Stor kartläggning: Sveriges okända nät

Här fortsätter artikeln Sveriges okända nät.
Här finns del 1 och del 2.

Det svenska radarnätet

Radarnät och radar? Vem har en radar på bakgården? Var kommer nätverk och kommunikation in? Det intressanta med det svenska radarnätet är hur man med mycket enkla medel, utan varje form av overkill (som till exempel fibrer med obegränsad bandbredd) har löst en kommunikationsuppgift med mycket stränga säkerhetskrav och med livsuppehållande funktion.

Sekundärradar är ett utmärkt exempel på trådlös datainsamling, inte helt olik det man gör med RFID-etiketter i vart och vartannat snabbköp, och därpå följande helt grym datakomprimering, eftersom data måste sändas över långsamma WAN-linjer.

Det enda som egentligen skiljer datainsamling via radar från snabbköpet är avståndet till databäraren (3 centimeter kontra hela Sverige). I övrigt använder sig båda tillämpningarna av en frågare (interrogator) på en fast frekvens, en svarare (transponder), en tolk och dataextraktor och efterföljande översändning av data till ett eller flera centrala datorsystem och efterföljande loggning. Att radardata dessemellan tas om hand av flygledare, ja det har inte med datainsamlingen att göra.

Radarnätet: Sekundärradar

Sekundärradarn är egentligen inte en radar. Den studsar inte en radiovåg på något. Den ser inte ekon av saker, som flygplan, moln, hus och så vidare. Istället skickar den ut en serie kodade frågepulser på 1030 megahertz som fångas upp av en transponder-mottagare i ett flygplan.

Transpondern tänker på saken i 3 mikrosekunder och skickar tillbaka ett svar på 1090 MHz. Svaret är 20,3 mikrosekunder långt och består av en startpuls, 12 datapulser om 0,45 mikrosekunder (puls = 1, ingen puls = 0) och en slutpuls.

Sändnings- och svarssekvensen är öppen och väldokumenterad och kallas för Mode-A och Mode-C, beroende på frågepulsernas timing. Transpondersvaret i Mode-A är transponderns ID-nummer (0000-7777 oktalt), och i Mode-C flygplanets höjd (12 bitar). Radarn fångar upp svaret och dataprocessorn som sitter kopplad efter radarmottagaren extraherar databitarna. Militären har en krypterad version med mera data inblandat, som allmänt kallas för IFF, Identification Friend or Foe.

Nästa processor tar hand om bäringen (antennens riktning), avståndet till transpondern (ekotiden) minus vändtiden, och realtiden och bakar ihop detta med det extraherade datat till en datapost per flygplan som innehåller datum och tid (14 siffror), bäring (4 siffror), avstånd (4 siffror) transponderkod (4 siffror), höjd (4 siffror), totalt 30 tecken.

Dataposten passas in i ett protokoll som kallas ”200-formatet”, ett äldre svenskt militärt system för överföring av radardata. Dessutom passas dataposten in i det nya protokollet ”Asterix” från Eurocontrol, den myndighet som övervakar hela Europas flygtrafik och anger sam-europeiska standarder inom flygsäkerhetsbranschen.

Eftersom det tar 5 sekunder för antennen att gå ett varv (12 v/min) och maximal last normalt ligger på 70 flygplan blir det cirka 420 tecken per sekund. Det går alltså mycket väl att pressa igenom på en vanlig telefonlinje med de smått antika Televerket Datel 4800-modem som används för överföringen av 200-formatet. Asterixprotokollet använder sig av flera värdesiffror och ger därmed högre noggrannhet och har dessutom mera overhead. Asterix-data överförs därför på ett Datel 19200-modem.

Man kan ju fundera över vad som händer om det finns två eller flera flygplan på samma plats men på olika höjd, eftersom de kommer att svara nästan samtidigt. Situationen kallas ”garbling” och då tittar dataprocessorn på de inbördes tidsförhållandena mellan pulserna och om olika pulståg förekommer med olika signalstyrka och försöker separera pulstågen. LFVs radarer klarar av att separera hela fyra svarssekvenser som ligger staplade på varandra.

Än värre blir det om en transponder träffas av två radarer. Då lämnar den två svar, båda på 1090 megahertz. Båda radarerna hör båda svaren men för varje radar är ett av svaren fel, så kallad ”fruit”. Det svar som inte kommer synkront med den egna sändningen kan silas bort med en så kallad ”de-fruiter”.

Radarnätet: Primärradar

Primärradarn å andra sidan ser allt, hus, träd och vattentorn och dessutom radaränglar, enligt den gammaldags varianten med en linje som sveper runt och ritar upp landskapet, vilket sedan långsamt bleknar bort tills nästa svep kommer. Det kan vara intressant i Hollywood, men definitivt inte för en flygledare.

Vad som är intressant är inkommande flyg som inte har transpondern på, okänt flyg, främmande makt eller flyg med trasig transponder, så kallade intruders. De syns bara på primärradar. En människa kan inte se ett rörligt mål nere i allt ”clutter” (radarskräp) men en signalprocessor som undersöker ekot i både avstånds- och frekvensdomänen kan se om det finns ekon som rör sig tack vare deras dopplerskift och det faktum att objektet håller samma kurs (flyttar sig lika mycket) under flera radarsvep. Minst fyra svep måste till för att objektet ska betraktas som permanent.

Sådana ekon bestäms till sin position och bäring (men man kan naturligtvis inte få höjden) och åsätts ett objektnummer. Med samma metoder som för sekundärradarn görs ekona om till textsträngar som skickas till sekundärradarn för fusion med sekundärradardata.

I en process kallad SMPE, Secondary Monopulse Plot Extractor slås kända transpondersvar samman med primärradarobjekt i en combiner. Om ett primärradareko vid sammanslagningen kan bekräftas vara detsamma som ett transpondersvar, kastas primärradarobjektet.

För att det här ska fungera måste de båda radarerna rotera synkront, och det sköts genom att den ena agerar mästare och tvingar den andra att följa i slavläge.

När primär och sekundärradardata sålunda konsoliderats, passas detta in i 200-formatets eller Asterix-systemets överföringsprotokoll och går iväg på modem till förbrukarna. De okända primärradarobjekt som finns kvar, märks upp på ett särskilt sätt hos flygledarna eftersom de förtjänar extra uppmärksamhet.

Systemet är redundant i flera nivåer. Data ut från installationen går i två kanaler till varje mottagare. Det betyder alltså två modem per mottagare. Två modem till Arlanda, två till Uppsala, två till Bromma, två till Västerås och så vidare. Fjärrövervakningen av radarn, RCMS, Remote Control and Monitoring System kommer in på två andra, redundanta telefonlinjer och kräver två 4800 bps modem till.

Visst skulle man kunna vara elak och stänga av strömmen till hela modemracken i Uppsala, men tro inte för den skull att du sätter stopp för all flygtrafik i Mellansverige. Arlanda går då över till en andra radar, Arlanda Radar och kör vidare som vanligt.

LFV äger dataleverantörerna, radarerna, och anslutningsutrustningen, modemen, men radarnätet i sig självt är bara en tjänst eftersom den framförs på hyrda linjer på Telias telenät.

Radarnätet: Sensorfusion

Att transpondersvaren kommer in som enkla textrader gör saken mycket enkel för trackingsystemet i flygledningen. Använder man MRTS, Multi Radar Tracking System, plockar systemet in radardata från flera radarer (egentligen från flera modem) och försöker slå samman dem till en och samma radarbild för operatören. Ett flygplan kanske ses av 3-4 radarer men det är inte sannolikt att de ger exakt samma position.

Sannolikt är dock att skillnaden är så liten att det är betydelselöst. Eftersom de 3-4 resultaten är textrader i en tabell är det enkelt att bara slänga tre av dem och presentera det fjärde. Skulle de skilja sig för mycket presenterar man ett vägt medelvärde av positionerna. Vägningsfaktorn är till exempel datats kvalitet, om garbling förekommit osv.
Detta problem bortfaller helt om man bara använder sig av en enda radar, eftersom varje plan då bara får en enda position.

Radarnätet: Säkerhetskopiering

Allt radardata för Mellansverige säkerhetskopieras på ATCC på Arlanda i systemet IOR, Input/Output Recording. Det läggs på hårddisk och blir kvar där i 30 dagar, varefter det backas ut på DAT-band. Data som syns hos ATCC är naturligtvis exakt detsamma som syns på Bromma så det räcker med att det kopieras på Arlanda.

Det är ju inte det vanligaste, att man bläddrar tillbaka i backuper varje dag men på Arlanda händer det flera gånger i månaden när det blir diskussioner om någon flygledare som inte sett ett flygplan. En säger ”Jag såg det hela tiden” medan nästa säger ”Nehej, det försvann från radarn vid den tidpunkten” och då måste man rulla tillbaka backupen och kontrollera om just det planet sågs i just den sektorn vid den angivna tidpunkten. Flygledarna kan ju välja att se en samlad bild av alla tillgängliga radarer, eller välja bara en enda och då kan planet ha försvunnit från just den radarn men visas på alla de andra.

Vi, vanliga passagerare, ska nog vara glada åt att backupen finns...

Ja, här har du fått ett litet skrap på ytan av de okända nätverk som huserar överallt på vår jord och i rymden runt okring oss. Man kan lugnt konstatera att de allra flesta nätverk som finns är helt och hållet okända, proprietära, hemliga, företagsinterna, militära, underjordiska och oåtkomliga i största allmänhet, men ovanligt många av de okända är öppna för din och min trafik bara vi är beredda att betala och, framför allt, känner till dem.

Det faktum att det i stort set bara finns fyra nätägare och tillika operatörer i Sverige har inte hindrat hundratals företag från att köpa kapacitet på näten och kalla dem för ”sina”.
Människans uppfinningsförmåga är ofattbar. Dagens nätverk sträcker sig allt från ett par meter upp till ett par miljarder kilometer. De långsammaste körs på telefonmodem och är bara på några tusen bitar per sekund medan till exempel IP-Onlys fiberring runt södra Sverige toppar på drygt 1,5 terabit per sekund.

Det finns allt, för alla smaker.