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【深度】美陆军战术网络现代化战略及其发展研究

电科院学报 学术plus 2022-07-29
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今日荐文

今日荐文的作者为中国电子科技集团公司第三十研究所专家曾浩洋本篇节选自论文《美陆军战术网络现代化战略及其发展研究》,发表于《中国电子科学研究院学报》第15卷第3期。

摘 要网络是2019年美陆军现代化战略中所确定的六大装备现代化优先任务之一,其中的战术网络是陆军实施作战行动的基础与关键保障。本文研究了美陆军战术网络现代化战略提出的背景,分析了现有战术网络存在的主要问题,描述了网络现代化的目标与发展途径,介绍了其分阶段发展计划与任务安排,研究了综合战术网络、远征信号营-增强型、战术电台现代化等当前的重点任务及其进展,总结了美陆军战术网络的发展特点,并提出了对我军战术网络发展的启示。

关键词: 美陆军;战术网络;网络现代化;战略


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论文全文摘编如下

仅供学术交流与参考



美陆军战术网络现代化战略及其发展研究


 引 言

2019年10月,美陆军发表了《2019年陆军现代化战略》,提出了到2035年将整个陆军转变成一支能够遂行多域作战的现代化部队的计划。该战略中确定了现代化的6个优先任务,包括:远程精确火力、下一代作战车辆、未来垂直升降系统、网络、空中和导弹防御以及单兵杀伤力。在这六个优先任务中,“网络”虽然排名第4位,但按照美陆军高层官员的评论,它将是最复杂、最具挑战性的任务,因为没有一个现代化的网络支持,任何其它现代化装备都很难在战场上发挥出作战效能。“网络”任务的重要性也体现在近两个财年的国防预算中,该项任务在6项优先任务中获得的投资最多。

美陆军从2017年开始研究新的网络现代化战略,按照陆军首长的指示,致力于解决网络在健壮性、有效性、互操作性和适用性等方面存在的问题,重点研发支持远征作战的网络,使军队能够在所有环境中与任何对手作战并赢得胜利。为了达到这一目标,网络现代化战略制定了统一网络、通用操作环境、互操作性以及指挥所等4条行动路线,推动未来陆军网络的发展。其中,“统一网络”将建立一个可用、可靠和弹性的网络,以确保在任何对抗的环境中提供有保证的网络传输。

在美陆军网络现代化战略中,“网络”的内涵较为宽泛,涉及到指挥、控制、通信、计算机、网络空间、情报、监视和侦察(C5ISR)等多个方面。其“统一网络”行动路线将基于标准的网络体系架构集成面向本土的陆军企业网络和面向战场的战术网络(如图所示),构建统一的通用作战环境(COE)、通用服务基础设施(CSI)和通用传输层(CTL),本文重点针对其中最受关注、发展对快的通用传输层中的战术通信网络部分开展研究。

图1 “统一网络”实现美陆军企业网络与战术网络的集成

现代化的背景

美陆军反省了过去战术网络的建设过程,认为当前的网络是为伊拉克战争、阿富汗战争所设计、研发与部署的,主要支撑实施反叛乱作战行动,在频谱、网络和太空等领域均未受到对手的挑战。今后,美陆军将更关注与势均力敌对手的对抗威胁。美陆军最新版的《野战手册3.0》中指出,俄罗斯、中国、伊朗和朝鲜等区域大国正在“加强武装,限制美国长期以来在空中、陆地、海上、太空和网络空间领域所拥有的行动自由,并削弱美国在世界关键地区的影响力。”在某些领域,甚至已经形成“等同或者优势”的局面,这是美国军队数十年来从未面临的挑战。例如,俄罗斯在电子战领域取得的突飞猛进的进展,将极大地威胁美陆军过度依赖的卫星通信系统。

按照美陆军的战略规划,陆军主要以美国本土为基地,所有兵力均须做好应对全球威胁的准备,支持快速投送与远征作战,要求网络能够在基地驻训、空中机动、进入战场和实施战斗等各个阶段提供不间断的通信保障。此外,陆军还将与大规模、动态编成的任务伙伴遂行联合作战,与其他联邦机构、外国政府、非政府机构和地方组织合作,这些都对陆军的战术网络提出了更多的要求。

美陆军自2017年开始对其战术网络进行了1年多的全面审视和评估,发现了现有网络计划中的许多不足,包括:网络过于复杂,太脆弱,移动性不足,不能满足部队机动作战对网络规模、装备重量和功率的需求,难以适应远征作战以及支持与联军或盟军的互操作等问题。其中,涉及到战术通信网络的主要问题具体体现在:

1)网络过于复杂。网络各个组件使用复杂,对于用户不够友好、简单和直观,让指战员难以理解和操作使用,在缺乏深度培训或部队任务频繁变化的情况下,很难借助部队自身力量高效地完成网络运行和维护,往往需要依赖大量的工业部门现场服务代表来规划和维护这些系统(这在阿富汗和伊拉克战争中是普遍现象)。

2)动态组网能力弱。由于普遍存在的网络复杂性,为简化用户使用,陆军将战术电台波形,包括士兵电台波形(SRW)、宽带网络波形(WNW)等作为预先设置的静态网络来实现。当部队部署变化,这种静态结构会导致任务重组所需的网络开通时间和复杂性大大增加。特别是,任务重组时必须创建新的网络规划并将其加载到战术电台上。

3)电磁特征脆弱性。传统的按讲式电台仅在传输用户数据的时候才会发射电磁信号,但采用移动自组网(MANET)技术的电台为了发现邻居、维持连接和评估链路状况,需要持续地发射信号,更容易受到电子侦察的威胁。虽然降低信号发射功率可以缓解这种脆弱性,但会影响其通信距离。

4)抗干扰需要优化。在对抗激烈的环境中,现有卫星通信系统极易受到干扰。战术电台中普遍采用的抗干扰技术均以牺牲传输速率为代价,这在有利的通信条件下(开阔地形和无干扰时)无法满足部队使用要求。此外,SRW波形的电子战工作模式和WNW波形的抗干扰工作模式所提供的抗干扰能力,尚未在作战测试中得到有效证明。

5)电台覆盖范围不够。与传统的单信道地面和机载无线电系统(SINCGARS)波形相比,SRW波形和WNW波形虽然提供了更高的带宽,可以支持视频等宽带业务,但由于其较高的工作频率,使得通信距离相对更短,并且受地形障碍物的影响更大。美军通过网络集成评估中得到的一个经验是,营以下指挥官最关键的两个需求是可靠的语音通信与定位信息共享,该需求完全可以通过带宽更低但覆盖范围更大的网络来满足。

6)战术电台功耗较高。受软件定义架构(通用化所带来的非功耗最优硬件实现)以及运行网络波形(维护网络运行需不断发射和接收信号)的影响,电台功耗难以降低,美陆军在作战试验鉴定中已观察到这样的结果(电台外部温度较高)。这将导致士兵携带更多电池和充电设备,车辆增加燃料和维护等后勤保障负担。

为了满足新的作战环境与任务要求,解决当前网络存在的问题,美陆军于2018年2月提出了新的战术网络现代化战略,改进了采办方法,暂停了部分备案项目,并将资金重新分配到更有前途的技术研发上,以确保达到符合未来作战要求的现代化目标。


发展目标与途径


1、发展目标

美陆军网络现代化的目标是建立多路径、可用、可靠和弹性的网络,确保在全球范围内任何作战环境中提供无缝的网络连接,使美陆军部队在与任何对手作战时,在任何地点、任何时间、所有领域(陆地、海洋、空中、太空、网络空间等)、所有环境(城市、沙漠、丛林、极地等)中都能可靠地通信美陆军认为,现代化的战术网络应具备以下能力:

  • 提供多种传输路径,具备不同的网络通信手段,能有效消除地形、天气的影响,增强电子战和网络空间对抗下的网络弹性;

  • 具备自动化、动态组网能力,支持高度的移动性,提供“动中”的语音、数据和视频传输;

  • 具备受保护的安全通信能力,通信手段具有低探测概率、低截获概率,能够抵御网络攻击,在所有对抗环境中提供可靠传输;

  • 支持空中(无人机、机载载荷等)、临近空间(飞艇等)、卫星等通信手段,提供部队作战所需的网络覆盖范围;

  • 能够根据作战使命、任务和目标方便快捷地规划网络,并能使通信官兵能够对网络进行监控、管理和防护;

  • 能够快速开设、运行,网络初始化、重组和恢复时间满足部队作战的机动性、灵活性要求;

  • 可使用符合作战任务使命和安全风险要求的商业网络;

  • 可以在陆军所有部队内,以及在联军和盟军伙伴之间快捷地实现互联互通;

  • 战术电台具有软件定义能力,采用通用规格的硬件,能够根据任务需要配置战术电台/波形功能;

  • 网络组件必须标准化、模块化、易于升级,能够支持新技术的“即插即用”,不会受到制造商选择的限制;

  • 网络及设备操作简单直观,具有一致的外观和用户体验,可以由士兵安装、操作和维护;

  • 设备可在世界任何地方工作,满足部队远征作战的体积、重量和功耗(SWaP)限制。

2、发展途径

美陆军新的网络现代化战略中采用了“暂停、修正和转向”的发展途径。当前重点任务是修正,目的是做好应对“今晚作战”的准备,降低采购“过时”装备的风险,同时在确保支持当前作战能力的基础上,转向新的“改造加购买”采办方法。

1)暂停:中止未来作战不需要的项目,以及不满足当前作战要求的项目,主要涉及到:
  • 停止中间层网络车载电台(MNVR)项目,将资金重新分配给优先级更高的网络现代化工作;

  • 停止为装甲旅战斗队(ABCT)、陆军国民警卫队的多功能旅和所有跨部门的功能旅采购战术作战人员信息网(WIN-T )增量 2。这些部队在下一代战术网络传输解决方案确定之前,将继续保留WIN-T增量1。

2)修正:应对“今晚作战”需要,修正那些可接受的陆军基线项目、涉及联合互操作性的项目以及降低作战对抗风险所需的项目,主要涉及到:

  • 将上下层战术互联网整合到统一的网络传输层中;

  • 改进波形的抗干扰能力,并在对抗环境中提供多种通信手段的冗余,以提高战术电台和网络的抗电子战攻击和网络空间攻击能力。

3)转向:研制未来作战所需的网络,以弥补不足和应对威胁,并与技术发展保持同步。具体途径包括:引入当前陆军可用的联合/特种部队方案或者商用解决方案,通过试验测试和持续评估,直接采购或进行适应性改造;利用研究、开发、测试和评估(RDT&E)以及科技攻关(S&T)等采办途径直接研发面向未来的解决方案。


总体计划与任务安排


美陆军网络现代化的时间表是从2021年开始到2028年结束。为了跟上对手的威胁和新技术的发展趋势,计划自2021财年开始每两年通过集成装备套件(称为能力集,Capability Set)的方式部署一次新的网络系统,交付一次新的技术,包括CS21、CS23、CS25、CS27,通过增量模式的研发、试验、测试、采购、生产与部署,逐步创建一个统一的战术网络。

图2 美陆军网络现代化的能力集构建示意图

1、CS21

CS21的主要任务目前已确定,并已逐步投入作战试验和部队使用,2020年3季度将确定最终方案。CS21聚焦于优化小型部队的网络,建设更适合远征、更加机动、不太复杂且受到更好保护的综合战术网络(ITN),为步兵旅战斗队(IBCT)、安全部队援助旅(SFAB)和远征信号营-增强型(ESB-E)等“高优先级部队”提供网络解决方案。CS21的主要任务包括:

  • 将初级ITN部署到IBCT,其能力包括:采用安全但非保密(SBU)的安全架构,提供广泛的互操作性;使用小孔径的卫星通信终端,降低SWaP;采用系留无人机构建初级的空中层通信系统,扩展网络覆盖范围;支持战术4G LTE和第二代铱星系统(Iridium NEXT);

  • 为ESB-E提供支持军/师远征通信的更小、更轻的网络通信设备;

  • 升级现有卫星通信终端软件,增强卫星通信弹性。


2、CS23010

CS23的能力需求已基本确定,2019年底已开始向工业部门征求方案白皮书,计划2020年开始测试CS23的候选系统,从2021年初开始进行设计审查和试验,并在2022年2季度确定最终的网络方案。CS23将基于CS21试验的反馈来完善ITN,重点是提高网络传输容量和弹性,并将ITN扩展到中/重型作战部队。CS23的主要任务包括:

  • 将ITN持续部署到IBCT,并为斯特瑞克旅战斗队(SBCT)/ABCT部署定制化的ITN;

  • 优化ITN能力以满足SBCT/ABCT的作战距离和装备节奏要求,包括采用高空/无人平台改进空中层通信以及实现战术网络与企业网络之间的统一网络运作;

  • 实现基于商用中低地球轨道(LEO/MEO)星座系统的”驻停”大容量通信;

  • 全面应用Mesh组网技术,提高Mesh组网抗干扰能力(定向天线组网或者AJ与LPD组合抗干扰),提供更大的网络吞吐量,并进一步减少装备的SWaP-C;

  • 研发可升级的C5ISR / EW模块化开放标准套件,在兼顾SWaP和集成要求的同时,实现新技术跨C5ISR域的快速插入。


3、CS25011

美陆军已开展CS 25的早期研究,主要目标是实现网络自动化与受保护通信。目前规划的主要任务包括:

  • 将ITN持续部署到IBCT/SBCT/ABCT;012

  • 实现基于商用LEO/MEO星座系统的高容量“动中通”能力;

  • 研发新的网络化短波和窄带卫星通信波形,提高抗电子战攻击能力,扩大网络范围、系统规模和网络带宽;

  • 初步实现5G商用网络的集成;

  • 实现自动化网络运作与管理;

  • 采用基于威胁的网络加固措施增强网络对抗和电子战的弹性。


4、CS27013

CS 27的目标是获取多域作战优势,全面实现网络现代化。目前规划的主要任务包括:

  • 研发频谱效率更高的非传统波形,并具有更高的带宽和更强的抗电子战攻击能力;

  • 完成5G安全加固;

  • 集成人工智能和机器学习技术;

  • 增强网络信任机制以减少安全漏洞;

  • 实现自主网络,更快地发现和修复错误;

  • 利用网络赋能对敌方实施动能与电磁攻击。


当前主要任务及进展


美陆军目前的网络现代化任务主要包括综合战术网络、远征信号营-增强型、战术电台现代化等。

1、综合战术网络

综合战术网络不是一个新的或单独的网络,而是一种“概念”,将陆军当前的战术网络环境(应用、设备、网关和网络传输)与商用现货设备和传输能力集成在一起,为小型徒步作战部队的指战员提供增强的网络可用性,提高机动部队的作战能力。

综合战术网络充分利用商用和军事网络传输的优势,让指挥员能够根据作战环境选择不同的通信方式,为各种梯队(当前是营级,今后将扩展到旅级)提供相对简单、更加灵活的通信保障能力,将更高带宽、更加可靠的网络带到战术边缘,并能更加方便地与盟军/联合部队进行协同。

目前参加美陆军综合战术网络试验评估的装备包括双信道指挥员电台和单信道电台、手持式LINK-16电台、无线电网关、系留无人机、小孔径卫星终端、商用智能手机/平板电脑、服务器、应用程序和相关辅助设备等,如图3所示。主要装备情况如下:

图3 参加综合战术网络试验评估的主要装备

1)PRC-163手持式双信道指挥员电台。该电台是一种软件可定义电台,可使用战术可扩展移动(TSM)波形、士兵电台波形(SRW)、SINCGARS电台波形、SATCOM波形、移动用户目标系统(MUOS)波形等,以较小的体积和重量为下车作战的分队指挥员、班/排长提供安全的双通道语音和数据通信。

2)TW900电台。该电台是一种基于商用技术的宽频段、高吞吐量MANET电台,采用先进的数字信号处理和协作中继技术,通过利用环境中的多径反射和中继在恶劣环境中提供优异的网络性能。最大用户容量可达250个,传输速率可达16 Mbps,支持多路语音和多路高清视频传输,并且能够与运行TSM波形的战术电台进行互操作。

3)Silvus电台。该电台也是一种基于商用技术的宽频段、高吞吐量MANET电台,采用了支持多天线系统的网络化移动MIMO(mobile-networked MIMO)技术,大幅度提高了数据传输容量,传输速率可达100Mbps,能够在非视距环境(建筑物、涵洞等遮挡环境)和多径严重的传播条件(城市、山区等)下提供可靠的通信连接。

4)PARC系留无人机系统。该系统由地面控制站和装有陀螺稳定仪的六旋翼无人机组成,可安装侦察、监视、通信等多种有效载荷,构建空中侦察与通信平台,连续工作时间长达数百小时,飞行高度可达400英尺。该系统的无人机系绳用作电源传输通道,通信和视频通过特殊的凯夫拉强化微丝缆线传输。

5)网络勇士未来计划(Nett Warrior future initiative)装备。该装备使用了三星的Galaxy Note II智能手机作为用户终端设备(EUD),佩戴在胸前的小袋中,能连接双信道指挥员电台、4G/LTE、WiFi等传输手段,提供高带宽和健壮、敏捷的网络环境。该装备采用美国政府专有的开放软件体系架构,支持应用程序快速开发、集成与扩展升级。

美陆军在综合战术网络中构建了SBU网络环境,该环境使网络可以利用军用和商用(4G/LTE、Wifi等)传输手段安全地交换信息,增加网络冗余的同时,简化安全管理、网络初始化以及用户培训,并易于实现与盟军的互操作。

综合战术网络已于2018年首先部署于美陆军安全部队援助旅,开始试验和使用,之后陆续部署于第82空降师第3步兵旅战斗队、第508伞兵步兵团第1营、第1步兵旅战斗队、德国第2骑兵团、第173空降旅战斗队等部队。根据美陆军主管部门的规划,其最终网络方案将在2020财年正式确定,在2021财年开始装备4个旅战斗队。


2、ESB-E018

ESB-E部队是一个模块化、规模可伸缩的远征信号分队,利用通用化、可扩展、EoIP(everything-over-Internet protocol)网络架构,为各梯队的指挥员提供国防部信息网(DODIN)接入能力,保障从连指挥所到联合特遣部队司令部的任务指挥。

ESB-E使用小型、中型和大型卫星终端提供可定制的远程网络连接,利用微波、散射等视距传输手段增加传输多径和组网灵活性,并通过LTE或者WiFi支持本地的业务接入。ESB-E中的中小型网络模块和天线都安装于能通过航空公司安检的运输箱中,方便部署与转运。当前ESB-E中的网络通信设备组成如图所示:

图4 ESB-E的主要网络通信设备组成示意


1)由模块化天线和基带套件组成的更小、更轻、更快的系列化卫星通信终端。其中,小型终端采用65cm/95cm天线,支持三频段(Ku, Ka, X)和TDMA工作模式,可为10个用户提供服务;中型终端采用1.3m天线,支持三频段(Ku, Ka, X)和TDMA、FDMA工作模式,可为48个用户提供服务,采用运输箱包装;大型终端采用2.2m天线,支持三频段(Ku, Ka, X)和FDMA、MF-TDMA工作模式,可为350个用户提供服务,依托2辆高机动多用途轮式车运输。

2)高吞吐量的地面视距传输(TRILOS)电台。TRILOS是双通道电台,与现有的驻停高容量视距(HCLOS)无线电相比,增加了带宽和通信距离,降低了SWaP,仅需两名士兵就能完成开设,大幅度降低了对保障人员和资源需求。该设备有助于减少网络对卫星的依赖,增强网络链路冗余和组网灵活性。

3)新一代对流层散射传输(Tropo)设备。与现有Tropo能力相比,新一代设备能显著增加带宽和距离,降低SWaP,提高部队敏捷性。该设备可保障网络在卫星拒绝环境中运行,并增加战术网络的链路冗余和组网灵活性。

4)安全无线通信网络。采用国家安全局批准的商密解决方案,为指挥所提供安全的无线接入,大幅度减少指挥所的建立和撤收时间,减轻后勤保障压力,提高部队作战机动性、灵活性。指挥所网络开设时间从以前的几个小时缩短到几分钟,同时还消除了以前携带17箱重达数百磅昂贵电缆的负担。

5)快速重配置的商业盟军设备(CCE)。CCE安装在小型运输箱中,可以快速重新配置,为盟军或商业网络提供安全的战术网络接入,以支持民事和军事行动。CCE支持无线电桥接语音功能,能使不同频率的电台或不同设备(如电台与手机)之间实现互连,在不同国家和组织(使用不同的设备)的救灾或联合行动中可发挥重要的作用。

2018年10月,陆军将第50远征信号营选为ESB-E的原型试点部队,开始各种试验与评估、验证活动,以确定支持远征任务要求的最佳套件。目前项目处于执行阶段,正开展现场试验与各种使用场景测试,验证其有效性以及在整个陆军中的可扩展性,并根据试验数据提出改进建议,计划2020财年开始实施ESB的转型工作。


3、战术电台现代化

战术电台现代化主要涉及美陆军手持、背负和小尺寸安装(Handheld、Manpack and Small Form Fit,HMS)无线电系统计划。HMS无线电系统是一种软件可重编程、可联网的多模式通信系统,可加载SINCGARS、SRW、WNW、ANW2、TSM、MUOS等波形和未来开发的波形,其主要装备包括单信道电台、双信道指挥员电台和背负电台。战术电台现代化开展的主要任务包括:

  • 采购最新一代软件定义电台,继续开发更先进的波形,以降低MANET网络波形的复杂性、提高频谱效率和增强电子对抗能力;

  • 与工业部门合作,持续开展基于软件定义电台的商业波形开发。例如,在双信道指挥员电台和背负电台中实现TSM波形;

  • 提供对综合战术网络“安全但非保密”网络架构的支持能力;

  • 增加传统SINCGARS波形的抗干扰能力。

2018年8月,美陆军分别与L3哈里斯公司和泰雷兹公司签订了双信道指挥员电台合同和小批量生产订单,以支持SFAB和ITN部署/评估。2016年2月,美陆军分别与通用动力公司、洛克韦尔柯林斯公司和L3哈里斯公司签订了背负电台供货合同,并开始进行测试,2018年4月签订了第一个小批量生产订单,2019年6月签订了第二个小批量生产订单。


美军网络发展的特点


1、 着重发展强对抗下的弹性能力

为应对俄罗斯、中国等势均力敌对手所带来的电子战和网络对抗威胁,美陆军高度重视强对抗环境下的网络可用性和弹性,重点投资多路径传输、抗电子战干扰、抗网络攻击以及抗毁顽存等技术。在多路径传输方面,利用战术电台、地面视距传输电台、对流层散射传输设备、军事/商用卫星通信终端等多样化的军民传输手段,通过自动化路径选择形成此断彼通的弹性网络;在抗干扰方面,不断研发具有抗干扰、低探测概率、低截获概率的新波形,发展网络化的短波波形和窄带抗干扰卫星通信波形;在抗网络攻击方面,制定标准化的安全措施,减少暴露的网络攻击面,构建网络空间态势感知能力;在抗毁顽存方面,除多路径传输以外,积极利用LEO/MEO星座系统带来的抗毁冗余能力,同时网络和应用采用了受到攻击时能忍受降级和中断的设计。

2、持续增强机动、远征作战能力

远征、快速部署以及在战场上具备越来越强的机动能力,一直是美陆军最为迫切的需求,要求通信网络具备更快的开设与撤收速度、更轻便的装备,能够保障部队在集结、机动到作战的各个环节和各种作战环境下的不间断通信联络。在装备方面,陆军现代化计划几乎对所有的装备都提出了降低SWaP的要求,例如在ITN中,空降兵的负荷从大约20磅减少到了5磅;在网络方面,通过集成TSM波形、4G/LTE以及未来的5G/商用星座系统等能力,可以为作战部队在各个作战环节、各种地形环境下提供多种高性能的通信手段;安全Wi-Fi的应用将指挥所的开设和撤收时间从以前的几个小时缩短到几分钟;战术通信节点和网络运作与安全中心都将集成到轻型高机动车辆上,可以通过C-130飞机空运,也可以用直升机吊运到战场,提高了作战快速反应能力。


3、按需构建战术网络的安全架构

美陆军指战员认为,过去的战术通信网络只有单一的安全架构,对网络进行了过度加密防护,使得网络变得复杂、昂贵并难以管理和使用,应该在确保信息与网络安全的前提下,根据作战实际重新设置网络的安全边界。他们认为,营以下的作战数据大多是变化频繁、容易过期的时间敏感数据(如位置报告信息等),因此在ITN中,提出了SBU网络架构,营以下以SBU数据为主,仅在排以上支持秘密数据,营及营以上SBU数据和秘密数据之间通过跨域安全设备实现单向交换。这种架构使得部队能够安全地使用智能手机、平板和笔记本电脑访问商用通信网络(如4G/LTE、WiFi等),而不会导致秘密信息的泄露和影响网络安全防护能力。在提高网络通信带宽、增加网络连通性和方便用户使用的同时,还提供了与盟军进行信息共享的手段。

4、及时插入先进的商用现货技术

美陆军网络现代化战略转变了过去相对孤立且过于规范、死板的采办机制,引入了“改造加购买”的采办模式,先寻找可能符合作战使用要求的新兴用技术,再利用集成资金快速进行测试与评估,然后对通过评估的技术进行适应性改造并集成到战术网络中。例如,在CS21中,陆军在软件定义电台中引入了商用的TSM波形;在ITN中测试评估了多种商用宽频段、高吞吐量自组织网络电台,并集成了Wi-Fi和4G/LTE等商用网络能力,将更高带宽、更健壮、更灵活和易用的网络带到战术边缘。在CS23中,计划引入当前业界正积极发展的商业LEO/MEO星座系统,增强卫星动中通能力,实现天线小型化,提高部队机动性和可部署性,以及降低使用维护负担。此外,在CS25中,还计划集成5G通信技术,并在CS27中进一步对其进行加固。


5、创新发展赋能全域作战的平台

在网络现代化的目标中,美陆军希望将网络打造为“武器系统”,能够提供攻击性电子战能力和网络空间对抗能力,以赋能全域作战。也就是说通信网络可以为电子战、网络战所用,在确保完成网络通信任务的同时,为获取频谱和网络空间的主导优势赋能。在美军的规划中,提出了研发C5ISR / EW模块化开放标准套件(CMOSS),基于标准加固总线,利用模块化开放射频架构实现硬件资源共享(如天线、放大器等),利用通用软件框架(如软件通信架构、未来机载能力环境等)来支持应用的快速开发和集成,从而实现SWaP的优化,并提供跨平台的通用性。CMOSS不再需要在单个平台上安装众多昂贵且复杂的“烟囱式”独立任务装备,可简化车辆集成,使系统升级和技术更新变得更容易、更快捷和更具成本效益,代表了未来陆军装备发展的重要方向。

6、全面打造简单易用的系统装备

简化网络,让士兵能够独自安装、操作和维护系统与设备,最小化工业部门现场服务需求,这是美陆军网络现代化追求的主要目标之一。在系统集成方面,ITN广泛使用了作战人员已经比较熟悉的战术电台和智能手机,部队测试评估结果表明,士兵不到1天时间就能完成基本操作,两周左右能完全操作整个系统。在过去使用难度较高的网络管理系统方面,美陆军基于商用现货软件改造了新的无线电规划和管理系统,能以更简单快捷的方式规划和管理软件定义电台等装备,可将旅级网络规划和加载时间从数周缩短到分钟级,并使得以前仅能由专业通信士兵执行的任务能够由普通士兵完成,提高了网络管理的灵活性。此外,美陆军还计划通过自动化和人工智能技术,实现网络的智能运作,进一步减轻通信官兵的负担,减少对现场服务工程师的需求。

启示与建议

审视上述美陆军战术网络现代化战略及其发展进程,为我军战术通信网络的发展带来了以下几点启示:

一是着眼未来作战要求,抓好系统顶层战略规划。以前美陆军战术网络的各个项目仅专注于各自的特定作战需求,为了以最快的速度交付能力,往往只能根据当前作战任务需要仓促完成网络的研发与集成,导致网络无法满足未来作战行动的要求。我军应借鉴其经验教训,紧密围绕未来军事斗争的实际需要,做好战略规划,超前谋划,科学制定战术通信网络发展目标与发展路线,做好系统顶层设计,努力获取竞争优势。

二是转变需求论证观念,确保真正满足未来需求。美军认为,作战需求将随着作战概念与对手的变化而发生改变,还会随着信息技术的发展而发生演变,在当前准确预测十年后的作战需求几乎是不可能的,需要通过持续的新技术研发和试验验证才能满足未来的作战需要。这种理念值得我们借鉴,可避免我们在项目立项之初花费很多时间和精力论证目标能力需求,但在项目完成后才发现需求不够准确而带来的弊端。

三是优化科研采购制度,加快新的能力交付进程。过去美军采用相对单一、过于死板的采购方案,认为与供应商签订有明确需求和交付时间表的合同即可,但其结果却不尽如意。在新的现代化战略中,美军改革了采购办法,提出了“改造加购买”的策略和能力集方式,实现新技术与能力的快速交付。我军装备管理部门可借鉴该办法,分阶段滚动安排科研任务,及时引入军地先进技术,通过不断迭代快速向部队交付新的能力。

四是借鉴商用开发模式,实施军用项目敏捷开发。美军采用了IT业界成熟应用的研发运营(DevOps)管理模型,在研发测试、实验和作战测试中,通过技术研发人员与部队指战员的密切协作,更快、更准确地评估优势技术和解决方案,实现战术网络的快速研发与部署。这种方式值得我军借鉴,让部队指战员尽早地参与到项目研发测试、试验中,可以尽早收集到用户的反馈意见,快速改进网络并形成战斗力。

五是推进军民协同发展,促进先进技术为军所用。在网络现代化进程中,美陆军最大限度地利用了商用现货技术来提高网络抗毁顽存能力、增强网络传输带宽和改善网络互联互通能力。信息技术领域是发展最迅速、创新最活跃的领域,也是军民能够深度融合发展的领域,我军主管部门应采取有效措施,积极研究5G/6G移动通信、LEO/MEO星座系统等新兴技术的军事应用解决方案,推动我军战术网络的快速发展。

结束语

为应对新的作战环境与任务要求,美陆军提出了新的网络现代化战略,致力于构建可用、可靠、移动、易于使用并能抵御强大对手电磁和网络攻击的弹性网络,改革了美陆军自越南战争以来一直沿用的采办机制,将非研发项目、商业现成技术与政府备案项目结合起来,通过发现、尝试、改造及时引入创新技术,再经分阶段试验评估,最终实现符合未来作战需求的网络现代化目标。研究美陆军网络现代化战略及其发展进程,可以帮助我们深入理解其网络需求生成、体系设计、项目管理和迭代发展中的先进理念,掌握战术通信网络技术与装备的发展趋势,对我军相关网络系统的规划、设计、研发和建设具有很好的借鉴意义。

 

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