衛(wèi)星通信在數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中的應(yīng)用

韓 路

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十研究所，陜西 西安 710068）

0 引 言

近年來(lái)，世界各國(guó)針對(duì)數(shù)據(jù)鏈的研究開(kāi)始逐漸增加，而對(duì)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)展開(kāi)研究的主要目的是能夠讓其適應(yīng)現(xiàn)代科技環(huán)境中對(duì)信息傳輸?shù)母呔珳?zhǔn)度和全方位特征要求，旨在提升對(duì)信息數(shù)據(jù)的掌控水準(zhǔn)，并同時(shí)滿足對(duì)數(shù)據(jù)信息通信的高質(zhì)量要求。在數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的支持下，各種系統(tǒng)所具有的功能價(jià)值得到了充分體現(xiàn)，而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代信息傳輸要求的不斷提升，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)依然無(wú)法完全滿足實(shí)際使用的需求。因此，要想實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的升級(jí)換代，引入衛(wèi)星通信技術(shù)是一個(gè)最佳的選擇，采用衛(wèi)星通信技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)進(jìn)行全面的優(yōu)化和升級(jí)，不僅能夠大大提升信息數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量，也能夠拓展其覆蓋范圍，延長(zhǎng)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的信息傳輸距離。

1 衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)概述

在現(xiàn)代化的信息傳輸理念下，數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)得益于其所擁有的諸多優(yōu)點(diǎn)，逐漸被應(yīng)用開(kāi)來(lái)。其作為一種通信鏈路，可以利用傳輸機(jī)器來(lái)讀取已經(jīng)被格式化的信息。此外，數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)還具有對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動(dòng)化處理的能力，其數(shù)據(jù)格式也相對(duì)較為固定，這為戰(zhàn)術(shù)的布置和實(shí)施奠定了良好的基礎(chǔ)。在對(duì)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅需要對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行明確，而且需要對(duì)信息格式進(jìn)行確定，并結(jié)合信息傳輸平臺(tái)所具有的特征來(lái)為數(shù)據(jù)信息的傳輸和共享提供支撐。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，世界各國(guó)都針對(duì)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)和衛(wèi)星通信之間的融合展開(kāi)了研究，這有助于充分發(fā)揮出數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)所具有的功能優(yōu)勢(shì)，并同時(shí)完善數(shù)據(jù)鏈的組網(wǎng)體制，提升其信道的適配性。在衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的支撐下，使得系統(tǒng)對(duì)于信息數(shù)據(jù)的傳輸進(jìn)行格式化更加高效和快捷，從而做到滿足現(xiàn)代化條件下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖褂眯枨蟆Ｓ捎谛l(wèi)星數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)有著優(yōu)異的綜合性能，并且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用和覆蓋范圍也必將不斷延伸。

衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)于衛(wèi)星的有效荷載有著十分高的要求，這在很大程度上改變了數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的某些功能和應(yīng)用模式，而X頻段的透明轉(zhuǎn)發(fā)方式和特高頻（Ultra High Frequency，UHF）所具有的良好使用效果能夠在最大程度上發(fā)揮出中繼衛(wèi)星的互聯(lián)作用，充分體現(xiàn)出數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)進(jìn)行衛(wèi)星組網(wǎng)的價(jià)值[1]。衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈的星載方式主要有透明轉(zhuǎn)發(fā)和星上處理兩種，透明轉(zhuǎn)發(fā)主要用于對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)，而星上處理則能夠用于快速調(diào)整對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄐ?。在?shí)際應(yīng)用中，一般都會(huì)采用上述兩種方式搭配使用的策略，在對(duì)信息進(jìn)行超視距傳輸?shù)倪^(guò)程中，衛(wèi)星的通信功能發(fā)揮出了十分關(guān)鍵的作用，但由于受到設(shè)計(jì)的影響，使得某些組網(wǎng)體制在對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分發(fā)的過(guò)程中無(wú)法完全滿足使用過(guò)程中對(duì)實(shí)時(shí)性和高可靠性的要求。

2 衛(wèi)星通信在數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中的應(yīng)用

Link-16是一種在世界各國(guó)各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用和大量部署的主用數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，雖說(shuō)其擁有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但同樣也存在著視距較短的問(wèn)題，這嚴(yán)重影響了其發(fā)揮出應(yīng)用的價(jià)值和功能[2]。為了能夠解決這個(gè)問(wèn)題，有關(guān)國(guó)家投入大量的人力、物力以及財(cái)力對(duì)其展開(kāi)了研究，嘗試著采用衛(wèi)星通信以及地面網(wǎng)絡(luò)和Link-16進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使得該系統(tǒng)能夠具備超視距的能力。當(dāng)前階段，世界各國(guó)對(duì)于數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和研究主要有衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈（Satellite Tactical Data Link，STDL）系統(tǒng)、衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈J（Satellite Tactical Data Information Link-J，S-TADIL J）系統(tǒng)以及聯(lián)合距離擴(kuò)展（Joint Range Extension，JRE）系統(tǒng)等幾種不同的類(lèi)型。

2.1 STDL系統(tǒng)

由英國(guó)研制開(kāi)發(fā)的STDL系統(tǒng)是一個(gè)趨近于實(shí)時(shí)的戰(zhàn)術(shù)性數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，采用了單一超高頻（Super High Frequency，SHF）頻段的時(shí)分多址作為衛(wèi)星通信方式，這樣便能夠大幅度提升數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的視距通信距離，使其具備了超視距通信的功能[3]。STDL系統(tǒng)具備網(wǎng)絡(luò)、廣播以及群鏈路3種不同的工作模式，能夠滿足系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)成員之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多對(duì)點(diǎn)以及群組進(jìn)行信息共享的需求。在體系方面，STDL系統(tǒng)的岸基設(shè)備主要是由臨時(shí)系統(tǒng)計(jì)劃計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、岸上功能管理器以及衛(wèi)星計(jì)劃部門(mén)等構(gòu)成；而平臺(tái)側(cè)所使用的設(shè)備主要包含網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)器、終端計(jì)算機(jī)等。網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)器和網(wǎng)絡(luò)終端計(jì)算機(jī)之間使用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Standardization Organization，ISO）協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)相互之間的通信功能。該系統(tǒng)充分利用起了衛(wèi)星通信鏈路、岸上以及系統(tǒng)平臺(tái)上的通信鏈路，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)傳輸距離的延伸。

2.2 S-TADIL J系統(tǒng)

美國(guó)所研發(fā)的S-TADIL J系統(tǒng)使用了UHF頻段來(lái)作為按需分配多路尋址（Demand Assigned Multiple Access，DAMA）衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)的傳輸體制，其具有對(duì)系統(tǒng)終端設(shè)備站分配時(shí)隙進(jìn)行實(shí)時(shí)改變的能力，能夠在很大程度上降低時(shí)分多址進(jìn)行信號(hào)傳輸所消耗的功率。S-TADIL J系統(tǒng)具有兩種不同的運(yùn)行方式，即同步以及半雙工[4]。與此同時(shí)，S-TADIL J系統(tǒng)還具有一定區(qū)域內(nèi)的組網(wǎng)功能，它可以選擇一個(gè)衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈來(lái)作為網(wǎng)絡(luò)控制主站，并連接多個(gè)衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)關(guān)單元作為成員構(gòu)建起區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用優(yōu)化和更新后的Token Passing協(xié)議來(lái)作為網(wǎng)絡(luò)成員之間進(jìn)行信息傳輸?shù)膮f(xié)議。

由S-TADIL J系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以看出，該系統(tǒng)的組網(wǎng)方式依然是基于聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)情報(bào)分配系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行升級(jí)和優(yōu)化，而為了能夠提升信息傳輸距離，特意為該系統(tǒng)的處理器加裝了衛(wèi)星連接接口，從而使得S-TADIL J系統(tǒng)利用衛(wèi)星作為中繼站具備超視距數(shù)據(jù)通信的功能，大大提升了數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的綜合性能。

2.3 JRE系統(tǒng)

為了能夠更好地解決超視距通信過(guò)程中占用數(shù)據(jù)時(shí)隙的問(wèn)題，美國(guó)采用衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)進(jìn)行連接的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)其信息傳輸距離的延伸，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出了JRE系統(tǒng)。該系統(tǒng)從本質(zhì)上講仍然是一種基于Link-16系統(tǒng)和其他傳輸信道進(jìn)行消息網(wǎng)關(guān)的適配，具有較高的適配性，能夠支持衛(wèi)星信道、IP網(wǎng)絡(luò)以及短波信道等多種形式的信道傳輸數(shù)據(jù)鏈格式化消息。

JRE系統(tǒng)采用的是當(dāng)前階段被廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，來(lái)完成在不同網(wǎng)絡(luò)之間的信息互聯(lián)，具有兩種不同的部署方式，即在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上直接加入JRE，或者構(gòu)建起一個(gè)全新的獨(dú)立系統(tǒng)來(lái)為JRE進(jìn)行信息處理提供能力[5]。上述兩種使用方式具備各自不同的特點(diǎn)，具體來(lái)講，在原有作戰(zhàn)系統(tǒng)中加入JRE具有工程量小、安裝較為簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也需要對(duì)原有系統(tǒng)的軟件進(jìn)行適配性更新；而構(gòu)建新的獨(dú)立系統(tǒng)則需要對(duì)系統(tǒng)的硬件重新進(jìn)行規(guī)模化部署，無(wú)疑大大增加了工程量和工作難度。

3 衛(wèi)星通信在數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中的應(yīng)用對(duì)我國(guó)的啟示

3.1 優(yōu)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

通過(guò)對(duì)上述數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中應(yīng)用衛(wèi)星通信的案例介紹可以看出，英美等國(guó)家在衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的研發(fā)中投入了大量的人力和物力，并正在逐步加大對(duì)該系統(tǒng)的研發(fā)力度，以便使其能夠具有更大的容量和更高的信息傳輸速率，從而為構(gòu)建起現(xiàn)代化條件下的立體通信體系奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)此，我國(guó)也應(yīng)加大對(duì)于衛(wèi)星通信在數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中應(yīng)用的研發(fā)力度，以便不斷對(duì)現(xiàn)行的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和完善，進(jìn)而提升系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)主要是由鏈路層、傳輸層以及應(yīng)用層3大部分組成，在此基礎(chǔ)上對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)加裝運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)，能夠做到在最大程度上降低衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，避免其在進(jìn)行信息傳輸過(guò)程中受到外界各種因素的干擾。具體來(lái)講，應(yīng)用層主要是由共用框架模塊、通信接口處理模塊以及數(shù)據(jù)綜合處理模塊組成，衛(wèi)星通信系統(tǒng)之間的密切聯(lián)系能夠滿足系統(tǒng)對(duì)于信息傳輸?shù)囊?，這為現(xiàn)代化的作戰(zhàn)提供了制定豐富戰(zhàn)術(shù)的環(huán)境基礎(chǔ)[6]。傳輸層主要是由傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、接口模塊以及流量模塊3大部分組成，而鏈路層則主要是由調(diào)制解調(diào)器模塊、網(wǎng)絡(luò)控制模塊以及底層數(shù)據(jù)模塊3大部分組成。此外，需要注意的是，在衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)實(shí)際使用過(guò)程中還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于信息數(shù)據(jù)安全、通信鏈路安全的保護(hù)，并同時(shí)對(duì)所要執(zhí)行任務(wù)的特點(diǎn)進(jìn)行深入了解，科學(xué)合理的進(jìn)行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，以便能夠充分發(fā)揮出衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)所具有的價(jià)值，提升對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)水平。

3.2 升級(jí)裝備功能

要想對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的系統(tǒng)體系進(jìn)行升級(jí)和優(yōu)化，對(duì)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)、接口控制處理器以及傳輸通道等數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成設(shè)備進(jìn)行升級(jí)是其中最為重要的一部分，它能夠提升衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的運(yùn)行效率，從而滿足我國(guó)信息傳輸建設(shè)的需求[7]。具體來(lái)講，在對(duì)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和完善時(shí)應(yīng)從對(duì)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的綜合處理能力入手，主要針對(duì)信息命令收發(fā)功能、態(tài)勢(shì)融合功能等進(jìn)行升級(jí)，并同時(shí)提升接口對(duì)信息的處理能力，避免出現(xiàn)通信受阻的情況；在對(duì)接口控制處理器進(jìn)行升級(jí)和完善時(shí)，則應(yīng)注重對(duì)業(yè)務(wù)的控制，同時(shí)注重對(duì)數(shù)據(jù)鏈消息的適配性進(jìn)行確定；在對(duì)傳輸通道進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化的過(guò)程中，應(yīng)注重對(duì)消息接入控制效果的強(qiáng)化。因?yàn)樾l(wèi)星通信的適應(yīng)能力是影響數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)功能的一個(gè)主要因素，所以在對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)的過(guò)程中應(yīng)不斷強(qiáng)化對(duì)系統(tǒng)通信協(xié)議的合理化控制，以便能夠在傳輸格式化消息的過(guò)程中將衛(wèi)星信道所起到的作用最大化，進(jìn)而提升數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的傳輸速率和穩(wěn)定性。系統(tǒng)在傳輸標(biāo)準(zhǔn)格式化消息時(shí)會(huì)對(duì)應(yīng)用層中的軟件產(chǎn)生一定影響，因此在對(duì)應(yīng)用層軟件進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化時(shí)應(yīng)本著確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的原則來(lái)開(kāi)展相關(guān)工作，將提升衛(wèi)星通信在數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中的實(shí)用性作為重點(diǎn)，以便為提升我軍的整體作戰(zhàn)水平打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié) 論

優(yōu)化和升級(jí)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的功能，將衛(wèi)星通信引入數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中是在現(xiàn)代化通信條件下提升我國(guó)整體信息傳輸水平的一個(gè)關(guān)鍵措施。而對(duì)于衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈的設(shè)計(jì)和應(yīng)用來(lái)講，這是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，需要綜合一體化的信息服務(wù)平臺(tái)、有效的信息交換模式以及衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等多方面系統(tǒng)之間的相互配合，才能夠充分發(fā)揮出其最大的應(yīng)用價(jià)值。在未來(lái)的通信環(huán)境下，為了保障信息的安全性和保密性，就需要具有更大容量、更高速率、更高頻段的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)作為支撐，而對(duì)于衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈的研發(fā)則是全域戰(zhàn)場(chǎng)信息資源能夠高效運(yùn)用的前提和基礎(chǔ)。