國外多種數據鏈綜合應用研究

摘 要:從網絡中心戰對數據鏈發展的要求出發，結合外軍數據鏈發展情況及特點，著重論述了多種數據鏈綜合應用所面臨的技術挑戰及解決途徑。分析了建設全球信息柵格面臨的技術困難，并提出我軍數據鏈綜合應用需從以主用數據鏈為主實現多數據鏈信息共享、數據鏈距離擴展及數據鏈、與計算機互聯網絡的互聯等方向的幾點啟示。關鍵詞:數據鏈; 網絡中心戰; 網關; 全球信息柵格

中圖分類號:TN915-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)16-0094-03

Study on Synthesis Application of Multiple Data Link in Foreign Military

LI Fu-qiang， XU Rui

(No. 20th Institute， CETC，Xi’an 710068， China)

Abstract: The requirement of data link development for network centric warfare (NCW) is introduced. Based on the development characteristics of foreign data link， the technique difficulties and the solution methods for multiple data link synthesis application are discussed. The technique difficulties for constructing the global information grid(GIG)is analyzed. Some suggestions are proposed to the synthesis application of our data links， which involves multiple data link information sharing based on mainly used data link， data link range-extending and computer network accessing. Keywords: data link; network centric warfare; gateway; global information grid

0 引 言

信息化戰爭的主要特點，一是信息技術的廣泛應用，武器裝備的信息化、信息裝備的武器化、部隊數字化、指揮控制自動化等[1];二是信息的全領域、全時域利用，現代戰場空間密布著縱橫交錯的信息網絡，它覆蓋海、陸、空、天，網絡在物理的平面維上，遍及地球的任何一個角落，在物理的高度維上已突破低層空間向外層空間延伸。

以數據鏈系統為支柱，融合其他通信手段，實現多數據鏈、多通信系統的互連、互通、互操作，連通分布于天基、空基、陸基和水下多維空間的眾多作戰平臺，將戰場感知系統、指揮控制系統、火力打擊系統和支援保障系統等作戰要素緊密聯為一體，實現從固定通信到移動鏈接以及從時間協同到空間融合的有機統一，從而實現全球信息柵格的信息共享，將是未來信息化戰爭的趨勢。

1 外軍數據鏈的發展情況

從20世紀50年代開始，美國和蘇聯就著手數據鏈的研究，經過幾十年發展和建設，均已形成各具特色的數據鏈體系。目前，世界上已有美國、北約、俄羅斯、以色列等和中國臺灣地區裝備了數據鏈。

目前，只有美國和北約諸國建立起了較為完善的數據鏈體系。其數據鏈技術的發展概括起來分為以下三個階段[2]:

第一階段是從 20 世紀50 年代到80年代中期，這一時期的數據鏈主要是一些專用數據鏈或功能較為單一的數據鏈，如LINK4，LINK11等。其技術特點是點對點、輪詢，傳輸速率為每秒幾百到幾千比特，基本無抗干擾和保密機制，停留在信息傳遞，以手工操作實現武器、傳感器及平臺控制。數據鏈之間無法互通。

第二階段是從20 世紀80年代中期至90年代末，這一時期數據鏈技術和應用得到了迅速的發展，功能和性能得到了很大提高，如LINK16等。其技術特點是網狀，支持點對點、點對多點和多點對多點，傳輸速率提升到幾百千比特，較強的抗干擾和保密能力，基本實現信息分發、共享，以自動處理為主、人工干預為輔的操作模式。數據鏈間基本實現了信息的互連互通[3]。

第三階段始于20世紀90年代末，美軍提出建立一個全球信息柵格(GIG)，GIG的建設將實現全軍信息共享，為網絡中心戰提供實現的基礎。GIG最終目的是建立一個安全、可靠、統一和互通的結構，并有效地進行管理，幫助獲取信息優勢。這一階段，美軍針對網絡中心戰的作戰需求，開展了大量適應這些需求的數據鏈互連、互通、互操作和新型數據鏈技術及應用研究，并且開始了網絡中心作戰體系的構建。其數據鏈的技術特點是多功能、多通道、復合網狀，支持點對點、點對多點和多點對多點，支持無縫接入GIG，傳輸速率提升到每秒幾兆到幾百兆比特，增強了抗干擾和保密能力。數據鏈間以及數據鏈與通信系統之間將實現信息實時無縫共享。

2 多數據鏈的綜合應用

2.1 數據鏈融入網絡中心戰

1997年美海軍作戰部長提出“網絡中心戰”概念，認為“這是從平臺中心戰向網絡中心戰的根本性轉變”[4]。網絡中心戰層次示意圖如圖1所示。

圖1 網絡中心戰層次示意圖

網絡中心戰是一種新的作戰方式[4]，其效能決定于作戰實體的有效連接、人員資源和編制的革新以及通過網絡化實現的新戰法。它強調了態勢感知對瞄準和決策的重要性，增強了信息域中信息共享的價值。

網絡中心戰理論的本質是，通過通信網將作戰空間中地理上分散部署的傳感器系統、指揮控制系統、火力打擊系統和后勤支援體系等作戰資源，有效地連接成一個高效的多功能的網絡，構成一個無縫的聯合作戰整體，大幅度提高對作戰空間態勢的感知能力、信息共享水平、協同能力，使“觀察-判斷-決定-行動”所用的時間小于敵人行動的時間，決策更快更有效，作戰任務動態分配，執行更堅決更主動，行動節奏更迅速更及時，從而將信息優勢轉化為戰斗力，極大地提高聯合作戰效能[5]。

2.2 多數據鏈綜合

從20世紀50年代以來，隨著時代的發展和作戰樣式的變化，美軍和北約等國家根據不同時期的作戰需求和當時的技術水平，開發了一系列數據鏈，如LINK4，11，14，16，22等，它們在信息類型、數據精度、使用范圍、傳輸距離和抗干擾性能等方面不盡相同，這就導致了大量數據鏈各自被設計成只滿足自己所承擔的任務需求，形成任務明確的“煙囪式”通信。因此，多種數據鏈共存將是必然和必要的。

美軍的作戰體系絕大多數都是綜合使用各個時期數據鏈系統，其通過數據轉發和各種各樣的網關系統實現數據鏈之間的互連、互通、互操作。

2.2.1 多數據鏈綜合的技術難度

由于網絡中心戰對信息共享的要求是速度和質量，因此多數據鏈綜合一方面要求信息在鏈間實時快速傳遞，盡量減少數據轉換時間;一方面要求各數據鏈既要“各盡所能”，又要“各取所需”，由此帶來了一些多數據鏈綜合的技術難題。

(1) 各數據鏈間實時信息共享問題

傳統的數據鏈都是“煙囪式”通信系統[6]，設計最初沒有考慮現今定義的互操作性，各個數據鏈的消息格式差別很大，需要制定統一的鏈路數據交換標準來保證信息的交換和共享。而由于數據鏈本身要求某些信息(如航跡信息、導航和定位信息等)需要實時快速交換，數據鏈間的轉發處理勢必降低信息的實時性，從而降低了信息的可用性。因此，如何在容忍時間內快速處理數據鏈間實時信息的鏈間轉發處理機制成為關鍵。

(2) 各數據鏈間信息優化問題

各數據鏈處理的消息種類、數據元素、數據質量等各不相同，同一類戰術信息可能有不同的表述(如信息含量、數據精度等)。因此，數據鏈間的轉發處理應能實現合理的數據轉換、轉發規則、信息格式轉換規則、信息濾波相關規則等。

2.2.2 多數據鏈綜合的解決途徑

解決多數據鏈間信息互操作有3種方法:

第一種方法:使用點到點的轉換法。這種方法具有很強的系統間數據元素雙向轉換處理的能力，但要求改變每個終端設備或者使用一種“煙囪”式的網關。通用性和擴展性很差。

第二種方法:使用通用數據庫或通用信息格式表示法。這種方法信息轉換效率高、處理延時小，但要求不同的系統終端采用相同通用數據庫，需要為眾多數據鏈建立通用的信息格式表示。可行性和可操作性差。

第三種方法:網關。各數據鏈間通過網關實現互操作而不用改變終端的應用，為轉發轉換規則提供了一個邏輯平臺，所需的轉換顯著減少。

盡管網關存在易受攻擊、通信瓶頸和不易維護的弱點，但為多數據鏈互操作提供了一種較好的臨時可用方案。

由于多數據鏈綜合對信息共享的時間和質量有很苛刻的要求，因此多數據鏈網關不僅是在硬件設備上的滿足信息共享處理的要求，更重要的是在消息標準和操作規程上的融合，通過分析各數據鏈的特點(包括消息格式、傳輸協議、通信體制等)，采用實時信息處理機制(如設定信息轉發的優先級、數據庫同步轉換、數據并行處理等)滿足信息的實時共享;采用高效的信息過濾、沖突管理、相關融合等算法和技術，滿足信息共享的質量。

目前，美軍主要以J系列數據鏈為基礎實現多數據鏈的綜合，采用數據轉發和各式各樣的網關系統來改進數據鏈之間的互通能力，實現信息格式的轉換和信息的共享，形成多鏈協同作戰。

2.3 全球信息柵格

隨著計算機網絡技術的高速發展，在多數據鏈綜合應用研究和新型數據鏈研制的基礎上，美軍在20世紀90年代末提出了建立全球信息柵格，實現全球范圍的信息優勢，即在正確的時間，將正確的信息以正確的形式安全可靠的傳送給正確的接收者，同時壓制敵方謀求同樣能力的企圖。

全球信息柵格是一種可互操作的聯合電子信息系統，利用信息技術和創新的概念，實現多種綜合信息系統與傳感器系統、武器系統在更多功能領域、更大空間范圍、更多作戰層次上的綜合集成，在網絡上提供信息與服務，使用戶能夠根據所需主動提取而不再強推信息和服務[4]。同樣，全球信息柵格也面臨著許多方面的技術挑戰。

(1) 遠距離、超視距鏈路的戰術信息共享。

現有的(如LINK)和新型的(TTNT)數據鏈雖然功能強大，由于地球表面彎曲，使用視距方式進行無線電波數據傳輸的有效距離受到限制。若要進行超視距通信時，除采用較不可靠的HF波段利用電離層傳播外，較好的方式是利用衛星作為通信中繼站，將信息傳送到視距以外的地方。但由于衛星信道固有傳輸時延，及通信接入體制與實時性數據鏈有較大不同，因此設計合理的衛星信道與數據鏈的融合體制、消息格式及高效的信息處理，才能保證戰術信息的遠距離高質量應用。

(2) 全球無縫、寬帶信息共享。

目前，大部分數據鏈和通信系統使用的都是專用協議，缺乏一致性傳輸標準，很大程度上降低了信息共享的能力，限制了關鍵信息向指揮系統和武器系統的傳輸，阻礙了作戰空間中時敏作戰行動，因此如何有效融合現有的消息協議以及最終各信息節點形成統一的傳輸標準將是GIG發展的重點;同時通信帶寬容量在戰略、戰役和戰術級別都受到嚴重制約和挑戰，特別是戰術級的帶寬需要擴展才能滿足未來作戰的信息需求。

(3) 全球信息網絡綜合管理。

由于大量煙囪式系統及傳統系統極大地限制了網絡的可見性，不能有效地支持公共用戶需求的網絡管理，以及多公共用戶網絡之間的網絡設計、網絡管理政策與工具全面集成和可互操作的需要，要求網絡管理能夠監視、管理和控制GIG的組織與程序結構，充分綜合網絡運行管理、信息分發管理和信息保證功能。

(4) 全球信息安全保障

隨著計算機網絡技術和電子戰技術的不斷發展，信息威脅在全世界日益擴大，現有的網絡管理還不能提供全面集成的多級安全網絡，需要在GIG的各層(應用層、業務層、網絡層、鏈路層、物理層)增加安全措施，如動態安全保障、系統信息恢復、深層防護等。

3 數據鏈綜合應用對我軍數據鏈建設的啟示

(1) 以主用數據鏈為主實現多數據鏈信息共享。

美軍建立信息優勢的核心措施之一就是綜合現已裝備的各種專用數據鏈和傳統通信系統，實現以數據鏈為核心的多鏈路互連、互通、互操作。美軍從開始研究數據鏈開始到現在，部署安裝了大量專用的數據鏈設施，每一種數據鏈都有其特定作用。而我軍數據鏈研制起步較晚，數據鏈種類也比較少，因此，我軍應以主用數據鏈為主，以其他數據鏈為輔，實現多鏈的互操作，鏈間信息共享盡量有利于主用數據鏈的消息標準和傳輸協議，信息處理和傳輸首先滿足主用數據鏈的實時要求[7]。

(2) 數據鏈信息的距離擴展。

美軍為擴展其主用數據鏈LINK的通信距離，提高數據鏈信道的利用率，海軍研制了衛星戰術數據信息鏈路J(S-TADIL J);空軍研制了JTIDS距離擴展(JRE)。我軍應大力發展衛星通信與數據鏈的融合，充分發揮衛星通信的超遠距離特性，將不同戰區內數據鏈的實時信息交聯在一起，實現一體化的信息共享。

(3) 數據鏈與計算機互聯網絡的互聯。

隨著未來網絡中心戰對信息全球化的要求，以及計算機網絡技術和無線電技術的迅猛發展，數據鏈路最終將實現與計算機互聯網絡無縫互聯，形成全球信息柵格(GIG)。

我軍應積極研究計算機網絡(包括有線網絡和無線網絡)的軍事化應用，實現現有數據鏈路安全、可靠、高效的無縫接入計算機互聯網絡，同時在研制新型數據鏈過程中充分考慮與計算機互聯網絡的信息無縫互聯。

4 結 語

信息化條件下的聯合作戰，體系與體系對抗的特征十分明顯，作戰重心由謀求火力優勢向謀求信息優勢轉變，制信息權是交戰雙方爭奪的制高點[8]。信息優勢成為實現聯合作戰精確指揮、精確打擊、精確保障的關鍵。數據鏈體系的形成解決了戰場上各種傳感器、武器平臺和指控系統緊密交鏈，大幅度地提高武器裝備系統的作戰效能和聯合作戰體系對抗能力。而實現多數據鏈共同存在、協同作戰，形成“天—空—地—海”一體化的數據鏈網絡系統是信息化戰爭不可缺少的內在要求[9]。

數據鏈在未來信息化戰爭扮演重要角色，多數據鏈綜合應用將會加速提高信息化戰爭的綜合作戰效能與保障能力，成為新軍事變革的一大景觀。

參考文獻

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