隨著現代通信技術的不斷發展,現代高技術戰場趨向數字化、網絡化。指揮通信系統傳輸的信息量急劇增加,傳輸業務的種類也越來越多,21 世紀的數字化戰場要求實現無縫隙通信,以高速數據來完成綜合業務的傳輸。自 20 世紀 90 年代美國提出無縫隙通信的概念后,無縫隙通信成為各國研究的重點。
1 無縫隙通信概述
無縫隙通信是指在作戰時用來有效的獲取和利用全球不中斷通信服務的技術。無縫隙通信意味著形成一個確定的、對用戶透明的、安全的連接關系,將各個戰區的不同部門,不同作戰個體,具體到每一艘艦船、每一架飛機,直至最底層的單步兵都連接起來,為在戰斗的各個階段為指揮官提供大容量的、靈活的戰術通信,滿足與任何作戰個體進行高度保密通信的需求,而不用考慮系統的局限性。
數字化戰場的關鍵與基礎是通信,而無縫隙通信最主要的功能是提供一種較可靠的信息交換能力,這種信息交換能力將開放給所有作戰指揮系統、武器控制系統、情報系統、直至單兵系統,從而構成無縫數據交換,這是一個著眼于未來的戰術通信系統。
無縫隙通信的目標是建立一種經濟適用、生存力強、能夠自我管理、可自我修復的維護和后勤支援通信系統。該系統可以在整個作戰行動范圍內向作戰人員提供語音和 C4I 系統數據方面的透明連接。作戰人員可以在作戰的各個階段同任何個體、任何地方進行通信聯系,而不必擔心不同作戰層面的安全保密性。在縱深上百公里的整個作戰領域內,系統能夠完全支持寬帶與窄帶動中通 C4I 數據和語音的互聯互通。
2 無縫隙通信的發展現狀
自數字化戰場的概念提出后,世界各國都制定了相應的數字化部隊研究計劃。人們已經意識到,先進的數字信息技術能夠極大地擴展作戰能力。在使用各式各樣的信息搜集技術,包括地面和機載的傳感器技術、自動目標獲取技術、各種偵察活動獲取信息的同時,還需要一個無縫隙的、具備互操作性的通信網絡,以便及時地把這些經過融合后的數據傳送給各個指揮層次。因此,無縫隙通信也已經成為各國研究的重點。
無縫隙通信由美國率先提出,美軍在無縫隙通信的研究方面也一直處于領先地位。目前,戰場空間的無縫隙通信正在通過美軍的戰場信息傳輸系統(BITS)計劃建立起來。該計劃是一個總計劃,其中包含為 21 世紀陸軍的信息分發及傳輸需求提供支持所需要的所有要素。戰場信息傳輸系統正在提供必要的基礎設施,以便在整個戰場空間內實現無縫隙連接和互操作性。戰場信息傳輸系統將會利用商用技術、標準和協議,主要目標是最大限度地使用商業通信標準和協議來實現不同戰術通信系統的無縫隙互聯。
在部隊試驗期間,支持無縫隙連接和互操作性的骨干網是戰術互聯網。戰術互聯網使旅及旅以下單位的移動通信裝備實現了橫向一體化,并提供了與戰略指揮與控制層面建立通信聯系所需的網關。目前,戰術互聯網正在把單信道地面與機載無線電系統(SINC-GARS)和增強型定位報告系統(EPLRS)連接起來。
3 無縫隙通信的主要技術難題
從現在傳統的通信系統向目標中的戰場信息傳輸系統的過渡,是一個循序漸進的演變過程。無縫隙通信要實現最終的總目標還面臨著很多技術難題。目前,無縫隙通信面臨的主要技術難題包括:
3.1 多個廠家、多個網絡、協同 / 聯合作戰部隊通信設備的互通問題。無縫隙通信意味著能夠將各個戰區的不同部門,不同作戰個體,具體到每一艘艦船、每一架飛機,直到最底層的單兵都連接起來。但目前不同廠家、不同網絡及海陸空各軍兵種之間的通信設備還不能全部實現互聯互通,如何實現這些通信設備之間的互聯互通,是一個難題。
3.2 制定受到偶發干擾影響的高速用戶環路協議。即建立支持動中通空中、水面與陸地、水下交通工具的窄帶綜合業務數字網和寬帶綜合業務數字網環路。
3.3 大功率多路徑與強衰減效果。利用無線信道進行通信時很容易受到干擾、衰落等因素的影響。與其他通信信道相比,移動無線信道是最為復雜的一種。從簡單的視距傳播到由自然和人為引起的多徑傳播,使發射信號在無線信道中存在直射、反射、衍射和散射。
加上移動臺本身的運動,使得移動臺與基站之間的無線信道多變且難以控制。無線信道中存在的多徑效應嚴重影響了寬帶無線通信系統的可靠性,在高速率無線傳輸中,最具挑戰性的問題之一就是克服由多徑時延產生的碼間干擾。
3.4 安全性。目前,無線通信技術正朝著寬帶、多媒體綜合數據業務方向發展,最終實現在任何時間和任何地點都能與任何對象進行任何形式的通信。無線網絡技術為人們帶來極大的方便的同時,安全問題已經成為一個主要障礙。無線通信系統面臨的安全威脅主要包括非法竊取機密、非法訪問攻擊、非法基站、非法篡改數據等等。在實現無縫隙通信的過程中,如何保證通信的安全性是一個技術難題。
4 無縫隙通信的發展重點
4.1 安全的、抗毀性通信網。制定網絡安全架構,阻止非法訪問、竊取和篡改數據。構建戰術窄帶與寬帶綜合業務數字網、戰術互聯網,與無縫隙通信和商業互通的可自我修復網絡。復雜網絡的抗毀性研究近年來逐漸成為網絡抗毀性分析的主要側重點,對復雜網絡系統結構、功能、動力學行為的深入探索、科學理解以及可能的應用,已成為多個學科領域共同關注的前沿熱點。通信網絡如何在復雜的戰場環境中滿足戰場通信要求,將在現代化戰爭中起到關鍵作用。
4.2 移動環境下的質量與服務協議。研制一個提供動態的、容錯的協議功能,來提高戰場生存性、改進作戰動中通能力。所有層次都需具備對動態網重新配置而無需用戶干預的能力。探索在無線數字化戰場通信、戰術與戰略協同、多媒體服務信息分發等方面的技術方案。在 ATM、多層視頻路由、移動 IP 和多路播發 IP 上開發播發服務。
4.3 易通話系統。易通話系統被設計成美軍下一代戰術無線電設備。它不僅僅是一種無線電設備,還是一種模塊化的多功能信息傳輸系統。易通話系統試圖在無線領域創造“個人電腦”,在這樣一種信息傳輸系統中,需要綜合運用存儲、信號處理、軟件、測試與儀表、路由 / 網絡、媒介處理、輸入 / 輸出接口、聲碼器、可編程過濾器、編碼 / 解碼、射頻工程等很多技術學科。