采用柵格技術(shù)實現(xiàn)防空情報組網(wǎng)

李宏權(quán),周 俊,燕海濤

(1.空軍指揮學(xué)院 研究生管理大隊,北京 100097;2.空軍雷達學(xué)院 預(yù)警監(jiān)視情報系,武漢 430019)

1 引 言

柵格就是“構(gòu)筑在高速互聯(lián)網(wǎng)上、將高性能計算機、大型數(shù)據(jù)庫、傳感器和遠程設(shè)備等融為一體,為用戶提供更多的資源、功能和交互服務(wù)的一組新興技術(shù)”[1]。軍事信息柵格就是按照柵格技術(shù)體系,在統(tǒng)一的框架下,通過高性能計算機、大型軍事數(shù)據(jù)庫、戰(zhàn)場探測監(jiān)視設(shè)備、指揮通信設(shè)備、火力控制系統(tǒng)的跨地域高速無縫鏈接,建立一個安全、可靠、統(tǒng)一和互聯(lián)、互通、互操作的信息基礎(chǔ)平臺,以實現(xiàn)計算機網(wǎng)、傳感器網(wǎng)和作戰(zhàn)平臺網(wǎng)的綜合集成。

隨著信息化戰(zhàn)爭的發(fā)展,信息網(wǎng)絡(luò)化的戰(zhàn)場將把偵察、指揮、控制、通信、打擊、毀傷評估等“作戰(zhàn)職能”以及所有的作戰(zhàn)力量連成一個有機的整體,使得陸、海、空、天戰(zhàn)場上的每一個指揮官、每一個士兵、每一個作戰(zhàn)平臺均能獲得戰(zhàn)場信息共享[2]。長期以來,對空雷達、電子對抗、氣象和偵查等情報信息各成體系,互不連通,這種空中情報保障方式與現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要存在較大差距。情報通信只與有隸屬關(guān)系的上級和有關(guān)航空兵部隊的信息系統(tǒng)建立了連通關(guān)系,而未與其它軍兵種的信息系統(tǒng)實現(xiàn)更加廣泛的連通。隨著近幾年來計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,在組網(wǎng)工程的推動下,這一情況得到初步改善,重要作戰(zhàn)方向的情報連通和共享范圍取得了很大的進步,但從整個情況看,連通范圍仍然有限。各空情保障系統(tǒng)得之不易的信息仍然不能在作戰(zhàn)時快速產(chǎn)生“情報—決策—行動”的效能。隨著國防信息基礎(chǔ)設(shè)施的加速建設(shè),防空情報已具備了組網(wǎng)條件,如何構(gòu)建一個科學(xué)、合理、高效的防空情報綜合保障網(wǎng)是當(dāng)前急需研究的問題之一。

2 防空情報組網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

防空情報組網(wǎng)系統(tǒng)是集信息收集、處理、管理、分發(fā)為一體的信息系統(tǒng),它為各作戰(zhàn)平臺提供一致的公共作戰(zhàn)圖像,是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中聯(lián)合作戰(zhàn)、協(xié)同作戰(zhàn)、精確打擊不可缺少的手段,使各參戰(zhàn)平臺對戰(zhàn)場的態(tài)勢感知能力得到巨大提升。系統(tǒng)的主要任務(wù)是完成情報收集、指揮引導(dǎo)、輔助決策和武器控制等工作。隨著防空情報系統(tǒng)的種類、數(shù)量和規(guī)模的不斷增加,通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不斷擴大,通信方式不斷多樣化,防空情報系統(tǒng)組網(wǎng)工作越來越復(fù)雜。由于某些局限性和軍事領(lǐng)域的特殊性,防空情報系統(tǒng)在許多方面不能直接使用因特網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備,這就需要構(gòu)建一個先進的防空情報網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使其能夠適應(yīng)未來作戰(zhàn)需要。

軍事信息柵格是一個具有分布處理能力的綜合集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),它將整個一體化指揮信息系統(tǒng)劃分為若干個信息柵格單元,可以做到情報信息分布處理,柵格單元抗毀接替,信息服務(wù)按需定制。系統(tǒng)能夠針對不同用戶提供所需要的、可處理的信息,能在正確的時間、將正確的信息以正確的形式傳送到正確的使用者手中,從而幫助用戶將信息獲取能力最大限度地轉(zhuǎn)化成為科學(xué)的決策能力。防空情報組網(wǎng)將按照柵格技術(shù)體系,在現(xiàn)有通信條件下,依托指揮專網(wǎng)和各軍兵種支線網(wǎng),構(gòu)建一體化、扁平式的防空情報保障網(wǎng)絡(luò)。使用IP及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把戰(zhàn)場傳感器、處理單元、作戰(zhàn)系統(tǒng)等組織起來,形成防空情報柵格網(wǎng)。防空情報組網(wǎng)系統(tǒng)柵格網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 情報組網(wǎng)系統(tǒng)柵格網(wǎng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Architecture of intelligence grid system

各類情報源包括對空雷達、電子對抗、技術(shù)偵察、飛行和氣象等,以及聯(lián)指、其它軍兵種、人防、民航等支援情報,同時也支持預(yù)警機、警戒機、三軍聯(lián)合信息分發(fā)系統(tǒng)(JIDS)、地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)和機動雷達等新裝備的隨遇入網(wǎng)。

處理單元由柵格網(wǎng)中的各業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)和處理中心組成。

情報用戶包括航空兵、地空導(dǎo)彈兵、雷達兵等戰(zhàn)場裝備和空軍各級指揮機構(gòu),以及陸、海、二炮友鄰軍兵種的指揮信息系統(tǒng)。

3 防空情報組網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)

五層沙漏模型[1]是柵格網(wǎng)絡(luò)中典型的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),它是一種以“協(xié)議”為中心的分層體系結(jié)構(gòu)模型,定義了每一層的運行機制、接口、模式和協(xié)議等。盡管先進的柵格網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為信息傳輸構(gòu)建了快速通道,但是由于系統(tǒng)與系統(tǒng)之間存在的異構(gòu)性以及對分布式存儲信息的集中訪問等問題還沒有一個徹底解決方法,造成了一個個孤立于網(wǎng)絡(luò)之外的信息“孤島”,從而制約了信息之間的交流,因此需要在柵格網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上,制定一種新的網(wǎng)絡(luò)連接標(biāo)準(zhǔn),它應(yīng)當(dāng)是防空情報網(wǎng)上的各類系統(tǒng)共同遵守的通信規(guī)則,以實現(xiàn)各類信息系統(tǒng)之間的互連、互通、互操作。

在防空情報組網(wǎng)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中,信息源、武器平臺或系統(tǒng)等接入防空情報柵格網(wǎng)按照物理層、網(wǎng)絡(luò)層、標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換層、服務(wù)層、作戰(zhàn)接口層5個層次進行交互。每一層遵照自身的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),保證為其上層提供服務(wù),其層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 情報組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)Fig.2 Protocol of intelligence grid

3.1 物理層

物理層是指用于傳輸信息的通信設(shè)施,主要包括光纖通信、無線通信、衛(wèi)星通信和接入節(jié)點等,為系統(tǒng)提供有效的物理信道。防空情報柵格網(wǎng)中可以采用的物理層接口標(biāo)準(zhǔn)有 EIA/TIA-232、V.35、G.703/G.704、ITU-T 、STM-1(OC-3)、IP over SDH(簡稱 POS)、STM-4(OC-12)、IP over SDH和Z接口等。

3.2 網(wǎng)絡(luò)層

防空情報組網(wǎng)系統(tǒng)在有線方面可以采用IEEE 802.3網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn),無線網(wǎng)絡(luò)方面采用IEEE 802.11網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)選用TCP/IP協(xié)議作為統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。首先,IP協(xié)議可橫跨局域網(wǎng)、廣域網(wǎng),幾乎所有局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)系統(tǒng)及設(shè)備均支持IP協(xié)議,是不同媒體傳輸方式的最佳協(xié)議。其次,IP協(xié)議為數(shù)據(jù)報類協(xié)議,其傳輸?shù)捻憫?yīng)時間較好,協(xié)議交互少,較適合于數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)男枰?。目前廣泛使用的是IPv4版,為了克服IP協(xié)議的一些不足,又發(fā)展了新的IPv6版[3]。IPv6版在原版本基礎(chǔ)上改進端對端的安全,通過減少信息包的丟失,增強移動通信能力,擴展IP地址空間。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換層

(1)信息交換標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前各個系統(tǒng)都有自己的信息交換標(biāo)準(zhǔn),為了防空情報組網(wǎng)系統(tǒng)的互通,必須轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的信息交換標(biāo)準(zhǔn)。雷達、電子對抗、偵查和氣象等情報源要接入系統(tǒng),就必須進行信息標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一,否則接收到的情報無法識別處理。標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換層將對接收到的雷達、電子對抗、技術(shù)偵察、飛行等原始信息進行格式轉(zhuǎn)換,生成情報柵格網(wǎng)中的內(nèi)部通信標(biāo)準(zhǔn),供上層傳輸使用。

(2)用戶網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件標(biāo)準(zhǔn)

防空情報組網(wǎng)系統(tǒng)的信息源接入是基于IP的網(wǎng)絡(luò)方式,用于信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)傳輸軟件必須符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)才能實現(xiàn)與各指揮信息系統(tǒng)的信息互通。防空情報組網(wǎng)系統(tǒng)采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件,確保和各類系統(tǒng)互通和通信安全。

3.4 服務(wù)層

服務(wù)層是指利用通信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施接收標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換層的數(shù)據(jù),根據(jù)需要調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)為需要情報的各類用戶服務(wù)。主要包括用戶快速入網(wǎng)的即插即用、情報獲取的定制和分發(fā)、時間服務(wù)、資源調(diào)度、系統(tǒng)診斷和監(jiān)控以及對用戶進行注冊、認(rèn)證、授權(quán)等管理。

(1)即插即用服務(wù)

實現(xiàn)情報源和情報用戶的隨遇入網(wǎng),即時服務(wù)。

(2)情報定制和分發(fā)

情報定制和分發(fā)是防空情報組網(wǎng)系統(tǒng)重要的服務(wù)功能,根據(jù)用戶的定制,實現(xiàn)情報的適時、準(zhǔn)確分發(fā)。

(3)時間服務(wù)

為情報柵格網(wǎng)上的各個處理單元提供統(tǒng)一的時間服務(wù)。

(4)資源調(diào)度

定義管理柵格資源的服務(wù)協(xié)議,管理調(diào)度的資源包括計算資源、數(shù)據(jù)存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源、軟件資源和其它系統(tǒng)資源。

(5)系統(tǒng)診斷和監(jiān)控

對柵格資源的使用情況進行監(jiān)控,并能對出現(xiàn)的故障進行診斷和恢復(fù)。

(6)認(rèn)證服務(wù)

在資源信息、資源管理協(xié)議和安全協(xié)議的基礎(chǔ)上提供資源的全局策略運用服務(wù)。

3.5 作戰(zhàn)接口層

作戰(zhàn)接口層是作戰(zhàn)裝備通過各種協(xié)作和資源(主要是綜合防空情報)訪問協(xié)議使用情報網(wǎng)柵格資源,包括指揮控制系統(tǒng)、武器平臺、傳感器、數(shù)據(jù)鏈等。

4 防空情報組網(wǎng)系統(tǒng)接入方法

防空情報組網(wǎng)系統(tǒng)的信息源接入依靠軍用基礎(chǔ)通信資源,包括指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)、電話自動交換網(wǎng)、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)及民用通信設(shè)施。主要提供兩種互連方式,一種是系統(tǒng)通過路由器由光纖、無線通信設(shè)備接入柵格網(wǎng)或其它系統(tǒng),通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)互連,滿足 OSI/ISO模型的要求,它支持64 kbit/s～155 Mbit/s以上的高速互連,滿足大容量的情報傳輸;一種是撥號入網(wǎng)方式,它通過電話線接入柵格網(wǎng),使用極為方便,同樣可實現(xiàn)基于IP的網(wǎng)絡(luò)連接,但一般只支持56 kbit/s以下的速率,速度較低,用于快速機動、演習(xí)及不具備寬帶通信條件的場合。情報源與系統(tǒng)互連的主要接口如圖3所示。

圖3 情報源接入的主要接口Fig.3 Interface of intelligence source access

各物理接口的使用要求如下:

V.35/G.703接口(Nx64K):用于連接需要傳輸業(yè)務(wù)量大于64 kbit/s速率的指揮所;

STM-1/STM-4(POS接口):用于 155/622 Mbit/s主干交換節(jié)點間的連接;

Z接口:用于撥號入網(wǎng)。

4.1 光纖入網(wǎng)

目前,各級各類的指揮信息系統(tǒng)已經(jīng)建立,并擁有了較好的光纖通信網(wǎng),實現(xiàn)了指揮所間的作戰(zhàn)命令和防空情報的互連,具備了較好的防空情報組網(wǎng)的通信條件。防空情報組網(wǎng)的建設(shè)主要借助于現(xiàn)役系統(tǒng)已有的網(wǎng)絡(luò)交換、路由設(shè)備和通信接入設(shè)備,現(xiàn)役指揮信息系統(tǒng)大部分以光纖進行互聯(lián)。光纖入網(wǎng)的連接如圖4所示。

圖4 光纖入網(wǎng)連接Fig.4 Connection of fiber access

2M光纖入網(wǎng)采用HDLC或PPP協(xié)議方式入網(wǎng),物理層使用V.35/G.703接口。

155M光纜接入一般在地處主干交換節(jié)點的指揮所系統(tǒng),它入網(wǎng)采用IP Over SDH協(xié)議的方式,用POS光接口。

4.2 撥號入網(wǎng)

PPP/SLIP就是在串行線路上實現(xiàn)的 IP(Serial Line IP),因此完整的TCP/IP協(xié)議可以運行在撥號線或?qū)＞€上,這給使用低速線路的遠程網(wǎng)絡(luò)級互連提供了極大的方便。由于省掉了一對路由器線路,也降低了成本,這在報文流量不是很大的防空指揮信息系統(tǒng)中是很好的選擇。為了提高性能,有些UNIX系統(tǒng)還為SLIP線路提供了TCP報頭壓縮和ICMP報文抑制選項。

電話網(wǎng)是最普及和廉價的通信資源。由于程控交換機的普及,國內(nèi)民用電話線路已能支持相當(dāng)高的數(shù)據(jù)率,如兩端加上壓縮的Modem(調(diào)制解調(diào)器)可達到28.8 kbit/s。軍用電話線路也能支持2.4 kbit/s的速率,已能滿足機動及普通情報源、機動情報用戶的需求。使用撥號入網(wǎng)的連接如圖5所示。

圖5 撥號入網(wǎng)連接Fig.5 Connection of dialing access

撥號入網(wǎng)作為備用或補充手段,撥號入網(wǎng)必須使用Modem。用戶可以是一臺計算機,也可以是一個計算機網(wǎng)絡(luò)。撥號入網(wǎng)采用SLIP/PPP協(xié)議方式入網(wǎng),物理層使用RS-232C接口。

4.3 與JIDS互連

JIDS是今后廣泛使用的一種信息分發(fā)方法,預(yù)警機、殲擊機、艦船及指揮所系統(tǒng)將大量裝備JIDS。因此,防空情報組網(wǎng)系統(tǒng)必須考慮與它的互連,作為一種情報輸入/輸出的手段。JIDS提供G.703、RJ45兩種網(wǎng)絡(luò)接口,用戶可直接接入或通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接入。JIDS與情報組網(wǎng)系統(tǒng)的互連如圖6所示。

圖6 JIDS與情報組網(wǎng)系統(tǒng)的互連Fig.6 Interlink of intelligence grid and JIDS

5 結(jié)束語

采用柵格技術(shù)的防空情報組網(wǎng),打破了傳統(tǒng)情報處理系統(tǒng)的壁壘,各種戰(zhàn)場傳感器(包括對空雷達、電子對抗、技術(shù)偵察、預(yù)警機等)、作戰(zhàn)單元和指揮機構(gòu)同屬于情報信息網(wǎng)中的柵格單元,從而實現(xiàn)了戰(zhàn)場情報多元融合,情報屬性相互印證,增強了情報的可信度。柵格網(wǎng)絡(luò)的扁平化結(jié)構(gòu),縮短了情報傳輸處理的層次,提高了情報處理的效率,擴大了情報融合的范圍。一體化的柵格網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,統(tǒng)一了戰(zhàn)場態(tài)勢,情報的處理和分發(fā)更加快捷、可靠,可為打贏信息化條件下的戰(zhàn)爭提供有力的保障。

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