Il “Frequency Hopping” (noto più formalmente come “Frequency Hopping Spread Spectrum”, o FHSS) è un metodo di trasmissione dei segnali radio che consiste nel commutare rapidamente la portante tra numerosi sottocanali di frequenza che occupano un’ampia banda spettrale. I cambiamenti sono controllati da un codice o schema pseudocasuale noto sia al trasmettitore che al ricevitore, garantendo che passino alla frequenza successiva esattamente nello stesso millisecondo. Questa tecnologia è ampiamente adottata dai veicoli aerei senza pilota (UAV) per comunicare in modo efficiente e sicuro con i propri radiocomandi (RC), prevenendo al contempo interferenze dannose e migliorando la resilienza del collegamento.
Perché è importante
Il salto di frequenza è l’architettura di comunicazione standard per i droni professionali e di livello militare, poiché rende il collegamento di comando e controllo (C2) significativamente più difficile da intercettare o interrompere. Per gli operatori C-UAS, le minacce basate sul salto di frequenza rappresentano una sfida tecnica importante: i disturbatori tradizionali che prendono di mira una singola frequenza (disturbo localizzato) vengono facilmente aggirati, poiché il drone si limita a “saltare” su un canale libero. Per neutralizzare questi sistemi sono necessarie capacità C-UAS avanzate, quali il jamming a raffica o l’analisi dei protocolli ad alta velocità, in grado di seguire o bloccare simultaneamente l’intera sequenza di salto di frequenza.
Come funziona
Il salto di frequenza funziona suddividendo la larghezza di banda disponibile in più sottocanali e spostando rapidamente il segnale da uno all’altro per ridurre al minimo la probabilità di essere individuati e intercettati.
- Canalizzazione: Il sistema suddivide un'ampia banda di frequenza, come la banda ISM a 2,4 GHz, in numerosi sottocanali di larghezza ridotta.
- Sequenza di salti: Un algoritmo pseudocasuale determina l'ordine in cui vengono utilizzate queste frequenze, seguendo uno schema che impedisce la sincronizzazione da parte di ricevitori non autorizzati.
- Sincronizzazione: Il drone e la stazione di controllo a terra (GCS) rimangono sincronizzati nel tempo, cambiando le frequenze portanti secondo un ordine prestabilito.
- Tempo di permanenza: Il segnale rimane su una singola frequenza per un periodo di tempo molto breve, spesso misurato in millisecondi, prima di passare al “salto” successivo.
Salto di frequenza Tecnologie / Metodi
Il salto di frequenza viene classificato in base alla velocità e alla complessità dello schema di salto, nonché alla sua capacità di adattarsi alle interferenze esterne.
| Variante | Intervento tecnico | Sfida C-UAS |
| Salto lento | La velocità di salto è inferiore alla velocità di trasmissione dei bit di informazione. | Più facile da seguire e intercettare grazie ai sensori ad alta velocità. |
| Salto veloce | La velocità di salto è superiore alla velocità di trasmissione dei bit di informazione. | Estremamente difficile da monitorare in tempo reale; spesso richiede l'uso di tecniche di bombardamento a raffica. |
| FHSS adattivo | Il sistema evita i canali con elevato livello di rumore o con interferenze attive. | È in grado di “aggirare” le interferenze dei sistemi C-UAS per mantenere un collegamento stabile. |
| Agilità di frequenza | Variazioni di frequenza da impulso a impulso all’interno di un radar o di un collegamento. | Costringe i dispositivi di disturbo a utilizzare modalità meno efficaci e ad ampio raggio. |
Ruolo nelle operazioni di contrasto agli UAS
Il salto di frequenza determina la scelta della tecnologia di mitigazione e i requisiti di rilevamento nella catena operativa anti-UAS (C-UAS).
- Rilevamento: I sensori RF passivi devono essere in grado di scansionare ampie fasce di frequenza ad alta velocità per rilevare la natura “a raffiche” di un segnale a salto di frequenza su un’ampia banda spettrale.
- Identificazione: I sistemi avanzati, come Sentrycs, utilizzano l’analisi dei protocolli per identificare la firma digitale univoca della sequenza di salto di frequenza, consentendo un’identificazione senza falsi allarmi.
- Mitigazione (diga): Per disturbare un drone che salta da una frequenza all’altra, un sistema può ricorrere al disturbo a raffica per inondare l’intera larghezza di banda con rumore; tuttavia, questo distribuisce la potenza massima su più frequenze, riducendo la densità effettiva.
- Misure di mitigazione (cyber): Le misure di mitigazione basate sul protocollo possono decodificare la logica di salto di frequenza per eseguire una “Smart Disconnect”, ordinando al drone di atterrare senza dover saturare l'intera banda.
Punti di forza e limiti
Punti di forza:
- Resistenza alle interferenze: Ignora efficacemente i dispositivi di disturbo puntuali che agiscono solo su frequenze specifiche.
- Bassa probabilità di intercettazione (LPI): Distribuire il segnale su più frequenze rende più difficile per i ricevitori semplici individuare o “sintonizzarsi” sulla trasmissione.
- Resilienza ai percorsi multipli: Se una frequenza è ostruita da riflessioni o ostacoli, è probabile che il salto successivo abbia un percorso libero.
Limiti:
- Dipendenza di sincronizzazione: Richiede una sincronizzazione precisa tra il drone e il controller; la perdita di sincronizzazione comporta l'interruzione totale del collegamento.
- Vulnerabilità del sbarramento: Un rumore ad alta potenza e a banda larga che copra l'intero intervallo di salto di frequenza può comunque compromettere il collegamento.
- Congestione dello spettro: In ambienti con elevata densità di dispositivi, gli schemi di salto di frequenza potrebbero entrare in conflitto con altri dispositivi FHSS, come il Wi-Fi o il Bluetooth.
Aspetti normativi e operativi
L'uso della tecnologia FHSS è molto diffuso nelle bande ISM (Industrial, Scientific, and Medical), dove le autorità di regolamentazione ne impongono l'uso per prevenire interferenze tra i milioni di dispositivi che condividono lo spettro. Nelle operazioni C-UAS, il tentativo di disturbare un segnale a salto di frequenza comporta spesso emissioni a banda larga che possono inavvertitamente interrompere le comunicazioni legittime, creando un elevato rischio di “fratricidio dello spettro” in ambienti urbani o civili.
Tendenze emergenti
- Spettro diffuso ibrido: Combinando la tecnologia FHSS con lo spettro diffuso a sequenza diretta (DSSS) per creare un collegamento ancora più resiliente e “invisibile”.
- Acquisizione di RF-Cyber: Sistemi che utilizzano intelligenza a livello di protocollo per inserirsi nella sequenza di salto di frequenza, consentendo il controllo non distruttivo dell’UAS.