從美軍軍事移動信息系統發展看去

作者: 秋水寒 R , Jan 12,2005,02:16

從美軍軍事移動信息系統發展看去

軍事移動信息系統具有移動通信和移動計算兩大功能，特別適用軍事作戰環境，因而在未來的高技術戰爭中具有重要地位和作用。美軍在20世紀80年代利用商業 CDMA和GSM網絡成功實現部分軍用特殊功能的基礎上，結合軍方GloMo、Mosaic、WIN-T等項目的開發，發展軍事移動信息系統，為地理位置分散並移動的指揮員及指揮要素提供靈活、可靠的面向個人的移動通信連接。

美軍軍事移動信息系統的發展

1.全球移動信息系統（GloMo）計劃

20世紀90年代開始，世界形勢和格局都發生巨大變化，經濟上的激烈競爭已不允許甚至象美國這樣的經濟大國繼續在世界各地保持龐大的武裝力量，但由於利益的驅動，又不得不在縮減軍備的同時，保持強大的軍事潛力。全球移動信息系統計劃（GloMo）就是在這樣的背景下，由國防高級研究計劃局（DARPA）於 1994年提出的，其目的是在指揮控制、通信和計算機（C4）系統中應用先進技術，從而提高其網絡的靈活性、通用性和互通性。它一方面是要滿足未來國防上有效的移動信息系統的需求，另一方面又能利用商用部門開發的技術。同時，它也迎合了實施“數字化戰場”計劃的實際需要。

GloMo計劃於1995年開始實施，2000年底結束，試驗了大量的由高等院校等提供的新工藝和技術，內容涉及網絡應用、自動組網和適應環境的無線電技術。

（1）GloMo的特點

GloMo計劃的主要目標是為全球移動環境中可靠的端到端信息系統開發技術，把基礎的商用元部件綜合進靈活、可靠、多跳的寬帶系統開發中去。GloMo系統具有實時收發信息的能力，強調覆蓋所有運動單元的能力，利用以陸地及空間為基礎的各種通信設施，通過大容量通信幹線連接到全球陸地移動通信網絡中， GloMo計劃是在DARPA原來研究項目的基礎上進行的。

GloMo計劃開發的特點有：

·強調“軍民協同”發展軍事移動信息系統的重要性；·計劃基本涵蓋了移動通信發展的前沿課題，並與第三代移動通信系統發展目標相吻合；·強調網絡的可快速部署能力；·重視系統的模擬與仿真；·強調將高、中、低軌道衛星及無人中繼器作為長距離無線鏈路的重要性；·強調將把Internet作為移動信息基礎結構重要組成部分的必要性，並將移動信息系統作為Internet在無線領域的擴展，因為基於IP的網絡是目前網絡演進和融合的必然趨勢：·強調硬件的模塊化；·強調網絡對信息流密度、帶寬的不對稱性以及自適應抗干擾能力；·通過“中間件”（Middleware）的研究和應用，達到無縫隙的互聯互通，實現不同類型數據、不同移動終端和不同業務間的無線多媒體數據交換；·重視低功率、低成本技術的開發，並開發高效的便攜式移動終端，實現非對稱傳輸的目標。

（2）發展狀況與意義

GloMo的一個重要思路是使計劃的成果綜合進商用產品，從而使下一代軍事移動信息系統能以商用產品和業務為基礎，同時，GloMo計劃中，為支持國防需求而開發的許多技術最終將轉移到商用技術和基礎設施中。GloMo計劃發展的特點是大量依靠非軍事院校和研究機構參與軍用通信的研究，參加該項計劃的國際知名院校有10個，承擔了35個研究課題中的22個。

Glomo計劃於2000年完成，其研究成果已成為一些後續計劃的基礎，如2000年開始實施的多功能移動保密自適應綜合通信系統（Mosaic）計劃，將充分利用Glomo的成果和產品，其中涉及工作協議、抗毀的移動IP、命名和尋址、多頻段天線、抗同址干擾等技術。此外，Glomo計劃及其子計劃 WING中研究的多跳分組無線網絡（Ad hoc網絡）等技術將是開發下一代戰術互聯網的基礎。

2.多功能動中通保密自適應綜合通信系統（MOSAIC）

Mosaic是美陸軍目前進行的一項先進技術演示計劃，通過把無線技術和協議綜合在一起，為下一代戰術互聯網提供基礎。計劃將進行兩次演示，分別在 2002年進行中期演示和2004年進行終期演示。Mosaic進行的高級技術演示將用來論證下一代戰術互聯網，以支持話音、數據、視頻和多媒體業務在地面平台和空中平台上的無縫隙流通。

多年來，改進戰術作戰中心（TOC）的移動性和抗毀性一直是美陸軍的主要目標，隨着新時期對可抗毀、能快速插入的應急部隊需求的不斷提高，移動性和抗毀性的要求愈加重要。因此, Mosaic ATD計劃將着重開發未來所需的通信體繫結構，以便支持戰術環境下移動TOC（戰術作戰中心）的分布和傳到——回傳（reach-back）通信功能。同時,該計劃的實施必須滿足以下幾項作戰與技術要求：

·與聯合技術體繫結構（JTA）一致；·完全受保護的保密網絡和節點；·在一個作戰中心（TOC）可支持多個移動主機；·用於移動系統的陸地、機載和空間的無縫多模式的通信基礎結構；·當陸地和機載移動主機在戰場移動時，使其能維持與數據網絡的連接；·為動中通（OTM）作戰中心（TOC）提供自動的橫向和縱向越區切換；·支持話音、數據、視頻及多媒體業務的近實時要求；·網絡管理可允許快速自動的網絡初始化和重建；·支持未來指揮所的無線連接；·實現車載系統、下車系統、戰術幹線系統以及戰略系統的完全連接。

3 .WIN-T中的個人通信

指戰員信息網—戰術（WIN-T）是美陸軍史上第二次大規模重建的戰術通信計劃，是採用商用技術、用於傳輸有線無線話音、數據和視頻的21世紀戰術通信系統，將形成下一代高級戰術互聯網，是實現陸軍2010年及以後作戰概念最具競爭力的系統。

（1）計劃的重組

WIN-T計劃已於2001年完成作戰需求分析。但根據美陸軍將向"目標部隊"全面轉型的發展需求，2002年陸軍對該計划進行了根本的改進 。

目前計劃的重組已完成，將着重通信結構的調整、風險、技術準備狀況分析及與其它轉型計劃（如FCS、JTRS）的協調。重新編寫的WIN-T可操作需求文件（ORD）將與目標部隊概念結合起來，因此，其重點將從原先為傳統部隊和過渡部隊提供通信能力轉為更強調下一代系統（如FCS）的需求，更能反映新時期的作戰方式。陸軍要求企業界從頭開始設計WIN-T，希望它包括計算機、電信和無線通信及衛星通信。

新計劃採取"在仿真的基礎上進行採購"的方式。這樣可以預先讓大家知道規劃的WIN-T系統是如何工作，給部隊一個機會去解決相關的問題（如人員配置、設備需求和資金問題）。

WIN-T已從現代化計劃轉變為革命性計劃，更加強調移動通信和採用現成的新技術。

WIN-T計劃目前正在開發戰術級的個人通信設備（PCD），應用於單兵和指揮官（soldiers and officers），PCD可使合法用戶實現移動中訪問網絡。網絡在戰術級上具有巨大的網絡操作，網絡管理、信息安全和信息分發管理功能。

（2）個人通信領域的最新發展動向

美國陸軍通信電子司令部（CECOM）空間與陸地通信管理局於2003年9月30日發布的25項研究與開發建議項目（有效期為2003 年9月-2007年9月 ）中，有幾項與WIN-T和未來軍用移動通信有關：

①Tactical Personal Communications System / 戰術個人通信系統

希望提供用於試驗和演示的3G、4G個人通信系統（PCS）樣機的研究。要求該項研究要解決戰術移動通信應用中的技術難點。特別是應用方面，要求滿足陸軍戰術通信系統（如WIN-T）的需求，WIN-T必須提供機動行動單元（Unit of Action）與部署單元（Unit of Employment）和外部網絡的連接。PCS將提供移動、保密、抗毀、無縫和基於多媒體的C4ISR的能力。感興趣的技術包括符合CDMA2000、 UMTS標準的設備。

對無線個人通信設備（PCD），例如PDA或蜂窩電話也感興趣。PCD必須為整個戰場的指揮中心提供保密的類似商用的通信功能（會議、定位信息、點對點、通播）以及各種擴展的網絡業務(話音、數據、圖像、視頻/多媒體)。3G的解決方案應後向兼容2G系統，4G解決方案應把3G的容量提高一個數量級。項目應包括綜合分析和描述4G系統將如何完成無線移動和無線接入通信的交會（convergence）。

該項目還應解決頻譜效率、動態帶寬分配、無線保密通信的應用、改進QoS、數字收發信機技術、軟件定義電台等，例舉說明小區制組網結構（pico、 micro、macro）的新一代系統是如何集成並應用於WIN-T結構的。把3G 戰術個人通信系統發展成WIN-T結構的時間應是2012財年。至於4G的時間應是2015財年。

②IPv6 for the Tactical Army / IPv6應用於戰術陸軍

設想中IPv6應用於軍用移動通信的性能之一是本身（native）移動IP 支持。WIN-T 系統的手持機將為戰場的漫遊者提供話音和數據通信。移動IP 特別適合漫遊設備。移動IPV6比IPV4有巨大的改進，它不再需要國外代理，避免了三角路由。因此，IPV6對WIN-T計划具有潛在的價值。目前已通過"陸軍科學技術計劃"進行評估。

美軍軍事移動信息系統建設的經驗與教訓

1．強調移動信息系統的軍民協同發展

GloMo計劃的一個突出特點是強調軍民協同的指導思想，成為21世紀“軍民協同”發展移動信息系統的一個樣板。Mosaic計劃則是通過驗證和篩選，把商用產品和國防部的研究成果集成在一起，以滿足未來戰鬥系統（FCS）和目標部隊（Objective Force）的通信需求以及戰場指揮系統基礎結構的可移動性，形成一個未來戰場所需的無縫隙通信體繫結構。WIN-T作為革命性計劃，更加強調移動通信和採用現成的新技術。

2．充分利用高校、企業的技術成果

美軍軍事信息系統發展中的新技術插入、商用技術與產品軍事應用性研究，大量交由高校演示、論證與模擬、仿真，從而避免了大規模基礎性研究費用的投入。軍方亦積極參與民用標準的制定工作，對移動信息技術的發展方向施加影響，以便在需要時可充分利用民用技術與商用系統。

3．特別重視系統的建模、仿真與測試

美軍歷來都十分重視通信網絡的建模與仿真研究工作。GloMo計劃中的許多研究項目都要進行計算機模擬與仿真；Mosaic本身即是一個先進演示驗證計劃；WIN-T中的PCS系統基本以仿真驗證商用3G、4G產品與技術為主。這種開發方式有效避免將全部科研資金投入硬件開發，便於充分利用商業移動信息技術飛速發展帶來的成果，通過進行計算機模擬、仿真和評估，有選擇性地加以利用，以達到大幅度降低研發成本的目的。

4．充分利用商業界研發的軍民兩用技術

由於民用與軍用移動信息系統的應用環境與目的不同，二者之間存在許多差異，很多時候不是通過簡單的軍民協同可以解決的。從需求與使用方式出發：在系統層次，可歸結為網絡結構、安全性、互操作性、多模式、多頻段系統；在部件層次，軍用系統需要軟件無線電、智能天線、高性能的濾波器和智能波形等。另外，對軍事應用環境中的高密度通信平台及同址干擾等問題也需要進行專門研究。但技術成熟、性能可靠、價格較低的商用現貨如數字信號處理器、智能天線等產品都已被美軍大量運用。

5．注重論證和驗證，及時調整項目進展

美軍在其軍事信息系統建設過程中根據項目需求，做出過幾次重大調整。20世紀80年代後期，高通公司提出CDMA設計方案時就開始研究CDMA的軍事應用，並且參與了IS-95CDMA標準的制定。但在GloMo計劃初期（1994年），由於CDMA移動通信設備還未商品化而在移動信息站系統的設計中沒有應用擴頻技術，只採用了TDMA方案，使系統在安全性、抗干擾、系統容量、抗多徑等方面的性能均受到限制。幾年之後，隨着商用CDMA擴頻技術產品的成熟，DAPRA迅速提出在移動信息站中採用W- CDMA技術，以彌補上述缺陷。

美國在“9.11”事件救援行動中意識到，基於固定基礎設施的GSM網上建立的應急通信系統（無線優先系統WPS）也有其局限性，且不同地區趕赴現場的救援單位移動終端間的互通也無法協調，而軟件無線電技術、Ad Hoc網絡等軍事通信網絡中的研究熱點技術，對解決上述問題具有民用網絡無可比擬的優勢。

根據美陸軍向“目標部隊”轉型以滿足未來戰鬥系統（FCS）的需求，WIN-T也從現代化計劃轉化為革命性計劃，強調結合、運用3G、4G的先進技術與產品為地理分散的、不依賴與地理位置的“無線指揮員”（Wireless Commander）提供不間斷的面向個人的多媒體業務。

對軍民協同的軍事移動通信發展啟示

美軍發展軍事信息系統的經驗教訓啟示我們，在建設軍事移動通信系統過程中，應以軍民協同發展為主線，加強系統仿真、驗證，分步、持續發展，並結合軍事理論進步及時調整計劃。

1．設立專門項目開展移動通信領域商業現貨產品（COTS）及技術發展趨勢軍事適用性研究

通過設立專門項目開展移動通信領域商業現貨產品及技術發展趨勢軍事適用性研究，以判斷在商業市場上，哪些技術、產品和業務有可能滿足軍事移動通信系統的發展需求。主要研究內容包括：

·對發達國家軍民協同移動通信系統已進行的工作，在現有跟蹤研究的基礎上，進行深入的分析、研究；·對利用民用通信網絡結構、業務與應用、通信協議與標準等滿足軍事通信系統需求的研究；·加強對民用移動通信智能天線、軟件無線電、低成本、低功率和小體積的移動終端等關鍵技術的研究以提高軍事移動通信的性能。

2．充分利用高校，科研院、所及企業的成熟產品與先進技術

我國在短短十多年就已經發展成為民用移動通信大國，不僅是世界最大的移動通信市場，而且擁有了自主知識產權的國際3G標準TD-SCDMA，4G的理論支持LAS-CDMA也由我國率先提出。在民用移動通信的蓬勃發展中，國內市場也儲備了巨大的技術資源可供軍方選用。

3．加強軍事移動通信系統模擬、仿真與驗證

通過計算機模擬、仿真降低對具體硬件平台的依賴，加快對新技術的引入，通過軟件性能的提升提高系統的可擴充性、可重用性；同時,通過系統工程集成與協調驗證各種成熟產品、先進技術對軍事移動通信系統的支持程度，使有限的國防經費投入發揮最大的軍事效益。

4．分步持續的發展軍事移動通信系統

由於對民用移動通信標準的掌握情況及國內器件生產水平的制約，軍事移動通信系統建設應根據我國現狀和發展規划進行長期規劃、持續發展和分步進行，並結合軍事理論發展、移動通信新技術的出現和國內關鍵技術的突破及時進行調整。

美軍軍事移動信息系統發展的歷程與趨勢為建設“軍民協同”的移動信息系統提供了極具價值的參考；而信息技術革命的迅猛發展也啟示我們：在信息和知識已成為社會和經濟發展的重要戰略資源和基本要素的時代，人們更需要“隨時隨地”獲取信息。因此，為滿足我國信息產業的發展與國防需求，我們迫切需要建設一個軍民協同的、大量採用商業現貨產品（COTS）的、能夠滿足戰時軍事需求的、軍民兩用的移動信息系統。同時，利用先進的軍事技術研究成果促進商業移動信息技術產品的發展，對提高我國的綜合實力亦具有深遠的意義。