網絡中心指揮控制體系結構建模與仿真的集成

摘要：網絡中心指揮與控制行動需要收集、處理和共享更多關于敵方的信息、操作環境、能力、準備和后勤，以較少的風險得到所需的行動效果，更有效地利用國家資源。在集成的網絡中心聯合指揮與控制系統（JC2）體系結構中，全球信息柵格（GIG）企業服務（GES）的重要角色不可替代。

信息共享與分發系統的轉型需要分層（以適應部隊C2功能）和對等性能來共享和存取信息，還需要指揮與控制系統所有等級之間的功能，同時，具有高級信息流和可存取性，支持“傳感器處理” C4應用中的信息過載，處理C4節點比較明顯地適應具體的目的和不同的角色。

關鍵詞：網絡中心戰；全球信息柵格（GIG）；全球信息柵格企業服務（GES）

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)36-2597-02

Modeling and Simulation Integration of Network Center Command and Control System Architecture

LI Feng1， LI Wei2

(1.Taiyuan University of Technology College of Light and Textile Engineering and Art，Jinzhong 030600，China;2.The Troops 92060，Dalian 116041，China)

Abstract: In order to get action effects with less risk and to make the best use of the country resources， Network center command and control action need to collect， process and share more information about enemy， operating environment， ability， preparation and logistics. In the integrated network center of the Joint Command and Control System (jc2) architecture， the important role of Global Information Grid (gig) Enterprise Service (GES) is irreplaceable.The transformation of information sharing and distribution system needs layer and equality to share and access information.

It also needs the functions in all different levels of the command and control system.At the same time， it has advanced information flow and accessibility， and supports the information overload in the \"sensor process\" C4 applications， dealing with C4 node to adapt to the specific purpose and different roles obviously.

Key words: network centric warfare;global information grid (GIG);enterprise service(GSE)

1 網絡中心行動和戰爭

“網絡中心行動”的術語描述了廣泛通過部隊聯網實現軍事行動的方法類。當這些軍事行動發生在戰爭環境中，“網絡中心行動與戰爭”術語應用而生。

網絡中心行動支持部隊訪問新的、以前不能到達的信息領域范圍。在此范圍操作的性能提供給作戰者一種新類型的信息優勢，達到所需的指揮與控制優勢目的。這種優勢是通過網絡在信息共享方面做出的戲劇性改進才得以實現。具有這種信息優勢，參戰部隊可以大幅度改進共享的態勢感知和知識。

在這個環境中，提升部隊包括盟軍和合伙人中所有元素之間的共享態勢感知和知識狀態的性能，日益成為C4I轉變的基礎。從最近軍事行動中出現的跡象和大范圍的實驗，支持網絡中心戰概念的共享態勢感知和知識與提高戰斗力之間的關聯。

根據Albert等人的理論[1]，網絡中心戰概念可以通過集中同時發生在物質、信息和認知領域的戰爭關系來理解。

作戰部隊指揮網絡中心行動必須具備下面的屬性和性能：

1) 物理領域：部隊的所有元素通過物理網絡實現安全、無縫連接。

2) 信息領域：部隊具有收集、共享、存取、協作、分析和保護信息的能力，實現超越敵人的信息優勢。

3) 認知領域：部隊有能力開發對指揮員意圖的共享知識、共享高質量的態勢感知和 自同步其操作。

網絡中心戰的重要前提就是部隊具備這些性能后可以提高戰斗力：戰場中更好的同步效果；達到更快的指揮速度；增加殺傷力、存活率和響應性。

網絡中心行動與戰爭（NCOW）概念認為現代戰爭成果是指揮與控制、企業交易行動、分級和不對稱聯網、高級認知軟件應用協同的結果。他們影響著從戰術到戰略所有級別的軍事活動。為了成功地指導戰爭，指揮員必須同時工作在物質、信息和認知領域，保持三者最佳的態勢感知。這是現代指揮與控制普遍面臨的挑戰，也是支持C4I系統的一個挑戰。信息領域必須盡可能地在物理和認知領域架起一座橋梁。

2 模擬與仿真和C4I領域通用體系結構框架

本章描繪了更加廣泛的Web服務圖像和可用于此文中所有感興趣領域的開放標準，未來的模擬與仿真和未來的JC2。

2.1 可擴展模擬與仿真框架（XMSF）

XMSF通過滿足未來軍事行動軟件系統支持需求，促使武裝部隊的轉變。論及XMSF組，僅僅是在世界范圍內利用互聯網和Web技術的軟件系統。XMSF網站上現有的報告指出，這是50多位專家參與的幾次專題研討會廣泛征求意見的綜合。圍繞商業Web技術作為一個共享的通信平臺和一個普遍存在的傳輸框架，國防部模擬與仿真可以充分借鑒企業軟件開發的主要實踐經驗。利用開放的基于Web的標準和技術，并不意味著XMSF受限于公共互聯網。實際上，XMSF的工作定義是：

“可擴展模擬與仿真框架（XMSF）定義為一組基于Web的技術和服務，應用于可擴展框架內，允許新一代模擬與仿真應用軟件出現、開發和互操作。

Web服務的工作看起來似乎是組織和構成模擬與仿真應用軟件所需的Web/XML 和Internet/networking大量必要性能的基礎。”

基于XML的markup語言、互聯網技術和Web服務將允許新一代分布式模擬與仿真應用軟件出現、開發和互操作。

基于Web技術，應用于可擴展執行框架內，在商業領域，允許新一代模擬與仿真應用軟件出現、開發和互操作。在這些新興的商業技術/標準和防御系統之間需要一座橋梁。基于XML可擴展框架可以在即將到來的模擬與仿真需求和開放的/商業的Web標準之間架起一座橋梁。

2.2 使用Web服務模擬與仿真

為什么在網絡中心指揮與控制體系結構模擬與仿真集成環境中使用Web服務？原因就是Web服務的基本思想就是服務應用軟件的集成。這個概念表示一組規定的工業標準技術一起運行，促進不同種類系統之間的互操作性，無論是在組織內部，還是跨越互聯網。換句話說，有了Web服務，根據Web服務標準，我們就可以用Web應用軟件與其他類似的應用軟件實現通信。這就意味著可以在以前的“煙囪式”開發系統之間架起橋梁。這個思想本身并不新鮮。Web服務的核心只不過是另一種分布式計算方法。然而，看一下這些概念的商業支持，就可知它是明確可行的。

什么是Web服務？Web服務可以定義為分散的基于Web的應用軟件，可以與其它的Web服務動態交互。為了使之實現，一些子功能是必要的，也就是：

1) 服務功能的自我描述。

2) 服務描述的發行使用標準化描述。

3) 用必需的功能查找服務。

4) 請求必需的數據開始服務。

5) 與其他Web服務建立必要的數據交換，包括傳輸結果。

由于他們以同樣的標準開發自我描述、發行、查找、調用、通信和數據交換性能，Web服務設想他們可以在一起無縫工作。所有這些標準都是開放的標準，如Web服務描述語言（WSDL）、可擴展markup語言（XML）、或簡易對象訪問協議（SOAP）。此外，Web服務所選的這些技術對存在于程序設計語言和操作平臺之間的兼容問題保持固有的中性。結果，使用Web服務的應用軟件可以動態查找，顯然使用了必要的功能，局部現有的或跨越互聯網查找，不考慮程序設計語言或涉及的操作平臺。

然而，還需要考慮到，隨著Web服務的激增，網絡帶寬的總體需求、任一種特殊業務、服務出現的需求時的執行效果。出現了大量的新產品支持軟件開發者創造或修改現有的應用軟件，可以作為Web服務“發行”。

網絡中心指揮與控制體系結構模擬與仿真集成隱含了什么？可以知道，網絡中心指揮與控制體系結構將建立在全球信息柵格（GIG）上。第一個行政過程，如國防部CIO定義的網絡中心數據戰略[2]和拱形數據管理已經建立；然而，模擬與仿真集成于這些業務中才僅僅是開始。為了實現設想的通用基礎結構，對標準化成果的完全綜合是必要的。

第一步就是將模擬與仿真命名空間管理集成于GIG命名空間管理中。下一步就是對各自輪廓的定義；如現在已經在可擴展模擬與仿真框架（XMSF）中開始的SISO輪廓研究組。此外，必須以類似Web服務描述語言的標準化鑒定和收集模擬與仿真應用軟件的具體細節。

研究組定義了模擬與仿真應用軟件和組件總體上變成Web服務，特別是在GIG中變成Web服務的約束和需求，這點是非常有價值的。

由于所有的共同體都需要大量服務，JC2的Web服務途徑和模擬與仿真Web服務途徑的合并，如XMSF，對所有的共同體都是非常有價值的。最好的例子就是可視化領域，如在軍事標準2525種定義的地形服務器和符號的圖標服務器。基于通用本體論的通用數據服務器也是一個例子。這些例子目前正在由XMSF合作者進行原型開發。

2.3 GIG中的模擬與仿真服務

支持文中提出思想的長期目標是將模擬與仿真服務完全集成于GIG中。三個主要的應用領域和相關的利益共同體（COI）目前已經確定：

1) 建立核心的模擬與仿真服務，允許在GIG中高級分布式仿真和GIG企業服務（GES）。RTI服務可以看作這些模擬與仿真服務的中樞，必須逐步擴展。

2) 建立一個訓練利益共同體，例如，與聯合國家訓練能力（JNTC）的設立相結合，加上已經為指揮與控制、軍事應用、軍事保護、戰場感知和后勤定義的利益共同體（COT）。

3) 建立模擬與仿真支持作為交叉領域COI，與實際的通用作戰態勢圖（COP）起始相似，對所有武裝部隊的COI都非常重要。

這些思想遠不夠成熟。應該鼓勵在仿真開發者、仿真用戶和標準開發者之間展開討論。

最后，在對象管理組（OMG）、開放GIS協會（OGC）、Web 3D協會（W3C）和SISO的支持下，SISO已經開始組織具體的研討會。在中期，這些聯合成果必然導致SISO中標準化的建立和廣泛的企業受驅動。

另一個重要方面就是GIG中數據和信息的獲取能力。前面已經提到，GIG中將可以供應數據和信息，“瞬時存在”。如果這個數據資源可用于模擬與仿真系統中，將大大簡化數據問題，大大降低訓練和演習費用。然而，這個需求需要在傳統和未來系統的數據輸入輸出上強制支持開放的標準。應當超過所有者文件結構和數據模擬的時間，一個好的文檔界面，使用標準化語言如XML，應當成為每個操作利益系統的準則，隱含模擬與仿真命名空間中關聯信息的發行和術語的配合。

2.4 指揮與控制下一步的改進

網絡中心行動與戰爭（NCOW）價值鏈方法[3]使用了幾個分層概念：

1) 價值鏈開始于在基礎的指揮與控制系統內描述信息的數據屬性。

2) 信息屬性追求可用數據項和信息語句的完整性、正確性、流通性、一致性、精確性。

3) 認識屬性處理程序上的認識和嵌入在指揮與控制系統中的信息，如敵軍模型、實體假定如武器和射程、假定學說，通常規則編碼。在未來的系統中，這個靈活的組件可以出現在模擬與仿真系統中。認識屬性是第一個與通用作戰模型相關的組件。

4) 最后，感知屬性是測量利用嵌入在指揮與控制系統中的信息和認識的程度。感知很明顯位于認知領域，也就是位于技術互操作之上。

總之，具備共享數據、信息、認識和感知的能力，可以更有效的指導作戰。

NCOW價值鏈伴隨著IT價值鏈，反映了C4ISR系統最近十年的改進。C4ISR系統開始以數據庫為中心，受消息驅動。他們只支持數據屬性。為了在價值鏈中支持下一級，引進了通用作戰態勢圖（COP）思想。這就導致了屬性上的跳躍，也就是增加了一個數量級（一幅圖相當于一千多字）。這是因為COP增加了數據的環境，因此，增加的不僅僅是數據屬性，還有信息屬性。模擬與仿真引入到C4ISR中，以模擬的方式增加了程序上的認識；因此，可以支持價值鏈中的下一級，導致了另一個改進（一個仿真相當于一千多幅圖）。將模擬與仿真集成于信息技術（IT）基礎結構中具有操作的必要性。技術需求與NCOW的相似，為了使這個設想變成現實，架起一座文化之橋甚于架起一座技術之橋。

3 結束語

指揮與控制共同體已經從系統中心論轉移到網絡中心論。直到最近，這主要受限于部隊改革概念上的準備，全球信息柵格（GIG）和GIG企業服務（GES）的出現，使得這種觀點技術上可行。Albert等人設想的網絡中心行動與戰爭（NCOW）[3]最終會實現。聯合指揮與控制（JC2）很快就會實現。作戰模擬與仿真技術上準備集成用來支持現代軍事行動。網絡中心行動與戰爭（NCOW）非常需要這種模擬與仿真功能。協調模擬與仿真標準和GIG需求的標準化成果；還有更重要的，作戰價值的高級模擬與仿真需求轉移到GIG中[4]。這些在SISO中和廣泛的軍事COI內一定會成為未來的主題。

參考文獻：

[1] Carl von Clausewitz: \"On War\"， translation by Colonel J.J. Graham published by N. Trübner， London，1873.

[2] Report to Congress:\"Network Centric Warfare，\"The Pentagon， Washington， D.C.， July 2001.

[3] David S. Alberts， John J. Garstka， Richard E. Hayes， David A. Signori: \"Understanding Information Age Warfare，\"CCRP Publication Service， August 2001.

[4] U.S. Department of Defense: \"GIG Capstone Requirements Document，\" August 2001.