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戰術互聯網(TacticalIntemet,TI)是互聯的戰術無線電臺的集合,它由電臺、路由器、計算機硬件和軟件組成;同時,它融合態勢感知、指揮及控制系統,使作戰部隊從依賴于地理連接向依賴于電子信息連接轉移,作戰指揮從相對機動戰術指揮所向高度移動指揮所轉移。戰術互聯網是一種無中心、自組織的無線網絡,是數字化部隊建設的基礎設施,通常應用于師和師以下機動作戰部隊,為師以下部隊提供無縫通信連接。
戰術互聯網的主要功能是承載數據業務,完成戰斗單元動態組網與協調通信。戰術互聯網是利用TCP/IP協議的網絡互聯功能并結合部隊作戰需要,充分考慮作戰通信單元的移動、網絡拓撲的變化、網絡通信帶寬受限等因素而設計的網絡互聯體系。目前,戰術互聯網的體系結構通常按照三層結構設計:(l)無線分組子網層:主要由單工戰術電臺和單工跳頻電臺組網;(2)無線干線網層:由寬帶數據電臺及其終端構成通信網絡,用于提供廣域網連接;(3)寬帶數據網層:由系統綜合車、指揮控制車、戰斗指揮車等寬帶數傳設備組成,為師及師以下陸軍作戰指揮系統與其他系統之間提供數據和圖像通信鏈路。
二、戰術互聯網的業務需求
根據戰術互聯網的作戰性能要求,戰術電臺互聯網需要支持的主要業務有態勢感知信息、指揮控制信息、實時話音、IP報文與自由報文以及網絡管理等業務態勢感知信息(SA),包括己方部隊、友軍、各指揮戰斗車輛的位置,偵察情報得到的敵軍位置和空中目標信息、敵我雙方的基本情況、敵我雙方的兵力部署、作戰態勢和戰場環境等。SA信息具有逐級綜合的特點。任何級別的部隊情況,總是下屬部隊情況的綜合。而在實際作戰中,特定級別的指揮系統也總是關心特定層次以上部隊的情況。在戰術電臺互聯網骨干網中,SA信息業務量占網絡總業務量的70%。按照信息類型與分發方向分,SA信息主要有我方上行SA信息、我方下行SA信息與下行敵方SA信息。指揮控制信息(C2)有上級對下級的指揮、命令信息和下級對上級的請示、報告信息。具體的信息有:作戰指揮與控制命令、通信與戰術互聯網狀態與管理、電子對抗狀態與命令、后勤、裝備數據、友鄰協同信息、人員數據、火力支援、后勤裝備保障支援等。CZ信息的特點是,業務產生比較隨機,要求可靠性高,能夠忍受一定的時延,即成功率比時延更關鍵。
話音業務主要是戰場話音指揮,在任一時刻只允許很少用戶同時對話,所以在給定時間內只有有限的發送方。其它業務包括網絡管理信息、IP報文與自由報文。除了承載以上4種應用業務,網絡還需要部分帶寬用于維持網絡正常運行所必需的網絡開銷,即網絡協議所需交換的狀態信息、路由信息等控制信息。
三、信道接入控制
戰術互聯網中多部電臺需要共享一個公共無線信道。當兩個電臺無法直接通信時,需要中間電臺作為中繼進行轉發。由于無線信道的廣播特性,兩個或多個用戶同時傳輸可能會引起沖突,導致因分組丟失甚至重傳而增加時延。信道接人控制技術用于解決各用戶無沖突的訪問無線信道(即傳輸分組),是保證網絡性能的關鍵技術之一。MIL一sTD一188一20B標準是一種基于戰術網絡無線電的C4I系統互操作協議,為數字報文傳輸設備子系統(DMTD)之間、C4I系統之間以及DMTD與C4I系統之間互聯互通提供了基礎。220B協議中采用同步的定長時隙接人控制和不定長數據傳輸相結合的信道接人控制方式。在任何情況下,一個需要應答的分組傳輸完畢以后,各結點要重新同步。在220B協議中,要對信道訪問進行控制,那么網絡中的各站都要實現四個基本的MAC子功能:網絡忙閑檢測(NBD)、響應保持時延(RHD)、靜止定時器(仰)和信道訪問時延(NAD)。網絡忙閑檢測是指網絡中每個站對網絡中是否有數據或話音信號正在傳輸的檢測。響應保持時延表示一個站在接收到要求ACK的數據幀以后,到它能夠發送ACK應答幀之前需要延遲的時間。靜止定時器就是所有站在調度NAD之前要等待的時間長度。網絡訪問時延是指有消息發送的站在TP定時器結束以后訪問網絡和發送數據的等待時間。
22OB協議中定義了五種計算NAD的信道控制方式:隨機訪問方式、優先級訪問方式、混合訪問方式、確定的自適應優先級訪問方式和嵌人式電臺方式。隨機信道訪問時延(R-NAD)將為每一個站提供平等訪問網絡的機會;優先級信道訪問時延(P一NAD)保證最高優先級站的最高優先級消息首先訪問網絡;嵌人式電臺網絡訪問(RE一NAD)方式是DTE和DCE之間的信道接人協議,DTE完成接人初始化,由DCE完成信道接人,其基本思想是網絡忙時增大訪問間隔,并且高優先級、長隊列優先訪問網絡;確定的自適應優先級(DAPNAD)和P一NAD類似,保證最高優先級消息優先訪問網絡,這種方式實際上是按信息的優先級實現信道接人控制,站的優先級在各個站之間輪轉,保證各個站有均等的信道訪問機會;混合信道訪問時延方式(H一NAD)結合隨機訪問和消息優先級來進行信道訪問,在相同的信息優先級中隨機選擇時隙。隨機訪問方式和混合訪問方式下有可能導致沖突,而P一NAD和DAP一NAD可以為每個站產生一個唯一的NAD值,因而這兩種方式下不會發生沖突。此外,220B協議支持話音和數據的綜合傳輸,但是遵循話音優先、數據插空傳輸的原則。以上幾種信道接人控制機制為用戶提供了靈活的訪問信道的方式,可以滿足戰場環境中大量不同用戶的業務需求。
四、路由協議和組網方式
靜態路由是指由網絡管理員手工配置路由信息。動態路由是指路由器能夠自動地建立自己的路由表,并且能夠根據網絡實際情況的變化適時地進行調整。靜態路由和動態路由并不是完全對立的,在戰術戰場的環境下,兩者可以有機的結合在一起,互為補充。戰術互聯網使用了多種無線組網方式,并且這些無線網的通信帶寬各不相同。動態路由策略雖能支持網絡結構的動態變化,但網絡開銷較大。在無線高速干線網上由于通信帶寬較大,可使用動態路由策略。而VHF單工網和HF單工網由于通信帶寬相對較小,一般配置在營以下的作戰單元中,信息交互需求相對較少,所以宜采用靜態路由策略。靜態路由能保持較低的網絡路由開銷,但不支持網絡拓撲結構的動態變化。為有效利用帶寬,減少不必要的路由開銷,系統可以采用動態靜態相結合的路由策略。動態路由中包括兩種路由策略:主動路由和按需路由。主動路由的優點是路由尋找時間短,信息傳輸較快,但維護路由信息的完整需要消耗大量網絡帶寬,通常用于穩定性較強且傳輸速率較高的高速數字電臺網。按需路由的優點是路由開銷較小,但傳輸時延大,主要用于節點移動頻繁的子網尋路。#p#分頁標題#e#
OSPF協議它克服了RIP協議的許多缺陷:OSPF對跨越路由器的個數沒有限制;OSPF協議的路由廣播更新只發生在路由狀態變化的時候,并采用lP廣播來發送鏈路狀態更新信息,大大節省了帶寬;OSPF在網絡中建立起層次概念,在自治域中可以劃分路由域,使路由的廣播限制在一定范圍內;OSPF在路由廣播時采用了授權機制,保證了網絡安全。因此,OSPF協議比1llP更能適應戰術互聯網的環境。當前,戰術互聯網內部采用開放最短路徑優先(OSpF)協議,用于連接自治系統內的不同區域;自治系統之間采用邊界網關協議(BGP),它在自治系統的核心路由器上運行,支持自治系統間的路由。數字化部隊作戰信息的流動方式大體上呈現為三種流程:第一種以指揮控制信息為主,沿指揮控制鏈路在上下級之間流動;第二種以態勢分發信息為主,脫離指揮控制鏈以網絡化方式橫向或者斜向流動;第三種以態勢分發信息為主,從態勢廣播中心開始,以廣播方式向所有態勢共享用戶單方向流動。與這三種信息流程相對應,作戰網絡的組網大體可分為梯次組網、地域組網和廣播組網三種組網方式。梯次組網方式是按照部隊的指揮控制關系在上下級之間組網,主要用來直接疏通沿指揮控制鏈傳遞的信自、流,也可以疏通本網內用戶之間的協同信息流。地域組網是在某個特定作戰地域內建立覆蓋整個地域的分布式網絡,主要用來疏通脫離指揮控制鏈路橫向和斜向流動信息。這個特定的地域通常由軍或旅等較高指揮層次的部隊統一建設、統一管理,整個地域范圍內的所有部隊共同使用。廣播組網是在整個戰場范圍內建立一個一點多址的廣播通信網絡,主要用來向整個戰場范圍內的所有態勢共享用戶分發態勢情報信息。廣播組網通常由戰略、戰役層次的通信部隊進行,營以上指揮機關共同使用,屬于整個戰場范圍內的公用網絡。需要指出的是,不同的組網方式側重于疏通不同類型的信息,但三種方式組建的網絡并不是分立的,在實際組網中通常根據需要結合使用三種類型的網絡。
五、戰術互聯網的發展
1.空間、地面一體化戰術互聯網
未來戰術互聯網應強調一體化設計,增強系統的互聯、互通和互操作性,將衛星通信、空中轉發平臺、地面通信網和戰術電臺網實現無縫連接,構成一種層次化戰術互聯網結構,為作戰部隊提供高速、大容量的戰場信息傳輸系統。在最高層,主要是由戰術衛星、戰略衛星和民用衛星構成安全的衛星通信系統,滿足從戰略到戰術層次的全方位的信息傳輸需要。
在大氣層以下應發展以無人機(UAV)為重點的各種空中信息轉發平臺,克服各種高速無線數據傳輸系統視距傳輸的限制,滿足單兵和各作戰平臺高速信息傳輸的需要。在最低層,各類戰術電臺網應與地面干線網實現無縫連接,充分利用地面干線網的傳輸能力來支持地面各種作戰單元的通信。
2.多業務綜合傳輸
隨著軍隊數字化建設的發展,未來數字化戰場的信息傳輸不僅要滿足話音和指揮控制代碼信息傳輸的需要,還要滿足戰場偵察、電視會議等視視頻信息的傳輸。這要求網絡不僅要具有巨大的容量,同時必須保證各種不同業務的傳輸質量。
3.靈活的單兵數字終端
隨著PDA技術和移動通信技術的發展,未來的車載平臺和單兵終端將是集傳感器、計算機和無線電臺為一體的綜合信息處理平臺。這種單兵終端之間構成動態可配置的無線自組織網,不需要地面固定設施的支持。也可以考慮借鑒民用蜂窩網絡結構和個人通信系統(PCS),采用寬帶CDMA網絡實現單兵數據終端的高速信息傳輸。