無線自組網(wǎng)在野戰(zhàn)防空通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

周吉超　顧文珊

摘要：隨著信息技術(shù)和野戰(zhàn)防空需求的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代化戰(zhàn)場的武器裝備中通信系統(tǒng)的地位愈發(fā)突出。無線自組網(wǎng)因其良好的自愈性、抗毀性及抗干擾性，能夠更加快速、便捷、高效地部署，在軍事通信領(lǐng)域得到了廣泛的研究。本文對無線自組織網(wǎng)絡(luò)在野戰(zhàn)防空通信系統(tǒng)中的組網(wǎng)方式和主要技術(shù)實現(xiàn)途徑進(jìn)行研究，提出了一種基于定向組網(wǎng)和鏈路狀態(tài)路由的無線自組網(wǎng)實現(xiàn)途徑。

關(guān)鍵詞：無線自組網(wǎng) 野戰(zhàn)防空 通信

中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）09-0041-01

由于信息技術(shù)的飛速發(fā)展，軍事作戰(zhàn)方式不斷改變，信息優(yōu)勢已經(jīng)成為決定戰(zhàn)場勝負(fù)形勢的制高點。未來戰(zhàn)場環(huán)境異常惡劣復(fù)雜，固定的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施資源十分缺乏，尤其是在野戰(zhàn)防空環(huán)境下，防空作戰(zhàn)區(qū)域大，通信范圍廣，要求各作戰(zhàn)節(jié)點具有快速展開及移動的能力，更高的整體魯棒性?，F(xiàn)代野戰(zhàn)防空呈網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)發(fā)展趨勢，強(qiáng)調(diào)各作戰(zhàn)節(jié)點之間的互聯(lián)、互通和互操作，即通過先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實現(xiàn)探測跟蹤節(jié)點、指揮控制節(jié)點和攔截兵器節(jié)點有效整合，以實現(xiàn)利用防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的聯(lián)合交戰(zhàn)能力對付空襲威脅的目的。

現(xiàn)代野戰(zhàn)防空需要防空武器具有較高的靈活性和抗毀性，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點規(guī)模應(yīng)能根據(jù)實際需要，方便地、快捷地擴(kuò)大和縮小。無線自組織網(wǎng)絡(luò)采用分布式架構(gòu)，無需架設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，具有移動性好，快速部署能力強(qiáng)，抗毀性好，組網(wǎng)靈活，節(jié)點融入和撤出方便等無可比擬的優(yōu)勢能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境，能夠滿足現(xiàn)代野戰(zhàn)防空對戰(zhàn)場通信的需求。

1 無線自組網(wǎng)

無線自組織網(wǎng)絡(luò)（Ad Hoc）源于20世紀(jì)70年代的美國軍事通信應(yīng)用，是一種應(yīng)用于戰(zhàn)場環(huán)境且不借助任何基礎(chǔ)設(shè)施和中心管理，在有限范圍內(nèi)由多個帶有無線通信收發(fā)裝置的對等移動節(jié)點組成的多跳、自組織的無線移動通信網(wǎng)絡(luò)。

無線自組網(wǎng)是由若干移動主機(jī)通過無線連接形成的自主系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于以往的蜂窩網(wǎng)等無線網(wǎng)絡(luò)，它沒有基站等中心轉(zhuǎn)發(fā)裝置，也不需要任何骨干網(wǎng)絡(luò)的支持[1]。無線自組網(wǎng)中的每個用戶終端都具有兩種功能：路由器和主機(jī)。當(dāng)用作主機(jī)時，終端運行面向用戶的應(yīng)用程序；當(dāng)用作路由器時，終端則運行對應(yīng)的路由協(xié)議，以發(fā)現(xiàn)和維護(hù)通往其他節(jié)點的路徑。

無線自組網(wǎng)具有很強(qiáng)的抗摧毀性和自愈性，在軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

2 野戰(zhàn)防空通信組網(wǎng)方式

傳統(tǒng)的防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)以發(fā)射平臺（火力單元）為中心，按層次化指揮體制構(gòu)成，成“樹狀體系結(jié)構(gòu)”，如圖1所示。層次化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)造成各火力單元之間協(xié)同程度低、資源共享性差、互操作性差；各節(jié)點隸屬關(guān)系過于明確，使用中不易重組，自然也就不易按作戰(zhàn)需求靈活變化；系統(tǒng)抗毀性差，一旦中心節(jié)點遭遇打擊或故障，其下屬節(jié)點將喪失戰(zhàn)斗力；指揮和控制的層次過多，信息鏈過長而延誤戰(zhàn)機(jī)等。

采用無線自組網(wǎng)武器系統(tǒng)通信示意圖如圖2所示，各作戰(zhàn)節(jié)點可通過路由進(jìn)行互聯(lián)互通。

將無線自組網(wǎng)引入到野戰(zhàn)防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中具有以下的優(yōu)勢：

（1）適應(yīng)野戰(zhàn)環(huán)境，具有快速機(jī)動能力，能快速展開，快速撤收；

（2）實現(xiàn)火控高精度數(shù)據(jù)的實時分發(fā)和戰(zhàn)場統(tǒng)一態(tài)勢感知數(shù)據(jù)的共享與傳播；

（3）抗毀性強(qiáng)，自組網(wǎng)無中心節(jié)點，節(jié)點之間沒有明確的隸屬關(guān)系，各作戰(zhàn)節(jié)點可以隨遇接入，武器系統(tǒng)內(nèi)部的作戰(zhàn)資源可根據(jù)需要進(jìn)行動態(tài)重組。這使得武器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有很強(qiáng)的抗毀性，即使網(wǎng)絡(luò)中重要的指揮節(jié)點發(fā)生故障、損毀也不影響整個網(wǎng)絡(luò)，并具有一定的自愈能力，為構(gòu)建扁平化的指揮體系提供了基礎(chǔ)技術(shù)支撐；

（4）自組織，網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)無需依賴任何預(yù)設(shè)的固定設(shè)施。節(jié)點開機(jī)后就可以快速、自動地組成一個獨立的網(wǎng)絡(luò)，能夠使武器節(jié)點迅速投入戰(zhàn)斗，提高快速反應(yīng)能力[2]。

3 無線自組網(wǎng)在野戰(zhàn)防空系統(tǒng)中的實現(xiàn)途徑

3.1 定向組網(wǎng)技術(shù)

野戰(zhàn)防空環(huán)境中通信網(wǎng)絡(luò)的信號傳播環(huán)境非常復(fù)雜，要適應(yīng)多種復(fù)雜地形和電磁干擾環(huán)境，且野戰(zhàn)防空機(jī)動性強(qiáng)，作戰(zhàn)范圍廣，對通信系統(tǒng)的展開撤收時間、實時性和通信帶寬有較高的要求。

采用基于定向天線的組網(wǎng)技術(shù)，通過波束切換的形式，自動快速的調(diào)整通信方向，無需人為干預(yù)即可組成遠(yuǎn)距離360度覆蓋的網(wǎng)絡(luò)化通信系統(tǒng)。定向天線可在特定時隙在特定方位進(jìn)行單一波束工作，具備天線增益高、空分復(fù)用能力強(qiáng)的特點，極大地提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量；采用定向天線可減少敵方對我方信號的偵察概率，抗干擾能力強(qiáng)；使用自適應(yīng)的鄰居發(fā)現(xiàn)技術(shù)，可實現(xiàn)天線快速架設(shè)，無需天線對準(zhǔn)。因此特別適合在野戰(zhàn)防空系統(tǒng)中的使用。

3.2 無中心組網(wǎng)路由技術(shù)

野戰(zhàn)防空覆蓋范圍廣，在通信距離受限的情況下，可通過路由的方式，采用多跳傳輸，使得兩個不能直接通信的節(jié)點可以通過中繼節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)來交換數(shù)據(jù)，從而擴(kuò)大武器防御范圍，同時也能克服部分無法通視的通信環(huán)境，增加武器布陣的靈活性。

路由協(xié)議需要適應(yīng)作戰(zhàn)節(jié)點移動所帶來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?，及時更新各個節(jié)點掌握的全網(wǎng)拓?fù)湫畔?，為傳輸?shù)據(jù)包實時提供正確的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。由于無線通信帶寬受限，為了兼顧通信傳輸效率，網(wǎng)絡(luò)層信息維護(hù)所帶來的帶寬開銷應(yīng)限制在合理范圍內(nèi)，即不會導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)吞吐量的大幅下降。

設(shè)計路由協(xié)議時，需要考慮作戰(zhàn)節(jié)點通信實時性，優(yōu)化路徑選擇等待時延，可采用先驗式的基于鏈路狀態(tài)路由協(xié)議。每個節(jié)點都記錄全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，便于網(wǎng)絡(luò)管理。另外，每個節(jié)點的鏈路狀態(tài)以洪泛方式直接向外傳遞，算法收斂速度快，適合應(yīng)用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，有助于武器系統(tǒng)作戰(zhàn)節(jié)點的擴(kuò)充。

4 結(jié)語

無線自組網(wǎng)是在信息化戰(zhàn)爭條件下提高野戰(zhàn)防空武器戰(zhàn)場通信能力、實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的有效途徑。本文針對無線自組網(wǎng)在野戰(zhàn)防空中的應(yīng)用優(yōu)勢進(jìn)行了研究，提出了基于定向組網(wǎng)和鏈路狀態(tài)路由的無線自組網(wǎng)實現(xiàn)途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]李媛.基于定向天線無線自組網(wǎng)的資源調(diào)度研究[M].北京：科學(xué)出版社，2015.

[2]劉曉鵬，孫際哲，陳西宏.無線自組網(wǎng)在防空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)中的應(yīng)用研究[J].飛航導(dǎo)彈，2012（2）.