Wat is Link 22? NILE, STANAG 5522 en hoe de tactische datalink werkt

Link 22 is de beveiligde HF/UHF-tactische datalink van de NAVO voor gegevensuitwisseling buiten zichtbereik. Het NILE-programma (NATO Improved Link Eleven) ontwikkelde hem als vervanging van Link 11 en aanvulling op Link 16, gestandaardiseerd in STANAG 5522 (ATDLP-5.22). Schepen, vliegtuigen, onderzeeboten en kuststations wisselen tracks uit in een „supernetwerk” van tot acht netten en 125 eenheden — zonder enige satelliet.

Deze gids legt uit hoe Link 22 werkt — de architectuur van een eenheid, HF- en UHF-media met hun snelheden, NILE-netten en het supernetwerk, dynamisch TDMA, F- en FJ-series-berichten, beveiliging, doorsturing en testtools — en wat softwareteams bouwen wanneer een platform hem toevoegt. De cijfers komen uit de publieke uitgaven van het NILE-project, de Link 22 Guidebook (2013) en de Customer Information Guide (2020). Voor de directe vergelijking: lees Link 22 versus Link 16.

Link 22, NILE en STANAG 5522 uitgelegd

NILE staat voor NATO Improved Link Eleven: de vroegere naam van Link 22 én de naam van het multinationale project dat zijn gemeenschappelijke componenten bouwt. Eind jaren 80 besloot de NAVO dat Link 11 verbeterd moest worden; de operationele eisen legde de NATO Staff Requirement van 9 maart 1990 vast, en het project specificeerde een nieuwe standaard voor tactische berichten, STANAG 5522 (gepubliceerd als ATDLP-5.22), samen met een nieuwe gelaagde communicatiearchitectuur. De NAVO gaf het resultaat de aanduiding Link 22.

Het project begon in 1987, rondde ontwerp en ontwikkeling in 2002 af en is sindsdien in ondersteuning in dienst. De zeven NILE-landen zijn Canada, Frankrijk, Duitsland, Italië, Spanje, het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten (gastland); Nederland was oorspronkelijk deelnemer en Spanje nam die plaats in. Een projectbureau bij PMW 150 van de US Navy in San Diego leidt het programma en publiceert openbare informatie op link22.org. De doelen: Link 11 vervangen, de interoperabiliteit van bondgenoten verbeteren en Link 16 aanvullen. Link 22 is in de eerste plaats ontworpen als maritieme link voor oppervlakte- en onderzeebestrijding, maar ondersteunt elke omgeving — lucht, oppervlakte, onderwater en land.

Wie gebruikt Link 22 vandaag

Link 22 is in operationele dienst bij enkele NILE- en partnerlanden; andere landen komen binnen via een door de NILE-landen goedgekeurd verkoopproces aan derden. Publiek gerapporteerde mijlpalen:

Link 22-architectuur: TDS, DLP, SNC, LLC, SPC en radio's

Link 22 gebruikt een gelaagde stack, gemodelleerd naar de ISO-communicatielagen, met goed gedefinieerde interfaces zodat meerdere leveranciers kunnen bijdragen. Elke deelnemer is een NILE-eenheid (NU), en binnen die eenheid loopt de keten van het gevechtssysteem naar de antenne:

• Tactisch gegevenssysteem (TDS) — het gastheer-C2- of gevechtsleidingssysteem dat het tactische beeld bezit en tactische gegevens genereert en verbruikt volgens nationale regels.
• Datalinkprocessor (DLP) — deel van het TDS of eraan gekoppeld. Hij bouwt en ontleedt STANAG 5522-berichten en verzorgt trackbeheer, correlatie, rapportageverantwoordelijkheid, conflictoplossing, filtering en gegevensdoorsturing. Hij spreekt de SNC aan via de Interface Design Description (IDD) van de DLP–SNC-interface.
• System Network Controller (SNC) — de kern, grofweg de netwerk- en transportlaag: end-to-endlevering, routing, automatisch relais, TDMA, quality of service en netwerkbeheer. Het is één software-implementatie in eigendom van de NILE-landen, geschreven in Ada 95 en draaiend op een gewone Windows- of Linux-computer.
• Link-Level COMSEC (LLC) — het cryptotoestel. De huidige LLC 7M is door de VS ontwikkeld, in februari 2016 door de NSA gecertificeerd en wordt alleen verkocht via US Foreign Military Sales; één toestel bedient tot vier NILE-netten.
• Signal Processing Controller (SPC) — grofweg de datalink- en fysieke laag: modulatie, foutdetectie en -correctie (EDAC) en transmissiebeveiliging. Een eenheid heeft één SPC per net nodig; SPC's zijn commerciële producten.
• Radio's — commerciële HF- en UHF-setten. Bestaande HF-radio's voor Link 11 ondersteunen de oorspronkelijke HF-vastefrequentiegolfvormen 1–6; de nieuwere golfvormen en frequentiesprongmodi vereisen radio's die ervoor geverifieerd zijn.

SNC, LLC, SPC's en radio's vormen de NILE-communicatie-uitrusting (NCE); het Link 22-systeem is de NCE plus het Link 22-gedeelte van de DLP. De SNC en de interfacespecificaties zijn gezamenlijke NILE-producten en de LLC 7M is Amerikaanse ontwikkeling — maar TDS/DLP, SPC's, radio's, tijdsbron en de integratie daarvan zijn nationale verantwoordelijkheden. In de referentie-installatie uit het handboek lopen de DLP–SNC- en SNC–LLC-interfaces over TCP/IP op Ethernet, verbindt de LLC elke SPC via een seriële lijn, en voedt een tijdsbron (STANAG 4430) de DLP, SNC, SPC's en frequentiespringradio's. Partnerlanden ontvangen de SNC alleen als executables; kleine SNC-versies werken onderling samen, grote (bijvoorbeeld 9.x en 10.x) niet.

Frequentiebanden en datasnelheden van Link 22

Elk NILE-net gebruikt één medium. Link 22 definieert twee banden: HF (2–30 MHz), voor dekking buiten zichtbereik via bodemgolf en ruimtegolf, geoptimaliseerd voor (maar niet beperkt tot) ongeveer 300 zeemijl, en UHF (225–400 MHz), alleen zichtlijn. In beide banden kan op vaste frequentie (FF) of met frequentiesprong in een modus met elektronische beschermingsmaatregelen (EPM) voor storingsbestendigheid worden gewerkt. Elk medium biedt verschillende instellingen die doorvoer tegen robuustheid ruilen, zodat een net blijft werken bij slechte propagatie, ook op hoge breedtegraden waar Link 11 het zwaar heeft.

De snelheden zijn wat na foutcorrectie en synchronisatieoverhead voor tactische gegevens overblijft; de pakketgroottes komen uit het handboek van 2013. Capaciteit telt op over netten: de uitgave van 2020 noemt 44.532 bit/s voor twee UHF- plus twee HF-netten, en bereiken tot voorbij 1.000 zeemijl. De HF-winst kwam uit een Duitse verbeterinspanning in 2007–2009 die de standaard-HF-instellingen robuuster maakte, de naadloze dekking naar 1.000 zeemijl uitbreidde en snelgolfvormen toevoegde. Ter schaal: Link 16 levert 26.880–107.520 bit/s afhankelijk van packing; Link 22 ruilt ruwe doorvoer in voor bereik, robuustheid en automatisch relais.

NILE-netten en het Link 22-supernetwerk

Een NILE-net is een groep eenheden die STANAG 5522-gegevens uitwisselt over één medium met één set netwerkparameters. Een operationeel Link 22-systeem is een supernetwerk — van twee eenheden op één net tot acht NILE-netten en 125 eenheden. Elke eenheid kan tegelijk op vier netten zitten, en elk net kan elk medium en elke modus gebruiken: zeg HF voor een verspreide taakgroep, UHF binnen de formatie en UHF EPM waar storing wordt verwacht.

Elke eenheid kan elke andere in het supernetwerk adresseren, op welke netten ze ook zitten. De SNC volgt de connectiviteit en beslist, bericht voor bericht, of een hertransmissie nodig is om de geadresseerden te bereiken — automatisch relais, op hetzelfde of een ander net. Dat schaft de netcontrolestation van Link 11 af en de speciale luchtrelais en relais-tijdsleufplanning van Link 16. Relais staat standaard automatisch; een eenheid kan van relais worden uitgesloten of tot voorkeursrelais worden gemaakt, en routing omzeilt overbelasting en verloren eenheden.

Berichten worden geadresseerd als Totalcast (alle eenheden), Neighborcast (RF-buren op elk van de netten van de eenheid), Mission Area Sub-Network (vooraf gedefinieerde groep), dynamische lijst (twee tot vijf genoemde eenheden) of punt-tot-punt, met of zonder bevestiging. TDS en DLP identificeren eenheden met een 15-bits Link 22-adres, afgestemd op de Link 16-adressering; de SNC wijst ook een intern 7-bits NILE-adres toe dat de DLP nooit ziet. Zonder netcontrolestation en met gedistribueerde protocollen legt het verlies van één enkele eenheid het netwerk niet plat.

TDMA, dynamisch TDMA en quality of service

Elk NILE-net deelt de capaciteit via TDMA, maar knooppuntloos: er is geen Network Time Reference-eenheid zoals bij Link 16. De netwerkcyclusstructuur verdeelt de tijd in vaste minislots waarvan de lengte van het medium afhangt; tijdsleuven zijn gehele veelvouden van minislots, elk toegewezen aan een eenheid, en een netwerkcyclus kan tot 1.024 minislots lang zijn. Optionele Priority Injection-tijdsleuven horen aan niemand toe: dringende prioriteits-1-berichten kunnen daar vroeg uit en worden voor het geval van een botsing in de eigen sleuf van de zender herhaald.

Planners definiëren de cyclus in het OPTASK LINK-bericht, of geven de capaciteitsbehoefte en toegangsvertraging van elke eenheid op en laten de SNC een geoptimaliseerde structuur berekenen. In bedrijf laat Dynamic TDMA (DTDMA) overbelaste eenheden reservecapaciteit van anderen betrekken, tijdelijk of blijvend, zonder de cyclustijd te wijzigen. Is dat niet genoeg, dan kan de netwerkbeheereenheid het netwerk met een nieuwe cyclusstructuur herconfigureren of het na een korte pauze met andere mediaparameters herinitialiseren.

Elk verzoek van de DLP draagt een quality of service die de SNC afdwingt: prioriteit 1–4; betrouwbaarheid — standaard (80 % ontvangstkans), hoog (90 %) of gegarandeerde bezorging met bevestigingen, waarbij de SNC de herhalingen berekent en over pakketten spreidt; vier niveaus verval van gegevens, zodat verlopen gegevens nooit worden verzonden; de gegevensbron blijft langs elke relaisroute behouden; en een vlag voor doorschakeling van radiostilte.

F-series- en FJ-series-berichten versus J-series

Link 22 verzendt tactische gegevens in berichten met vast formaat, opgebouwd uit 72-bits Tactical Message Words (TMW's), één tot acht woorden per bericht. Deze F-series-berichten behoren tot dezelfde J-familie als Link 16: ze gebruiken dezelfde definitie van gegevenselementen, 15-bits adressen, 19-bits tracknummers en WGS-84-posities. Er zijn twee soorten:

• Unieke F-series-berichten — compacte versies van Link 16-berichten, of berichten zonder Link 16-equivalent. Ze besparen bandbreedte op trage HF-netten.
• FJ-series-berichten — Link 16 J-series-berichten verpakt in 72-bits woorden, zodat veel Link 16-berichten Link 22 ongewijzigd passeren.

Het gedeelde gegevenswoordenboek geeft Link 22-gegevens het bereik en de granulariteit die de M-series van Link 11 miste, en maakt vertaling naar Link 16 veel eenvoudiger dan die van Link 11. Voor de Link 16-kant van de familie: de J-series-berichtenlijst en onze J-series-veldgids.

De DLP bouwt elk bericht (of neemt het van het TDS) en geeft het aan de SNC in een Transmission Service Request (TSR) met zijn QoS; de SNC valideert het verzoek en rapporteert succes of falen. De NCE behandelt tactische berichten als verzegelde enveloppen en leest hun inhoud nooit. Een schets van wat een DLP per verzoek beheert (illustratief; de echte codering definieert de DLP–SNC IDD):

# Illustrative model of what a DLP manages per Link 22 transmission request.
# Not the DLP-SNC IDD encoding, which the NILE PMO distributes to programmes.
from dataclasses import dataclass, field
from enum import Enum, auto

class Reliability(Enum):
    STANDARD = auto()    # 80 % probability of reception
    HIGH = auto()        # 90 % probability of reception
    GUARANTEED = auto()  # repeat until acknowledged or unreachable

class Addressing(Enum):
    TOTALCAST = auto()       # every unit in the super network
    NEIGHBORCAST = auto()    # RF neighbours on each of my networks
    MASN = auto()            # predefined mission area sub-network
    DYNAMIC_LIST = auto()    # 2 to 5 units named in the request
    POINT_TO_POINT = auto()  # exactly one unit

@dataclass
class TransmissionServiceRequest:
    request_id: int
    words: list[bytes]                # 1-8 tactical message words, 72 bits = 9 bytes each
    priority: int = 3                 # 1 (highest) to 4 (lowest)
    reliability: Reliability = Reliability.STANDARD
    perishability: int = 1            # one of four levels
    data_originator: int = 0          # 15-bit address of the unit that first reported the data
    addressing: Addressing = Addressing.TOTALCAST
    destinations: list[int] = field(default_factory=list)
    acknowledge: bool = False         # machine receipt from the addressees
    priority_injection: bool = False  # priority-1 only: may use unowned PI timeslots
    radio_silence_override: bool = False

    def validate(self) -> None:
        if not 1 <= len(self.words) <= 8 or any(len(w) != 9 for w in self.words):
            raise ValueError("a Link 22 message is 1-8 words of 72 bits")
        if not 1 <= self.priority <= 4:
            raise ValueError("priority must be 1-4")
        if self.priority_injection and self.priority != 1:
            raise ValueError("priority injection is for priority-1 messages only")
        if self.addressing is Addressing.DYNAMIC_LIST and not 2 <= len(self.destinations) <= 5:
            raise ValueError("a dynamic list names 2-5 units")

Link 22-beveiliging en netwerkbeheer

Beveiliging. De LLC levert communicatie- en netwerkbeveiliging (COMSEC en NETSEC). De LLC 7M gebruikt integriteitsbescherming en op tijd gebaseerde versleuteling, wat spoofing moeilijker en makkelijker te detecteren maakt dan bij Link 11; de eerdere KIV-21/LLC deelde de cryptochip van Link 16 en gebruikte wekelijkse sleutels. Frequentiesprong-EPM-media voegen transmissiebeveiliging toe. Omdat de NCE tactische inhoud nooit leest, kan een land tactische gegevens ook end-to-end boven de link versleutelen — wat een Link 16-terminal, die toegang moet hebben tot de gegevens die hij verzendt, niet kan bieden.

Netwerkbeheer is inherent geautomatiseerd. Elke eenheid initialiseert vanuit dezelfde basisparameters in het OPTASK LINK-bericht (OLM), dat de DLP in de supernetwerkmap van de SNC laadt; een net kan tactisch verkeer dragen vanaf zijn starttijd zonder enige eerdere etheruitwisseling, of eerst de propagatie peilen. Er zijn twee rollen: één supernetwerkbeheereenheid (SNMU) en per NILE-net een netwerkbeheereenheid (NMU), elk met een stand-by die automatisch overneemt — en de link blijft werken, zelfs zonder rolhouder. De SNMU kan nieuwe netten starten, eenheden, netten of het hele supernetwerk uitschakelen, prestaties optimaliseren en radiostilte en cryptosleutelstatus beheren. Laatkomers gebruiken Late Network Entry (LNE) om actuele parameters te verkrijgen, als actieve, inactieve of stille (alleen luisterende) toetreding; alleen-ontvangende eenheden kunnen meeluisteren zonder verzendcapaciteit toegewezen te krijgen.

Doorsturen naar Link 16 en Link 11 (STANAG 5616)

Link 22 draait zelden alleen. Gegevensdoorsturing — gegevens op de ene link ontvangen en ze, correct vertaald, op de andere opnieuw uitgeven — is een DLP-functie buiten de NILE-systeemspecificaties. Ze valt onder STANAG 5616 (ATDLP-6.16): deel II dekt Link 22 ↔ Link 16, deel III Link 22 ↔ Link 11/11B, en elke dual- of multilink-DLP die doorstuurt moet eraan voldoen. Een eenheid op zowel Link 22 als Link 16 die ertussen doorstuurt, is een FJ-eenheid; multilink-procedures staan in ATDLP-7.33 (voorheen ADatP-33).

Dankzij het gedeelde J-familie-woordenboek is doorsturen tussen Link 22 en Link 16 vooral hermapperen en herverpakken, terwijl Link 11 vertaling van M-series-berichten vereist. De NILE-gids rangschikt de DLP-inspanning dienovereenkomstig: dual Link 16/Link 22 is eenvoudiger dan dual Link 11/Link 22, en een volledige Link 11/16/22-DLP is het zwaarst. Toewijzing van tracknummers, rapportageverantwoordelijkheid, duplicaatonderdrukking en luspreventie behandelen we in onze gids voor de Link 16 / Link 22-gateway en gatewaysoftware voor tactische datalinks; het uitfaseren van de oude link behandelt Link 11-migratie.

Link 22 versus Link 16 kort samengevat

Link 16 (STANAG 5516) is de hoogcapaciteits-, storingsbestendige link voor het luchtbeeld: L-band, zichtlijn en afhankelijk van lucht- of satellietrelais voor bereik. Link 22 is de HF/UHF-link voor verspreide maritieme strijdkrachten: minder doorvoer, maar bereik buiten zichtbereik, automatisch relais zonder relaisplatforms en veel eenvoudiger netwerkbeheer. Ze zijn als aanvullingen ontworpen. Zie de volledige vergelijking Link 22 vs Link 16 of Link 11 vs Link 16 vs Link 22, of begin met wat Link 16 is.

Link 22 testen: NILE Reference System en MLST3

Het NILE-project financiert twee testsystemen. Het NILE Reference System (NRS) is de compatibiliteitstester voor de SNC — en ondersteunt verificatie van LLC's en SPC's — met scenariofigeving, gegevensextractie, replay en geautomatiseerde analyse van verwachte antwoorden voor regressietests. De configuraties omvatten SNC-verificatie (één SNC onder test tegen tot 124 gesimuleerde eenheden), meerdere eenheden onder test (twee tot vijf echte SNC's, desgewenst met echte SPC's en radio's), volledige systeemsimulatie van 1–125 eenheden en een Media Simulator-modus om een nationale DLP zonder echte SPC's te testen. Een LLC-simulator en de Media Simulator laten integratoren werken zonder cryptohardware of radio's.

De Multiple Link System Test and Training Tool (MLST3) is de interoperabiliteitstester: hij controleert de conformiteit van de DLP met de tactische berichtstandaarden en de interoperabiliteit met Link 16, Link 11 en JREAP in enkel- en multilink-opstellingen en dient tevens als trainingstool. MLST3 is beschikbaar via US Foreign Military Sales; andere leveranciers bieden alternatieven. Platform- en coälitietesten volgen daarna de gebruikelijke route die in NAVO-interoperabiliteitscertificering wordt beschreven.

Wat softwareteams voor Link 22 bouwen

De NILE-gids is bot: het ontwikkelen en integreren van de DLP is „de grootste en duurste inspanning bij de invoering van Link 22”. De SNC wordt geleverd, de LLC gekocht, SPC's en radio's zijn commercieel, dus de technische inspanning concentreert zich op nationale software:

• DLP-integratie — het trackmodel van het TDS op F/FJ-series-berichten afbeelden, initialisering, netwerksturing en TSR-afhandeling over de DLP–SNC-interface implementeren, en rapportageverantwoordelijkheid, filtering en correlatie zelf dragen. De scope bepaalt de kosten: alleen-ontvangende DLP's zijn het eenvoudigst, ontvangen plus beperkt verzenden (surveillance, PLI) blijft beheersbaar, volledige C2 vraagt veel meer zorgvuldigheid.
• F- en FJ-series-codecs — bitexacte encoders en decoders voor 72-bits TMW's, gegenereerd uit gegevenselementtabellen in plaats van handgeschreven, met bereikvalidatie en round-triptests.
• Multilink-gateways — STANAG 5616-doorsturing tussen Link 22, Link 16 en Link 11 met stabiele tracknummertoewijzing en lusonderdrukking.
• C2- en COP-inname — Link 22-tracks in het maritieme beeld, tijdsynchroon en gefuseerd met Link 16, AIS en radar; zie maritieme commando- en controlesoftware en maritieme domeinbewustwording in C2.
• Simulatie en training — scenariogeneratoren, synthetische supernetwerken en opname-/replaytools voor operatortraining en regressietests naast NRS en MLST3.

Start ook het niet-softwaretraject vroeg. Een partnerland heeft een NILE-sponsorland nodig, eenparige goedkeuring van de NILE-landen en Nederland, en een US FMS-case voor de LLC 7M en de tweejaarlijkse SNC-block-cycle-releases — papierwerk dat parallel aan de ontwikkeling loopt, niet erna.