美軍下一代高級戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展研究

何 明，姜志平，趙 勇

（1 .解放軍理工大學指揮自動化學院，江蘇 南京 210007；2. 解放軍96101部隊，遼寧 沈陽 110032）

美軍的陸戰(zhàn)網(wǎng)（Land War Net）是美國陸軍向聯(lián)合、網(wǎng)絡(luò)中心化以及基于知識作戰(zhàn)轉(zhuǎn)型的重要網(wǎng)絡(luò)。美軍下一代高級戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)又被稱為戰(zhàn)術(shù)級指戰(zhàn)員信息網(wǎng)（WIN-T）是陸戰(zhàn)網(wǎng)的一個重要使能器。WIN-T是美國陸軍史上第二次大規(guī)模重建的戰(zhàn)術(shù)通信計劃，是實現(xiàn)陸軍2010年及以后作戰(zhàn)概念的關(guān)鍵。通過衛(wèi)星動中通能力、強健的網(wǎng)絡(luò)管理以及高帶寬無線電系統(tǒng)，該網(wǎng)絡(luò)為戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)指揮官提供作戰(zhàn)截圖，以確保移動部隊在所有時間保持連通、通信和同步。WIN-T的部件為模塊化設(shè)計，其規(guī)模根據(jù)用戶需要可變，并能夠隨戰(zhàn)爭的發(fā)展而變化；WIN-T將成為一種帶寬和頻譜有效的、符合聯(lián)合技術(shù)體系結(jié)構(gòu)（JTA）、基于商用技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)；WIN-T包含了通信基礎(chǔ)設(shè)施和從機動營到戰(zhàn)場后方范圍的所有網(wǎng)絡(luò)配置，它調(diào)節(jié)了目前連接方面的不足，并重新構(gòu)造戰(zhàn)術(shù)通信結(jié)構(gòu)，將達到全頻段控制。對美陸軍而言，WIN-T是粘合劑，不僅將所有系統(tǒng)聯(lián)合起來，還無縫連接至戰(zhàn)略/維持基礎(chǔ)、聯(lián)合和商業(yè)系統(tǒng)等。

當前網(wǎng)絡(luò)脆弱性的根源在于戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)初始設(shè)計原則的優(yōu)先順序以及戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)。主要不足體現(xiàn)在:傳統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)主要支持話音和小型數(shù)據(jù)文件，連通性和通信速率不夠，難以取得信息優(yōu)勢。今天的指揮員逐級依賴于較寬頻譜的信息業(yè)務(wù)，如視頻、圖形數(shù)據(jù)、遠程交互式戰(zhàn)場操作系統(tǒng)及分布式數(shù)據(jù)庫等等。另外，部隊的大范圍快速機動對動中通的能力提出了嚴峻挑戰(zhàn)。同時，各種新型武器數(shù)字化系統(tǒng)等也產(chǎn)生了新的信息交換需求。這些需求都要求大幅提高通信容量，改變當前通信系統(tǒng)在信息效率、移動性、安全及透明性等方面的不足。面對這樣一個著眼于未來的新的戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)，必須通過對WIN-T系統(tǒng)的仔細分析，找出其脆弱性[1]，才能滿足當前需要。因此，非常需要對WIN-T網(wǎng)絡(luò)展開深入研究。

1 WIN-T產(chǎn)生背景

1.1 美軍現(xiàn)有裝備的缺陷[2]

吸取了科索沃戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭的經(jīng)驗教訓(xùn)后，美軍在作戰(zhàn)概念上發(fā)生了深刻改變。同時，美軍投入使用的移動用戶設(shè)備（MSE）并不是真正意義上的移動通信網(wǎng)絡(luò)，三軍通用戰(zhàn)術(shù)（TRI-TAC）設(shè)備亦無法滿足數(shù)字化戰(zhàn)場上戰(zhàn)士的需要。戰(zhàn)士越來越依靠頻譜寬得多的信息裝備:視頻、圖形數(shù)據(jù)、成像、協(xié)作計劃編制工具、遠程交互戰(zhàn)場操作系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫，這已遠遠超過陸軍現(xiàn)有戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)的范疇。

1.2 新型通信網(wǎng)絡(luò)概念

為達到全譜優(yōu)勢，《2010年聯(lián)合設(shè)想》為當今軍隊建立了方法學。全新技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)產(chǎn)生出新的作戰(zhàn)概念:優(yōu)勢機動、精確交戰(zhàn)、全維保護、集中后勤。這些概念框架的基礎(chǔ)是改進后的 C2和信息系統(tǒng)所保證的信息優(yōu)先權(quán)。美軍希望其未來的通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)真正的移動通信，如巡邏分隊可以實時收看來自其他單元操作的無人機發(fā)回的圖像，Humvees或其他車輛中的士兵可連續(xù)實時接收友方部隊和敵方部隊位置的更新信息，遠離戰(zhàn)場的指揮官能夠通過盤旋于作戰(zhàn)現(xiàn)場上空的直升機傳送的視頻信號進行實時監(jiān)視，為此，WIN-T應(yīng)運而生了。對陸軍而言，WIN-T是粘合劑，不僅將所有系統(tǒng)聯(lián)合起來，還無縫連接至戰(zhàn)略/維持基礎(chǔ)、聯(lián)合和商業(yè)系統(tǒng)[3]。

圖1 WIN-T的產(chǎn)生

WIN-T是陸軍從戰(zhàn)區(qū)到營級所采用的一個戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)，將最終取代 MSE和 TRI-TAC。作為美陸軍全球信息柵格（GIG）的戰(zhàn)術(shù)組成部分，WIN-T將促進裝備部隊很好地利用 GIG服務(wù)以及能力（包括數(shù)據(jù)庫、收集人員、以及國建機構(gòu)），增加信息賦能行動的次數(shù)。

2 WIN-T概念及特點

WIN-T是 GIG的陸軍部分，GIG的通信柵格要依靠 WIN-T和 JTRS的支持。WIN-T能提供一個無縫、綜合、從散兵坑到支援基地的通信和信息業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。WIN-T的作戰(zhàn)范圍是整個戰(zhàn)區(qū)，節(jié)點可部署到營一級。WIN-T支持高速可靠的數(shù)據(jù)/信息交換。通過與先進的陸地、機載和空基作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)相互合并，WIN-T將使軍隊優(yōu)先看到、優(yōu)先判決、優(yōu)先行動，從而集中作戰(zhàn)能力，而不僅僅是集結(jié)部隊。

WIN-T是一個以節(jié)點為中心的柵格狀通信網(wǎng)，網(wǎng)內(nèi)任意兩用戶間存在著多條無線通路，既具有直達通路，又有迂回通路，具有較高的可靠性。對WIN-T網(wǎng)絡(luò)所具有較強的抗毀能力和自適應(yīng)能力；機動性好；具有很強的保密性和抗截獲能力。

同時，任何事物都有其兩面性，我們通過分析同樣可以發(fā)現(xiàn)WIN-T的脆弱性所在[3]。例如:由于WIN-T采用最新商業(yè)現(xiàn)貨以及無縫服務(wù)，這為未授權(quán)訪問、竊取與控制以及拒絕服務(wù)等軟件功能提供了機會，為無線電干擾提供了許多的先驗知識；從WIN-T功能上看，它具有信息收集、處理、存儲、傳輸和管理功能，這就為實施各種欺騙提供了條件；WIN-T中的節(jié)點分布十分廣泛，實施攻擊有大量的可選擇的目標，而且由于 WIN-T系統(tǒng)的整體性，對其中一個節(jié)點進行攻擊，受到破壞的不只是這個節(jié)點或者是這個節(jié)點所在的系統(tǒng)，可能是整個網(wǎng)絡(luò)。如果在節(jié)點處注入功能強大、傳播迅速的計算機病毒，由于WIN-T工作的高效性，蔓延速度會很快，效率會很高。

3 WIN-T研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)

WIN-T是美陸軍正在實施的戰(zhàn)術(shù)級作戰(zhàn)人員信息網(wǎng)，該項目1996年提出，1999年形成作戰(zhàn)需求文件（ORD）草案，然后按螺旋式開發(fā)的方式，實施增量開發(fā)。經(jīng)過2007年重組后，WIN-T現(xiàn)在分為四個增量:“增量 1”（包括“增量 1a”和“增量 1b”）、“增量2”、“增量 3”以及“增量 4”[4]。見表 1。

表1 WIN-T通信增量

3.1 “增量 1”

“增量1”由聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（JNN）計劃演變而來，分為“增量 1a”和“增量 1b”?！霸隽?1a”是針對之前的聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點計劃的競爭性合同，包括軍用 Ka頻段的性能?！霸隽?a”目前正在部署階段，還將對聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點計劃在并入 WIN-T之前螺旋式開發(fā)的設(shè)備進行調(diào)整?！霸隽?b”必須是能夠與“增量2”兼容的“一次跳躍”。目前，“增量1a”與“增量2”之間的過渡需要在兩種信息保證體系結(jié)構(gòu)之間進行多次跳躍、解碼和數(shù)據(jù)傳輸。“增量1b”旨在減少路由和編譯需求，同時，采用的無色核心密碼技術(shù)是一種高保證的、美國國家安全局認證的IP加密技術(shù)，“增量1b”的系統(tǒng)也就因此被納入了“增量2”的安全體系結(jié)構(gòu)。

3.2 “增量 2”

“增量 2”繼續(xù)大量依賴商用組網(wǎng)產(chǎn)品，主要包括三種關(guān)鍵技術(shù):波形、天線和網(wǎng)絡(luò)自動化工具。波形針對高性能寬帶組網(wǎng)進行了優(yōu)化，能夠支持移動 ad hoc網(wǎng)絡(luò)。美陸軍還通過通用動力公司等合同商，開發(fā)了多種專用天線，其中既有衛(wèi)星天線也有視距天線?！霸隽?2”開發(fā)對移動通信（從指揮所到移動車輛）的自動化管理能力。這種自動化能力將安裝在陸軍各種車載平臺上，可對移動組網(wǎng)進行自動化管理。

3.3 “增量 3”

“增量3”將包括兩種無人機:機器人直升機和一種較常規(guī)的記載平臺，即Sky Warrior（“天空勇士”）擴程多功能無人機。這兩種飛機的一個共同任務(wù)是充當記載節(jié)點。記載節(jié)點既具有衛(wèi)星通信的諸多優(yōu)勢，又沒有發(fā)射軌道平臺所造成的延遲。不過，無人機的作戰(zhàn)重點以前主要側(cè)重于充當監(jiān)視和攻擊平臺。目前，美陸軍正在制定有關(guān)條令，將其作為通信節(jié)點使用。

4 WIN-T網(wǎng)絡(luò)分析

WIN-T是一個以節(jié)點為中心的柵格狀通信網(wǎng)，網(wǎng)內(nèi)任意兩用戶間存在著多條無線通路，既具有直達通路，又有迂回通路，具有較高的可靠性。WIN-T的主要特點是:模塊化設(shè)計、依據(jù)用戶要求可伸縮、能適應(yīng)戰(zhàn)爭最新發(fā)展、將最有效地利用帶寬和頻譜、符合聯(lián)合技術(shù)體系結(jié)構(gòu)（JTA）、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以商用標準為基礎(chǔ)，易于升級、操作、維護和培訓(xùn)。WIN-T將大量采用符合JTA的商用現(xiàn)成技術(shù)，采用開放體系結(jié)構(gòu)，方便將來吸收先進技術(shù)，并靈活地插入可用的技術(shù)改進型部件。

圖2 目標WIN-T系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[5]

WIN-T基于商用技術(shù)，采用大容量無線電傳輸技術(shù)和數(shù)百兆赫寬帶通信鏈路把大容量的多媒體信息傳送給戰(zhàn)場上高速移動的戰(zhàn)斗部隊和各級指戰(zhàn)員。它將地面、空間和衛(wèi)星通信能力全部綜合到一個網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中，將為陸軍部隊（從機動排到戰(zhàn)場后方包括后勤部門、指揮和控制部門以及作戰(zhàn)支持部門）提供一個集成的、靈活、安全、生存能力強、無縫連接的多媒體信息網(wǎng)絡(luò)。

WIN-T是動中通、高速、高性能骨干通信網(wǎng)絡(luò)，通信網(wǎng)采用分層（地面、空中和空間）的體系結(jié)構(gòu)，為移動通信提供了關(guān)鍵的能力，使得不間斷的網(wǎng)絡(luò)連接成為可能:最高層為衛(wèi)星通信系統(tǒng)，第二層為空中通信節(jié)點，最下面一層為地面通信系統(tǒng)。地面層將裝備士兵、傳感器、平臺、指揮所和授權(quán)節(jié)點，使之成為綜合的傳輸系統(tǒng)，具有開關(guān)、路由能力；空中層將作為一個授權(quán)節(jié)點，為空中平臺接力提供定點傳輸、開關(guān)和路由能力；空間層將作為一個授權(quán)節(jié)點，通過權(quán)衡由衛(wèi)星提供的傳輸、開關(guān)和路由能力實現(xiàn)接力。

5 結(jié)束語

WIN-T是美國陸軍的動中通、高速、高性能骨干通信網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⒌孛孀鲬?zhàn)人員與指揮官和全球信息柵格連接在一起。面對這樣一個著眼于未來的戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)，我們不能用機械的方法來分析各個系統(tǒng)的組織應(yīng)用關(guān)系，而應(yīng)該根據(jù)各系統(tǒng)的功能特點來分析其應(yīng)用場合。立足于我軍信息化建設(shè)的現(xiàn)狀，參考和借鑒美軍的WIN-T網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和部署，建立新型的下一代戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，全面提升我軍網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)能力。

[1]張南. 戰(zhàn)術(shù)級指戰(zhàn)員信息網(wǎng)（WIN-T）干擾策略研究[D].西安:西安電子科技大學, 2006.

[2]李斌, 李淳. WIN-T美軍的新型軍用移動通信網(wǎng)絡(luò)[J].無線電工程, 2005, 35(9):25-2.

[3]朱志成. WIN-T偵查干擾策略研究[D]. 西安:西安電子科技大學, 2007.

[4]JC4ISR無線電設(shè)備完成 WIN-T作戰(zhàn)環(huán)境驗證http://mil.qianlong.com/4919/2006/06/01/2420@3207245.htm 2006.

[5]COL Angel Colon, Warfighter Information Network-Tactical[J]. Project Manager, Warfighter Information Network Tactical, 2009.