《塑造陆军网络2025—2040》(四)：动态传输、计算和边缘传感器

Original 2017-02-05 ☞ 信息与电子前沿

网络2025—2040

本节对可能在2025年到2040年间推动高效网络能力解决方案开发和装备的技术进行讨论。陆军将继续集中力量投资那些能够减轻已知和未知威胁的项目，以及有可能改变美国军队及其对手作战方式的革命性技术。

动态传输、计算和边缘传感器

在信息饱和的2040年战场上取得成功取决于“陆军网络——2040”的一项关键属性：无论何时以及作战行动处于哪个阶段，都能从本土基地到战术最前沿，不受干扰地向士兵、作战单位和指挥官提供可用信息的能力。陆军能否确保所需信息的可用性取决于在所有作战环境下能增强数据传输、计算和边缘设备的技术水平。

1. 动态传输

随着预算缩减和网络能力需求增强，陆军必须集中力量关注投资价值最大化以及特殊军队/政府投资解决方案合理化的问题。

为实现这个目标，陆军必须研究全新方法以确保组织内网络在商业技术的加强下有足够容量，以满足不断扩张的任务数据需求。对于全球带宽的需求在商业领域不断增长。因此，陆军应该意识到商业市场将增加全球网络容量和可靠性以满足自身需求。商业网络投资有可能超越陆军生成组织内网络容量的能力。因此，在研究和开发活动以及强化现有项目的记录中，陆军必须关注以利用得到扩展和增强的商业网络容量，并将其整合入陆军组织内通信能力。由于国家的敌人也具备接入商业资产的类似能力，陆军必须能够透明地发现、整合并向指挥官提供由商业和部队组织的资产组成的无缝网络，这一点很关键。借助商业网络的容量增长以及组织内资产的安全加固措施，合成网络将减少敌人夺取信息技术优势的潜在风险，同时提供确保安全的网络和服务。

为了能够综合利用商业网络容量和功能强化的组织内系统，陆军必须开发动态信息传输架构。该架构允许陆军装备能够自动和迅速发现可用的网络传输资产，向指挥官提供备选方案并进行连接，确保实施安全传输以及与陆军作战行动中现有能力进行无缝整合。这种场景与当前作战行动模式存在显著区别，后者依靠在作战能力构建阶段进行预先配置，或者在到达目标地区后扩展组织系统的能力。例如，未来动态传输能力解决方案应该具有发现本地手机网络、商业卫星网络或商用航空网络的能力。尽管“陆军网络——2025”关注的焦点是发展能够连接作战地域和地区节点的区域性解决方案，“陆军网络——2040”必须能够根据作战需求，透明且安全地利用一切能够加强陆军资产的商业网络能力。

实现动态传输能力解决方案要求陆军必须开发像软件定义网络（SDN）等可编程网络结构、软件重新配置密码设备以及自适应带宽分配等技术，从而最大程度上提高网络连接性。使用开放标准实现对于设备的软件控制，软件定义网络在这种背景下就成为一种更具动态性、可管理性和适应性的网络架构。由于可以通过中心化更强的指挥和控制模式快速进行重新配置，可利用现有陆军组织内和商业网络资源形成更加敏捷和成本效率高的网络系统。这种中心化模式还必须能够支持区域性和冗余控制选项，以防出现控制结构遭到破坏的情况。随着动态传输将越来越多地利用商业资源，密码设备也需要得到强化以匹配新型动态网络。这将要求陆军将软件定义网络研究开发向密码设备领域进行扩展，而且需要得到陆军之外的组织影响力支持。

2. 动态计算

陆军未来网络将具有高度分布式计算基础架构，包含和利用从士兵携带装备、穿戴装备、武器系统、指挥所服务器到更高作战编组系统等资产的计算能力。

计算基础架构系统和程序必须适应信息计算需求和指挥官提出的应用需求，后者反过来又将促进计算架构与底层的动态传输架构实现相互操作。其结果将使网络能够适应任务需要以及作战环境的根本性改变。

到2040年，陆军将实现软件定义数据中心（SDDC）架构，所有基础架构组成元素都将实现虚拟化并作为服务发送。数据中心的控制完全由软件自动完成，意味着组件配置由智能软件系统进行自动维护。这种做法与传统数据中心形成鲜明对比，后者基础架构通常由硬件和设备定义。而“陆军网络——2040”面临的挑战是拓宽软件定义数据中心的边界，使其包含士兵携带设备、或武器和装备系统内置而非位于数据中心内部的设备。这需要发展能够理解计算能力在哪里可用、哪种功能正在使用、哪些信息正在处理的分析能力，以及促使网络能够适应即将出现的信息需求的预测能力。为了管理网络，陆军必须建立起具有弹性和安全性的控制架构，从而根据指挥官的信息需求迅速部署和调整计算、存储、作战和业务功能。

商业部门正在开发能够实现设计、部署和管理网络服务的网络功能虚拟化（NFV）的架构。通过实现网络功能虚拟化，陆军可以减少专用性硬件需求，基于不断发展变化的作战局势创建和部署网络功能。在动态计算和动态传输的支持下，指挥官将做出网络决策并理解自动重新配置如何对作战行动造成影响。陆军研究项目面临的挑战是开发能够理解和塑造动态传输和计算网络的可视化和控制能力解决方案。

3. 联网边缘设备增长

位于网络边缘的设备数量正在不断增加，这其中包括陆军装备和士兵携带的设备以及在作战地区（AO）可以接入的传感器。

收集到的数据必须对当地士兵具有可用性，还应该传输到后方作战编队融合中心或者作战中心进行处理、利用和进一步的分发。数据可用性将为指挥官提供获取态势感知的新机遇，并且以创新的方式综合利用数据。此外，融合和作战中心还可能找到创新性手段利用“暗数据”：此前收集的数据在与看起来没有任何关联的数据进行综合分析后，为解决复杂作战局势提供全新的理解方式。

商业部门将通过网络连接起来的日常物体称为物联网（IoT）。为澄清概念，国防部将接收、处理、存储、显示或传输国防部信息的所有国防部信息技术统称为“平台信息技术”（PIT），其中就涵盖物联网设备。物联网能够提供处于机器控制下的设备，可以发挥传感器和/或作动器的作用。陆军有机会利用物联网设备在态势感知和部署资产控制领域“游戏颠覆者”的作用。“陆军网络——2040”面临的挑战是支持新型信息的发展，抓住以创新方式综合利用数据的颠覆性机遇，以及满足向本地、地区和全球多样化用户传送原始和综合数据的需求。物联网设备的爆炸性增长将促使本地机器间有线和无线网络以及动态传输基础架构需求的增强。因此，陆军必须集中力量研究、开发从而创造一种更加强大的机器间通信、发现和缓存基础架构，从而对连接、半连接或者断开连接作战行动提供支持，对促进陆军网络和互操作性标准的开发活动产生影响。这种网络必须对单个士兵之间、同一战区的作战单位之间、作战单位与上级指挥部之间以及陆军与联合、跨组织和多国伙伴之间的信息传送进行最优化，这是其与当前规范做法的根本性改变，后者包含从边缘设备收集信息并传递给数据中心进行存储、分析、利用和接入操作。相反，这种新型范式通过在更加靠近士兵个体的层次利用数据赋予陆军更高的敏捷性。