Digital und im Textformat: Systemzentrum 25 macht Daten flott

Mit SLiXCS, dem Serial Link to XML Conversion System, machen Entwickler des Systemzentrums 25 den Datentransfer zur Luftlage nun digital. Die Software wandelt die Datenübertragung bei analogen Datenlinks (Link 1 und 11B) dazu digital und konvertiert sie in ein XML-basiertes Format. Nach Übertragung über TCP/IP-Netze sorgt ein komplementäres SLiXCS vor analog empfangenden Zielsystemen für datenkompatible Rückwandlung.

10.23 Uhr im Control and Reporting Center (CRC) Endtebrück: Dargestellt als farbig markierte Punkte gleiten Luftfahrzeuge im Schneckentempo über das matte Grau der Bildschirme. Je nach eingestelltem Maßstab des ausgewählten Luftraums tritt geographisch Markantes hervor, schaffen Luftraumstrukturen und Ortsnamen Orientierung. Jeder Flug, jede Bewegung im Luftraum wird so Teil der aktuellen Lage. Diese gibt detailliert und insgesamt Aufschluss über den Status der Luftlage. Und nicht nur die Lage wird hier erarbeitet, immer kommt es auch auf die konkrete Führung eines Einsatzes an: Zur Navigation, zu eventuellem Waffeneinsatz – anlässlich von Übungen wie Abfangeinsätzen beispielsweise. Kleine Tableaus mit relevanten Fakten säumen dazu den Bildschirmrand des Bearbeiters. Das gesamte CRC als Teil des Einsatzführungsdienstes ist seinerseits Teil des integrierten Luftverteidigungssystems der NATO (NATINAMDSNATO Integrated Air and Missile Defence System = NATO Integrated Air and Missile Defense Systems), militärisch bezeichnet als AirC2Air Command and Control(Air Command and Control). Das setzt Vernetzung und ständigen Datenaustausch, also taktische Datenlinks zu jedem Nutzer, voraus. Das vernetzte Sprach- und Datenkommunikationssystem auf ITInformationstechnik-Basis, KOFA (Kontroll-/Flugabfertigungsausstattung im Einsatzführungsdienst), gehört hierher. Externe Ansprechpartner können NATO Dienststellen sein, aber auch eines der beiden weiteren CRCs.  

Die Aufgabe: Software-Tool als Zugang zur Daten-Autobahn

Bei der Wahrnehmung der integrierten, NATO-weiten Luftverteidigung NATINAMDSNATO Integrated Air and Missile Defence System findet ein ständiger Austausch von Luftlageinformationen zwischen nationalen und internationalen Gefechtsständen statt. Entsprechend der aktuellen Vorschriftenlage und der beteiligten Systeme werden zum Austausch der Informationen nicht nur moderne taktische Datenlinks (TDL) wie z.B. Link 16, sondern auch ältere Standards wie Link 1 und Link 11B verwendet. Daraus resultiert die Aufgabe, an der die Systementwickler des Systemzentrums 25 arbeiten.

Entsprechend ihrer Spezifikation soll die Übertragung der taktischen Datenlinks Link 1 und Link 11B nach wie vor über analoge Leitungswege unter Nutzung von Modems realisiert werden können. Mit dem baldigen Wegfall des analogen Leitungsnetzes in Deutschland ist die Nutzung dieser Datenlinks und somit auch der Luftlageaustausch zwischen den Gefechtsständen aber nicht mehr ohne weiteres möglich. 

Programm wandelt Übertragungs- und Dateiform

Wenn der Weg zur Datenübertragung auf der Langstrecke zwischen Sender und Empfänger (Endstelle) in modernem Standard digital zurückgelegt werden soll, die Systeme zur Bereitstellung und Annahme aber noch über analoge Anschlüsse verfügen, so muss beispielsweise über einen gleichsam als Wandler dafür besonders ausgestatteten Serial Link (Serielle Schnittstelle) die Übersetzung in digitale Signale vorgenommen werden. Dabei bietet sich auch gleich die vorausschauende Verwendung eines besonders leistungsfähigen Dateiformats an. 

Voraussetzungen, die in besonderem Maße auf die XML (Extensible Markup Language) zutreffen. Das ist eine Auszeichnungssprache zur Darstellung hierarchisch strukturierter Daten. Format ist hier eine Textdatei, die von Menschen aber auch von lesefähigen Maschinen verarbeitet werden kann. 

Doch bevor es um ihre Handhabung geht, noch einmal zur Digitalisierung der Datenübertragung: Hier kommt es darauf an, ob digitale Signale übertragen werden sollen, sie haben Vorteil, dass sie weniger störanfällig sind als ihr analoges Pendant. Vor der Übertragung müssen analoge Signale für die Übertragung aufwändig aufbereitet werden. Analoge Informationen digital zu übertragen erfordert einen Encoder und einen Decoder. Das analoge Signal wird in ein digitales Signal codiert und umgekehrt decodiert. Bei der Codierung bekommt ein analoger Wert einen digitalen Wert, der dann übertragen wird. Beim Empfänger wird der digitale Wert in den analogen Wert decodiert. Diese Anforderungen erfüllt das SLiXCS. Und folglich gehört zur SLiXCS-Software auch noch ein Hardware-Paket, aus einem Server und den erforderlichen Karten für die Analog-Digital-Wandlung. Die hoch spezialisierte Verwendung dieser Karten machte es, neben der Entwicklung der eigentlichen Software, auch erforderlich, eigene Treiber für die genutzten seriellen Schnittstellenkarten zu erstellen. Das digitalisierte Signal kann schließlich über TCP/IP-Netze übertragen und durch gängige Verfahren verschlüsselt werden. 

Zielstrebig: Vom Lösungsansatz über die Sprache zur Fehlersuche

Der Wandel in der Übertragungstechnologie (Wechsel von analog auf digital) macht es erforderlich, bestehende Fähigkeiten neu zu beschreiben bzw. neu zu definieren. Mit der Ankündigung seitens des größten deutschen Kommunikationsanbieters, analoge Übertragungswege nicht mehr zu unterstützen, mussten neue Konzepte erdacht werden. Eines dieser Konzepte (SLiXCS) konnte bereits kurz nach Bekanntwerden der Obsoleszenz analoger Übertragungsmedien erfolgreich in internationalem Rahmen getestet werden. Die Teilnahme an der CWIXCoalition Warrior Interoperability eXploration, eXperimentation, eXamination eXercise (Coalition Warrior Interoperability eXercise) 2017 mit einem Prototypen diente somit als „Proof of Concept“ bzw. als Startschuss für das eigentliche Entwicklungsprojekt.

Ein Softwareprojekt erfolgreich zum Abschluss zu bringen macht es erforderlich, alle Anforderungen sauber zu dokumentieren. Auf dieser Basis kann dann die eigentliche Software entwickelt werden. Erfahrungen aus der Erstellung des Prototyps finden dabei ebenso Berücksichtigung wie sich beständig ändernde Rahmenbedingungen. Dies führt allerdings auch dazu, dass sich einmal aufgenommene Anforderungen im Verlaufe der Entwicklung durchaus ändern können. Mittels der Anforderungen konnte eine auf die Bedürfnisse angepasste Software- wie Hardwarearchitektur erstellt werden. Auch kritische Elemente wie Karten für die Analog-Digital-Wandlung wurden in dieser Phase berücksichtigt. Ein wesentlicher Anteil der Entwicklung in der Designphase ist somit die Suche nach handhabbaren Optionen sowohl in Bezug auf die Hard- als auch auf die Software.

Mit Abschluss der Designphase wurde die eigentliche Entwicklung begonnen. Dabei zeigte sich schnell, dass einmal fixierte Anforderungen einem beständigen Wandel unterlagen. Fertiggestellte Softwaremodule waren dementsprechend immer wieder der Prüfung gegen die Anforderungen unterworfen. Um diesen Prozess möglichst transparent zu halten und wiederkehrende Arbeiten zu vermeiden wurde von Beginn an auf eine möglichst hohe Automatisierung der Teste gesetzt. Mit dieser Maßnahme konnte garantiert werden, dass angepasste Bestandteile auch immer den bestehenden Anforderungen entsprachen. 

Der erfolgreiche Abschluss Entwicklung des SLiXCS ist dann auf der CWIXCoalition Warrior Interoperability eXploration, eXperimentation, eXamination eXercise 2018 nachgewiesen worden. Jedoch endet die Entwicklung damit in keinem Fall, da wie bereits geschrieben Anforderungen und Rahmenbedingungen sich stetig wandeln. Auf der CWIXCoalition Warrior Interoperability eXploration, eXperimentation, eXamination eXercise im Juni 2019 testet das SysZ 25 erneut mit den NATO-Partnern aber auch mit der Schweiz und Österreich die Interoperabilität für verschiedene Anwendungsfälle.

von Frank Paehr und Jens Karras