Intenzivan razvoj novih tehnologija s jedne strane, te zastarjeli brodski navigacijski sustavi, povećan broj pomorskih nezgoda i porast opasnosti od piratskih prijetnji s druge strane, potakli su Međunarodnu pomorsku organizaciju (IMO – International Maritime Organization) da razmotri povećanje sigurnosti i zaštite u pomorskom prometu, te da pristupi reviziji V. poglavlja SOLAS-a 1974 (Safety Of Life At Sea). Tim revizijama (2002.god.) uvedene su nove odredbe, odnosno novi sustavi pomorske navigacije, koji uključuju suvremenije tehnologije sa znatno širim funkcionalnim mogućnostima.
Automatska identifikacija brodova
Rad mreže AIS (Automatic Identification System)
Sustav automatske identifikacije brodova – AIS (Automatic Identification System) bio je najspektakularniji rezultat tih revizija. To je, prema IMO specifikacijama, brodski ili obalni primopredajnik koji radi u VHF pomorskom opsegu frekvencija. Uređaj AIS, koji može velikom brzinom izmjenjivati pakete informacija s drugim brodovima ili obalnim stanicama, novi je alat za poboljšanje sigurnosti navigacije i efikasnosti upravljanja pomorskim prometom. Brza izmjena informacija među brodovima omogućuje stvaranje slike pomorske situacije u realnom vremenu s podacima o pozicijama drugih brodova, njihovoj brzini i kursu plovidbe, te prijenos niza statičkih i dinamičkih podataka o brodovima. Takva količina „svježih“ informacija pridonosi bržem i kvalitetnijem donošenju odluka pri izbjegavanju sudara na moru, odnosno smanjenju utjecaja ljudskih pogrešaka i navigacijskih rizika.
Brod “Zadar” u AIS-u 21.4.
Temeljem IMO rezolucija, EU direktiva i Pravilnika o sigurnosti pomorske plovidbe u unutarnjim morskim vodama i teritorijalnom moru RH, AIS uređajima trebali su biti opremljeni svi putnički brodovi, trgovački brodovi od 300 bruto tona i više, te svi tankeri najkasnije do 31. prosinca 2004. godine. Također, AIS moraju imati svi ribarski brodovi dulji od 15 metara, najkasnije do 31. svibnja 2014. Osim na brodovima, 17 baznih AIS stanica instalirano je uzduž hrvatske obale na nadzornim postajama VTS (Vessel Traffic Service) službe.
Transferi informacija među brodovima i obalnim VTS postajama odvijaju se potpuno automatski. Brodovi s AIS uređajima, u krugu dometa VHF radio veze, odašilju te pakete poruka u određenim vremenskim procjepima trajanja 26,6 milisekunda, i to redoslijedom koji je točno sinkroniziran preciznim vremenskim signalima iz Globalnog sustava satelitske navigacije (GNSS – Global Navigation Satellite System). Te vremenske signale brodski AIS dobiva iz GPS (Global Positioning System) prijamnika koji je u sklopu AIS uređaja. GNSS sustav odašilje i signale s informacijama o poziciji svakog broda, koje također prima brodski GPS prijamnik.
GNNS + GPS dirigenti su AIS sustava
AIS – brodski promet kroz tjesnac kod Dovera
Taj vremenski signal sinkronizira redoslijed odašiljanja paketa poruka svih brodova koji su u dometu VHF veze, ili slikovitije rečeno – on je dirigent koji harmonizira instrumente velikog orkestra. Izostankom prijama vremenskih signala, zbog problema u GNSS sustavu ili neispravnosti GPS prijamnika, sustav AIS ne bi korektno funkcionirao, nastala bi potpuna disharmonija. AIS sustav predstavljao je znatnu dodatnu vrijednost obalnoj VTS službi. S AIS-om detekcija i praćenje brodova postaje pouzdanije nego samo s mrežom VTS obalnih radara. S obalnih AIS baznih stanica, koje bi bile instalirane na razmjerno manjim uzvisinama, mogu se ostvariti dometi praćenja brodova do 50-60 km, pa čak i manjih brodova s AIS-m koje inače VTS radari ne bi detektirali s istih pozicija zbog kratkog radarskog horizonta i male moći tih radara.
No, tijekom primjene AIS-a u realnim uvjetima i specifičnim okolnostima, uz sve blagodati koje sustav AIS nudi pomorcima i VTS službi, pojavljuju se i mane – pa početna euforija o „svemoćnosti“ AIS sustava postupno splašnjava. Institucije pomorske i nacionalne sigurnosti na moru prišle su analizama i provjerama ranjivosti AIS-a, te točnosti i pouzdanosti podataka koje taj sustav proizvodi. Provjerava se njegova „žilavost“ u različitim uvjetima, ispituje se osjetljivost AIS-a na vanjske smetnje, na nenamjerna ili namjerna ometanja – na „meke“ napadaje, te se postavljaju pitanja: „Može li se AIS sustav zlorabiti ubacivanjem krivih informacija u pakete poruka?“, odnosno: „Mogu li AIS informacije, u otvorenim i nekodiranim paketima, iskoristiti pirati, krijumčari ili teroristi za obavljanje njihovih nečasnih i opasnih radnji?“
GPS prijamnik – najvažniji i najslabiji čvor u mreži AIS-a
Reklama za komercijalne GPS ometače
Krucijalni, i ujedno najslabiji čvor u mreži AIS sustava je GPS prijamnik. Njime se primaju važni signali sa satelita, na kojima se temelji funkcioniranje AIS sustava. S druge strane, zbog udaljenosti tih satelita od površine zemlje (preko 20.000 km), te ograničene snage njihovih radio odašiljača, na antenu brodskog GPS prijamnika dolaze vrlo slabi signali koje mogu „hvatati“ samo prijamnici vrlo visoke osjetljivosti. Takva osjetljivost stalno otvorenih GPS prijamnika pruža mogućnost prijama i interferentnih signala iz raznih izvora u bližoj okolini, koji mogu poremetiti ili čak i potpuno onemogućiti funkcioniranje AIS sustava.
Izvori nenamjernih smetnji mogu biti lokalni komunikacijski sustavi, TV odašiljači, radarski sustavi i slično, koje su pomorci uočili na svojim AIS uređajima, ploveći u područjima „zagađenim“ elektromagnetnim „smogom“ u frekventnom spektru signala satelitske navigacije. AIS sustav je moguće ometati i namjerno, ometačima razmjerno male snage, danas dostupnima na otvorenom tržištu po pristupačnim cijenama. S obzirom na znatni porast korisnika AIS uređaja i vođenje pomorske navigacije pretežno oslonjene na AIS sustav, nepovoljna iskustva s poremećajima funkcioniranja, odnosno spoznaje o ranjivosti AIS-a, rezultirala su razočaranjima, te su potakla međunarodne pomorske institucije na detaljnije analize i ispitivanja sustava u realnim uvjetima.
Ispitivanja učinaka „mekih“ napadaja na AIS sustave
Britanski “eksperiment” s otpornošću AIS sustava
Nekoliko državnih institucija u Velikoj Britaniji ispitivalo je ranjivost AIS sustava 2008. i 2009. godine ometanjem brodskih AIS uređaja, odnosno njihovih GPS prijamnika šumnim ometačima razmjerno male snage. Rezultati tih ispitivanja javno su objavljeni i dostupni široj javnosti. Tijekom ometanja, testirani AIS sustavi bili su „izluđeni“. Ometanja jakim signalima, znatno jačim od satelitskih, pokrenula su na zaslonima radara „preskakanje“ AIS simbola brodova s mora na kopno, od obale Engleske prema sjeveru norveškoga kopna, te prikazivanje netočnih brzina ometanih brodova, koje su varirale od nula čvorova do nekoliko stotina čvorova. Abnormalno funkcioniranje AIS-a bilo je jako izraženo i neupotrebljivo za vođenje navigacije. No, pri ometanju sa signalima razine snage podjednake razini satelitskog signala, netočnosti AIS-a nisu tako uočljive, te bi se vođenje navigacije moglo nastaviti na temelju pogrešnih podataka. U takvim okolnostima neprimijećene obmane – nastavak plovidbe bio bi vrlo rizičan.
Ovisno od pozicije ometača, snage odašiljača i usmjerenosti njegove antene, može biti ometan veći broj AIS uređaja na brodovima i nadzornim VTS postajama na obali. Ometači snage oko 1,5 W uspješno ometaju GPS prijamnike do udaljenosti oko 30 km. Ometači GPS-a su malih, džepnih dimenzija i raspoloživi na otvorenom ili crnom tržištu, ovisno o zakonskim propisima pojedinih država. Predstavljajući stalno rastuću opasnost, u SAD-u je njihova prodaja i uporaba zabranjena. U Velikoj Britaniji je namjerno korištenje ometača ilegalno, ali njihova kupovina još nije – no regulatorna agencija priprema i zabranu prodaje. U Australiji je posljednjih godina službeno uništeno na stotine takvih ometača. U krivim rukama ometači mogu postati potencijalno oružje. Sjeverna Koreja je, primjerice, s ometačima instaliranim na vozilima (3) ometala GPS prijamnike u Južnoj Koreji početkom 2012. Tijekom 16 dana bilo je ometano oko tisuću zrakoplova i oko 250 brodova.
Nepozvani uljezi opasnih namjera takvim ometačima mogu stvoriti kaos na ekranima VTS službi i drugim sustavima elektroničkog motrenja na obali. Na desetke simbola AIS-a s brodova koji plove na nekom pomorskom području „skakutali“ bi s jedne pozicije na neku drugu, s mora na kopno, mijenjajući stalno kurs i brzinu „plovidbe“. Na tako dinamičnoj slici pomorske situacije, malo plovilo opasnog uljeza teško bi se otkrilo i pratilo. Takve kaotične situacije trebaju prepoznati operateri u službama nadzora i motrenja hrvatskog mora, te brzo prijeći na vođenje navigacije uz pomoć unaprijed pripremljenih pričuvnih rješenja koja nisu ovisna o sustavu satelitske navigacije.
Stari LORAN pomaže suvremenim satelitima
Koji to navigacijski sustav može „dostojno“ zamijeniti sustav satelitske navigacije?
Antena sustava LORAN
Jedini kandidat bio je zemaljski navigacijski sustav LORAN (LOng RAnge Navigation), kao komplementarni GNNS-u, „začet“ tijekom Drugog svjetskog rata. Posebni radio prijamnik na brodu trebao je primati istodobno najmanje dva signala iz dva LORAN-odašiljača na obalama Amerike ili Europe, na temelju kojih se onda određivala pozicija broda ili zrakoplova usred Tihog ili Atlantskog oceana s točnošću oko 2 km, što je u to ratno doba bilo vrlo prihvatljivo. Taj sustav se poslije rata usavršavao, pa je tako LORAN-C (1960- tih) rabio elektronske odašiljačke cijevi i pružao točnost oko 460 m. Modernizirani LORAN-C (1990-tih) koristio je već odašiljače s poluvodičima i postizao točnost od oko 100 m.
Sustavi LORAN koriste signale niskih frekvencija koje generiraju odašiljači velikih snaga (do 1000 kW). Antene tih sustava su okomiti stupovi-tornjevi visina i do 200 m. Oni zrače radiovalove koji, na tim frekvencijama, „klize“ po površini Zemlje i prate njenu zakrivljenost do velikih udaljenosti, i do preko 1000 km. To su vrlo stabilni signali, razmjerno visokog intenziteta na mjestu prijama, pa je ometanje tih „zemaljskih“ navigacijskih sustava skoro nemoguće.
Mreže navigacijskih sustava LORAN, s tri do četiri odašiljača međusobno udaljena i više od 1000 km, bile su izgrađene na američkim obalama Tihog i Atlantskog oceana, na obalama Zapadne Europe, te obalama Sredozemnog mora. Mediteranska mreža sastojala se od četiri LORAN odašiljača, u Italiji na otoku Lampedusa snage 325 kW i blizu mjesta Sellia Marina snage 165 kW, u mjestu Targa Barun u Turskoj i na španjolskoj obali u mjestu L’Estartit, također snage 165 kW. Razvojem sustava satelitske navigacije početkom devedesetih godina, LORAN mreže počele su se postupno gasiti, no ne i rušiti. Diljem svijeta postojalo je oko 70 LORAN postaja dometa do 1500 km, koje su uglavnom koncentrirane u područjima intenzivnijih pomorskih aktivnosti.
Saznanja o iznenađujuće jednostavnim mogućnostima remećenja funkcioniranja sustava satelitske navigacije potakla su razvojna istraživanja na modernizaciji navigacijskih sustava LORAN. Prototipom eLORAN-a iz 2008. sa suvremenom digitalnom tehnologijom, koji se temeljio na moderniziranom LORAN-C, postignuta je točnost određivanja pozicije broda 10-20 m, što je usporedivo s točnošću satelitske navigacije. Ostaci starih LORAN odašiljača, posebice antenski tornjevi, recikliraju se za ponovnu uporabu u navigacijskim mrežama eLORAN, koje bi trebale biti pričuva u slučaju ispada sustava satelitske navigacije. Uz te će se graditi i nove eLORAN postaje gdje bude potrebno.
Koncepcija dorađenog brodskog AIS uređaja
Zamišljeno je da svaki AIS uređaj ima dva ulaza podataka o poziciji broda i vremenskog sinkro-signala, i to jedan iz GPS prijamnika, a drugi iz eLORAN prijamnika. Automatska preklopka birala bi jedan ili drugi prijamnik, kojom bi upravljao detektor smetnji GPS signala. Ugrađeni algoritam razlikovao bi čiste signale iz satelita od eventualnog upada signala ometanja ili potpuno odsustvo signala iz satelita. Dok traje ometanje ili prekid satelitskog signala, preklopka u AIS uređaju birat će ulaz iz eLORAN prijemnika. Prema najavama iz pomorske međunarodne organizacije IMO, taj novi pričuvni i robusniji sustav e-navigacije trebao bi biti aktiviran od 2018. do 2020. godine. Dakle, postojeće AIS uređaje do sada ugrađene na brodovima trebat će rekonstruirati ugradnjom dodatnih sklopova: eLORAN prijamnik + detektor ometanja + automatska preklopka.
Ranjivost otvorene komunikacije AIS sustava
Otvorena komunikacijska struktura AIS sustava predstavlja ranjivost koju je moguće eksploatirati i u destruktivne svrhe na razne načine. Ulazne podatke u AIS uređaj, kao što su primjerice identitet broda, lokacija, kurs i brzina plovidbe, može se lako promijeniti i falsificirati. Brod s lažnim identitetom neće biti sumnjiv VTS službi, pa će uljez, pod krinkom takvih krivotvorina, moći nesmetano prići ciljanom objektu, a potom isključiti AIS uređaj i obavljati planirane protuzakonite aktivnosti.
Budući da se u javnoj mreži AIS sustava otvoreno izmjenjuju razni podaci – bilo tko s AIS-om može pročitati podatke svakog broda unutar VHF radio dometa. Takvi podaci mogu biti zanimljivi piratima, teroristima ili krijumčarima, jer mogu saznati sve o tipu broda (duljini, širini, bruto tonaži), namjeni broda (putnički, teretni, tanker i sl.), kursu i brzini plovidbe, te odredištu putovanja. Na temelju takvih saznanja pirati će, primjerice, dočekati „izabranu žrtvu“ na optimalnoj poziciji za izvršenje napada, a krijumčari će imati vremena izbjeći susret s tim brodom, odnosno detekciju njihove nazočnosti. Brodovi pomorske policije i obalne straže obavljaju ophodnje, po pravilu, s neuključenim AIS uređajem, jer bi ih u protivnom lako identificirali prekršitelji zakona na moru. No, brodovi prikazani na ekranima uljeza samo radarskim odrazom vrlo vjerojatno su ophodni brodovi – „egzekutori“ raznih prekršitelja, pa uljezi mogu bijegom ili skrivanjem, te isključenim AIS-om izbjeći susret s njima.
Kuda ide ovaj brod?
Postoje internetski portali (vesseltracker-i) koji prikazuju pomorska područja i luke diljem svijeta na kojima se prate u realnom vremenu brodovi, odnosno njihovi AIS simboli sa svim podacima o brodu. Osim koristi koje takve informacije pružaju brodarskim kompanijama i raznim državnim institucijama, one su i izvor ranih informacija zlonamjernim skupinama. Naime, te skupine, primjerice pirati u Somaliji, mogu birati njima zanimljiv brod već kada on ulazi kroz Gibraltar, i koji će možda slijedećih dana u određeno vrijeme biti njima na dohvatu. S obzirom na zlouporabu takvih internetskih stranica, sigurnosne institucije u svijetu razmatraju mogućnost njihove zabrane.
Očito, nesavršenosti sustava automatske identifikacije brodova – od osjetljivosti na interferencije i „meke“ napadaje, pa sve do pristupa otvorenim informacijama o brodovima s razmjerno velikih udaljenosti – mogu rezultirati „tvrdim“ i „vrlo tvrdim“ posljedicama za brod-žrtvu, ali i šire.
Gost autor: dipl. ing. Vili Kezić, stručnjak za radarske sustave te elektroničko ratovanje, u mirovini.
