本文作者:qiaoqingyi

adhoc网络技术(ad网络类)

qiaoqingyi 07-17 118

  作战人员信息网(Warfighter Information Network - Tactical ,WIN-T)是美国陆军研发的新一代自组织、自愈合综合通信网。它采用商用技术,通过有线和无线方式传输语音、数据、视频等信息,是陆战网的关键组成部分,可为战场上的分散部队提供大容量和高移动性通信。

  

  研发背景

  伊拉克战争中,美军在战场上广泛使用的三军通用战术设备(TRI-TAC)和移动用户设备(MES)出现了故障频发、通信系统无法连通等问题。

  无法跟上陆军的推进速度

  微波通信系统必须在车辆停止时才能运行,且通信双方须同时处在视距范围内,工作距离只有15千米。设备需要花36小时甚至更长的时间才能架设完毕。MES的这些弱点严重影响了主要依靠它进行信息交换的陆军作战指挥系统(ABCS)中的许多重要分系统,包括机动控制系统(MCS)、全信源分析系统(ASAS)、高级野战炮兵战术数据系统(AFATDS)、联合预警系统(JEWS)和自动化纵深作战协调系统(ADOCS)等。

  无法满足数字化战场需要

  尽管伊拉克战争中美军地面部队班组之间和班组成员间的通信较海湾战争时有了长足的进步,但仍暴露出在较高级别部队能够实现数据、语音、视频通信且图像非常清晰,而在较低级别部队却不具备这种能力的问题。现在的美军士兵越来越依靠更宽频谱的信息装备,例如视频、图形数据、成像、协作计划编制工具、远程交互战场操作系统和分布式数据库等,这些已远远超过美国陆军过去战术通信网络的范畴。

  设备过多,影响决策

  作战时,美军官兵要从许多不同的系统和网络接收信息,由于设备过多、系统繁杂,使其往往处于信息超负荷的情况,反而影响他们及时做出正确的决策,导致行动效率不高。

  2003年,在吸取了伊拉克战争的经验教训后,陆军紧急研发了联合网络节点,并在2004年夏天将其部署至伊拉克,成功保障了后续军事行动。2007年,联合网络节点成为重组后的战术级作战人员信息网的组成部分。

  结构与主要功能

  WIN-T包括4个增量任务:“增量1”为驻停通信能力。“增量2”为初始移动中通信能力。“增量3”为全网移动中通信能力。“增量4”为受保护的转型卫星通信能力。

  

  目标WIN-T增量1的演变

  WIN-T“增量1”

  WIN-T“增量1”采用现有商用技术,为战场部队提供静态组网能力。主要用于向网络管理员提供所需的资源,并将这些资源与卫星和地面传输资源连接起来,构成一个符合陆军模块化师和旅级战斗队直至营指挥所结构的网络。该网络由5个部分组成:区域中枢节点(RHN)、战术中枢节点(THN)、联合网络节点(JNN)、和指挥所节点(BnCPN)、Ku频段战术卫星终端(STT)。

  RHN可覆盖某个地理区域内部署的所有单元,美军现全球部署有5个固定区域中枢节点,其中中央司令部、太平洋司令部和欧洲司令部各1个,美国本土2个。在全部运行时接近于实现全球覆盖,并可在师级战术中枢节点部署前,或者在指挥官决定不部署战术中枢节点时,为战区部队提供初始中枢支持。1个固定区域中枢节点可同时支持3个师,并可为独立的旅级战斗队以及远征通信营提供灵活的支持。节点配置1个标准化战术进入点(STEP)或1个远程端口设备,始终保持对全球信息栅格(GIG)的高带宽接入。

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  THN位于师级,它将时分复用和频分复用Ku频段卫星网络体系结构连接在一起,可提供端到端的Ku频段卫星链路网络连接能力,从而使WIN-T能够通过区域中枢节点(RHN)接入国防信息系统网(DISN)和国防交换网(DSN)。

  JNN位于师级和旅级战斗队指挥所。该节点包括1个安装了高机动多用途轮式车上的S-250方舱通信平台,可将空间卫星信息与地面大容量视距通信(HCLOS)系统资源进行连接。师和旅级战斗队进行作战时,师和旅级战斗队司令部还可通过WIN-T“增量1”对网络服务、网络管理和评估优先权的关键组件实施控制。联合网络节点还可通过THN,实现对GIG、DISN和DSN的网络服务连接。

  BnCPN是设在营级的一组轻型可展开的转接箱,由非密IP路由网和保密IP路由网通信处理设备组成,为部队提供语音与数据功能。保密IP路由网和非密IP路由网由网数据箱可向网络中的用户提供数据服务,另外还能提供IP语音交换、传输系统的Ku频段服务以及用户局域网服务。

  STT采用现有成熟商用卫星技术,可车载托挂,可单兵操作,单兵操作时仅需30分钟即可架设完毕。可与空间Ku频段卫星连接,从而形成战区至营级部队的立体栅格化网络。

  

  图为美军测试“增量2”系统

  WIN-T“增量2”

  WIN-T“增量2”继续大量依赖商用组网产品,提供初始动中通能力。在“增量1”的基础上增加了地面扩展节点:战术通信节点(TCN)、存在点(POP)和战术中继塔(TR-T)和士兵扩展节点(SNE),横向使网络传输覆盖面积更大,纵向使战区直接指挥作战连变为可能。此外还增加了3种关键技术:网络中心波形(NCW)、高频段网络波形(HNW)和网络自动化工具。

  NCW用于WIN-T的卫星通信网络,美国陆军为网络中心战而计的NCW与海军、空军的网络中心波形相类似。经过设计的NCW可使WIN-T的卫星传输效率达到最优,并可支持连级作战分队的通信需要,从而使WIN-T扩展到更低级别的分队。

  HNW用于WIN-T的视距通信网络,波形针对高性能宽带网络进行了优化,能够支持移动ad hoc网络,工作频段在C频段,具有自组网、自愈合、对等网络等特点,采用的调制样式有BPSK、QPSK、16QAM,64QAM,通信距离达到30千米,数据传输速率达27Mbit/s,使地面节点具有初始移动中通信能力。

  网络自动化工具主要装备在师级网络操作安全中心(NOSC-D)和旅级网络操作安全中心(NOSC-B)中,该工具具有移动通信的自动化管理能力,能够使师、旅级部队计划和管理所辖网络,进行网络能力分析,能够对局域网(LAN),局域无线网(LAW),高频带网络波形(HNW),网络中心波形(NCW),单信道无线电台(SINCGARS),增强型定位报告系统(EPLRS)和HCLOS进行信息安全管理和全面计划。

  

  美陆军作战人员战术信息网络-增量3系统

  WIN-T“增量3”

  WIN-T“增量3”是在军用规格包装下的全网移动中通信。利用先进极高频卫星(AEHF)连接整个网络,以减少对商用卫星的依赖,并大大增加了卫星通信能力。“增量3”在“增量2”的基础上主要增加了空中中继平台和个人通信设备(PCD)。

  空中中继平台主要包括2种无人机:无人直升机和常规无人机。这2种飞机的一个共同任务是充当空中中继节点,这使WIN-T由原来的地面、空间两层架构变为地面、空中、空间三层架构。机载节点具有卫星通信的诸多优势,却没有卫星通信所造成的延迟,并且具有快速部署能力。空中层的引入能够显著扩大WIN-T的网络覆盖范围。在需要的时间和地点,能够快速部署无人驾驶飞行器。无人机的作战重点过去主要侧重于充当监视和攻击平台,美军正在制定新的条令,将其功能逐步扩展为通信节点,以增强整个网络的覆盖范围和通信能力。

  单兵能够使用PCD通过SNE与上级相连,赋予其接入上级指挥机构乃至GIG的能力。PCD集数字化、智能化、网络化于一体,使战场的信息传递和处理达到“实时化”的程度,从而提高士兵对战场情况的反应速度,提高决策效率,大大增强了部队整体作战能力。

  WIN-T“增量4”

  “增量4”是可连接转型卫星通信系统(TSAT)的全网移动中通信能力(目前尚未定型)。WIN-T网络大量依赖卫星进行通信,使得卫星成为WIN-T传输可靠性的关键,一旦卫星被摧毁,WIN-T的传输可靠性将会大大降低。未来,TSAT将取代AEHF,它具有高传输速率、反干扰技术、低概率被中断、低概率被侦察技术,能够增加卫星在战场上的生存能力,确保WIN-T的可靠运行。

  

  主要特点

  网络结构适应作战需要

  WIN-T与普通的移动网络和固定网络相比,具有以下优点:第一,无中心节点,WIN-T网络结构不需要设置任何中心控制节点,所有节点的地位平等,任何节点均可以随时进入和离开网络,而且其故障不会影响整个网络的运行,因此WIN-T网络结构具有很强的抗毁性。第二,动态拓扑,WIN-T网络节点可以随处移动,也可以随时开启和关闭,从而使网络的拓扑结构随时发生变化。这种能力对于陆军向可伸缩的模块化作战部队转型来说非常关键,美国陆军能够从基于师的资源转型为基于各个旅级战斗队的资源进行作战,可以在进行超视距部署的同时为较低层的士兵提供通信和信息共享服务。

  网络传输能力适应作战需要

  WIN-T利用现有成熟的商用技术,提供大容量高速传输能力,并引入NCW和HNW等新技术使网络传输能力大大增强,战术通信卫星提供的输速率达到8.2兆比特/秒,相比过去的军事星(Milstar)数据传输速率增加了25倍,这将使保密的视频、战场地图和目标数据等战术军事数据获得实时传输能力,为指挥官不间断地实时获取战场态势,实施正确的指挥决策提供有力支撑。

  快速部署能力适应未来需要

  WIN-T的布设或展开无需依赖于任何预设的网络设施,节点开启后就可以快速、自动组成一个独立的网络。当节点与其覆盖范围之外的节点进行通信时,需要中继节点进行多跳转发。与固定网络不同,WIN-T网络中的多跳路由是由普通的网络节点完成的,而不需要使用专用的路由设备,也不需要专业人员操作,从而具备快速部署能力,适应未来快节奏的作战需要。

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