【系统装备】利用分层的卫星通信架构实现作战优势
往期回顾
简介
卫星通信对于全球安全、繁荣及国家之间竞争的重要性越来越高，已成为国防、安全、人道主义援助、突发事件应对及外交沟通的重要工具。对于任何国家的国防战略或多国政府卫星通信战略来说，将太空和陆地领域的创新技术纳入考量以确保作战优势是非常关键的。本文编译自欧洲全球政府市场发展与策略首席专家Koen Willems发表在《全球军事通信》杂志上的文章。
世界各国都已意识到卫星通信将在当前和未来的国防战略中扮演什么样的角色。2020年，美国陆军表示有意购买基于卫星的通信服务以增强后勤系统的性能。随后，美国陆军进行了市场调研，目的是更好地理解商用卫星通信服务如何支持其后勤现代化工作。
英国政府正对其“天网”（Skynet）卫星通信能力进行升级，预计花费50亿英镑，将为英国武装部队和盟军提供战略通信服务。此外，欧盟委员会专员布雷顿于2022年2月提出了一项60亿欧元的为关键通信服务和监视数据提供保护的安全卫星通信计划。该计划的目标是开发一种多轨道天基连通系统以扩展现有卫星通信服务的可用性，并且增强欧洲在卫星通信领域的自主权，使欧洲各国无需依赖非欧盟企业。
下一代军事通信网络的地面部分已经成熟
对于国防机构来说，获得作战优势是关键目标。在偏远地区和严峻的作战环境中，卫星通信往往是建立通信链路的最佳和最可靠的方法。因此，国防机构总是依赖于卫星技术。随着军事行动变得越来越复杂，这种依赖性只会持续增长。从战略通信到情报收集、监视和跟踪，卫星对于跨陆、海、空的连通需求是非常重要的。
随着各国着手构建卫星网络或更换达到服役年限的卫星，新项目为采用最新的卫星和地面段技术提供了机会，并且能够找到合适的能力类型组合，从而使各国能够实现成功执行任务所需的作战优势。在提高卫星通信覆盖范围及网络多样性的同时确保最新的军用级安全标准，能够为这些国家带来更高的冗余度、灵活性和安全性以满足下一代国防网络的多层、安全和韧性需求。
各国的国防机构已建立了高级安全标准、专用封装、国家波形并进行了其他相关改进，目的是更好地实现作战转型。商业卫星部门也已经经过了巨大的转型，目前具备性能高强的高效波形、高通量卫星（VHTS）、新型非地球同步卫轨道（NGSO）卫星星座、跨不同访问技术的网络集成及其他关键创新。
各国防机构必须利用这些技术创新，始终确保作战优势。各国必须现在开始计划下一代多层安全和韧性网络，确保所有关键作战行动的成功。
构建成功、灵活、多层、安全和韧性的网络
当寻找理想的平台时，国防和政府组织应考虑以下对于构建安全多层网络非常重要的关键需求。
首先，当谈论卫星通信覆盖范围时，军用网络操作人员必须考虑网络覆盖的动态性是否足以满足其区域和全球部署的不同需求。例如，军事组织可能需要将用于作战行动的安全军事通信与用于道义、福利和娱乐的商用卫星连接能力相分离；可能需要混合使用商用和军事卫星。理想的平台，如集中管理的极小孔径终端（VSAT），将能够应对分散作战的网络复杂性需求，使军用网络操作人员能够定制网络连通性以满足不断变化的需求。
其次，提供最佳的性能和效率以实现优势是非常关键的。信息优势能够决定军事行动的成败。在网络上来回传送的大量数据意味着带宽优化的重要性，必须使吞吐量和效率达到最高。为了确保卫星和地面段技术能够密切协同，新型VSAT平台能够确保对不断变化的作战环境的持续适应能力，并帮助以最高的服务有效率实现更高的频谱效率和吞吐量。
在国防行动中，敏捷性也是一个非常重要的因素。军事领导人希望持续得到更快、更好、更详细的信息并据此制定高质量的决策，更灵活地机动，并始终保持战术优势。通过将网络性能和敏捷性相结合，可形成一种敏捷网络。例如，软件定义的调制解调器能够通过支持空中升级、无缝兼容新能力及作战配置的简易性等手段增强灵活性。由于卫星通信地面技术的创新实现了更多能够利用网络编排、可视化和切片功能的能力，进而实现了世界范围内任意地点的平滑连通性，因此软件定义的网络将成为关键因素。
各国也需要确保安全性和韧性。在军用卫星网络中，链路的安全性不再是唯一关注点。安全系统将探测、缓解、防止和预测可能会妨碍作战行动的威胁组合。因此，应采用多层安全方法，利用多个安全技术层来实现最高级别的信息安全保障。
此外，也需要考虑到使用的便利性。卫星通信方面的专业知识在某些国家的军事机构内正变得越来越普及，并且并不是每次行动都值得随军部署一名卫星通信工程师。但由于每层的复杂性，许多军事组织正在构建的VSAT网络可能更容易遭到安全破坏或发生错误。快速部署且易于使用的VSAT终端能够使军职人员能够更快聚焦于核心作战任务。
最后，政府组织间的情报和信息共享往往是必要条件，而互操作性则是实施有效的跨广泛作战场景的多军种协同作战行动的关键赋能因素。其中一种案例是使用相同的军用波形，如欧洲受保护波形（EPW）。EPW计划是欧共体2021年启动并予以经费支持的科技工程，由来自欧洲地区11个国家的19家公司共同参与，致力于开发一种安全、敏捷和有效的军用模型。
地面技术创新
显然，成功的卫星通信战略不仅取决于地球上空的技术能力，还依赖于地面技术的创新。EPW计划发起了一项“新地面”活动，目标是凸显地面段在卫星通信领域的关键作用。
由于各国政府的卫星要为跨陆、海或空等域不同地形的越来越分散的作战行动提供支持，因此各国的国防机构正面临着不断增长的复杂性问题。即将到来的科技创新潮及地形和卫星生态的融合，将使各国能够构建下一代网络。标准化、可视化和编排是能够提高服务交付速度和规模，降低服务交付成本，并提升服务交付灵活性的IT技术进步。目前的发展趋势是天、云、服务、用户层与地面段的融合。
通过融合所有这些创新和“新地面”活动产生的技术，能够形成未来的统一共享计划。该计划将基于新的体系架构，轻松使不同网络要素之间通过接口连接并实现互操作性和灵活性，从而通过多轨道卫星星座分发增值服务。
这些集中管理的软件定义网络是面向快速部署和规模化应用的，其网络具备内在的赛博安全要素。其他安全层来自于网络多样性、EPW等安全波形，以及具备更强韧性的能力。由于传统的服务交付正进一步向着基于云的自动化服务交付发展，必须确保安全性不受到影响。
将卫星集成到核心云生态系统中（不论是私有还是公有）将带来诸多固有的益处，如通过一种和谐统一的方法更轻松地编排各资产的功能和新任务，将实现更高的安全性并能够使用新的服务。集成到云还能使探测、缓解、防止和预测干扰和威胁的多层安全方法得到加强。
统一的方法
为了有效应对已明确的威胁和不断涌现的新威胁，卫星通信企业必须借助商业合作伙伴的力量，以确保基于卫星通信的系统的成功与及时交付。此外，必须强调盟国太空活动对于建立强大且统一的卫星通信能力的推动作用。
建立多层、安全和韧性网络的需求以及地面和太空领域正在发生的革新，将为武装部队、国防和政府机构带来更强的卫星通信能力。但是，军用网络操作人员必须寻找一种能够适应这些技术并结合了灵活性、性能、效率、安全性、敏捷性和易用性的理想平台，从而为部队带来成功完成任务所需的作战优势。
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