衛星通信在數據鏈系統中的應用

韓 路

（中國電子科技集團公司第二十研究所，陜西 西安 710068）

0 引 言

近年來，世界各國針對數據鏈的研究開始逐漸增加，而對數據鏈系統展開研究的主要目的是能夠讓其適應現代科技環境中對信息傳輸的高精準度和全方位特征要求，旨在提升對信息數據的掌控水準，并同時滿足對數據信息通信的高質量要求。在數據鏈技術的支持下，各種系統所具有的功能價值得到了充分體現，而隨著科學技術的發展和現代信息傳輸要求的不斷提升，現有的數據鏈系統依然無法完全滿足實際使用的需求。因此，要想實現對數據鏈系統的升級換代，引入衛星通信技術是一個最佳的選擇，采用衛星通信技術對數據鏈系統進行全面的優化和升級，不僅能夠大大提升信息數據的傳輸質量，也能夠拓展其覆蓋范圍，延長數據鏈系統的信息傳輸距離。

1 衛星數據鏈系統概述

在現代化的信息傳輸理念下，數據鏈系統得益于其所擁有的諸多優點，逐漸被應用開來。其作為一種通信鏈路，可以利用傳輸機器來讀取已經被格式化的信息。此外，數據鏈系統還具有對數據信息進行自動化處理的能力，其數據格式也相對較為固定，這為戰術的布置和實施奠定了良好的基礎。在對數據鏈系統進行設計的過程中，不僅需要對通信協議進行明確，而且需要對信息格式進行確定，并結合信息傳輸平臺所具有的特征來為數據信息的傳輸和共享提供支撐。隨著科學技術的不斷發展，世界各國都針對數據鏈系統和衛星通信之間的融合展開了研究，這有助于充分發揮出數據鏈系統所具有的功能優勢，并同時完善數據鏈的組網體制，提升其信道的適配性。在衛星數據鏈技術的支撐下，使得系統對于信息數據的傳輸進行格式化更加高效和快捷，從而做到滿足現代化條件下進行數據傳輸的使用需求。由于衛星數據鏈系統有著優異的綜合性能，并且隨著科學技術的不斷發展，其應用和覆蓋范圍也必將不斷延伸。

衛星數據鏈系統在運行過程中對于衛星的有效荷載有著十分高的要求，這在很大程度上改變了數據鏈系統的某些功能和應用模式，而X頻段的透明轉發方式和特高頻（Ultra High Frequency，UHF）所具有的良好使用效果能夠在最大程度上發揮出中繼衛星的互聯作用，充分體現出數據鏈系統進行衛星組網的價值[1]。衛星數據鏈的星載方式主要有透明轉發和星上處理兩種，透明轉發主要用于對信號的轉發，而星上處理則能夠用于快速調整對衛星進行數據傳輸的波形。在實際應用中，一般都會采用上述兩種方式搭配使用的策略，在對信息進行超視距傳輸的過程中，衛星的通信功能發揮出了十分關鍵的作用，但由于受到設計的影響，使得某些組網體制在對信息數據進行分發的過程中無法完全滿足使用過程中對實時性和高可靠性的要求。

2 衛星通信在數據鏈系統中的應用

Link-16是一種在世界各國各個領域內被廣泛應用和大量部署的主用數據鏈系統，雖說其擁有著諸多優點，但同樣也存在著視距較短的問題，這嚴重影響了其發揮出應用的價值和功能[2]。為了能夠解決這個問題，有關國家投入大量的人力、物力以及財力對其展開了研究，嘗試著采用衛星通信以及地面網絡和Link-16進行有機結合，使得該系統能夠具備超視距的能力。當前階段，世界各國對于數據鏈系統的開發和研究主要有衛星戰術數據鏈（Satellite Tactical Data Link，STDL）系統、衛星戰術數據鏈J（Satellite Tactical Data Information Link-J，S-TADIL J）系統以及聯合距離擴展（Joint Range Extension，JRE）系統等幾種不同的類型。

2.1 STDL系統

由英國研制開發的STDL系統是一個趨近于實時的戰術性數據鏈系統，采用了單一超高頻（Super High Frequency，SHF）頻段的時分多址作為衛星通信方式，這樣便能夠大幅度提升數據鏈系統的視距通信距離，使其具備了超視距通信的功能[3]。STDL系統具備網絡、廣播以及群鏈路3種不同的工作模式，能夠滿足系統內各個成員之間點對點、多對點以及群組進行信息共享的需求。在體系方面，STDL系統的岸基設備主要是由臨時系統計劃計算機、衛星通信系統、岸上功能管理器以及衛星計劃部門等構成；而平臺側所使用的設備主要包含網絡調制解調器、終端計算機等。網絡調制解調器和網絡終端計算機之間使用了國際標準化組織（International Standardization Organization，ISO）協議來實現相互之間的通信功能。該系統充分利用起了衛星通信鏈路、岸上以及系統平臺上的通信鏈路，從而實現了對數據鏈系統傳輸距離的延伸。

2.2 S-TADIL J系統

美國所研發的S-TADIL J系統使用了UHF頻段來作為按需分配多路尋址（Demand Assigned Multiple Access，DAMA）衛星通信數據的傳輸體制，其具有對系統終端設備站分配時隙進行實時改變的能力，能夠在很大程度上降低時分多址進行信號傳輸所消耗的功率。S-TADIL J系統具有兩種不同的運行方式，即同步以及半雙工[4]。與此同時，S-TADIL J系統還具有一定區域內的組網功能，它可以選擇一個衛星戰術數據鏈來作為網絡控制主站，并連接多個衛星戰術數據鏈網關單元作為成員構建起區域網絡，該網絡節點采用優化和更新后的Token Passing協議來作為網絡成員之間進行信息傳輸的協議。

由S-TADIL J系統的網絡結構可以看出，該系統的組網方式依然是基于聯合戰術情報分配系統來進行升級和優化，而為了能夠提升信息傳輸距離，特意為該系統的處理器加裝了衛星連接接口，從而使得S-TADIL J系統利用衛星作為中繼站具備超視距數據通信的功能，大大提升了數據鏈系統的綜合性能。

2.3 JRE系統

為了能夠更好地解決超視距通信過程中占用數據時隙的問題，美國采用衛星網關來對數據分配系統進行連接的方式實現了對其信息傳輸距離的延伸，并在此基礎上開發設計出了JRE系統。該系統從本質上講仍然是一種基于Link-16系統和其他傳輸信道進行消息網關的適配，具有較高的適配性，能夠支持衛星信道、IP網絡以及短波信道等多種形式的信道傳輸數據鏈格式化消息。

JRE系統采用的是當前階段被廣泛應用的計算機網絡協議，來完成在不同網絡之間的信息互聯，具有兩種不同的部署方式，即在原有系統的基礎上直接加入JRE，或者構建起一個全新的獨立系統來為JRE進行信息處理提供能力[5]。上述兩種使用方式具備各自不同的特點，具體來講，在原有作戰系統中加入JRE具有工程量小、安裝較為簡單的優勢，但同時也需要對原有系統的軟件進行適配性更新；而構建新的獨立系統則需要對系統的硬件重新進行規模化部署，無疑大大增加了工程量和工作難度。

3 衛星通信在數據鏈系統中的應用對我國的啟示

3.1 優化系統體系結構

通過對上述數據鏈系統中應用衛星通信的案例介紹可以看出，英美等國家在衛星數據鏈系統的研發中投入了大量的人力和物力，并正在逐步加大對該系統的研發力度，以便使其能夠具有更大的容量和更高的信息傳輸速率，從而為構建起現代化條件下的立體通信體系奠定堅實的基礎。對此，我國也應加大對于衛星通信在數據鏈系統中應用的研發力度，以便不斷對現行的體系結構進行優化和完善，進而提升系統的可靠性與穩定性。衛星數據鏈系統主要是由鏈路層、傳輸層以及應用層3大部分組成，在此基礎上對衛星數據鏈系統加裝運行維護系統和安全保護系統，能夠做到在最大程度上降低衛星數據鏈系統的運行風險，避免其在進行信息傳輸過程中受到外界各種因素的干擾。具體來講，應用層主要是由共用框架模塊、通信接口處理模塊以及數據綜合處理模塊組成，衛星通信系統之間的密切聯系能夠滿足系統對于信息傳輸的要求，這為現代化的作戰提供了制定豐富戰術的環境基礎[6]。傳輸層主要是由傳輸協議轉換模塊、接口模塊以及流量模塊3大部分組成，而鏈路層則主要是由調制解調器模塊、網絡控制模塊以及底層數據模塊3大部分組成。此外，需要注意的是，在衛星通信數據鏈系統實際使用過程中還應加強對于信息數據安全、通信鏈路安全的保護，并同時對所要執行任務的特點進行深入了解，科學合理的進行系統網絡規劃，以便能夠充分發揮出衛星數據鏈系統所具有的價值，提升對于系統的運行維護水平。

3.2 升級裝備功能

要想對我國現有的系統體系進行升級和優化，對戰術數據系統、接口控制處理器以及傳輸通道等數據鏈系統中的關鍵組成設備進行升級是其中最為重要的一部分，它能夠提升衛星數據鏈系統的運行效率，從而滿足我國信息傳輸建設的需求[7]。具體來講，在對戰術數據系統進行升級和完善時應從對戰術數據的綜合處理能力入手，主要針對信息命令收發功能、態勢融合功能等進行升級，并同時提升接口對信息的處理能力，避免出現通信受阻的情況；在對接口控制處理器進行升級和完善時，則應注重對業務的控制，同時注重對數據鏈消息的適配性進行確定；在對傳輸通道進行升級優化的過程中，應注重對消息接入控制效果的強化。因為衛星通信的適應能力是影響數據鏈系統功能的一個主要因素，所以在對其進行優化升級的過程中應不斷強化對系統通信協議的合理化控制，以便能夠在傳輸格式化消息的過程中將衛星信道所起到的作用最大化，進而提升數據鏈系統的傳輸速率和穩定性。系統在傳輸標準格式化消息時會對應用層中的軟件產生一定影響，因此在對應用層軟件進行升級優化時應本著確保數據穩定性的原則來開展相關工作，將提升衛星通信在數據鏈系統中的實用性作為重點，以便為提升我軍的整體作戰水平打下堅實基礎。

4 結 論

優化和升級數據鏈系統的功能，將衛星通信引入數據鏈系統的設計中是在現代化通信條件下提升我國整體信息傳輸水平的一個關鍵措施。而對于衛星數據鏈的設計和應用來講，這是一個十分復雜的系統性工程，需要綜合一體化的信息服務平臺、有效的信息交換模式以及衛星網絡服務等多方面系統之間的相互配合，才能夠充分發揮出其最大的應用價值。在未來的通信環境下，為了保障信息的安全性和保密性，就需要具有更大容量、更高速率、更高頻段的數據鏈系統作為支撐，而對于衛星數據鏈的研發則是全域戰場信息資源能夠高效運用的前提和基礎。