常见的网络通信设备互联网资源包括哪些常见的网络设备种类

Mark wiens

发布时间:2023-06-19

  文中从分析美军基于丰富的实战经验提出的一系列信息化装备作战理论、系统建设及发展方向出发,系统性总结美军网络化作战体系的发展脉络,通过对未来空基网络化信息系统的整体发展进行深入研究,提出了空中机群战术战法设计、空中机群联合信息环境、通信网络融合理论与方法、电磁武器及信息武器打击链理论等四个方面思考,用于启发并指导空基网络化信息系统的顶层设计和系统研发

常见的网络通信设备互联网资源包括哪些常见的网络设备种类

  文中从分析美军基于丰富的实战经验提出的一系列信息化装备作战理论、系统建设及发展方向出发,系统性总结美军网络化作战体系的发展脉络,通过对未来空基网络化信息系统的整体发展进行深入研究,提出了空中机群战术战法设计、空中机群联合信息环境、通信网络融合理论与方法、电磁武器及信息武器打击链理论等四个方面思考,用于启发并指导空基网络化信息系统的顶层设计和系统研发。

  随着信息技术、智能技术在现代信息化战争中的广泛应用,在世界范围内兴起了一场新军事,尤其以美军为首的西方国家,以网络中心战[1]、空海一体战[2]、电磁频谱战[3]、决策中心战[4]等顶层作战概念、先进军事战略为指导,依托其先进技术优势和经济实力,开启了军事信息化、无人化和智能化的发展之路。

  随着空中、海面等作战资源种类的日趋繁多,战场电磁环境的日益复杂,以夺取战场制空主动权的空中作战力量越来越受到各国广泛而高度重视,空中作战已成为一种独立作战样式[5],以美军为首要的西方国家之所以能够在海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争、伊拉克战争、利比亚战争和“卡西姆∙苏莱曼尼”斩首行动等历次军事行动中全面掌握战场信息控制权,主要依靠就是其强大的空中力量[6]而形成的空中协同作战体系和联合作战的空中优势、信息优势、决策优势以及行动优势而形成的绝对优势。

  自文献[7]提出面向未来信息化条件的联合作战和体系作战空中机群机动作战 “空基网络化信息系统(Airborne and Networked Information System,ANIS)”基本概念、系统内涵、系统架构和关键技术以来,本文尝试着从对美军体系对抗的剖析出发,提出了空基网络化信息系统发展构想,用于启发并指导空基网络化信息系统的顶层设计和系统研发。

  通过对美军空中平台作战体系分析、作战理论和作战运用等深入研究,发现美军建设空中作战体系的三个方面发展脉络。

  美军基于丰富的实战经验和深入的作战理论研究牵引信息系统建设,并将传统平台、武器、网络和传感器单一点对点集成方法提升为体系工程(System of System, SoS)方法,将基于作战任务所需的作战能力考虑在内,进行体系顶层设计,指导信息系统整体设计集成。

  从1991年的海湾战争实践中,美军发现其打击链存在巨大缝隙,从发现目标到实施打击的反应时间需要百余分钟。因此,美军将空中作战机群打击链理论及运用研究作为重点,逐步形成了由“C4ISR”→“C4ISR+K”概念和实战化转变,用于以预警机为核心的“发现、定位、跟踪、瞄准、交战、评估”打击链设计,不断优化打击链流程,缩短打击链闭环时间,以提高体系作战的整体响应时间,从海湾战争(1991年)中的100 min缩短到科索沃战争(1999年)的40 min、阿富汗战争(2001年)的20 min、伊拉克战争(2003年)中的10 min、利比亚战争(2011年)中的5 min以内[8-9]。可见,美军以作战需求为牵引,明晰了“不断增加各个战场要素互联互通互操作程度”、“不断缩短从传感器—决策者—武器的响应时间”作为其核心追求目标,并不断通过局部战争验证和优化,实现了作战能力和装备持续能力升级。

  第二,以体系工程思想为指导,将空中装备采办策略从单项目、单装备角度扩大至任务领域,强调按机群项目统一设计与采办。

  系统与系统之间“烟囱”问题给美军作战能力升级及系统综合集成带来了极大困扰,美军将遵循体系工程思想作为解决问题的关键互联网资源包括哪些,强调在项目和系统论证规划之初,就将任务能力纳入考虑,进行体系顶层设计,实现从“装备体系化”到“体系化装备”的转变。2014年4月16日,《2014—2025年美国海军航空兵构想》[10]正式发布,指出:美国海军航空兵在机群的设计层面及采办过程中,都必须将其视野从单项目、单装备角度扩大至任务领域;美国海军航空兵任务必须集成化,空战必将更大程度地要求海军飞机的集成,同时要求E-2D等作战飞机平台加强与水面舰船等武器平台的协同,共同构成空基网络化信息系统支持下的打击链体系。

  美军以支撑“发现、定位、跟踪、瞄准、交战、评估”(Find Fix Track Target Engage Assess,F2T2EA)打击链构建为核心[9],缩短打击链闭环时间是速战速决的关键[10],从打击链形成到任务计划编制、战场情报信息准备等,贯穿于F2T2EA全过程。解决跨平台传感器与武器之间的信息交连难题,注重以预警机为战场管理空中核心的有人+有人、有人+无人、无人+无人一体化协同作战使用,以进一步提升空基网络化信息系统支持下的空中作战机群体系作战能力。

  1)围绕流转信息的高效共享与精确控制,评估打击链系统能力差距,指导各环节装备系统研制与集成。

  美军认为实现集成作战的重要途径是以“打击链”为整体(而非单个装备)一体化评估现有“打击链”系统能力,进而指导武器装备实现一体化集成。

  集成作战概念是美军多年来遂行作战任务的核心,也是作战司令部联合海军、海军陆战队、空军、陆军及其他军种作战获取胜利的指导性原则,已成为美军最高级别司令部作战法则,其本质是实现信息在各作战环节中的高效共享与精确控制。为此,美军提出集成能力技术基线(Integrated Capability Technology Baseline, ICTB)方法分析威胁、任务和能力,以及作战能力基线(Warfighting Capability Baseline, WCB)方法分析打击链及系统能力差距,并在2013年9月完成了160多条高优先级打击链评估,用以指导美军各环节武器装备建设[11]。

  2)聚焦跨平台协同打击,提出“海军一体化火控防空系统[12](Naval Integrated Fire Control-Counter Air,NIFC-CA)”,构建以E-2D预警机为核心的跨平台远程交战和超视距空中防御能力—超视距打击链。

  2007年,为满足远程防空作战需要,以“在更大范围内应对威胁”,将其作为美海军未来“海盾牌”系统的核心部分之一。NIFC-CA系统重点构建三条跨平台超视距打击链[13-14],即海上打击链(From The Sea, FTS)、空中打击链(From The Air, FTA)、陆上打击链(From The Land, FTL),每条打击链都包含传感器网络、武器控制系统以及主动制导导弹。该系统突出E-2D预警机作为未来海战网络的战场管理中心地位,不仅形成了从预警机到战斗机、海面舰船的打击链常见的网络设备种类,同时也具备了预警机直接控制到导弹的打击链。NIFC-CA系统提供了一套“基于能力的防空反巡网络化解决方案”,解决了跨平台信息共享、分布式打击难题,将使美海军的防御纵深远超过基于单舰艇平台的防空武器控制系统所提供的能力,可使美海军的舰空防御范围超过几乎所有现役空射反舰导弹的射程。

  3)为了挫败敌人的攻击,通过寻找、扰乱和突破敌人打击链薄弱环节,美海军舰队指挥部提出了战备打击链(Renovate Kill Chain, RKC)[11]的综合方法,其对战备生成部队的程序进行描绘,如同传统的打击链记录获取武器过程,帮助识别性能和战备的差距互联网资源包括哪些,找到改进根源分析,将可用的资源与使用方法和要达到的战略结果进行相关联,以确保整改战备生成战斗空间内的舰队、系统指挥、型号指挥和其他合作方密切协调的一种首尾相连的程序。

  美军通过逐步完善种类齐全的通信网络系统以及基于网络的应用系统建设,从战术数据链、通信网络、图像及信息产品等不同层面为不同平台提供以网络为中心的信息服务。

  对于未来空中作战体系建设,美军坚持开放式系统架构发展策略,提出“未来空基能力环境”常见的网络设备种类,以缩短打击链中部署新能力的时间。

  进入21世纪,尤其是在网络中心作战思想指导下,机载任务系统和航空电子设备的复杂程度显著增加,严重影响到了美军打击链中新装备的部署能力,对制定一个支持和鼓励通用、开放的系统架构技术标准需求变得越来越强烈。

  在这一背景下,美军提出了基于开放式架构的发展策略,重点发展未来空基能力环境[15](Future Airborne Capability Environment, FACE)和体系集成技术及试验[16](System of Systems Integration Technology and Experimentation, SoSITE),目的是实现以网络为中心的多平台系统从纵向集成向横向集成的演进,实现服务化、开放式的集成架构和基础设施,缩短打击链中部署新能力的全域作战响应时间。美军认为:FACE是一项跨越性的创新步骤,建立更开放的系统架构,有利于国防采办互联网资源包括哪些。

  2015年3月13日,美军对海上战略进行了首次修改,提出了《21世纪海上力量合作战略》[17]。新战略中首次提出了“全域介入”概念,即确保美军在海、空、天、陆、网络空间和电磁频谱空间中的行动自由常见的网络通信设备,并在其实施指导方针中明确指出通过使用电子干扰、黑客攻击互联网资源包括哪些、高功率微波、激光和电磁轨道炮武器等,在电磁域和信息域投送力量、创新作战优势,逐步减少对导弹的依赖,转而寻求火力打击与非火力打击相结合相集成的综合打击优势。

  电磁频谱战(Electromagnetic Spectrum Warfare, EMSW)是在2015 年12 月2 日美国发布的《电波制胜: 重拾美国在电磁频谱领域的主宰地位》[3,18]研究报告首次提出的作战样式,扩展了基于导弹武器的传统范畴,美军实施电磁频谱的利用与控制,将“低至零功率”的无源应用到电磁武器打击。

  决策中心战[4](Decision Center Warfare, DCM)是在2019年美军在《重夺制海权:美国海军水面舰队决策中心战转型》[19]报告中提出的作战概念,目的就是打击对手“观察—判断—决策—执行(Observation- Orientation-Decision-Action, OODA)”过程中的“判断”环节,使敌方难以判断己方作战意图,进而做出有效的战场决策。

  要提高空中多平台之间协同作战水平,提升空中作战平台的体系对抗能力,由单一节点向体系能力跨越,必须有一个以网络为中心、连接空中异构平台的网络化信息系统,整合空基射频资源、计算资源、存储资源和信息资源等异构平台资源。

  1)系统之间的关系。作战中空基网络化信息系统与天基系统、海基信息系统、地基信息系统互联网资源包括哪些,特别是与地面指挥所之间关系如何确立、如何进行指挥协同;

  2)空中多平台之间的关系互联网资源包括哪些。预警机、侦察机、战斗机、干扰机、无人机和武器等平台资源在作战中体系定位、扮演角色和协同作战关系,以及空中多平台上装备的不同雷达、红外和电子侦察等传感器如何进行协同,形成协同预警探测、协同侦察定位能力;

  3)要素协同运行的规则。在不确定性的和多发性的外部作战环境下,各系统和作战平台通过怎样的运行规则优化作战序列,相互融为一体形成贯通的打击链路,从而遂行网络化协同打击作战任务;

  4)长远发展及装备适用性。根据美军未来作战概念及空中作战体系发展趋势,其将逐步完成以导弹攻防为主体的网络中心战、空海一体战的对抗模式向以集成的综合火力打击为主体的赛博空间战[22]对抗模式、演化博弈[23]转变,逐步实现非对称的绝对优势能力。

  因此,针对打赢信息系统支持下机械化战争需求,要立足现有要素,以构建基于预警机的导弹武器打击链为核心,加强电子信息装备和满足机械化战争规律的空基网络化信息系统建设,以充分利用空基平台机动、广域优势,尽早尽远及时发现、连续跟踪和准确识别空、地、海目标,综合天基、海基、地基等其他传感器态势信息,形成完整的、统一的和理解一致的战场态势,与海空军指挥机构协同或独立完成诸军兵种联合作战指挥任务,具备体系作战、远程打击和应对低空/超低空、隐身目标空袭以及高价值目标打击能力常见的网络通信设备。

  同时,考虑长远发展以及美军赛博空间战的潜在威胁,针对未来打赢信息系统支持下信息化战争的需求,以电磁武器打击链[24]、信息武器打击链[25]相关理论研究和装备研制为重点,探索满足信息化战争形态演进规律和发展的空基网络化信息系统建设思路。具体开展以下四个方面发展研究。

  随着预警机、侦察机、反潜机、战斗机、电子战飞机、无人机、导弹等空中平台逐步要素齐全、功能完备,构建以预警机为核心的空基网络化信息系统空中机群作战方法研究,以适应网络化作战需求,围绕面向多样化打击任务,重点开展多打击链协同作战的模式与规则、框架理论模型,建立以预警机为中心的空中机群作战序列模型,研究基于序贯博弈的多打击链协同作战行动序列生成模型。

  针对海上方向远程远海打击能力需求,为适应海空作战环境的复杂、作战节点的高机动、战场态势的高动态、打击目标的强突防等特性,研究空中机群遂行多样化打击任务作战过程中的态势生成理论、动态打击优化方法等决策支持技术,进一步提升空基网络化信息系统支撑空中机群打击链的能力,以发挥并满足预警机打击链“看得远、打得快、打得准、打得多”对信息系统的能力需求,更加合理地分配时间、平台、武器弹药和战略保障等作战资源,并牵引和指导信息系统机群联合信息环境和通信网络的功能和性能设计。

  以空中机群网络化的作战任务和系统功能为牵引,通过空中机群信息系统资源控制与信息服务模型,适应和实现异构多平台、多系统等多要素的统一表征,建立能力与资源估计理论,支持机群任务和资源分配能力。

  2)研究面向任务的机群网络化作战信息系统运行机制,建立以数据为中心、按需调度的业务实现逻辑,提出在复杂、高速动态环境下的任务需求,实现服务松耦合、能力即插即用的系统构建方法;

  3)开展能力动态部署方法研究,包括任务调度、数据服务、高效传输服和资源管理,实现任务与资源的动态管理空中机群网络化信息环境;

  4)建立具有开放、高效、鲁棒等技术特征的空中机群联合信息环境标准规范,为平台资源动态接入信息环境奠定技术基础常见的网络通信设备,服务于空中机群网络化作战应用需求。

  针对空中机群通信网络中链路与任务绑定而无法满足多样化信息交互需求,网络资源静态分配而无法动态按需接入调配等难题,研究面向空中机群融合网络的系统信息理论,研究设计异质多链异构融合网络体系架构,实现多种异构网络的互联互通常见的网络通信设备。

  提出网络资源虚拟化和智能管控方法,实现实时并发多任务与异构网络资源的高效调配,提高资源利用率。研究基于系统信息理论的异质多链多网匹配传输模型、多任务优先级排队动态数据调度方法等,适应高机动、高动态环境下信号快衰落、大多普勒频移等动态瞬变电磁环境,提高机群通信网络整体鲁棒传输能力和链路利用效率。最终满足机群网络化作战对通信网络需求,确保将正确的信息在恰当的时间发送至正确的接收对象,为多打击链协同打击提供通信网络化支撑能力。

  空基网络化信息系统作战疆域广阔,作战环境和斗争形势复杂,构成要素众多,内外信息交互量大,且以无线通信为主,是一个复杂、开放、非线性的复杂系统。根据突变论思想[26],当出现不可避免的缺陷时,由于结构高度敏感,其承载能力将会突然变小,出现突然的、全面的塌陷,因而其优越性与脆弱性、倍增与倍减均同时存在,作战要素网络聚能、整体释放的同时,难以避开“一毁俱焚”脆弱关键节点[27],通过探索电磁武器打击链和信息武器打击链,实施电子系统攻击、电磁系统封锁与攻击、网络系统攻击,确保在赛博空间内自如行动的同时,拒止敌方自如行动,实现敌方传感器破坏、数据控制、决策支持降级、指挥控制破坏、武器系统降级等作战效能,最终形成“导弹武器+电磁武器+信息武器”打击链结合体。

  本文从系统性分析总结美军空中协同作战体系的发展脉络和体系建设出发,提出从空中机群战术战法设计、空中机群联合信息环境、通信网络融合理论与方法、电磁武器及信息武器打击链理论和装备研制等四个方面提出了未来空基网络化信息系统的整体发展思考研究,目的是用于启发并指导空基网络化信息系统顶层设计和工程研发。

  [4]陈翀昊,蔡飞,陈皖玉,等.基于方案智能推荐的辅助决策模块设计[J]. 指挥与控制学报,2021,7(2):197-202.

  [6]CLIFF R .撼天裂地—21世纪中国空军的作战理念[M].郭拓荒,译. 北京:国防大学出版社,2013.

  [20]陆军,乔永杰,张先超.导弹武器打击链理论与方法研究[J].中国电子科学研究院学报, 2016,11(4):341-345.

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