國外潛艇通信組網(wǎng)技術(shù)與發(fā)展

鄭 磊，姜 波，孫曉磊

（海軍潛艇學(xué)院，山東 青島 266000）

0 引言

經(jīng)過幾十年的信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以美國為代表的國外海軍強國在水面戰(zhàn)與空戰(zhàn)體系中，已基本形成基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力，但是由于海水介質(zhì)對無線電衰減高，而水下的水聲信號又無法直接突破海水介質(zhì)表面，阻礙了信息的遠(yuǎn)程高速傳輸，使得潛艇和無人潛航器等水下作戰(zhàn)平臺和武器裝備還較難以實時、高效地納入到作戰(zhàn)體系當(dāng)中。為此，各國海軍正在努力發(fā)展和提升潛艇水下互聯(lián)互通能力、跨越介質(zhì)的通信能力，并以“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”構(gòu)想為指引，綜合運用無線電、水聲、浮標(biāo)等通信技術(shù)手段，逐步向全域互聯(lián)、全程貫通的一體化通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。

本文旨在通過研究美國海軍通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況，探討潛艇作戰(zhàn)體系對通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求，分析美國海軍通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況和潛艇戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)，探究無線電通信組網(wǎng)、水聲通信組網(wǎng)、通信浮標(biāo)組網(wǎng)等技術(shù)特點，對我海軍潛艇作戰(zhàn)體系中通信組網(wǎng)技術(shù)發(fā)展提出一些啟示和思考，為我潛艇通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與裝備發(fā)展提供借鑒參考。

1 美國海軍通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀

上世紀(jì)末，信息和計算機技術(shù)發(fā)展迅猛，在給科技帶來變革的同時也引領(lǐng)著軍事革新。近些年來，美軍“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”建設(shè)發(fā)展不斷加快，許多國家也將緊跟信息化和智能化條件下的體系作戰(zhàn)能力生成，不斷發(fā)展信息通信網(wǎng)絡(luò)。

美軍為實現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)整合，在“網(wǎng)絡(luò)信息戰(zhàn)”的指導(dǎo)下，開展了“全球信息柵格（global information grid，GIG）”計劃。美海軍根據(jù)GIG 規(guī)范，開發(fā)了符合海軍自身需求和特點海軍力量網(wǎng)（FORCENet）。同時為充分發(fā)揮潛艇C4I 系統(tǒng)的潛力，開發(fā)了潛艇通信支持系統(tǒng)（submarine communications support system，SCSS），為保障潛艇通信支持系統(tǒng)的效能發(fā)揮，又相繼開展海網(wǎng)和CSD（communication at speed and depth）等網(wǎng)絡(luò)建設(shè)［1］。美軍網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)系如圖1 所示。

圖1 美軍網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)系圖Fig.1 Network relation diagram of us armed forces

1.1 全球信息柵格

全球信息柵格主要是為了整合美軍作戰(zhàn)資源，以三軍通用的全球性通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，將傳感器網(wǎng)絡(luò)、計算機網(wǎng)絡(luò)和武器平臺等分散在全球的各個作戰(zhàn)單元在多維空間進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn)，形成一個全時、全維、全頻譜和全球性的信息化立體作戰(zhàn)互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)各軍兵種作戰(zhàn)單元之間互聯(lián)互通互操作，以提升三軍聯(lián)合作戰(zhàn)效能。

傳感器網(wǎng)絡(luò)由遍布在海、陸、空、天的各類偵查設(shè)備組成，包括偵察衛(wèi)星、預(yù)警機、無人設(shè)備、雷達(dá)和聲納等，它能及時發(fā)現(xiàn)各類威脅，實現(xiàn)戰(zhàn)場信息的實時獲取，以達(dá)到戰(zhàn)場對美軍單向透明的目的。

通信網(wǎng)絡(luò)由各類通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備組成，包括數(shù)據(jù)鏈、中繼站、通信飛機和衛(wèi)星、作戰(zhàn)局域網(wǎng)等，能實現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢信息的無縫傳輸和共享，以達(dá)到確保美軍對信息的絕對掌握。

計算機網(wǎng)絡(luò)由各類計算信息基礎(chǔ)設(shè)施組成，包括數(shù)據(jù)庫、存儲器、軟件平臺、信息系統(tǒng)等，主要是對獲取到的各類龐雜的信息進(jìn)行分析處理，按照重要程度進(jìn)行區(qū)分，綜合成適合作戰(zhàn)的戰(zhàn)場態(tài)勢信息，并結(jié)合計算機輔助決策系統(tǒng)，為指揮員選擇最佳作戰(zhàn)方案，選取最佳作戰(zhàn)目標(biāo)，選用最佳作戰(zhàn)力量，最大限度打擊敵人，減少己方損失，以達(dá)到美軍對信息決策的最大優(yōu)勢。

武器平臺網(wǎng)絡(luò)由各類信息化的武器平臺組成，包括軍艦、潛艇、無人機、飛機、導(dǎo)彈等，主要是將正確的信息輸入到武器平臺中，實時對敵目標(biāo)的精確打擊。

1.2 美海軍通信網(wǎng)絡(luò)

美海軍為了改善與空軍、陸軍之間的互通、互聯(lián)、互操作，實現(xiàn)聯(lián)合作戰(zhàn)下的信息優(yōu)勢、知識優(yōu)勢、決策優(yōu)勢，提高聯(lián)合作戰(zhàn)的整體能力和水平，大力發(fā)展海軍通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。目前主要由三大通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，分別是用于提供武器控制層面通信支撐的美海軍聯(lián)合混合跟蹤網(wǎng)（joint composite tracking net，JCTN），用于提供兵力控制層面通信支撐的聯(lián)合數(shù)據(jù)網(wǎng)（joint data network，JDN），和用于提供兵力協(xié)調(diào)層面通信支撐的聯(lián)合計劃網(wǎng)（joint planning network，JPN）。3 種網(wǎng)絡(luò)定位不同、用途不同，技術(shù)手段和通信體制也不盡相同，具有一定的獨立性。這些網(wǎng)絡(luò)的主要作用是在有線局域網(wǎng)內(nèi)，完成作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的交互，完成武器控制、兵力控制和協(xié)調(diào)等功能。3種網(wǎng)絡(luò)使用情況對比如表1 所示。

表1 美海軍通信網(wǎng)絡(luò)對比Table 1 Communication network comparison of us navy

美海軍為充分融合到“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”之中，依據(jù)全球信息柵格的要求，提出并研發(fā)了符合海軍需求和特點的FORCENet，通過自動化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（a utomated data network system，ADNS）實現(xiàn)多個無線信道資源的綜合集成和運用，將分布在世界范圍的國防信息交換網(wǎng)絡(luò)（defense information switching network，DISN）、海軍- 海軍陸戰(zhàn)隊內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)（navy-marine corps intranet，NMCI）、海軍陸戰(zhàn)隊事業(yè)網(wǎng)絡(luò)（marine corps enterprise network，MCEN）、美國海外海軍企業(yè)網(wǎng)（ONE-NET）和各艦艇網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，實現(xiàn)了不同作戰(zhàn)域的網(wǎng)系互通［2］。美海軍FORCENet 的作戰(zhàn)視圖如圖2 所示。

圖2 美海軍FORCENet 作戰(zhàn)視圖Fig.2 FORCENet operation view of US navy

1.3 SCSS

SCSS 是自動化的外部通信系統(tǒng)，基于潛艇綜合信息網(wǎng)內(nèi)構(gòu)建的滿足“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”條件下潛艇作戰(zhàn)需求的一個通信系統(tǒng)。它和聯(lián)合海上指揮信息系統(tǒng)（joint maritime command information system，JMCIS）、作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)（combat control system，CCS）以及潛艇平臺局域網(wǎng)共同構(gòu)成潛艇綜合C4I 系統(tǒng)，為攻擊型潛艇提供數(shù)據(jù)流量已增強的通信系統(tǒng)以及戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，使?jié)撏С蔀椤熬W(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”的一個重要節(jié)點。SCSS 與艇內(nèi)的作戰(zhàn)信息網(wǎng)、武器控制信息網(wǎng)、艦船操控信息網(wǎng)、內(nèi)部通信網(wǎng)等都是綜合信息網(wǎng)的應(yīng)用系統(tǒng)，它們之間可以實現(xiàn)無縫隙信息交互。SCSS 支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、視頻等多媒體業(yè)務(wù)，支持電路交換和分組交換，支持與外部網(wǎng)絡(luò)的互通，系統(tǒng)采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和商用技術(shù)，將來能無縫地升級使用新的技術(shù)。

2 潛艇通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求

從美軍“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”背景下發(fā)展的“全球信息柵格”來看，美軍作戰(zhàn)指揮體系對信息通信網(wǎng)絡(luò)需求不斷增強，發(fā)展了許多通信網(wǎng)絡(luò)并實現(xiàn)了互聯(lián)互通互操作，在這個大背景下，潛艇作為通信網(wǎng)絡(luò)中的一個重要節(jié)點，融入到作戰(zhàn)體系中，也需要不斷增強網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，以增強潛艇作戰(zhàn)效能的發(fā)揮。潛艇通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求主要有以下幾個方面。

2.1 滿足潛艇作戰(zhàn)使用需求

通信系統(tǒng)是為潛艇作戰(zhàn)服務(wù)的，作戰(zhàn)所需的各類信息是巨大的，戰(zhàn)場信息的傳輸需要以通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為支撐。美海軍通信網(wǎng)絡(luò)是全球信息柵格下的海軍通信網(wǎng)絡(luò)，連接著與作戰(zhàn)體系相關(guān)的傳感器、武器平臺以及戰(zhàn)場指揮員，所傳輸?shù)男畔酥笓]命令、導(dǎo)航、雷達(dá)、水文氣象和武器裝備，形成了比較完備的信息通信網(wǎng)絡(luò)。而潛艇作為海戰(zhàn)場中必不可少的作戰(zhàn)單元，必然也需要作戰(zhàn)相關(guān)的各種戰(zhàn)場態(tài)勢信息，不同的信息通過不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，不同網(wǎng)絡(luò)之間又需要相互關(guān)聯(lián)，因此，潛艇通信網(wǎng)絡(luò)需要緊緊圍繞潛艇作戰(zhàn)需求開展建設(shè)，研發(fā)滿足不同信息數(shù)據(jù)和速度傳輸?shù)男枰?/p>

2.2 滿足遠(yuǎn)距離、高速率、寬帶化的通信網(wǎng)絡(luò)需求

潛艇的威懾力來自于它自身的隱蔽性，潛艇可到遠(yuǎn)海大洋深處待命伏擊，因此，需要滿足其遠(yuǎn)距離、大深度對潛通信需要。美軍在全世界建立了9個甚低頻對潛通信臺站，形成了可以覆蓋全球的甚低頻對潛通信網(wǎng)，可滿足6 000 km 以上對水下50 m潛艇低速航行時的通信需要，但是基站設(shè)施龐大，維護(hù)費用高昂，且戰(zhàn)時易被摧毀。為了增強對潛通信的抗毀性，美軍又建立車載、機載和星載等對潛機動平臺［3-6］。

隨著信息化海戰(zhàn)的發(fā)展，對信息的實時性、雙向通信能力的要求逐步增強，因此，需要不斷通過改進(jìn)技術(shù)手段來提高通信速率。比如改進(jìn)信息調(diào)制方式，甚低頻通信由原來的FSK 調(diào)制方式改為MSK調(diào)制，通信速率提高了4 倍；短波通信使用跳頻技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)以及高頻猝發(fā)技術(shù)等等；衛(wèi)星通信的頻率向更高頻率發(fā)展，已到GHZ 以上，通信速率由幾個kb/s 到幾十Mb/s。

在美“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”之中，大力發(fā)展軍事通信衛(wèi)星，并采用商用衛(wèi)星已填補對帶寬的需求，美海軍通過升級艦載衛(wèi)星系統(tǒng)，建設(shè)自動化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（automated data network system，ADNS），使有效帶寬增加了4 倍。美軍從1991 年海灣戰(zhàn)爭時1 MHz 的帶寬需求，到2003 年伊拉克戰(zhàn)爭時帶寬增長到10 MHz，增長了10 倍，以及最近的敘利亞戰(zhàn)爭，對傳輸信息的帶寬需求在不斷增長。

2.3 滿足通信網(wǎng)絡(luò)一體化需求

通信網(wǎng)絡(luò)的一體化設(shè)計是高效、統(tǒng)一指揮體系的基礎(chǔ)。為了提升潛艇在艦艇編隊中執(zhí)行海上作戰(zhàn)任務(wù)能力，未來艦艇編隊的組成將呈現(xiàn)更加多樣化。隨著艦艇數(shù)目增多、種類增多、編隊規(guī)模增大以及作戰(zhàn)地域與戰(zhàn)斗力量覆蓋范圍擴(kuò)大，未來海上編隊無線通信網(wǎng)將向帶寬更高、覆蓋范圍更廣以及更加安全可靠的方向發(fā)展，單一子網(wǎng)和鏈路已無法同時保證傳輸距離更遠(yuǎn)和傳輸帶寬更高的要求，綜合化組網(wǎng)（多網(wǎng)重疊等）成為大勢所趨。

3 美軍潛艇通信組網(wǎng)技術(shù)

美海軍一直致力于發(fā)展和強化海軍通信網(wǎng)絡(luò)，隨著水面艦船之間組網(wǎng)的增加，潛艇通信的發(fā)展逐漸被甩在后面，效率也在降低。需要解決的問題在于如何將潛艇納入海軍網(wǎng)絡(luò)，改善信息流，同時使得通信盡可能長時間隱藏。單一的通信手段早已無法滿足潛艇通信需要，現(xiàn)代潛艇作戰(zhàn)體系中使用多種方法改進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)效能，但每種方法都有其優(yōu)缺點。目前通信組網(wǎng)主要集中在無線電通信組網(wǎng)、浮標(biāo)通信組網(wǎng)和水聲通信組網(wǎng)幾個方面。

3.1 無線電通信組網(wǎng)技術(shù)

3.1.1 海軍力量網(wǎng)FORCENet

美海軍于2002 年在“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”基礎(chǔ)上提出了海軍力量網(wǎng)FORCENet 概念，設(shè)計開發(fā)了海上編隊?wèi)?zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)，主要作用是綜合利用短波、超短波、微波、衛(wèi)星等通信手段，構(gòu)建艦艦、艦岸、艦空、艦潛等多層次多區(qū)域海戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)。FORCENet是由傳感器、武器、平臺和指揮控制系統(tǒng)集成的巨大網(wǎng)絡(luò)，它能提高部隊的態(tài)勢感知能力，并把信息迅速變成戰(zhàn)斗現(xiàn)代軍事力，保證海軍和聯(lián)合部隊進(jìn)行以網(wǎng)絡(luò)為中心的作戰(zhàn)。

潛艇通過水下高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)與編隊進(jìn)行組網(wǎng)通信，獲取來自于編隊共享的戰(zhàn)場態(tài)勢信息，實現(xiàn)潛艇與編隊的協(xié)同作戰(zhàn)。編隊通過傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取來自傳感器的實時海量信息，形成統(tǒng)一的戰(zhàn)場態(tài)勢，通過武器協(xié)同網(wǎng)建立信息分發(fā)通道，實現(xiàn)武器協(xié)同信息實時高速傳輸，由短波、超短波、衛(wèi)星等通信手段組成的中低速抗干擾戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離大范圍的戰(zhàn)術(shù)信息準(zhǔn)實時傳輸。

3.1.2 大力發(fā)展衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)

衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)是海上力量網(wǎng)必不可少的組成部分［7］。經(jīng)過多年發(fā)展，美海軍形成了非常完備、多元的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，主要為海軍服務(wù)的通信衛(wèi)星系統(tǒng)有：海軍艦隊衛(wèi)星通信（fleet satellite communications，F(xiàn)LTSATCOM）、租 用 衛(wèi) 星（leased satellite，LEASAT）、UFO 衛(wèi)星通信系統(tǒng)、下一代海軍通信衛(wèi)星——MUOS，如表2 所示。另外，空軍國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)（defense satellite communications system，DSCS）和國防部MILSTAR 以及寬帶全球衛(wèi)星（wide-band satellite，WGS）等也承擔(dān)著海軍的SHF和EHF 衛(wèi)星的部分通信業(yè)務(wù)。

表2 美海軍主要衛(wèi)星通信系統(tǒng)Table 2 Main satellite communication systems of US navy

3.2 浮標(biāo)通信組網(wǎng)技術(shù)

深?？焖偻ㄐ畔到y(tǒng)（communication at speed and depth，CSD）項目是美國潛艇項目辦公室（PMW 770）長期致力研究的重要項目。目標(biāo)研發(fā)的主要浮標(biāo)系統(tǒng)有3 種：用于無線電通信的可消耗型系留UHF 通信浮標(biāo)系統(tǒng)（TECB-UHF）；用于衛(wèi)星通信的可消耗型系留銥星系統(tǒng)通信浮標(biāo)（TECB-Iridium）；以及潛射和空射聲波到射頻（A2RF）網(wǎng)關(guān)浮標(biāo)改型。TECB-UHF 和TECB-Iridium 與潛艇相連，允許潛艇在需要時進(jìn)行通信，可提高通信速度，同時也允許潛艇能保持在更深的深度繼續(xù)移動，減少了被發(fā)現(xiàn)的機會。

從美軍發(fā)展深海快速通信系統(tǒng)來看，潛艇通信浮標(biāo)已成為近些年來潛艇通信發(fā)展的一個重要方向，因其可代替潛艇上浮，實現(xiàn)潛艇在水下安全深度下與岸基指揮所間進(jìn)行高速通信，成為冷戰(zhàn)以后以美國等西方軍事發(fā)達(dá)國家所青睞的潛艇通信手段。不同類型的潛艇通信浮標(biāo)進(jìn)行組網(wǎng)通信，可有效提升潛艇在潛航狀態(tài)下的通信能力。

浮標(biāo)是載有通信天線和通信裝置及有效載荷的小型載體平臺，可以保證潛艇在不改變深度情況下，減少潛艇上浮次數(shù)，實現(xiàn)潛艇與外界的收發(fā)信聯(lián)絡(luò)。美、英等西方國家海軍經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，逐步形成了多系列、多類型潛艇通信浮標(biāo)裝備，并裝備現(xiàn)役潛艇投入軍事應(yīng)用。

3.2.1 深?？焖偻ㄐ畔到y(tǒng)

為解決潛艇在潛行狀態(tài)下的實時通信問題，美海軍實施了深海快速通信系統(tǒng)（communications at speed and depth，CSD）計劃［1］。該計劃旨在研發(fā)、部署新型通信技術(shù)，使美軍潛艇在一定深度（400ft 以下）和航速下（15kn 以上）與陸地、空中、空間和海面上的指揮機構(gòu)或部隊進(jìn)行雙向、實時和大容量通信，保障潛艇、反潛戰(zhàn)指揮官和其他反潛戰(zhàn)平臺遂行反潛戰(zhàn)時，能夠及時協(xié)調(diào)目標(biāo)數(shù)據(jù)，以及改進(jìn)水下戰(zhàn)場管理，避免誤傷友軍目標(biāo)。

美軍反潛戰(zhàn)“深水潛行通信”作戰(zhàn)概念涉及協(xié)同反潛戰(zhàn)的各個階段，包括：與潛艇建立通信鏈路、持續(xù)傳遞回波信息、更新任務(wù)信息、水下戰(zhàn)場管理以及最終打擊目標(biāo)。該作戰(zhàn)概念旨在為潛艇指揮官提供選擇深水航行通信技術(shù)的判斷力，并且允許指揮官隨著反潛戰(zhàn)中戰(zhàn)術(shù)/作戰(zhàn)環(huán)境的變化變換使用技術(shù)。

3.2.2 跨介質(zhì)的聲/射頻網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)

聲/射頻網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)（acoustic to RF gateway system，A2RF，Acoustic to RF），依托銥衛(wèi)星工作。實質(zhì)為戰(zhàn)術(shù)尋呼系統(tǒng)的改進(jìn)，可以為潛艇提供雙向聲通信能力。艦機或岸上設(shè)施需向潛艇發(fā)信時，先將信息通過銥衛(wèi)星傳送給聲/射頗網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，由后者將射頻信號轉(zhuǎn)換成聲信號后向深海潛行的潛艇傳送。因此，聲/射頻網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)實質(zhì)上是提供潛艇或水下聲通信網(wǎng)絡(luò)與銥衛(wèi)星等衛(wèi)星通信之間的接口。網(wǎng)關(guān)傳輸速率可達(dá)2.4 kb/s，可由潛艇或飛機發(fā)射投放。聲/射頻網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)如圖3 所示。

圖3 聲/射頻網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)Fig.3 Audio/Radio frequency gateway system

A2RF 浮標(biāo)系統(tǒng)非常具有優(yōu)勢。當(dāng)潛艇不處于通信狀態(tài)時，它可以跨越水面到水下的屏障，讓岸指與潛艇進(jìn)行聯(lián)系，也就是所謂的“網(wǎng)關(guān)”。浮標(biāo)可由海上巡邏機部署，如P-3“獵戶座”或其繼任者P-8A“海神號”；或由直升機部署，如MH-60，通過UHF/VHF 鏈路直接與浮標(biāo)通信。然后，通過水聲數(shù)據(jù)鏈向潛艇發(fā)送信息，在本地和全球范圍內(nèi)“尋呼”，提醒潛艇開始通信。水聲數(shù)據(jù)鏈支持雙向文本消息傳遞，用于簡單的指揮控制通信。使用A2RF 網(wǎng)關(guān)浮標(biāo)能實現(xiàn)持久連接，潛艇沒有連接線纜束縛，可以自由機動。在引入更高數(shù)據(jù)率的深?？焖偻ㄐ畔到y(tǒng)之前，它的作用有限，但它通過提供基本的通話系統(tǒng)將潛艇引入網(wǎng)絡(luò)。如果需要進(jìn)一步的信息，那么潛艇可以上浮至潛望鏡深度進(jìn)行常規(guī)通信，或者部署其系留浮標(biāo)。在聲通信中，數(shù)據(jù)可以按照機械生成的聲波振幅、相位或頻率進(jìn)行編碼。其干擾源于環(huán)境噪聲、路徑損耗、傳播延遲和多普勒效應(yīng)（波的頻率和波長的變化），這使得聲通信的可用帶寬非常有限，并且取決于通信距離和頻率。

3.2.3 不斷發(fā)展系列通信浮標(biāo)

近些年來，潛艇通信浮標(biāo)發(fā)展的種類眾多、用途各異，功能逐步完善［8］。美歐等國家主要發(fā)展了兩種類型的通信浮標(biāo)：消耗型和可回收型通信浮標(biāo)。消耗型通信浮標(biāo)也被稱為拋棄式通信浮標(biāo)，由于它是一次性使用的通信浮標(biāo)，因此，在設(shè)計時往往需要考慮降低浮標(biāo)本身成本以及附有自動銷毀功能?？苫厥招屯ㄐ鸥?biāo)也被稱為可重復(fù)使用型通信浮標(biāo)，它可以釋放使用后再次回收進(jìn)行重復(fù)使用，所以，此類浮標(biāo)需要收放裝置和浮標(biāo)容納空間。分類情況如下頁圖4 所示。

圖4 潛艇通信浮標(biāo)分類Fig.4 Classification of submarine communication buoys

圖5 “海網(wǎng)”網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)示意圖Fig.5 Schematic diagram of“sea net”network architecture

各型潛艇通信浮標(biāo)性能對比如表3 所示。

表3 各型潛艇通信浮標(biāo)對比Table 3 comparison of all types of submarine communication buoys

從外軍潛艇通信浮標(biāo)發(fā)展總體來看，潛艇通信浮標(biāo)使用過程中具有良好的實時性和隱蔽性，可以實現(xiàn)潛艇在大深度潛航狀態(tài)下的雙向通信，對潛艇機動性影響較小，多功能的集成進(jìn)一步提高了潛艇信息獲取能力，已成為外軍潛艇通信的必要手段之一，并不斷研發(fā)新的型號裝備。

3.3 水聲通信組網(wǎng)技術(shù)

隨著各種水下水聲通信裝備及水面浮標(biāo)等的研發(fā)成功，以美國為代表的多個國家已著手建立先進(jìn)的水聲通信網(wǎng)絡(luò)，如“海網(wǎng)”（SEAWEB）、“近海水下持續(xù)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)”（persistent littoral undersea surveil lance network，PLUSNet）等［9-11］。

3.3.1 “海網(wǎng)”

“海網(wǎng)”（SEAWEB）由50 個聲節(jié)點組成的海底網(wǎng)絡(luò)可覆蓋250×500nmil 的海域，需要時還可擴(kuò)大。每個節(jié)點成本小于1 000 美元，電池壽命大于6個月。數(shù)據(jù)率從100 bp～l 000 bp 可調(diào)。海底聲節(jié)點和海面聲／射頻網(wǎng)關(guān)浮標(biāo)目前均由海面平臺投放，以后可能由潛艇或飛機投放。美軍計劃通過“海底網(wǎng)絡(luò)”系統(tǒng)共享日本、韓國、澳大利亞、新加坡等國部署在各沿海區(qū)域的水下傳感器數(shù)據(jù)，特別是在中國潛艇前往太平洋和印度洋必經(jīng)交通要道附近的傳感器數(shù)據(jù)。

3.3.2 PLUSNet

美國2005 年啟動的PLUSNet 項目是世界上最復(fù)雜的水下網(wǎng)絡(luò)，由通用動力電船公司研發(fā)，可長期部署用于執(zhí)行監(jiān)視任務(wù)，如淺海海域特別是西太平洋的艦船與潛艇跟蹤，具備持久探測、識別、定位與跟蹤能力。它可以組織船基和岸基設(shè)備通過無線電傳遞數(shù)據(jù)和指令到網(wǎng)關(guān)節(jié)點（同時又依靠該信息聯(lián)接其他節(jié)點），提高潛艇和各類機動式UUV 以及水下無人滑行器（包括Liberdade PLUSNet 水下無人滑行器），配備了大型UUV 無源天線陣列的“海馬”自主水下航行器，以及“金槍魚”和“奧德賽”的自主水下航行器系統(tǒng)）之間的戰(zhàn)術(shù)和聲頻通信能力。PLUSNet 由網(wǎng)關(guān)浮標(biāo)、移動網(wǎng)關(guān)、固定海底節(jié)點和移動傳感器節(jié)點組成。其中，網(wǎng)關(guān)浮標(biāo)與移動網(wǎng)關(guān)提供水下與岸上的射頻鏈路。固定海底節(jié)點則向岸上報告由移動傳感器節(jié)點獲取的數(shù)據(jù)，并接收來自控制中心的指令。自主潛航器等移動節(jié)點與固定節(jié)點合作，通過水聲探測跟蹤艦船，并通過移動水聲-衛(wèi)星通信網(wǎng)關(guān)如海上滑翔機、Spray 等將數(shù)據(jù)中繼到岸上。

4 潛艇通信組網(wǎng)技術(shù)發(fā)展啟示

縱觀當(dāng)代世界軍事發(fā)展歷程，在戰(zhàn)爭中信息化運用手段層出不窮，而通信網(wǎng)絡(luò)始終作為信息化的依托，確保通信網(wǎng)絡(luò)作用的有效發(fā)揮才能保證部隊信息化建設(shè)，才能確保信息化戰(zhàn)爭的勝利。在軍事科技發(fā)展迅猛的今天，我海軍只有以臨戰(zhàn)狀態(tài)仔細(xì)分析通信網(wǎng)絡(luò)在戰(zhàn)爭中面臨的挑戰(zhàn)，科學(xué)構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，才能確保我海軍通信網(wǎng)絡(luò)在下一場信息化戰(zhàn)爭中充分發(fā)揮依托功能，甚至起到?jīng)Q定性作用。

4.1 著力發(fā)展通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，戰(zhàn)場上分布的各類傳感器很容易相互連接，組成功能強大的信息網(wǎng)絡(luò)，潛艇應(yīng)該能夠加入這個信息網(wǎng)絡(luò)，并且能夠從整個戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)中快速地發(fā)送和接收信息。潛艇應(yīng)具備信息組網(wǎng)和發(fā)送能力，獲取信息上的優(yōu)勢，將是獲得戰(zhàn)場主導(dǎo)權(quán)的主要因素。潛艇在通信網(wǎng)絡(luò)中能夠利用信息網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與其他兵力的信息交互，為部隊協(xié)調(diào)提供戰(zhàn)場態(tài)勢信息，而且也具有信息處理、戰(zhàn)場所需信息判定、協(xié)同執(zhí)行、兵力有效部署和減少戰(zhàn)術(shù)響應(yīng)時間的能力。該網(wǎng)絡(luò)也能夠為潛艇提供情報傳輸、天氣情況預(yù)報和后勤信息的傳送，以增加信息分發(fā)的執(zhí)行效率。通信網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)有利于潛艇與大型水面艦船進(jìn)行信息共享，同時必須要保持潛艇的隱蔽性。

4.2 提升通信網(wǎng)絡(luò)互通能力

隨著潛艇作戰(zhàn)海域不斷拓展，潛艇通信需要覆蓋海域更廣，通信手段又非常多樣，結(jié)合作戰(zhàn)需求而建立的通信網(wǎng)絡(luò)會發(fā)展的越來越多，因此，需要加強信息網(wǎng)絡(luò)整合，將全軍通信網(wǎng)絡(luò)、海軍通信網(wǎng)絡(luò)與潛艇通信網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通和綜合集成，提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋及連通效能，同時注重新型通信手段、通信網(wǎng)系的發(fā)展以及現(xiàn)有通信網(wǎng)系能力提升。

數(shù)據(jù)鏈作為潛艇作戰(zhàn)一體化的重要環(huán)節(jié)，潛艇通過數(shù)據(jù)鏈聯(lián)網(wǎng)，與空中、水面或者水下的作戰(zhàn)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和分發(fā)，從而使?jié)撏н@個作戰(zhàn)單元與其他作戰(zhàn)單元形成一個一體化的作戰(zhàn)體系。

4.3 不斷改善通信服務(wù)質(zhì)量

通信網(wǎng)絡(luò)中海量的數(shù)據(jù)流，以及不同密級的數(shù)據(jù)共享等技術(shù)問題，勢必會推動對新通信技術(shù)的研究。為適應(yīng)信息系統(tǒng)一體化的發(fā)展趨勢，采用云計算、Web 服務(wù)等主流技術(shù)，實現(xiàn)依據(jù)業(yè)務(wù)類型、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和使用效能，按需動態(tài)提供多層次、多視角的服務(wù)質(zhì)量保證能力。同時，按照保障對象、任務(wù)性質(zhì)和環(huán)境條件等，對各類服務(wù)能力靈活配置，為授權(quán)用戶提供標(biāo)準(zhǔn)化、個性化、精確化的通信和信息服務(wù)。