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【深度】美國(guó)陸軍核心戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)WIN-T系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用解析

2022-06-09 17:26:28

來源：學(xué)術(shù)plus



摘 要：梳理分析了美國(guó)陸軍核心戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)相關(guān)內(nèi)容，首先，給出了WIN-T系統(tǒng)概述，重點(diǎn)研究了該系統(tǒng)的技術(shù)體制，接著，對(duì)該系統(tǒng)的編配部署、典型規(guī)模和應(yīng)用模式進(jìn)行了深入分析，最后，針對(duì)WIN-T系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)給出了啟示。通過對(duì)WIN-T系統(tǒng)及在該系統(tǒng)中應(yīng)用的相關(guān)電臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和通信服務(wù)等分析研究，能夠?yàn)樾滦蛻?zhàn)場(chǎng)通信網(wǎng)和新體制電臺(tái)設(shè)計(jì)提供成果借鑒和參考依據(jù)，進(jìn)而推進(jìn)新型戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)跨越式發(fā)展。關(guān)鍵詞：WIN-T系統(tǒng)；技術(shù)體制；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；軟無電臺(tái)；戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)
本篇節(jié)選自論文《美軍WIN-T系統(tǒng)建設(shè)及其應(yīng)用研究》，發(fā)表于《中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)》第17卷第3期。
 
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引言
戰(zhàn)術(shù)級(jí)作戰(zhàn)人員信息網(wǎng)絡(luò)（Warfighter Information Network-Tactical，WIN-T），是美國(guó)陸軍的核心戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)，它是一種自組織、自愈合、自定位的綜合通信網(wǎng)，具有高速率、大容量、動(dòng)中通的能力。
WIN-T系統(tǒng)采用“干線網(wǎng)+接入網(wǎng)”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，干線網(wǎng)采用Mesh體制，干線節(jié)點(diǎn)主要包含戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)（Tactical Communications Node，TCN）和戰(zhàn)場(chǎng)入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（Point of Presence，POP）等裝備；接入網(wǎng)采用Adhoc體制，接入節(jié)點(diǎn)主要包含士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)（Soldier Network Extension，SNE）等裝備。其中干線節(jié)點(diǎn)中的TCN節(jié)點(diǎn)和POP節(jié)點(diǎn)中主要包含高頻段網(wǎng)絡(luò)波形（High-band Network Waveform，HNW）電臺(tái)和寬帶組網(wǎng)波形（Wideband Network Waveform，WNW）電臺(tái)；接入節(jié)點(diǎn)中的POP節(jié)點(diǎn)主要包含寬帶組網(wǎng)波形電臺(tái)和士兵網(wǎng)絡(luò)波形（Soldier Network Waveform，SRW）電臺(tái)。
WIN-T系統(tǒng)作為美國(guó)陸軍最新的戰(zhàn)場(chǎng)通信核心網(wǎng)，其采用的建設(shè)思路和技術(shù)路線對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)具有較強(qiáng)的引領(lǐng)作用。本文重點(diǎn)研究剖析了美軍WIN-T系統(tǒng)的技術(shù)體制、編配部署及應(yīng)用模式等，能夠?yàn)樾滦蛻?zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)研究提供借鑒和參考，對(duì)戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)未來建設(shè)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。
1 WIN-T系統(tǒng)概述
美軍WIN-T系統(tǒng)是美國(guó)陸軍研發(fā)的新一代自組織、自愈合的綜合戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)，采用商用技術(shù)傳輸有線/無線話音、數(shù)據(jù)、視頻信息，是陸戰(zhàn)網(wǎng)的關(guān)鍵部分，可為戰(zhàn)場(chǎng)上的分散部隊(duì)提供大容量和高移動(dòng)性通信。美陸軍對(duì)WIN-T采用了增量開發(fā)策略，先后制訂了4個(gè)增量方案，其發(fā)展演進(jìn)如圖1所示[1]。


WIN-T系統(tǒng)包括四個(gè)增量任務(wù)：“增量1”提供駐停通能力；“增量2”提供初始動(dòng)中通能力；“增量3”提供全網(wǎng)動(dòng)中通能力；“增量4”提供轉(zhuǎn)型衛(wèi)星通信能力。WIN-T系統(tǒng)四個(gè)增量階段的主要功能如下[2]。
（1）增量1：快速機(jī)動(dòng)通信能力。已完成部署，正在升級(jí)。WIN-T增量1可在快速暫停狀態(tài)下為營(yíng)級(jí)部隊(duì)提供超視距衛(wèi)星通信能力，2004年開始裝備，到目前為止已經(jīng)裝備了200多支現(xiàn)役、預(yù)備役和國(guó)民警衛(wèi)隊(duì)部隊(duì)。目前，WIN-T增量1正在進(jìn)行升級(jí)，升級(jí)到增量1b，增加了許多增量2（可部署到連級(jí)）的重要能力，同時(shí)還增強(qiáng)了互操作能力。
（2）增量2：初始動(dòng)中通能力，正在加緊測(cè)試和部署。WIN-T增量2可實(shí)現(xiàn)初始動(dòng)中通能力，可支持快停通與動(dòng)中通，并首次將超視距衛(wèi)星通信能力延伸到了連級(jí)部隊(duì)。增量2的目標(biāo)是裝備機(jī)動(dòng)部隊(duì)，這些部隊(duì)需要的是針對(duì)支援進(jìn)攻作戰(zhàn)而進(jìn)行的優(yōu)化動(dòng)中通能力。美軍從2012年10月開始將WIN-T增量2裝備到陸軍旅戰(zhàn)斗隊(duì)，2013年阿富汗的第10山地師使用增量2后，其能力立刻得到承認(rèn)。美國(guó)防部國(guó)防采辦委員會(huì)對(duì)WIN-T增量2進(jìn)行評(píng)估后，認(rèn)為其技術(shù)已經(jīng)成熟，2015年6月，美陸軍對(duì)外宣布增量2進(jìn)入全速生產(chǎn)階段。WIN-T增量2部署至連級(jí)，可搭載在防地雷反伏擊車輛、高機(jī)動(dòng)性多用途輪式車輛、“斯特瑞克”戰(zhàn)車等車輛上。目前該系統(tǒng)已部署在美陸軍4個(gè)師部和12個(gè)旅戰(zhàn)斗隊(duì)。隨著國(guó)防部授權(quán)增量2進(jìn)入全速生產(chǎn)階段，陸軍將可以啟動(dòng)相關(guān)采購(gòu)并在2028年前向尚未裝備WIN-T增量2的剩余部隊(duì)進(jìn)行列裝。
（3）增量3：完全動(dòng)中通能力，空中層通信項(xiàng)目延期后WIN-T增量3通過開發(fā)HNW大幅提高視距傳輸吞吐量。增量3在2010年進(jìn)入關(guān)鍵設(shè)計(jì)審查階段，并于2011年進(jìn)行了有限用戶測(cè)試。由于美國(guó)國(guó)防預(yù)算的削減，增量3項(xiàng)目在2014年中期進(jìn)行了重組，空中層要延遲到后續(xù)增加預(yù)算后實(shí)現(xiàn)。
（4）增量4：WIN-T增量4最初的計(jì)劃高度依賴轉(zhuǎn)型通信衛(wèi)星項(xiàng)目，目前該項(xiàng)目已取消，從而導(dǎo)致WIN-T增量4取消。
2 技術(shù)體制分析
2.1 系統(tǒng)特點(diǎn)
WIN-T系統(tǒng)是第一個(gè)在戰(zhàn)場(chǎng)任何地方為士兵提供動(dòng)中通話音和數(shù)據(jù)通信服務(wù)、態(tài)勢(shì)感知服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)[3]。系統(tǒng)采用獨(dú)特的動(dòng)中通衛(wèi)星通信，使士兵能夠無縫地從連級(jí)指揮官到師部和更高梯隊(duì)來回傳送信息。WIN-T系統(tǒng)主要特點(diǎn)如下[1]。
2.1.1 多樣化網(wǎng)絡(luò)接入媒介
綜合采用有線、802.16/802.11無線局域網(wǎng)、衛(wèi)星通信等多種網(wǎng)絡(luò)接入媒介，有線主要是光纖，衛(wèi)星通信主要依靠寬帶全球衛(wèi)星通信。
2.1.2 多樣化網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)
網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)多種多樣，既包含大型固定站接入點(diǎn)如遠(yuǎn)程端口，也包含多種移動(dòng)小型節(jié)點(diǎn)如士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)、單方艙交換機(jī)節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場(chǎng)入網(wǎng)點(diǎn)、戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)等，還包含一些單兵背負(fù)式或便攜式接入點(diǎn)如各類智能手機(jī)。
2.1.3 多樣化的編碼、調(diào)制和加密樣式
綜合采用了多種調(diào)制、編碼、加密樣式，確保網(wǎng)絡(luò)配置的靈活性以及運(yùn)行的安全性。
2.1.4 多樣化軟件無線電波形
WIN-T非常重視基于軟件無線電的波形設(shè)計(jì)理念，可支持單信道地面和機(jī)載無線電系統(tǒng)、增強(qiáng)型定位報(bào)告系統(tǒng)等多種傳統(tǒng)波形，以及HNW、NCW、SRW等新波形，并通過波形移植來實(shí)現(xiàn)裝備性能的動(dòng)態(tài)重構(gòu)、升級(jí)等；WIN-T利用現(xiàn)有的成熟的商用技術(shù)，具有大容量、高帶寬特點(diǎn)，能夠提供大容量高速傳輸能力，并通過引入NCW和HNW等新波形、能夠使網(wǎng)絡(luò)傳輸能力大大增強(qiáng)。
2.1.5 網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈合和魯棒性
由于WIN-T網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不需要設(shè)置任何中心控制節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)的地位平等，任何節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，因此WIN-T網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的抗毀性；另外WIN-T網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)拓?fù)涮卣鳎渚W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以隨處移動(dòng)，也可以隨時(shí)開啟或關(guān)閉，從而使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠隨時(shí)發(fā)生變化。
2.1.6 快速部署能力
WIN-T的布設(shè)或展開無需依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點(diǎn)開啟后就可以快速、自動(dòng)組成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)與其覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，需要中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多跳轉(zhuǎn)發(fā)。與固定網(wǎng)絡(luò)不同，WIN-T網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成的，而不需要使用專用的路由交換設(shè)備，也不需要專業(yè)人員操作，從而具備快速部署能力，適應(yīng)快節(jié)奏作戰(zhàn)需要。
2.1.7 真正意義上的立體化“動(dòng)中通”
長(zhǎng)期以來，美軍裝備部隊(duì)的多種戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)能在移動(dòng)中使用，但連接指揮所的高速網(wǎng)絡(luò)卻從未實(shí)現(xiàn)移動(dòng)中使用。WIN-T綜合利用了支持移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)化視距無線電波形、保持移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)要素連接的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化技術(shù)和動(dòng)中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)。這些新技術(shù)促成戰(zhàn)術(shù)分隊(duì)能引入動(dòng)態(tài)任務(wù)指揮，使士兵們可以不間斷地在戰(zhàn)術(shù)車輛內(nèi)部進(jìn)行通信操作而無須停車架設(shè)裝備。同時(shí)WIN-T還將衛(wèi)星通信擴(kuò)展到連一級(jí)，并提供了極強(qiáng)的連通性。這就從根本上解決了以往最大的移動(dòng)通信難題，使美軍地面部隊(duì)在戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)過程中不間斷的通信及網(wǎng)絡(luò)連接能力發(fā)生根本的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“動(dòng)中通”。
提升了部隊(duì)的機(jī)動(dòng)性和指揮控制的靈活性。通過太空、空中、地面三層無縫連接，實(shí)現(xiàn)了立體化動(dòng)中通能力。這些均大幅提升了部隊(duì)的機(jī)動(dòng)性和指揮控制靈活性。
2.1.8 抗電子干擾、網(wǎng)絡(luò)攻擊能力強(qiáng)大
綜合采用跳頻、擴(kuò)頻、無特征隱蔽技術(shù)等電子防御手段以及統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)原理與運(yùn)作能力，采用各類加密與認(rèn)證手段的賽博防御手段來實(shí)現(xiàn)抗電子干擾和網(wǎng)絡(luò)攻擊能力。
2.1.9 與傳統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)的兼容性
最大程度地避免因轉(zhuǎn)型導(dǎo)致的能力斷層，盡管WIN-T的最終目標(biāo)是替換大部分傳統(tǒng)美軍移動(dòng)用戶設(shè)備系統(tǒng)（Mobile Subscriber Equipment，MSE），但這種替換采用一種“最經(jīng)濟(jì)”的方式進(jìn)行，即與傳統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期共存，若能通過裝備軟件更新來實(shí)現(xiàn)能力升級(jí)則不用硬件升級(jí)，若通過硬件升級(jí)來實(shí)現(xiàn)能力升級(jí)則不采用新研設(shè)備，不得已情況下才開發(fā)新設(shè)備。
2.1.10 重視網(wǎng)絡(luò)集成測(cè)試與評(píng)估
提升網(wǎng)絡(luò)的成熟度和對(duì)傳感器網(wǎng)、火力網(wǎng)的支持力度。不但通過網(wǎng)絡(luò)集成評(píng)估實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的集成測(cè)試評(píng)估，還通過能力集系列實(shí)現(xiàn)WIN-T與其他傳感器網(wǎng)絡(luò)、火力網(wǎng)絡(luò)的集成。
2.2 技術(shù)體制
WIN-T系統(tǒng)技術(shù)體制主要包含[4-13]：電臺(tái)技術(shù)體制、衛(wèi)星技術(shù)體制、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)體制、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)體制和通信服務(wù)技術(shù)體制等。
2.2.1 電臺(tái)技術(shù)體制
WIN-T系統(tǒng)電臺(tái)采用軟件無線電技術(shù)體制，電臺(tái)波形支持基于IP的網(wǎng)間互連和網(wǎng)內(nèi)互連。軟件無線電采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、可編程的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件來實(shí)現(xiàn)無線通信裝備的各種功能，具有高度開放性、靈活性、組件化、可移植特點(diǎn)的新一代無線電通信技術(shù)。軟件無線電技術(shù)是WIN-T傳輸層采用的重要技術(shù)體制。以WNW波形為例，在IP層之下的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)層實(shí)現(xiàn)移動(dòng)組網(wǎng)功能，采用動(dòng)態(tài)的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議ROSPF支持用戶節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性；在移動(dòng)數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一時(shí)隙分配（Unifying Slot Assignment Proto[1]col，USAP），支持多跳廣播并控制子網(wǎng)拓?fù)洌徊捎每鐚釉O(shè)計(jì)的方法實(shí)現(xiàn)高效的移動(dòng)自組網(wǎng)。
2.2.2 衛(wèi)星技術(shù)體制
WIN-T的車載衛(wèi)星終端（Satellite Transportable Terminal Plus，STTP）調(diào)制樣式包含三種：
♦ 二進(jìn)制相移鍵控（Binary Phase Shift Keying，BPSK），編碼率1/2；
♦ 偏移四相相移鍵控（Offset Quadrature Phase Shift Keying，OQPSK），編碼率1/2和3/4；
♦ 8移相鍵控（8 Phase Shift Keying，8PSK），編碼率2/3和3/4。
新增使用波形為網(wǎng)絡(luò)中心波形，符合美軍標(biāo)MIL-STD-188-EEE。NCW是美陸軍開發(fā)的一種開放式標(biāo)準(zhǔn)波形，即非專用波形，搭載波形的終端可以在任何衛(wèi)星通信體系結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)最佳網(wǎng)絡(luò)性能[6]。該波形提供了一個(gè)全認(rèn)證的自組織、自愈合的保密網(wǎng)絡(luò)。NCW具備全網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)、星型組網(wǎng)和混合組網(wǎng)能力。任何大孔徑終端都可以用作NCW網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制器，并能夠進(jìn)行自動(dòng)化或預(yù)規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)控制交接。
2.2.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)體制
WIN-T是美軍采用商用標(biāo)準(zhǔn)和商業(yè)現(xiàn)貨原則，基于IP網(wǎng)協(xié)議，構(gòu)建的新一代戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)。在IP層以下采用無線局域網(wǎng)技術(shù)和WiMax技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線通信，通信設(shè)施支持HNW和NCW。在IP層以上與商用網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)一致。在網(wǎng)絡(luò)中增加了軍用的信息保證與網(wǎng)絡(luò)安全保證設(shè)施，提高了服務(wù)質(zhì)量保證能力。為滿足未來部隊(duì)需求，WIN-T選擇IPv6作為核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。為支持與現(xiàn)有技術(shù)裝備的兼容性，WIN-T邊界同時(shí)支持IPv4和IPv6。WIN-T網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用四層體系結(jié)構(gòu)，其協(xié)議棧如表1所示。最底層是數(shù)據(jù)鏈路層，具體包括媒體接入控制層（Media Access Control，MAC）和物理層，主要解決與數(shù)據(jù)鏈路及無線鏈路相關(guān)的傳輸問題；網(wǎng)絡(luò)層采用IP協(xié)議進(jìn)行統(tǒng)一，核心網(wǎng)采用IPv6協(xié)議，接入網(wǎng)同時(shí)支持IPv4和IPv6，主要解決網(wǎng)絡(luò)尋址與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)問題，包括路由技術(shù)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，WIN-T支持的主要路由協(xié)議為：開放最短路徑優(yōu)先（Open Shortest Path First，OSPF）路由協(xié)議和優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由（Optimized Link State Routing，OLSR）協(xié)議；傳輸層主要支持UDP和TCP協(xié)議；應(yīng)用層支持各種特定應(yīng)用，比如用于網(wǎng)絡(luò)管理的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（Simple Netwok Management Protocol，SNMP），用于文件交換的文件傳輸協(xié)議（File Transfer Protocol，F(xiàn)TP），用于發(fā)送郵件的簡(jiǎn)單郵件協(xié)議（Simple Message Transfer Protocol，SMTP）等[3]。 




2.2.4 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)體制
WIN-T網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備不但能夠管理網(wǎng)內(nèi)設(shè)備，而且具有管理網(wǎng)外設(shè)備和其他標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能力。WIN-T信號(hào)營(yíng)負(fù)責(zé)管理廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)及其組成部分。信號(hào)營(yíng)支持各級(jí)梯隊(duì)的作戰(zhàn)部隊(duì)。網(wǎng)絡(luò)管理包含5個(gè)功能域：包括網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)工程、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理的配制管理；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理；網(wǎng)絡(luò)性能管理；網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)管理和網(wǎng)絡(luò)安全保密通信管理。
網(wǎng)絡(luò)管理員利用WIN-T網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)劃、分配和控制所有的網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)IP地址，觀察網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，監(jiān)控和管理地址變換服務(wù)的名稱。系統(tǒng)必須給所有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)路由器和每個(gè)主機(jī)用戶分配一個(gè)IP地址，監(jiān)控和管理地址變換服務(wù)會(huì)定期更新名稱/IP地址表。
2.2.5 通信服務(wù)技術(shù)體制
WIN-T通信服務(wù)符合美陸軍統(tǒng)一能力體系架構(gòu)。通信服務(wù)包含協(xié)作、實(shí)時(shí)通信、服務(wù)等的套件，可用于在任意地方的士兵和陸軍業(yè)務(wù)用戶的任何設(shè)備上。該套件在安全的環(huán)境下，集所有實(shí)時(shí)的、接近實(shí)時(shí)的和非實(shí)時(shí)的各類應(yīng)用于一體，如聊天、音頻、視頻、文檔、搜索、協(xié)作和定位等。陸軍統(tǒng)一能力支持作戰(zhàn)的所有階段，并且銜接了作戰(zhàn)部隊(duì)和生成兵力部隊(duì)，增強(qiáng)了互操作性，驗(yàn)證隨戰(zhàn)隨訓(xùn)，提高陸戰(zhàn)網(wǎng)的安全性。統(tǒng)一通信將用戶連接起來，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信、協(xié)作和共享態(tài)勢(shì)感知。服務(wù)的整合將有助于更及時(shí)地交付新興的統(tǒng)一通信技術(shù)和提高任務(wù)效率。美陸軍統(tǒng)一通信的當(dāng)前狀態(tài)是國(guó)防部統(tǒng)一能力文檔中描述的美國(guó)國(guó)防信息系統(tǒng)局企業(yè)級(jí)服務(wù)與本地解決方案的混合。美國(guó)防部統(tǒng)一能力也定義了在統(tǒng)一通信產(chǎn)品間的互操作、信息保障和接口的規(guī)范。統(tǒng)一能力的信息保障需要來自于美國(guó)防部指令。美陸軍統(tǒng)一能力提供無縫集成語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)的能力。
2.3 主要功能
WIN-T增量2主要實(shí)現(xiàn)了初始動(dòng)中通能力，并將超視距衛(wèi)星通信能力延伸到了連級(jí)部隊(duì)。目前，WIN-T增量2正在全速部署，由于美軍空中層通信項(xiàng)目延期，WIN-T增量3相關(guān)能力還未形成。WIN[1]T增量2主要功能如下[7]：
♦ 初始動(dòng)中通/快停通能力，主要支持旅級(jí)戰(zhàn)斗隊(duì)到連級(jí)部隊(duì)；
♦ 動(dòng)中通網(wǎng)絡(luò)延伸，最低可擴(kuò)展到連級(jí)；
♦ 立體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用空間層和地面層兩層網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，增量3階段開發(fā)空中層，且空中層開發(fā)計(jì)劃延期；
♦ 多樣化的節(jié)點(diǎn)接入能力，網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)多種多樣，既包括大型固定站接入點(diǎn)，如Teleport，也包括各種移動(dòng)小型節(jié)點(diǎn)，如士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場(chǎng)入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)等，還包括單兵背負(fù)式或便攜接入點(diǎn)，如各類智能終端等；
♦ 基于策略的一體化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作與管理能力，如基于策略的網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、頻譜管理；
♦ 多樣化通信能力，綜合采用有線、802.16/802.11無線局域、衛(wèi)星通信、軟件無線電等多種通信手段，有線主要是光纖，衛(wèi)星主要依靠寬帶全球衛(wèi)星等；
♦ 無線電臺(tái)支持HNW、WNW視距波形和NCW超視距波形，HNW數(shù)據(jù)速率≥54Mbps、WNW數(shù)據(jù)速率≥2Mbps、NCW每路載波數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)6.14Mbps；
♦ 自組織、自愈網(wǎng)狀組網(wǎng)能力，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、地面干線網(wǎng)絡(luò)、地面接入網(wǎng)絡(luò)均支持自組織、自愈網(wǎng)狀組網(wǎng)，大大提高了網(wǎng)絡(luò)整體魯棒性；
♦ 立體化動(dòng)中通能力，通過空間、地面兩層無縫連接，實(shí)現(xiàn)立體化動(dòng)中通能力，大幅提升部隊(duì)的機(jī)動(dòng)性和指揮控制的靈活性；
♦ 兼容能力，能力升級(jí)的情況下確保向下兼容傳統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)，最大程度地避免因轉(zhuǎn)型導(dǎo)致的能力斷層。
 
2.4 結(jié)構(gòu)組成
WIN-T系統(tǒng)分層體系結(jié)構(gòu)可以分為空間層、空中層和地面層[3]，如圖2所示。空間層主要通信手段是衛(wèi)星，它綜合利用寬帶全球衛(wèi)星、軍事星、先進(jìn)極高頻衛(wèi)星和商用衛(wèi)星等多種衛(wèi)星通信系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)范圍從軍、師一直延伸到營(yíng)、連一級(jí)，形成全域互通、動(dòng)態(tài)運(yùn)行、寬帶傳輸、靈活升級(jí)、高可靠性的多媒體信息網(wǎng)絡(luò)；空中層包括由各種無人機(jī)承載的自適應(yīng)節(jié)點(diǎn)、臨時(shí)性飛機(jī)或者高空飛艇，通過WIN-T通信載荷與HNW通信手段增加通信距離；地面層以戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)連接，將橫向連接戰(zhàn)斗隊(duì)，縱向連接上級(jí)指揮所，從而連接司令部、后勤、訓(xùn)練和醫(yī)療支援單位。


3 系統(tǒng)編配部署與應(yīng)用模式
目前，WIN-T系統(tǒng)增量1和增量2均已被美軍大規(guī)模使用。原計(jì)劃于2014財(cái)年列裝的增量3也未能按計(jì)劃列裝，并且為適應(yīng)財(cái)政預(yù)算緊縮狀況，美國(guó)陸軍《2015財(cái)年陸軍裝備現(xiàn)代化計(jì)劃》還決定推遲增量3系統(tǒng)的空中層發(fā)展計(jì)劃；原計(jì)劃于2016財(cái)年開始列裝的增量4也因?yàn)門SAT項(xiàng)目的取消而取消。因此，本文重點(diǎn)介紹增量2的編配部署、師/旅/營(yíng)級(jí)規(guī)模和應(yīng)用模式。
3.1 編配部署
WIN-T系統(tǒng)增量2地面層采用“干線網(wǎng)+接入網(wǎng)”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。干線網(wǎng)主要由戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場(chǎng)入網(wǎng)點(diǎn)等裝備組成，其中戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)之間通過大容量視距或超視距無線電互聯(lián)，且其數(shù)量、部署與連接關(guān)系可根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)需求靈活配置；接入網(wǎng)主要由士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)、便攜電臺(tái)等裝備構(gòu)成；此外接入網(wǎng)也包含安全的無線局域網(wǎng)、車載無線包等。其干線網(wǎng)和接入網(wǎng)均采用網(wǎng)狀網(wǎng)的組網(wǎng)方式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常靈活，可根據(jù)具體作戰(zhàn)需求靈活配置與增減。
WIN-T增量2主要由戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)術(shù)中繼塔、戰(zhàn)場(chǎng)入網(wǎng)點(diǎn)、士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)、改進(jìn)型衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)終端、車輛無線包、模塊化通信節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維與安全中心等節(jié)點(diǎn)與裝備組成。根據(jù)美軍《作戰(zhàn)人員戰(zhàn)術(shù)信息網(wǎng)（WIN-T）指揮官手冊(cè)V1.6》中WIN-T增量2裝備的師級(jí)戰(zhàn)斗梯隊(duì)不同類型旅部署規(guī)模，典型旅級(jí)戰(zhàn)斗梯隊(duì)中主要通信節(jié)點(diǎn)的部署關(guān)系如表2所示[1]。



WIN-T增量2各型節(jié)點(diǎn)部署情況包括：戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)部署于師旅營(yíng)各級(jí)，為指揮所提供微波骨干網(wǎng)通信能力；戰(zhàn)術(shù)中繼塔部署于作戰(zhàn)區(qū)域，提升增強(qiáng)微波骨干網(wǎng)的區(qū)域覆蓋能力；戰(zhàn)場(chǎng)入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)部署于師旅營(yíng)指揮所，提供衛(wèi)星、微波骨干網(wǎng)通信能力，支持指揮所接入到固定網(wǎng)絡(luò)；士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)部署于連級(jí)，為連級(jí)提供對(duì)上的接入能力，以及分隊(duì)內(nèi)的通信組網(wǎng)能力；衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)終端部署于師/旅/營(yíng)，為各級(jí)指揮所提供衛(wèi)星通信能力的伴隨保障；車載無線包與戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)結(jié)合使用，提升用戶和業(yè)務(wù)接入能力；模塊化通信節(jié)點(diǎn)由兩套帶不間斷電源的用戶接入箱組成，為駐停狀態(tài)的指揮所用戶提供話音和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接入端口，用戶接入箱可提供48個(gè)以太網(wǎng)端口；網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維與安全中心部署在師級(jí)或旅級(jí)，可為WIN-T網(wǎng)絡(luò)提供整套網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行應(yīng)用與信息保障，同時(shí)也可提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、監(jiān)控與管理功能[14-21]。
3.2 師/旅/營(yíng)級(jí)規(guī)模
目前美陸軍地面作戰(zhàn)部隊(duì)主要旅級(jí)戰(zhàn)斗隊(duì)主要包含：裝甲旅戰(zhàn)斗隊(duì)、步兵旅戰(zhàn)斗隊(duì)和“斯特瑞克”旅級(jí)戰(zhàn)斗隊(duì)等不同類型。美軍不同類型旅級(jí)戰(zhàn)斗隊(duì)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和節(jié)點(diǎn)數(shù)如表3所示。美軍WIN-T系統(tǒng)在裝甲旅、步兵旅和斯特瑞克旅戰(zhàn)斗隊(duì)中設(shè)備主要包括：旅級(jí)網(wǎng)絡(luò)操作與安全中心、戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)術(shù)中繼塔，戰(zhàn)場(chǎng)入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、車輛無線包、士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)、模塊化通信節(jié)點(diǎn)等，其設(shè)備配置數(shù)量如表3所示[5]。



由表3可以看出，WIN-T系統(tǒng)設(shè)備在裝甲旅和步兵旅的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量規(guī)模相同，在斯特瑞克旅規(guī)模更大，其中戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場(chǎng)入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)和車輛無線模塊數(shù)量都要更多一些。
 
3.3 應(yīng)用模式
WIN-T增量2后的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式主要包括：機(jī)固接入、骨干網(wǎng)絡(luò)、中層網(wǎng)絡(luò)、分隊(duì)網(wǎng)絡(luò)等[22-27]，其部署后典型旅—營(yíng)—連級(jí)組網(wǎng)應(yīng)用模式如圖3所示。


3.3.1 機(jī)固接入
WIN-T增量2的機(jī)固接入主要通過衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)。衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)終端編配部署于師、旅、營(yíng)三級(jí)，具備NCW衛(wèi)星通信能力，能夠?yàn)椴?分隊(duì)提供機(jī)固接入，完成機(jī)動(dòng)戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)到全球信息柵格網(wǎng)絡(luò)的銜接；
3.3.2 骨干網(wǎng)絡(luò)
WIN-T增量2骨干網(wǎng)絡(luò)包括NCW衛(wèi)星和高頻段網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)兩種通信手段。NCW衛(wèi)星波形部署于衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)終端、戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場(chǎng)入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)等，衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)終端、戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場(chǎng)入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)提供營(yíng)級(jí)以上的NCW衛(wèi)星通信能力，士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)提供連級(jí)分隊(duì)NCW衛(wèi)星通信能力，NCW衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了從師/旅級(jí)到營(yíng)/連分隊(duì)的全覆蓋，一般每個(gè)機(jī)動(dòng)旅有一個(gè)單獨(dú)的NCW衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)師有四個(gè)機(jī)動(dòng)NCW網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)師級(jí)的網(wǎng)絡(luò)；高頻段網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)部署于戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)術(shù)中繼塔等通信節(jié)點(diǎn)提供骨干網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域覆蓋，部署于戰(zhàn)場(chǎng)入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)為各級(jí)指揮所提供骨干網(wǎng)接入能力，高頻段網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)組成的微波骨干網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了營(yíng)級(jí)以上的作戰(zhàn)單位的覆蓋；
3.3.3 中層網(wǎng)絡(luò)
中層網(wǎng)絡(luò)提供NCW衛(wèi)星以外覆蓋旅/營(yíng)/連的另一種寬帶通信手段，主要通過中層組網(wǎng)電臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，WNW波形可以加載到中層組網(wǎng)電臺(tái)中，主要包含AN/VRC-118（V）、AN/PRC[1]158等電臺(tái)，部署于戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場(chǎng)入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)；
3.3.4 分隊(duì)網(wǎng)絡(luò)
分隊(duì)網(wǎng)絡(luò)提供分隊(duì)內(nèi)的通信組網(wǎng)應(yīng)用。士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)作為分隊(duì)的核心節(jié)點(diǎn)，提供對(duì)上的NCW通信組網(wǎng)能力，對(duì)下構(gòu)建分隊(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)；分隊(duì)網(wǎng)可以采用傳統(tǒng)的傳輸手段包括EPLRS和SINCGAS等，也可以采用SRW波形電臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，主要包含AN/PRC-152、AN/PRC-154、AN/PRC[1]155等電臺(tái)，部署于士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)。

結(jié) 語(yǔ)
WIN-T系統(tǒng)是美陸軍核心戰(zhàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，它作為美陸軍未來部隊(duì)發(fā)展的一種自組織、自愈合、自定位的綜合通信網(wǎng)，能夠支持從戰(zhàn)區(qū)到連隊(duì)的動(dòng)中通能力，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)傳輸能力、系統(tǒng)快速部署能力等都非常適應(yīng)未來作戰(zhàn)需要，但其依然存在著如下缺點(diǎn)：戰(zhàn)斗條件下的安裝、操作、維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)；設(shè)備笨重、難于運(yùn)輸、抗毀能力差、不能滿足遠(yuǎn)征作戰(zhàn)對(duì)設(shè)備便攜性要求；系統(tǒng)從設(shè)計(jì)開發(fā)到裝備部署過程復(fù)雜且周期過長(zhǎng)，導(dǎo)致快速發(fā)展的商用成熟技術(shù)難以融入通信網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)當(dāng)中等。因此，通過研究WIN-T系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本身技術(shù)特點(diǎn)和編配部署與應(yīng)用模式，對(duì)未來戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展啟示：
3.1 網(wǎng)絡(luò)功能與復(fù)雜度的權(quán)衡
WIN-T的發(fā)展從追求多功能，使網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度不斷增加，到開始簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)，是美軍重新認(rèn)識(shí)到網(wǎng)絡(luò)功能與結(jié)構(gòu)復(fù)雜的權(quán)衡。WIN-T系統(tǒng)發(fā)展到增量2，網(wǎng)絡(luò)功能不斷提升，但伴隨的是網(wǎng)絡(luò)管理和操作復(fù)雜度急劇增加，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加了4倍。在WIN[1]T系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置中，62%的通信支持維護(hù)人員都不是專職的操作手。因此，在增加網(wǎng)絡(luò)功能的同時(shí)，需要考慮減小網(wǎng)絡(luò)操作的復(fù)雜度，以保證裝備操控人員操控裝備的便捷性。
3.2 先進(jìn)技術(shù)與研制成本的權(quán)衡
WIN-T系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)展中，技術(shù)難度估計(jì)不足，需求多變致使部分項(xiàng)目發(fā)展進(jìn)展受到嚴(yán)重影響，原規(guī)劃將在增量3實(shí)現(xiàn)的空中層通信，涉及許多最先進(jìn)的技術(shù)，如高空通信負(fù)載平臺(tái)（駐空時(shí)間長(zhǎng)的無人機(jī)、飛艇等）、先進(jìn)的JC4ISR電臺(tái)等，最終因經(jīng)費(fèi)限制，在2014年的經(jīng)費(fèi)預(yù)算中從WIN-T中出局，但空中層通信的需求仍保留有效，其包含的JC4ISR將在其他項(xiàng)目中進(jìn)行開發(fā)。因此，在采用先進(jìn)技術(shù)開發(fā)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮系統(tǒng)的研制成本和裝備形成能力的時(shí)效性。
3.3 作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定發(fā)揮重要作用
美軍作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定貫穿裝備采辦全過程。它可真實(shí)檢驗(yàn)裝備的作戰(zhàn)性能，并及時(shí)糾正，降低風(fēng)險(xiǎn)。WIN-T增量2要求實(shí)現(xiàn)上下級(jí)之間可靠、快速的數(shù)據(jù)傳輸，但增量2投入試驗(yàn)初期，其“關(guān)鍵性能參數(shù)”、“關(guān)鍵系統(tǒng)特性”都未達(dá)到要求，美陸軍為WINT增量2等項(xiàng)目中的精選部分“在測(cè)系統(tǒng)”額外進(jìn)行了糾正性能和可靠性的措施，解決系統(tǒng)的適應(yīng)性、抗毀性、作戰(zhàn)效能等問題。試驗(yàn)鑒定收集的反饋意見作為增量2全速生產(chǎn)決定的重要依據(jù)。因此，需要更加重視網(wǎng)絡(luò)形成能力前年的測(cè)試與評(píng)估。 

參考文獻(xiàn)略，全文完 
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