RÜCKBLICK AUF DIE SUBCON 2024: ZENTRALE HERAUSFORDERUNGEN BEIM U-BOOTBAU
Vom 17. bis 19. September 2024 fand in Kiel die 8. Submarine Conference (SubCon) statt. Die Internationale U-Boot-Konferenz thematisierte in diesem Jahr unter dem Motto „SETTING THE PACE IN UNDERWATER DOMINANCE“ globale Bedrohungsszenarien. PLATH S&I leistete mit einem Vortrag zum Thema „Reliable Intelligence Systems in a Complex World“ einen Beitrag zur Diskussion mit Blick in die Zukunft.
Frühwarnfähigkeit auf höchstem Niveau

Eine der zentralen Herausforderungen beim U-Boot-Bau ist die oft sehr lange Zeit zwischen Beginn der Konzeption und Auslieferung des Bootes von bis zu 10 Jahren. Da sich die technischen Möglichkeiten schnell entwickeln, wird das jeweilige Gesamtsystem immer komplexer. Mit der langen Laufzeit solcher Projekte stellt sich die Frage, ob Technik gemäß der ursprünglichen Konfiguration oder State-of-the-art ausgeliefert werden soll. Mit diesem Vortrag bringt PLATH dieses Thema in die Diskussion und regt an, folgende Themen in diesem Kontext zu diskutieren: Obsoleszenzmanagement, Änderungs- und Konfigurationsmanagement sowie den Sachverhalt, dass der technische Fortschritt nach Projektstart nicht stoppt.
An einem maritimen Anwendungsfall zeigte Business Case Manager Frederic Thewes, Fähigkeiten im Bereich SIGINT Systeme (Signal Intelligence) zur Kommunikationserfassung auf modernsten U-Booten. Die Einheiten sind schwer aufzuspüren und können in Küstennähe verdeckt operieren. In Kombination mit einem hochleistungsfähigen SIGINT-System stellt dies eine neue Aufklärungsfähigkeit dar, bei der sowohl Aufklärung von Seestreitkräften als auch von Aktivitäten an Land durchgeführt werden kann. Ein solches verbautes System bietet in der taktischen Nutzung eine Frühwarnfähigkeit auf höchstem Niveau, wenn bereits vorher grundlegende Aufklärung / Intelligence erfolgt ist.
Gleichzeitig kann ein U-Boot Manöver oder Truppenbewegungen an Land aufklären und somit wertvolle Erkenntnisse ermöglichen.
Selbstschutz und maximierte Frühwarnzeit

Für den Selbstschutz haben moderne U-Boote eine sehr niedrige Eigensignatur. Um Signale für die Aufklärung zu empfangen genügt es, bei einem kurzen Auftauchen eine Signalprobe aufzuzeichnen und diese erst dann auszuwerten, wenn das Boot bereits wieder getaucht ist. Dieser Vorgang ist auch automatisiert möglich.
Anhand eines Use Cases aus dem Bereich Naval wurde die maximierte Frühwarnzeit ausgeführt, die mit einer Antennenspezifikation erreicht werden kann. Mit für die Plattform optimierten Aufbauten können Schiffe in einem Zeitfenster von 30 sec bereits ab einer Entfernung von 26 NM Daten wie die Energiesignatur oder der Modulationstyp der Kommunikation auslesen und die Signalinhalte dekodieren. Weitere 20 sec später kann die Sprach- und Textanalyse durch den Operator bereits abgeschlossen sein und der Sender mit hoher Wahrscheinlichkeit als feindlich oder freundlich kategorisiert werden. Bei einem oder mehreren sich näherndem Hubschraubern kann die eben beschriebene Aufklärung im gleichen Zeitfenster und bei Entfernungen ab 144 NM erfolgen. Die so optimierte Frühwarnzeit liegt bei Hubschraubern zwischen 26 min und 64 min. Die Berechnungen sind immer abhängig von der verbauten Antennenhöhe des Ausfahrgerätes sowie durchschnittlichen Masthöhen bzw. Flughöhen der sendenden Objekte.
In einer kurzen Retrospektive wurde auf die Erfahrung von bereits 70 Jahren geblickt, die PLATH in der Funkaufklärung hat. Mitte des letzten Jahrhunderts wurde je Signal jeweils ein Sensor benötigt. Automatisierung gab es dabei noch nicht; der Operator musste am Gerät sitzenbleiben, um nach Stunden der Funkstille nicht die entscheidenden Signale zu verpassen. Mit steigender Anzahl von Funktionen der Receiver und Sensoren wurden zusätzliche Steuereinheiten benötigt, die noch viel Raum einnahmen. Diese Technik war noch zu groß für U-Boote. Heute sind die Systeme nicht nur wesentlich kleiner und so in U-Boote aber auch kleinere Flugzeuge einbaubar, sie unterstützen den Operator mit automatisierten Funktionen auch umfänglich. So kann nach automatischer Klassifikation und Demodulation von Signalen die manuelle Auswertung vorbereitet werden, indem bekannte Signale decodiert und unbekannte für die Auswertung bereitgestellt werden. Dabei kommen immer neue Features dazu, um die Unterstützung der Auswertung weiter zu verbessern. Dazu zählen AI-Sprachverbesserung, Identifizierung der Stimme, Netzwerk-Identifikation und Reporting.
Kollaborative Designansätze
Betrachtet man die kollaborativen Designansätze mit anderen Partnern muss man zunächst feststellen, dass System Engineering ein Prozess ist, bei dem jeder Schritt ausgeführt werden muss, damit das Projekt erfolgreich wird.
Bei der Integration der Systeme definieren die erforderlichen Funktionen die notwendige Sensor-Hardware und diese Funktionen der Sensor-Hardware dann die notwendigen Software-Fähigkeiten. Schließlich resultiert aus den Anforderungen der Software die notwendige Serverleistung. Das Engineering des U-Boot-Bauers benötigt dann diese Server- und Sensorhardwarekonfigurationen, um das Schiff zu entwerfen. Hierbei sei betont, dass sich PLATH S&I als unabhängiger Systemintegrator nicht nur auf Hardware aus der PLATH Group beschränkt, sondern sich stets aller am Markt verfügbaren und neusten Technologien bedient, um Kundenwünsche und Missionsbedarfe kosteneffizient und modern zu realisieren.
Während der Referent auf das aktuelle Systemdesign für U-Boote eingeht, erwähnt er den massiven Server-Footprint, den aktuelle Systeme hinterlassen und das sowohl bei Systemen, die nur der Aufklärung von Inhalten dienen und insbesondere solchen, die auch das Peilen oder Orten ermöglichen. Letztere benötigen frequenzabhängig größere Antennen und die Serverleistung entsprechend mehr Energie für die Berechnungen, was in einer erhöhten Abwärme resultiert. Die optimale Auslegung und Konfiguration solcher Systeme, unter Berücksichtigung des Einsatzszenarios ist eines der Kernelemente der Experten der PLATH Systems & Integration.
Die Integration der SIGINT-Systeme geht einher mit System-zu System-Integration wie zum Beispiel die Anbindung an das CMS. Die immense Anzahl an Schnittstellen und Funktionalitäten, sowie die Abhängigkeiten bestimmter Signale und Taktungen erhöhen dabei das Maß der Komplexität. Im Mission System müssen Waffensteuerung und die Zusammenstellung der Sensordaten für ein verlässliches, bewertetes maritimes Lagebild (Recognized Maritime Picture) und das EW/SIGINT Cluster aufeinander abgestimmt sein.
Änderungs- und Obsoleszenzmanagement
Von zentraler Bedeutung

Von zentraler Bedeutung ist auch das Änderungs- und das Obsoleszenzmanagement, deren Kernelemente im Vortrag skizziert wurden. In einem Satz resümiert ist die Botschaft der PLATH: Da Änderungen teurer werden, wenn sie später durchgeführt werden, empfiehlt es sich, gewünschte Funktionen und Anforderungen so früh wie möglich zu diskutieren. Werden zum Beispiel weitere Funktionen gewünscht, die zusätzliche Serverleistung erfordern, benötigt das Kühlkonzept mehr Kapazität. Selbst kleine Änderungen von Subsystemen können dabei Auswirkungen auf die Hilfssysteme haben.
Sobald Hardware definiert ist, sollte sie in ein Obsoleszenzmanagement aufgenommen werden. Das gilt auch für die Software, die sobald sie freigegeben ist, aktualisiert werden muss, um während der Lebensdauer der Plattform wartbar zu bleiben.
Sprechen Sie die Experten daher möglichst frühzeitig im Prozess an. PLATH S&I ist Trusted Advisor in diesem Bereich und kann von Auslegung und Konzeptionierung bis zur Realisierung beitragen.
Neue architektonische Gestaltungsansätze im Rahmen von Software Defined Defense
Folgend möchten wir das Konzept der Virtualisierung von Server-Hardware im Zusammenhang mit dem U-Boot-Bau erläutern. Während zu früheren Generationen jedes Subsystem eigene Server mitgebracht hat, die jeweils einzeln auf die Leistung des Systems ausgewählt wurden, und damit in der Regel unterschiedliche Typen bedeutet haben, gibt es bereits im Bau das Konzept der Virtualisierung.
Dabei läuft die Software der Subsysteme auf einer vom Systemintegrator bereitgestellten Serverlandschaft. Software Defined Defence bedeutet, dass die Software der Subsysteme vergleichbar von Applikationen auf dem Handy, in Containern arbeitet.
PLATH leistet einen Beitrag zur Entwicklung und nutzt in diesem Ansatz Container, die ermöglichen werden, Software und Hardware besser auszutauschen. So ergibt sich auch ein kleinerer Server-Footprint.
Der Vorteil dieses Systemansatzes ist die Entkopplung zwischen Hardware und Software. So kann die Software leichter angepasst werden. Weitere Vorteile sind die optimierte Datenspeicherung, zusätzliche Anwendungen zur Auswertung und die Möglichkeit zur Entfernung nicht benötigter Komponenten, um das System effizient zu halten. In der Zusammenfassung lässt sich sagen, dass die Standard-Container sich noch in der Entwicklung befinden. Wenn es aber einen Bedarf bei Endbenutzern gibt, dieses Konzept zu gestalten, dann ist jetzt die Zeit zum Mitmachen!
Neue Arten der Kommunikation erfordern neue Sensoren

Durch neue Wege der Kommunikation werden mehr Informationen ausgetauscht. Zum Beispiel nimmt die Rolle von satellitengestützter Kommunikation im navalen Bereich rapide zu. Mögliche Ziele nutzen heute zusätzliche Frequenzbänder oder nutzen bestehende anders. So sind bei der Kommunikation auf Schiffen heute zum Beispiel auch Mobilfunknetze zu beachten. Weitere Funktionen aufgrund technischer Verbesserungen sind möglich.
Werden zum Beispiel UAV (Unmanned Aerial Vehicles) von Schiffen aus gesteuert, sind die Signale noch einmal ganz andere, auch ihre Art der Nutzung der Frequenz. Der technische Fortschritt ermöglicht aber für die eigenen Kräfte auch COMINT mit U-Booten weit außerhalb der Sichtlinie und der 12-nm-Zone, in dem die Hardware weiter verbessert wird.
Typischer Beschaffungszyklus für ein fest installiertes COMINT-System
Abschließend möchten wir noch einen kleinen Exkurs zum typischen Beschaffungszyklus für ein fest installiertes COMINT-System machen. Dieser kann bezogen auf die Plattform im Bereich Naval zehn Jahre und mehr betragen kann. Wir erlauben uns zu erwähnen, dass PLATH hier sein schnell einsetzbares plattformunabhängige System NEMO im Portfolio hat. Es ermöglicht die gleichen Funktionalitäten einer präzisen Aufklärung und Auswertung von Signalen im Interessengebiet. Die mobilen, schlüsselfertigen NEMO-Lösungen bieten automatische Signalerkennung, Breitbandpeilung, Aufzeichnung sowie automatische Dekodierung. Kontaktieren Sie das PLATH-Team, um über die schnelle Bereitstellung eines Demosystems für Ihre Plattform zu sprechen.
Zusammenfassend sind drei Punkte zentral:
Technische Entwicklung
Der technische Fortschritt erfordert ein neues Konzept für das Sensorsystem – das stellt eine Chance dar, Flexibilität und Aufrüstbarkeit zu realisieren
Künftige Bedrohungen werden sich ändern
Aktuelle Konflikte zeigen, dass die Sensorfähigkeiten schnell an neue Emittenten und Muster angepasst werden müssen
KI wird unsere operativen Grundsätze der Betrugsbekämpfung verändern
Ein Systemdesign nach dem Konzept der Software Defined Defence bietet die Möglichkeit KI einfach zu integrieren und die Anpassungen entlang der Entwicklung zu ermöglichen.
Über PLATH S&I
PLATHs Business Division Systems & Integration (S&I) ist die zentrale Drehscheibe für die Realisierung von Systemen zur datenbasierten Krisenfrüherkennung und nimmt sich dieser Fragestellungen an. Seine Experten/Expertinnen implementieren Systeme für verschiedene Plattformen und Anwendungen nach Kundenanforderungen.