美軍戰術互聯網構成及其戰術模擬方法研究*

周 亮，孫明峰，彭章友，袁仕繼

(1. 上海大學通信與信息工程學院,上海 200444；2. 洛陽電子裝備試驗中心,河南 濟源 459000)

美軍戰術互聯網構成及其戰術模擬方法研究*

周 亮1，孫明峰2，彭章友2，袁仕繼2

(1. 上海大學通信與信息工程學院,上海 200444；2. 洛陽電子裝備試驗中心,河南 濟源 459000)

分析了美軍戰術互聯網的功能、特點及組成。結合現有戰術互聯網模擬系統提出了一種戰術模擬方法，并說明了該方法中網絡構建和業務規劃的過程。利用海軍陸戰隊戰術互聯網運用案例詳細介紹了該模擬方法中網絡構建模擬、戰情構建模擬的主要過程。結果表明，該模擬方法對改進我軍戰術互聯網，提高其運用以及在電子信息靶場開展戰術互聯網對抗訓練及對抗技術研究中有重要的指導作用。

軍用戰術互聯網；增強型定位與報告系統；單信道地面與機載無線電(子)系統

0 引 言

在數字化陸戰場上，未來數字化部隊所使用的戰場信息網的主體就是戰術互聯網，戰術互聯網作為未來數字化戰場的“神經網絡”，已經在數字化戰場上得到成功應用，而且必將成為未來陸戰場信息網的核心。構建貼近真實的戰術互聯網模擬通信系統對改進我軍戰術互聯網，提高其運用以及在電子信息靶場開展戰術互聯網對抗訓練及對抗技術研究中有重要指導作用。

1 美軍戰術互聯網主要功能與特點

美軍戰術互聯網是數字化師實戰裝備的戰術通信網絡，它是一種互聯的戰術無線電臺、計算機硬件和軟件的集合，能夠在機動作戰部隊、戰斗勤務支援部隊與指揮控制平臺之間提供可靠而無縫的態勢感知和指揮控制數據信息交換功能，支持旅和旅以下部隊的“動中通”作戰指揮控制[1-3]。

美軍戰術互聯網由指揮控制和態勢感知兩大部分組成，分別提供態勢信息(包括己方和敵方部隊的位置)、指揮控制數據的交換功能以及保密話音傳輸功能等。只要作戰平臺開通了數據和話音通信功能，這兩個部分能夠同時工作。對于用戶而言，它們都是透明的，能夠按照主站計算機規定的服務類型工作。美軍戰術互聯網在戰術作戰中心(TOC)通過一個接口同陸軍戰斗指揮系統連接，能夠提供旅和旅以下部隊戰斗指揮的必需信息，以此讓信息從士兵和平臺級上傳至師級直至整個陸軍作戰指揮系統。近期數字無線電臺同樣連接美軍戰術互聯網至師、旅和營戰術作戰中心的陸軍作戰指揮系統，為營級部隊提供重要的數據和圖像通信傳輸能力[4]。

2 美軍戰術互聯網主要組成

美軍戰術互聯網的一般連接關系如圖1所示。

圖1 美軍戰術互聯網的一般連接關系

由圖1可以看到，支持美軍戰術互聯網和陸軍戰斗指揮系統的主要通信系統有以下四種，即EPLRS、SINCGARS、E-MSE和NTDR，另外還配置有大、小型擴展節點設備，全球廣播業務衛星通信注入站和支援機動部隊作戰的戰術衛星通信終端。

EPLRS是一個先進的視距數字數據通信系統，而且是美軍戰術互聯網的中樞鏈路，是集通信、導航定位、識別別于一體的綜合性戰術系統，提供了高速、抗干擾、安全的數據傳輸方式。SINCGARS是一種重要的戰斗網絡無線電設備，工作在VHF(30-88 MHz)頻段，為旅和旅以下部隊提供機動中的話音和數據傳輸能[2]。E-MSE是一種數字化、安全保密、機動靈活的公共用戶電路交換系統，以UHF、VHF微波接力手段為主,系統內配置有多個電路交換節點，相互連接在一起形成一個區域公共用戶系統的柵格網絡，采用異步傳輸以及溢出搜索路由選擇技術，為軍及軍以下用戶提供自動化的、離散尋址的、固定文件目錄的話音和數據通信業務，支持機動和有線用戶相互交換C4I信息[5-6]。

3 基于模擬系統的戰術模擬方法研究

目前擁有的戰術互聯網模擬系統包括其上層的MSE模擬系統和下層的EPLRS模擬系統、SINCGARS模擬系統。因此，有能力模擬單系統網絡結構和通信指揮業務。但在構成全網結構模擬時，還需要使用虛實結合的方式，彌補數量上的不足；在模擬信息交互業務時，尚需要人工中轉。

3.1 戰術模擬過程分析

3.1.1 網絡構建過程分析

根據各種文獻及大量互聯網資源上公開的世界各國旅級作戰單位編成可知，按作戰的協同方式和作戰單元獨立性的不同來區分，其通常以營級作戰單位(或直屬連)為一個緊密聯合的整體，其戰術戰斗網絡為一個群，作戰規律和機動方式為一個類型，業務類型相互直接關聯。

其次，不同的營在不同的作戰階段，作戰任務不同，導致戰術無線戰斗網拓撲變化不同，開通的業務類型也不同，因此需要劃分具體的作戰階段，根據作戰目的(戰術想定)制定戰術無線戰斗網構成規模、指揮層級、業務類型和業務量大小。

最后根據以上需求，分別制定戰術互聯網各層作戰單位的戰術規劃，形成不同作戰階段的網絡規劃文件。

3.1.2 業務規劃過程分析

(1)作戰部隊預編配和部署，包括根據實際作戰部隊需求確定作戰編制。作戰單元類型：作戰單位、偵察單位、指揮單位等；部隊編制：旅、營、連、排等；根據作戰編制級別劃分網絡編配(MSE、EPLRS或SINCGARS網)；網絡拓撲的預規劃。

按EPLRS電臺級別劃分歸屬，編配EPLRS網：網控站、柵格電臺、A級節點、B級節點、C級節點、D級節點。網絡規劃配置文件需要至少包含以下信息：網絡節點數目、每個節點配置信息(RS編號、RS設備ID、RS級別、RS父節點、RS子網節點列表、RS設備屬性(背負、車載、機載)、RS是否為柵格電臺、RS的IP地址)。

按作戰區域和業務類型制定SINCGARS網絡：全通網、任意網或正交網；節點數目、主臺ID、屬臺ID、中繼模式(靜態路由或動態路由)。

(2)作戰地圖生成，包括作戰地域選擇；作戰地圖生成。

(3)戰情業務生成，包括控制網定位、導航、識別業務;低速通信網業務;高速通信網業務;中繼業務;數據業務;話音業務等。

各類業務包含以下信息：需求線ID、需求線類型、參與用戶列表、波形模式、速率需求、通信內容等。

(4)生成規劃XML文件；

(5)生成網絡規劃加載文件；

(6)形成作戰規劃庫。

3.2 戰術模擬方法設計

根據以上分析，給出利用模擬系統模擬美軍戰術互聯網運用方法如圖2所示。

圖2 模擬美軍戰術互聯網運用

其中，確定作戰任務是為了確定作戰模擬參考對象；劃分作戰階段是為了更好地描述作戰過程中拓撲變化，并保證每個階段的網絡規劃和實體裝備機動既符合拓撲變化情況，又能實現既定業務功能；骨干網及子網構建是為了確定作戰模擬中始終不變的主體，這些主體是一個緊密聯合的整體，其戰術戰斗網絡為一個群，作戰規律和機動方式為一個類型，業務類型相互直接關聯，盡管戰斗過程中拓撲一直在變化，但這些主體作為一個整體的形式是不變的，這種設置方法即是遵循1)的原則；制定網絡規劃既是為了適應戰斗模擬過程中拓撲變化需要，保證實體裝備機動后，整個網絡仍能維持運行，也是為了符合作戰不同階段業務需求類型和需求量不同的需要；網絡群部署和戰情推演即是在指揮部的統一指揮協調下，對模擬系統的作戰動作進行具體執行，包括各單元初始位置部署、機動路線、業務類型和消息收發時刻等。

4 基于模擬系統的戰術模擬方法實例說明

以海軍陸戰隊中戰術互聯網運用為例，一個完整的陸戰旅戰術通信網絡，應該包含若干骨干通信節點、若干通信子網節點[7-8]。各通信子網，節點數目、規模、覆蓋區域都因“營”而異，結合構建戰術互聯網應該采取扁平化的結構并減少網絡層數的原則和基地模擬系統的模擬能力，可以以營建制單位為區分點，其上級屬于骨干網的范圍，其下級屬于子網的范圍，以此來模擬戰術互聯網戰場作戰運用情況。

4.1 模擬網絡基本構成

骨干網中，營及營以上指揮節點，包括旅直屬連指揮節點都是可移動的車載骨干節點，他們之間通過EPLRS網絡連接，包括EPLRS實體裝備和虛擬設備，形成覆蓋區域為47 km×47 km的網絡作戰區域。通信子網中，營節點以下內部的節點構成通信子網，并且通信子網的組成有所不同。因此，一個營建制的每個作戰單元為一個整體，進行全營協同作戰，從而在網絡上形成一個整體的通信子網；同時一個營通信子網內部劃分為多個相對獨立的群，即一個營內部至少有3-5個連級作戰單元，但是相對指揮獨立的各自執行戰斗任務，形成3-5個性質不同的群。這些群其中一部分用EPLRS網模擬，一部分機動性較強的網用SINCGARS網模擬。

4.2 戰情構建與模擬

如圖3所示，為模擬海軍陸戰隊戰術互聯網運用實例的實例說明框圖。

圖3 海軍陸戰隊戰術互聯網運用模擬

(1)搶攤突擊階段

陸戰旅的沖灘編隊由氣墊登陸艇編隊和兩棲突擊車混合編隊組成。戰時一個兩棲打擊群(兩棲艦船編隊)將裝備與人員運至作戰海域，然后釋放眾多的氣墊登陸艇和兩棲戰車，并分別形成各自的編隊。以上兩族編隊作為登陸作戰平面登陸的第一梯隊，實施快速搶攤登陸。在沖灘過程中，將會處于敵岸防火力打擊范圍之內，在海上，編隊的隊形和間隔會因岸防火力打擊的程度而變化，呈現出局部密集或分散的情況，因此，兩個編隊在海上的覆蓋范圍時大時小，即各車載和艦載節點組建成臨時性戰術通信網絡，其運動場景會不斷發生改變，節點間的密集或稀疏程度，對于通過多跳進行中繼通信通信網絡來說，直接影響著網絡性能和通信可靠性，所以應盡量減少這種通信業務。

建立作戰模擬過程如下：海上沖灘編隊搶攤突擊階段組建的通信網由2個群構成，群組1模擬海上作戰部分，其內的節點數目可設置為6，以EPLRS通信網為主，NCS處于突擊艦上，其它節點模擬登陸艇；群組2模擬兩棲戰車群，其內的節點數目為8，以SINCGARS通信網為主，可根據作戰任務分為多個SINCGARS群，每個群構建全通網。突擊艦與登陸艇之間以組地址業務、MSG和CSMA業務為主，覆蓋范圍可設置為2 km×2 km，3 km×3 km，4 km×4 km，5 km×5 km，作戰區域的變換視戰術想定中敵岸防火力打擊程度而變化；兩棲戰車群內以話音業務為主，主臺還可通過空中平臺中繼與突擊艦建立數據中繼業務。

(2)灘頭突擊防御階段

上陸后突擊車混合編隊根據島上或岸上的地理、地形和敵方防御作戰特點，擔負繼續火力支援登陸部隊，消滅敵一線防御兵力，摧毀敵灘頭陣地防御設施，為后續支援部隊開辟登陸場，推進速度取決于對方的火力和我方的打擊力量。因此，兩棲突擊車混合編隊開辟登陸場階段，各裝甲車車載節點的移動速度會不斷發生變化，表現在網絡結構上就是路由路徑不斷改變，網絡拓撲會不斷發生變化，中繼節點的重要性更突出。這時候，其網絡節點變換情況與搶攤登陸階段類似，但中繼業務要相對增多。

建立作戰模擬過程如下：兩棲突擊車混合編隊通信網絡由1個群、4個隨機獨立節點、1個靜態場景節點組成。其中群為EPLRS通信網，節點數目可設為12，包括1部NCS，4部柵格站，若干移動用戶站，業務包括導航業務、定位業務、敵我識別業務、指揮控制業務。其中指揮控制業務包括組地址業務(營部向下級單位發指令)、MSG業務(排級單位內部溝通業務)，點對點及高速雙工業務(遠程需中繼的業務，傳遞現場圖像等)；4個隨機獨立節點由SINCGARS網構成，每個節點有兩部實體電臺。

(3)縱深進攻階段

以主戰坦克作為裝甲矛頭，在陸上向敵縱深防御地帶展開進攻。同樣，作戰過程中部隊會受到敵防御兵力的火力打擊，其向敵縱深進攻的機動速度時快時慢，推進速度完全取決于敵方的火力和我方的打擊力量。這時候，其網絡節點變換情況與搶攤登陸階段類似。

建立作戰模擬過程如下：裝甲群向敵縱深進攻時，通信網絡由3個EPLRS群組成。各群中節點網絡變化服從RPGM模型，其中群組1內的節點數目為8，以實體裝備為主，含1個NCS站，4個柵格站，3個移動用戶站；群組2內的節點數目為12，含1部車載站(配置為NCS2)，11個虛擬節點；群組3內的節點數目為12，全部采用虛擬節點。

(4)全面展開階段

此時，各營指揮節點相對隱蔽在較固定的位置，地理位置變化不大，此時骨干網的拓撲不作變化；另一方面，因局部作戰任務的變化，各營指揮所會出現機動轉移戰場的變化，拓撲可作緩慢變化。

建立作戰模擬過程如下：骨干網由在47 km×47 km的作戰區域內的6個車載節點組成，形成兩個EPLRS網絡群。群1由1部NCS站，2部柵格站，若干用戶站組成，可進行定位、導航、敵我識別、通信指揮等業務模擬；群2由1部NCS站，1部柵格站，若干用戶站組成，進行通信指揮業務模擬，同時用于擴展群1的覆蓋范圍。車間距為15 km，單跳間距為3 km。下級子網由SINCGARS網構成，群1和群2分別轄一個子網，子網與EPLRS節點站由各自控制終端通過HUB相連，使用第三方軟件進行消息互傳，以模擬INC的功能，實現不同網絡之間的信息交流。

(5)城市占領階段

該階段作戰是兩棲作戰的決戰階段。陸戰營作為城市作戰任務的攻堅力量，編制內由眾多的陸戰隊員和配屬武器，以及后方支援，其中以陸戰人員和步兵戰車為主在城市地區實施作戰。戰術通信網由若干車載節點和陸戰人員單兵背負式電臺節點動態移動組成。

建立作戰模擬過程如下：陸戰人員城市戰階段，網絡構成由1個EPLRS群和1個SINCGARS群構成。EPLRS群為車載節點，設置NCS站和柵格站，以提供定位和敵我識別服務。SINCGARS群采用全通網模式，使用動態路由策略，模擬班或單兵作戰單元，且網絡主臺處于戰斗前沿車載節點中，以便通過EPLRS網呼叫后方支援。

4.3 模擬過程實施

根據各階段作戰模擬過程，按照3.1節所描述步驟在前期進行各階段網絡規劃文件制定，并在作戰實施過程中的不同作戰階段注入到模擬系統網絡內，各通信節點實體根據劃分的地域范圍進行機動，在規定時刻激活相應業務需求線，進行定位、指揮控制或敵我識別等業務。

5 結束語

目前擁有的戰術互聯網模擬系統包括其上層的MSE模擬系統和下層的EPLRS模擬系統、SINCGARS模擬系統，該模擬系統有能力模擬戰術互聯網中網絡構建和業務規劃等功能。以美海軍陸戰隊中戰術互聯網運用為例，提出了一種以網絡構建模擬和戰情構建模擬為主要內容的戰術互聯網模擬方法。從搶灘突擊階段、灘頭突擊防御階段、縱深進攻階段、全面展開階段和城市占領階段介紹了該方法的具體實施步驟和過程。該模擬方法對改進我軍戰術互聯網，提高其運用以及在電子信息靶場開展戰術互聯網對抗訓練及對抗技術研究中有重要指導作用。

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周 亮(1982— )，男，學士，主要研究方向為軍事通信；

孫明峰(1979—)，男，學士，工程師，主要研究方向為通信及通信對抗；

彭章友(1965—)，男，教授，主要研究方向為無線通信技術、通信信號處理等；

袁仕繼(1981—)，男，碩士，工程師，主要研究方向為通信及通信對抗。

Architecture and Simulation of US Military Tactical Internet

ZHOU Liang1, SUN Ming-feng2, PENG Zhang-you1, YUAN Shi-ji2

(1.School of Communication & Information Engineering,Shanghai University,Shanghai 200444,China; 2.Luoyang Electronic Equipment Test Center,Jiyuan Henan 459000,China)

The function, architecture and composition of the US military tactical internet are analyzed. In combination with the existing tactical internet simulation system,a tactical simulation method is proposed, and the process of network construction and business planning is described. Simulations of network construction and battle scenario construction in this method are expounded via the example of Marine Corps tactical Internet. The experiment indicates that the proposed simulation method could help PLA’s military tactical internet and its application, and this may serve as a guidance to carry out combat training and combat technology research in electronic information range.

military tactical internet; EPLRS ( Enhanced Position Location and Reporting System); SINCGARS (Single Channel Ground and Airborne Radio (sub) System)

10.3969/j.issn.1002-0802.2015.10.012

2015-05-01；

2015-07-28 Received date:2015-05-01；Revised date：2015-07-28

TN915.85

A

1002-0802(2015)10-1157-05