从美军移动通信发展史看我国军民融合通信技术发展借鉴
2017-08-14 11:47:11

军事移动信息系统的直连与易连对军事通信是非常重要的,因而在未来的高技术战争中具有重要地位和作用。美军在20世纪80年代利用商业CDMA和GSM网络成功实现部分军用特殊功能的基础上,结合军方GloMo、Mosaic、WIN-T等项目的开发,发展军事移动信息系统,为地理位置分散并移动的指挥员及指挥要素提供灵活、可靠的面向个人的移动通信连接。 今天我们就以近40年来美国军方移动通信技术发展历程入手探讨其对与我国军队在当前军民融合发展背景下军事移动通信系统发展的借鉴经验。


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美军军事移动信息系统的发展阶段

1.全球移动信息系统----GloMo 

全球移动信息系统计划(GloMo)由美国国防高级研究计划局(DARPA)于1994年提出的,其目的是在指挥控制、通信和计算机(C4)系统中应用先进技术,从而提高其网络的灵活性、通用性和互通性。它一方面是要满足军方有效的移动信息系统的需求,另一方面又能利用商用部门开发的技术。同时,它也迎合了实施“数字化战场”计划的实际需要。  

(1)GloMo的特点  

GloMo系统具有实时收发信息的能力,强调覆盖所有运动单元的能力,利用以陆地及空间为基础的各种通信设施,通过大容量通信干线连接到全球陆地移动通信网络中。具体特点包括: 

·强调“军民协同”发展军事移动信息系统的重要性; 

·计划基本涵盖了移动通信发展的前沿课题,并与第三代移动通信系统发展目标相吻合; 

·强调网络的可快速部署能力; 

·重视系统的模拟与仿真; 

·强调将高、中、低轨道卫星及无人中继器作为长距离无线链路的重要性; 

·强调将把Internet作为移动信息基础结构重要组成部分的必要性,并将移动信息系统作为Internet在无线领域的扩展,因为基于IP的网络是目前网络演进和融合的必然趋势: 

·强调硬件的模块化; 

·强调网络对信息流密度、带宽的不对称性以及自适应抗干扰能力; 

·通过“中间件”(Middleware)的研究和应用,达到无缝隙的互联互通,实现不同类型数据、不同移动终端和不同业务间的无线多媒体数据交换; 

·重视低功率、低成本技术的开发,并开发高效的便携式移动终端,实现非对称传输的目标。 

 2)发展状况与意义 

 GloMo计划于1995年开始实施,2000年底结束, GloMo的一个重要思路是使计划的成果综合进商用产品,从而使下一代军事移动信息系统能以商用产品和业务为基础,同时,GloMo计划中,为支持国防需求而开发的许多技术最终将转移到商用技术和基础设施中。

2.多功能动中通保密自适应综合通信系统----Mosaic
 

Mosaic是美陆军进行的一项先进技术演示计划,通过把无线技术和协议综合在一起,为下一代战术互联网提供基础。Mosaic进行的高级技术演示用来论证下一代战术互联网,以支持话音、数据、视频和多媒体业务在地面平台和空中平台上的无缝隙流通。 
 

随着新时期对可抗毁、能快速插入的应急部队需求的不断提高,移动性和抗毁性的要求愈加重要。因此, Mosaic ATD计划将着重开发未来所需的通信体系结构,以便支持战术环境下移动TOC(战术作战中心)的分布和传到——回传(reach-back)通信功能。同时,该计划的实施必须满足以下几项作战与技术要求: 
 

 ·与联合技术体系结构(JTA)一致; 

·完全受保护的保密网络和节点; 

·在一个作战中心(TOC)可支持多个移动主机; 

·用于移动系统的陆地、机载和空间的无缝多模式的通信基础结构; 

·当陆地和机载移动主机在战场移动时,使其能维持与数据网络的连接; 

·为动中通(OTM)作战中心(TOC)提供自动的横向和纵向越区切换; 

·支持话音、数据、视频及多媒体业务的近实时要求; 

·网络管理可允许快速自动的网络初始化和重建; 

·支持未来指挥所的无线连接; 

·实现车载系统、下车系统、战术干线系统以及战略系统的完全连接。 

 3 . 指战员信息网战术(WIN-T 

指战员信息网—战术(WIN-T)是美陆军史上第二次大规模重建的战术通信计划,是采用商用技术、用于传输有线无线话音、数据和视频的21世纪战术通信系统,形成高级战术互联网,是实现陆军未来作战概念最具竞争力的系统。  

WIN-T计划于2001年完成作战需求分析。但根据美陆军将向"目标部队"全面转型的发展需求,2002年陆军对该计划进行了根本的改进 。 WIN-T已从现代化计划转变为革命性计划,更加强调移动通信和采用现成的新技术。 

 WIN-T计划开发的战术级的个人通信设备(PCD),应用于单兵和指挥官(soldiers and officers),PCD可使合法用户实现移动中访问网络。网络在战术级上具有巨大的网络操作,网络管理、信息安全和信息分发管理功能。PCD必须为整个战场的指挥中心提供保密的类似商用的通信功能(会议、定位信息、点对点、通播)以及各种扩展的网络业务(话音、数据、图像、视频/多媒体)。3G的解决方案应后向兼容2G系统,4G解决方案应把3G的容量提高一个数量级。项目应包括综合分析和描述4G系统将如何完成无线移动和无线接入通信的交会(convergence)。  

 2003年后,美国陆军通信电子司令部(CECOM)空间与陆地通信管理局退出了几项与WIN-T和未来军用移动通信有关的研究项目,在个人通信方面比较典型的是战术个人通信系统和应用战术陆军。

 战术个人通信系统( Tactical Personal Communications System  ) 

这套系统希望提供用于试验和演示的3G、4G个人通信系统(PCS)样机的研究。要求要求满足陆军战术通信系统(如WIN-T)的需求,WIN-T必须提供机动行动单元(Unit of Action)与部署单元(Unit of Employment)和外部网络的连接。PCS将提供移动、保密、抗毁、无缝和基于多媒体的C4ISR的能力。感兴趣的技术包括符合CDMA2000、UMTS标准的设备。  

该项目还解决了频谱效率、动态带宽分配、无线保密通信的应用、改进QoS、数字收发信机技术、软件定义电台等问题,最具历程碑意义的是2012财年把3G 战术个人通信系统引入WIN-T, 2015财年完成了4G的升级。 

  IPv6应用于战术陆军(IPv6 for the Tactical Army

 设想中IPv6应用于军用移动通信的性能之一是本身(native)移动IP 支持。WIN-T 系统的手持机设计为战场的漫游者提供话音和数据通信。移动IP 特别适合漫游设备。而且移动IPv6IPV4有巨大的改进,它不再需要国外代理,避免了三角路由。因此,IPV6WIN-T计划具有潜在的价值。目前已通过"陆军科学技术计划"进行评估。 

 对我国军民融合发展的军事移动通信发展启示

 美军发展军事信息系统的经验教训启示我们,在建设军事移动通信系统过程中,应以军民协同发展为主线,加强系统仿真、验证,分步、持续发展,并结合军事理论进步及时调整计划。 通信手段上强调结合、综合运用3G、4G的先进技术与产品为地理分散的、不依赖与地理位置的“无线指挥员”(Wireless Commander)提供不间断的面向个人的专网多媒体业务。

 在国家战略研究层面,有以下几点发展思路值得借鉴:

 1.加速开展对移动通信领域商业现货产品(COTS)及技术发展趋势军事适用性研究,以判断在商业市场上,哪些技术、产品和业务有可能满足军事移动通信系统的发展需求。如对利用民用通信网络结构、业务与应用、通信协议与标准等满足军事通信系统需求的研究和对民用移动通信低成本、低功率和小体积的移动终端等关键技术的研究以提高军事移动通信的性能。 

 2.充分利用通信领域企业和科研院所的成熟产品与先进技术 。

 我国在短短十多年就已经发展成为民用移动通信大国,不仅是世界最大的移动通信市场,而且拥有了自主知识产权的国际4G标准。特别是在目前最为先进的4G无线宽带专网通信的发展中,国内市场如华为、闻远通信等多家企业也储备了巨大的技术资源可供军方选用。 

3.军事移动通信系统坚持 分步发展,持续调整的思路
 

 由于移动通信标准的发展不均衡,军事移动通信系统建设应根据我国现状和发展规划进行长期规划、分步推进,给部队一个机会去解决相关的问题(如人员配置、设备需求和资金问题)。同时结合军事理论发展、4G移动通信新技术的出现和未来国内5G通信等关键技术的突破及时进行调整,更加强调采用现成的4G等新技术。

 在技术手段和通讯设备性能方面不难得出,未来军队移动通信的发展重点将集中在以下几个方面:

1. 通信设施的覆盖性要更广,数据传输速率要更大。

 2. 突出实时收发信息的能力。支持数据、音、视频及多媒体业务的实时传输要求。

 3. 强调安全性,旨在建立完全受保护的保密网络和通信节点。

 4. 高性能和高集成的便携式单兵移动终端将是未来研发重点。

 5. 强调设备的兼容性和可扩充性,重视实现在复杂战场形势下各移动终端和不同业务间的无线多媒体数据交换

 6. 强调硬件的模块化和快速部署能力,提高设备的可重用性,以节约建设、维护的时间和资金投入。

 7. 在通讯体系结构上,向全面可视化时代演进。支持战术环境下移动TOC(战术作战中心)的分布和传到——回传(reach-back)视频实时通信功能。

基于以上要求考量,目前来看以LTE技术为核心的4G通信技术较为符合未来军队移动通信发展的趋势要求,可实现移动单兵之间和作战指挥中心与被指挥点之间的双向视频通信,帮助实现后方指挥中心的前移,如同亲临现场,快速决策。而国内基于4G技术的服务军队专网通信服务商屈指可数,一方面在受制于4G技术壁垒,另一方面以4G技术为核心的通信专网是多种技术在专网通信和指挥调度方面的应用集成,也并非一种单独的技术所能解决的。经过近几年的发展,国内较为成熟以4G技术为支撑的无线宽带专网通信解决方案服务商有华为、闻远通信等企业。其中闻远通信是近几年专网通信行业内快速闯出的一匹黑马。企业2013年成立,2016年其营业额就突破一亿,依托其自身掌握的4G基站等整套核心技术及拥有德国、美国多年科研经验的科学家研发团队,迅速成长为无线宽带专网市场的领军企业。其成功服务的军队项目包括朱日和红军演戏指挥通信系统,东部战区某部靶场训练视频通信、某装甲师训练指挥系统等,成为军民融合发展的成功典范。
 

总之,美军军事移动信息系统发展的历程与趋势为建设“军民融合”的移动信息系统提供了极具价值的参考;而信息技术革命的迅猛发展也启示我们:在信息和知识已成为社会和经济发展的重要战略资源和基本要素的时代,人们更需要“随时随地”获取信息。因此,为满足我国信息产业的发展与国防需求,我们迫切需要建设一个军民融合的,大量采用商业现货产品(COTS)的、能够满足战时军事需求的、专网与公网协调发展的移动信息系统。正如习近平总书记指出的,要弘扬军政军民团结的优良传统,汇聚起科技兴军的强大力量,构建系统完备的科技军民融合政策制度体系,为强军事业提供坚强的支持。这对提高我国的综合实力亦具有深远的意义。


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