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美國陸軍新型戰術網路——作戰人員資訊網

作戰人員資訊網(Warfighter Information Network - Tactical , WIN-T)是美國陸軍研發的新一代自組織、自癒合綜合通信網。 它採用商用技術, 通過有線和無線方式傳輸語音、資料、視頻等資訊, 是陸戰網的關鍵組成部分, 可為戰場上的分散部隊提供大容量和高移動性通信。

研發背景

伊拉克戰爭中, 美軍在戰場上廣泛使用的三軍通用戰術設備(TRI-TAC)和移動使用者設備(MES)出現了故障頻發、通信系統無法連通等問題。

無法跟上陸軍的推進速度

微波通信系統必須在車輛停止時才能運行, 且通信雙方須同時處在視距範圍內, 工作距離只有15千米。 設備需要花36小時甚至更長的時間才能架設完畢。 MES的這些弱點嚴重影響了主要依靠它進行資訊交換的陸軍作戰指揮系統(ABCS)中的許多重要分系統, 包括機動控制系統(MCS)、全信源分析系統(ASAS)、高級野戰炮兵戰術資料系統(AFATDS)、聯合預警系統(JEWS)和自動化縱深作戰協調系統(ADOCS)等。

無法滿足數位化戰場需要

儘管伊拉克戰爭中美軍地面部隊班組之間和班組成員間的通信較海灣戰爭時有了長足的進步, 但仍暴露出在較高級別部隊能夠實現資料、語音、視頻通信且圖像非常清晰, 而在較低級別部隊卻不具備這種能力的問題。 現在的美軍士兵越來越依靠更寬頻譜的資訊裝備, 例如視頻、圖形資料、成像、協作計畫編制工具、遠端交互戰場作業系統和分散式資料庫等, 這些已遠遠超過美國陸軍過去戰術通信網路的範疇。

設備過多, 影響決策

作戰時, 美軍官兵要從許多不同的系統和網路接收資訊, 由於設備過多、系統繁雜, 使其往往處於資訊超負荷的情況, 反而影響他們及時做出正確的決策,

導致行動效率不高。

2003年, 在吸取了伊拉克戰爭的經驗教訓後, 陸軍緊急研發了聯合網路節點, 並在2004年夏天將其部署至伊拉克, 成功保障了後續軍事行動。 2007年, 聯合網路節點成為重組後的戰術級作戰人員資訊網的組成部分。

結構與主要功能

WIN-T包括4個增量任務:“增量1”為駐停通信能力。 “增量2”為初始移動中通信能力。 “增量3”為全網移動中通信能力。 “增量4”為受保護的轉型衛星通信能力。

目標WIN-T增量1的演變

WIN-T“增量1”

WIN-T“增量1”採用現有商用技術, 為戰場部隊提供靜態組網能力。 主要用於向網路系統管理員提供所需的資源, 並將這些資源與衛星和地面傳輸資源連接起來, 構成一個符合陸軍模組化師和旅級戰鬥隊直至營指揮所結構的網路。 該網路由5個部分組成:區域中樞節點(RHN)、戰術中樞節點(THN)、聯合網路節點(JNN)、和指揮所節點(BnCPN)、Ku頻段戰術衛星終端(STT)。

RHN可覆蓋某個地理區域內部署的所有單元, 美軍現全球部署有5個固定區域中樞節點, 其中中央司令部、太平洋司令部和歐洲司令部各1個, 美國本土2個。

在全部運行時接近於實現全球覆蓋, 並可在師級戰術中樞節點部署前, 或者在指揮官決定不部署戰術中樞節點時, 為戰區部隊提供初始中樞支援。 1個固定區域中樞節點可同時支援3個師, 並可為獨立的旅級戰鬥隊以及遠征通信營提供靈活的支援。 節點配置1個標準化戰術進入點(STEP)或1個遠端埠設備, 始終保持對全球資訊柵格(GIG)的高頻寬接入。

THN位於師級, 它將時分複用和頻分複用Ku頻段衛星網路架構連接在一起, 可提供端到端的Ku頻段衛星鏈路網路連接能力, 從而使WIN-T能夠通過區域中樞節點(RHN)接入國防資訊系統網(DISN)和國防交換網(DSN)。

JNN位於師級和旅級戰鬥隊指揮所。 該節點包括1個安裝了高機動多用途輪式車上的S-250方艙通信平臺, 可將空間衛星資訊與地面大容量視距通信(HCLOS)系統資源進行連接。師和旅級戰鬥隊進行作戰時,師和旅級戰鬥隊司令部還可通過WIN-T“增量1”對網路服務、網路管理和評估優先權的關鍵元件實施控制。聯合網路節點還可通過THN,實現對GIG、DISN和DSN的網路服務連接。

BnCPN是設在營級的一組輕型可展開的轉接箱,由非密IP路由網和保密IP路由網通信處理設備組成,為部隊提供語音與資料功能。保密IP路由網和非密IP路由網由網資料箱可向網路中的使用者提供資料服務,另外還能提供IP語音交換、傳輸系統的Ku頻段服務以及使用者局域網服務。

STT採用現有成熟商用衛星技術,可車載托掛,可單兵操作,單兵操作時僅需30分鐘即可架設完畢。可與空間Ku頻段衛星連接,從而形成戰區至營級部隊的立體柵格化網路。

圖為美軍測試“增量2”系統

WIN-T“增量2”

WIN-T“增量2”繼續大量依賴商用組網產品,提供初始動中通能力。在“增量1”的基礎上增加了地面擴展節點:戰術通信節點(TCN)、存在點(POP)和戰術中繼塔(TR-T)和士兵擴展節點(SNE),橫向使網路傳輸覆蓋面積更大,縱向使戰區直接指揮作戰連變為可能。此外還增加了3種關鍵技術:網路中心波形(NCW)、高頻段網路波形(HNW)和網路自動化工具。

NCW用於WIN-T的衛星通信網路,美國陸軍為網路中心戰而計的NCW與海軍、空軍的網路中心波形相類似。經過設計的NCW可使WIN-T的衛星傳輸效率達到最優,並可支援連級作戰分隊的通信需要,從而使WIN-T擴展到更低級別的分隊。

HNW用於WIN-T的視距通信網路,波形針對高性能寬頻網路進行了優化,能夠支援移動ad hoc網路,工作頻段在C頻段,具有自組網、自癒合、對等網路等特點,採用的調製樣式有BPSK、QPSK、16QAM,64QAM,通信距離達到30千米,資料傳輸速率達27Mbit/s,使地面節點具有初始移動中通信能力。

網路自動化工具主要裝備在師級網路操作安全中心(NOSC-D)和旅級網路操作安全中心(NOSC-B)中,該工具具有移動通信的自動化管理能力,能夠使師、旅級部隊計畫和管理所轄網路,進行網路能力分析,能夠對局域網(LAN),局域無線網(LAW),高頻帶網路波形(HNW),網路中心波形(NCW),單通道無線電臺(SINCGARS),增強型定位報告系統(EPLRS)和HCLOS進行資訊安全管理和全面計畫。

美陸軍作戰人員戰術資訊網路-增量3系統

WIN-T“增量3”

WIN-T“增量3”是在軍用規格包裝下的全網移動中通信。利用先進極高頻衛星(AEHF)連接整個網路,以減少對商用衛星的依賴,並大大增加了衛星通信能力。“增量3”在“增量2”的基礎上主要增加了空中中繼平臺和個人通信設備(PCD)。

空中中繼平臺主要包括2種無人機:無人直升機和常規無人機。這2種飛機的一個共同任務是充當空中中繼節點,這使WIN-T由原來的地面、空間兩層架構變為地面、空中、空間三層架構。機載節點具有衛星通信的諸多優勢,卻沒有衛星通信所造成的延遲,並且具有快速部署能力。空中層的引入能夠顯著擴大WIN-T的網路覆蓋範圍。在需要的時間和地點,能夠快速部署無人駕駛飛行器。無人機的作戰重點過去主要側重於充當監視和攻擊平臺,美軍正在制定新的條令,將其功能逐步擴展為通信節點,以增強整個網路的覆蓋範圍和通信能力。

單兵能夠使用PCD通過SNE與上級相連,賦予其接入上級指揮機構乃至GIG的能力。PCD集數位化、智慧化、網路化於一體,使戰場的資訊傳遞和處理達到“即時化”的程度,從而提高士兵對戰場情況的反應速度,提高決策效率,大大增強了部隊整體作戰能力。

WIN-T“增量4”

“增量4”是可連接轉型衛星通信系統(TSAT)的全網移動中通信能力(目前尚未定型)。WIN-T網路大量依賴衛星進行通信,使得衛星成為WIN-T傳輸可靠性的關鍵,一旦衛星被摧毀,WIN-T的傳輸可靠性將會大大降低。未來,TSAT將取代AEHF,它具有高傳輸速率、反干擾技術、低概率被中斷、低概率被偵察技術,能夠增加衛星在戰場上的生存能力,確保WIN-T的可靠運行。

主要特點

網路結構適應作戰需要

WIN-T與普通的移動網路和固定網路相比,具有以下優點:第一,無中心節點,WIN-T網路結構不需要設置任何中心控制節點,所有節點的地位平等,任何節點均可以隨時進入和離開網路,而且其故障不會影響整個網路的運行,因此WIN-T網路結構具有很強的抗毀性。第二,動態拓撲,WIN-T網路節點可以隨處移動,也可以隨時開啟和關閉,從而使網路的拓撲結構隨時發生變化。這種能力對於陸軍向可伸縮的模組化作戰部隊轉型來說非常關鍵,美國陸軍能夠從基於師的資源轉型為基於各個旅級戰鬥隊的資源進行作戰,可以在進行超視距部署的同時為較低層的士兵提供通信和資訊共用服務。

網路傳輸能力適應作戰需要

WIN-T利用現有成熟的商用技術,提供大容量高速傳輸能力,並引入NCW和HNW等新技術使網路傳輸能力大大增強,戰術通信衛星提供的輸速率達到8.2兆比特/秒,相比過去的軍事星(Milstar)資料傳輸速率增加了25倍,這將使保密的視頻、戰場地圖和目標資料等戰術軍事資料獲得即時傳輸能力,為指揮官不間斷地即時獲取戰場態勢,實施正確的指揮決策提供有力支撐。

快速部署能力適應未來需要

WIN-T的佈設或展開無需依賴於任何預設的網路設施,節點開啟後就可以快速、自動組成一個獨立的網路。當節點與其覆蓋範圍之外的節點進行通信時,需要中繼節點進行多跳轉發。與固定網路不同,WIN-T網路中的多跳路由是由普通的網路節點完成的,而不需要使用專用的路由設備,也不需要專業人員操作,從而具備快速部署能力,適應未來快節奏的作戰需要。

可將空間衛星資訊與地面大容量視距通信(HCLOS)系統資源進行連接。師和旅級戰鬥隊進行作戰時,師和旅級戰鬥隊司令部還可通過WIN-T“增量1”對網路服務、網路管理和評估優先權的關鍵元件實施控制。聯合網路節點還可通過THN,實現對GIG、DISN和DSN的網路服務連接。

BnCPN是設在營級的一組輕型可展開的轉接箱,由非密IP路由網和保密IP路由網通信處理設備組成,為部隊提供語音與資料功能。保密IP路由網和非密IP路由網由網資料箱可向網路中的使用者提供資料服務,另外還能提供IP語音交換、傳輸系統的Ku頻段服務以及使用者局域網服務。

STT採用現有成熟商用衛星技術,可車載托掛,可單兵操作,單兵操作時僅需30分鐘即可架設完畢。可與空間Ku頻段衛星連接,從而形成戰區至營級部隊的立體柵格化網路。

圖為美軍測試“增量2”系統

WIN-T“增量2”

WIN-T“增量2”繼續大量依賴商用組網產品,提供初始動中通能力。在“增量1”的基礎上增加了地面擴展節點:戰術通信節點(TCN)、存在點(POP)和戰術中繼塔(TR-T)和士兵擴展節點(SNE),橫向使網路傳輸覆蓋面積更大,縱向使戰區直接指揮作戰連變為可能。此外還增加了3種關鍵技術:網路中心波形(NCW)、高頻段網路波形(HNW)和網路自動化工具。

NCW用於WIN-T的衛星通信網路,美國陸軍為網路中心戰而計的NCW與海軍、空軍的網路中心波形相類似。經過設計的NCW可使WIN-T的衛星傳輸效率達到最優,並可支援連級作戰分隊的通信需要,從而使WIN-T擴展到更低級別的分隊。

HNW用於WIN-T的視距通信網路,波形針對高性能寬頻網路進行了優化,能夠支援移動ad hoc網路,工作頻段在C頻段,具有自組網、自癒合、對等網路等特點,採用的調製樣式有BPSK、QPSK、16QAM,64QAM,通信距離達到30千米,資料傳輸速率達27Mbit/s,使地面節點具有初始移動中通信能力。

網路自動化工具主要裝備在師級網路操作安全中心(NOSC-D)和旅級網路操作安全中心(NOSC-B)中,該工具具有移動通信的自動化管理能力,能夠使師、旅級部隊計畫和管理所轄網路,進行網路能力分析,能夠對局域網(LAN),局域無線網(LAW),高頻帶網路波形(HNW),網路中心波形(NCW),單通道無線電臺(SINCGARS),增強型定位報告系統(EPLRS)和HCLOS進行資訊安全管理和全面計畫。

美陸軍作戰人員戰術資訊網路-增量3系統

WIN-T“增量3”

WIN-T“增量3”是在軍用規格包裝下的全網移動中通信。利用先進極高頻衛星(AEHF)連接整個網路,以減少對商用衛星的依賴,並大大增加了衛星通信能力。“增量3”在“增量2”的基礎上主要增加了空中中繼平臺和個人通信設備(PCD)。

空中中繼平臺主要包括2種無人機:無人直升機和常規無人機。這2種飛機的一個共同任務是充當空中中繼節點,這使WIN-T由原來的地面、空間兩層架構變為地面、空中、空間三層架構。機載節點具有衛星通信的諸多優勢,卻沒有衛星通信所造成的延遲,並且具有快速部署能力。空中層的引入能夠顯著擴大WIN-T的網路覆蓋範圍。在需要的時間和地點,能夠快速部署無人駕駛飛行器。無人機的作戰重點過去主要側重於充當監視和攻擊平臺,美軍正在制定新的條令,將其功能逐步擴展為通信節點,以增強整個網路的覆蓋範圍和通信能力。

單兵能夠使用PCD通過SNE與上級相連,賦予其接入上級指揮機構乃至GIG的能力。PCD集數位化、智慧化、網路化於一體,使戰場的資訊傳遞和處理達到“即時化”的程度,從而提高士兵對戰場情況的反應速度,提高決策效率,大大增強了部隊整體作戰能力。

WIN-T“增量4”

“增量4”是可連接轉型衛星通信系統(TSAT)的全網移動中通信能力(目前尚未定型)。WIN-T網路大量依賴衛星進行通信,使得衛星成為WIN-T傳輸可靠性的關鍵,一旦衛星被摧毀,WIN-T的傳輸可靠性將會大大降低。未來,TSAT將取代AEHF,它具有高傳輸速率、反干擾技術、低概率被中斷、低概率被偵察技術,能夠增加衛星在戰場上的生存能力,確保WIN-T的可靠運行。

主要特點

網路結構適應作戰需要

WIN-T與普通的移動網路和固定網路相比,具有以下優點:第一,無中心節點,WIN-T網路結構不需要設置任何中心控制節點,所有節點的地位平等,任何節點均可以隨時進入和離開網路,而且其故障不會影響整個網路的運行,因此WIN-T網路結構具有很強的抗毀性。第二,動態拓撲,WIN-T網路節點可以隨處移動,也可以隨時開啟和關閉,從而使網路的拓撲結構隨時發生變化。這種能力對於陸軍向可伸縮的模組化作戰部隊轉型來說非常關鍵,美國陸軍能夠從基於師的資源轉型為基於各個旅級戰鬥隊的資源進行作戰,可以在進行超視距部署的同時為較低層的士兵提供通信和資訊共用服務。

網路傳輸能力適應作戰需要

WIN-T利用現有成熟的商用技術,提供大容量高速傳輸能力,並引入NCW和HNW等新技術使網路傳輸能力大大增強,戰術通信衛星提供的輸速率達到8.2兆比特/秒,相比過去的軍事星(Milstar)資料傳輸速率增加了25倍,這將使保密的視頻、戰場地圖和目標資料等戰術軍事資料獲得即時傳輸能力,為指揮官不間斷地即時獲取戰場態勢,實施正確的指揮決策提供有力支撐。

快速部署能力適應未來需要

WIN-T的佈設或展開無需依賴於任何預設的網路設施,節點開啟後就可以快速、自動組成一個獨立的網路。當節點與其覆蓋範圍之外的節點進行通信時,需要中繼節點進行多跳轉發。與固定網路不同,WIN-T網路中的多跳路由是由普通的網路節點完成的,而不需要使用專用的路由設備,也不需要專業人員操作,從而具備快速部署能力,適應未來快節奏的作戰需要。

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