HF a distancias más cortas donde el entorno obstruye la línea de visión es posible con propagación de ondas de cielo de incidencia casi vertical (NVIS). Las comunicaciones gubernamentales utilizan NVIS y tienen una propagación de ondas de radio de ondas celestes que proporciona señales utilizables a distancias de hasta 400 millas.

El Instituto Cibernético del Ejército , West Point, Nueva York, recientemente realizó pruebas de HF NVIS en el Centro Nacional de Capacitación en Fort Irwin, California. La prueba incluyó el software JS8Call , el programa de código abierto WSJT-X y la comunicación de voz de modulación de banda lateral única .

Para garantizar que la propagación fuera verdadera NVIS, el equipo del instituto colocó estaciones a ambos lados de la montaña Tiefort y verificó que la comunicación VHF no era posible. Luego, el equipo utilizó los resultados del software de predicción del Programa de Análisis de Cobertura de Voice of America para determinar la frecuencia adecuada para la hora del día y utilizó una configuración de antena dipolo inclinada para el enlace NVIS. El enlace de voz se estableció fácilmente utilizando 50 vatios de potencia.

Finalmente, el equipo del instituto probó WSJT-X para validar la comunicación digital FT8 , que funcionó como se esperaba, y usó JS8Call para enviar mensajes, lo que redujo el consumo de energía considerablemente y continuó recibiendo mensajes JS8Call sin problemas.

HF NVIS se ha denominado una “red de seguridad bajo nuestra infraestructura” que sirve como la red de respaldo nacional de capa base para comunicaciones regionales y de área amplia para el gobierno, la industria, la seguridad pública y la infraestructura crítica cuando fallan los sistemas primarios. Iniciativas como HF NVIS permiten la resiliencia de las comunicaciones y la conciencia situacional dentro de la defensa de la infraestructura crítica durante eventos catastróficos como desastres naturales, ataques cibernéticos o ataques de pulso electromagnético.

El Programa de Radio HF de la Agencia de Infraestructura y Seguridad Cibernética del Departamento de Seguridad Nacional de los Estados Unidos (SHARES) es un ejemplo de esta red de seguridad. SHARES ofrece una capacidad de 24 horas para proporcionar un enlace de comunicaciones de emergencia para cumplir con los requisitos de la misión dentro o entre agencias.

El coronel Stephen Hamilton, EE. UU., Es un oficial cibernético que actualmente es el director técnico del Instituto Cibernético del Ejército. Suboficial 4 Judy M. Esquibel, EE. UU., Es una técnica de operaciones cibernéticas y estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias de la Información, Escuela Naval de Posgrado, Monterey, California, y miembro del Instituto de Cibernética del Ejército.