戰(zhàn)場網(wǎng)電空間層次與對抗功能需求研究

蘇 抗，黃 巖，王 奎

（1.中國航天科工集團(tuán)8511研究所，江蘇 南京210007；2.海軍工程大學(xué)，湖北 武漢430033；3.海軍702廠，上海200434）

0 引言

網(wǎng)電空間以信息為核心，涵蓋了信息產(chǎn)生、處理、傳輸、存儲及運(yùn)用的全過程。網(wǎng)電對抗以聯(lián)網(wǎng)的信息化設(shè)備與系統(tǒng)為目標(biāo)，覆蓋軍用及民用兩個層面。在戰(zhàn)場對抗環(huán)境中，主要對抗目標(biāo)包括單兵、車載、機(jī)載、艦載、星載的數(shù)傳與測控系統(tǒng)以及不同工作機(jī)制的雷達(dá)、導(dǎo)航、敵我識別系統(tǒng)等，網(wǎng)電探測、攻擊及防御主要通過無線方式實(shí)施。

本文根據(jù)戰(zhàn)場網(wǎng)電對抗的特點(diǎn)，在主要網(wǎng)電目標(biāo)工作機(jī)制與信號電磁頻譜特征分析的基礎(chǔ)上，提出了一種適用于戰(zhàn)場環(huán)境的網(wǎng)電空間層次結(jié)構(gòu)，針對現(xiàn)有研究集中于物理層的不足，詳細(xì)分析了鏈路層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、信息層以及行為層對抗的功能需求，同時(shí)分析了網(wǎng)電對抗實(shí)施所需的關(guān)鍵支撐技術(shù)。

1 戰(zhàn)場網(wǎng)電空間層次結(jié)構(gòu)

在戰(zhàn)場主要網(wǎng)電目標(biāo)的選擇中，兼顧不同類型目標(biāo)的裝備情況及未來發(fā)展趨勢，本文選擇美軍Link系列數(shù)據(jù)鏈、無人機(jī)測控鏈路CDL／TCDL、協(xié)同交戰(zhàn)能力網(wǎng)CEC、戰(zhàn)術(shù)成員網(wǎng)TCN、戰(zhàn)術(shù)瞄準(zhǔn)網(wǎng)TTNT、全球信息柵格GIG、“舒特”系統(tǒng)、衛(wèi)星測控與通信網(wǎng)、GPS全球定位系統(tǒng)以及AN／SPY-1、AN／MPQ-53／65、AN／FPS-115等構(gòu)成的防空與反導(dǎo)雷達(dá)網(wǎng)作為主要分析對象［1-11］。

根據(jù)上述多類不同目標(biāo)的工作機(jī)制與信號電磁頻譜特征信息，同時(shí)參考國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的OSI模型，本文將戰(zhàn)場網(wǎng)電空間劃分為5個層次，并對各層次功能進(jìn)行定義。分別為：1）物理層，提供信息傳輸?shù)幕A(chǔ)連接，實(shí)現(xiàn)波形信號或比特流收發(fā)；2）鏈路層，以數(shù)據(jù)幀為單位，實(shí)現(xiàn)具備鏈路資源分配與差錯控制能力的信息傳輸；3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層，以報(bào)文為單位，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入、管理及維持功能，同時(shí)提供路由服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)間信息傳輸管理；4）信息層，實(shí)現(xiàn)傳輸信息的信源編碼、解碼及收發(fā)信息的加解密處理；5）行為層，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的使用以及信息系統(tǒng)的管理。

2 戰(zhàn)場網(wǎng)電對抗功能需求

根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)需要，在戰(zhàn)場環(huán)境下，實(shí)施網(wǎng)電對抗應(yīng)當(dāng)具備以下能力：1）多種不同類型目標(biāo)、多個信息層次的探測、攻擊與防御能力；2）戰(zhàn)場網(wǎng)電態(tài)勢變化的快速感知與響應(yīng)能力。

在上述各種能力中，探測、攻擊及防御能力屬于功能需求，快速感知與響應(yīng)能力屬于性能需求，本文重點(diǎn)關(guān)注戰(zhàn)場網(wǎng)電對抗的功能需求。

2.1 探測功能需求

傳統(tǒng)電子對抗領(lǐng)域中的探測技術(shù)研究，重點(diǎn)關(guān)注于信號電磁頻譜的截獲與分析，在新的網(wǎng)電空間中，這些僅屬于物理層探測的范疇。同時(shí)，網(wǎng)電探測還是實(shí)施網(wǎng)電攻擊與防御的關(guān)鍵支撐。因此，針對主要網(wǎng)電目標(biāo)工作機(jī)制與信號特征，本文給出了網(wǎng)電空間不同信息層次探測功能的需求分析結(jié)果。分別為：1）物理層，信號電磁頻譜截獲與時(shí)域、頻域、空域分析，信息比特流截獲；2）鏈路層，節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系配對、鏈路復(fù)用體制識別、鏈路報(bào)文截獲與解譯；3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)探測、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議識別、網(wǎng)絡(luò)傳輸報(bào)文的截獲與解譯；4）信息層，信息加密方式識別及解密、網(wǎng)絡(luò)傳輸信息內(nèi)容挖掘與解譯；5）行為層，目標(biāo)行為識別與預(yù)測、基于網(wǎng)電態(tài)勢變化的攻防有效性分析。

2.2 攻擊功能需求

在戰(zhàn)場環(huán)境下，網(wǎng)電攻擊包括電磁干擾、信息欺騙與打擊摧毀3種形式。其中，信息欺騙攻擊不僅可以針對信號電磁頻譜特征進(jìn)行，還能夠有效實(shí)施鏈路層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、信息層、甚至行為層的信息攻擊，與電磁干擾、打擊摧毀相比，信息欺騙攻擊沒有特殊的發(fā)射功率和武器裝備需求，易于在不同規(guī)模的網(wǎng)電對抗平臺上實(shí)現(xiàn)，作用范圍更廣，打擊隱蔽性更強(qiáng)，且攻擊效能更為突出，應(yīng)是戰(zhàn)場網(wǎng)電對抗中優(yōu)先采用的攻擊手段。

為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)電空間不同層次的信息欺騙攻擊，本文給出了相應(yīng)的功能需求分析結(jié)果。分別為：1）物理層，不同時(shí)域／頻域／空域特征電磁信號與比特流的精確發(fā)送；2）鏈路層，支持多種鏈路復(fù)用體制以及多種編碼方式的鏈路報(bào)文生成；3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層，支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持多種網(wǎng)絡(luò)傳輸報(bào)文的生成；4）信息層，具備多種機(jī)制的信源編碼能力與多種方式的信息加解密能力；5）行為層，基于人工智能的網(wǎng)電對抗策略擬定與任務(wù)規(guī)劃能力。

2.3 防御功能需求

戰(zhàn)場網(wǎng)電空間內(nèi)的防御功能需求，主要包括以下幾個方面：1）降低網(wǎng)電對抗設(shè)備／平臺暴露的可能性；2）降低目標(biāo)對攻擊的感知能力；3）具備威脅信號的感知與預(yù)警能力；4）具備電磁脈沖攻擊的防護(hù)能力；5）具備反輻射打擊的對抗能力。

與網(wǎng)電探測與攻擊不同，戰(zhàn)場網(wǎng)電防御具備一定的特殊性，一方面，網(wǎng)電防御功能需求往往取決于網(wǎng)電探測與攻擊所采用的形式，另一方面，網(wǎng)電防御功能通常伴隨著網(wǎng)電探測與攻擊同步執(zhí)行。因此，除了威脅感知與預(yù)警、脈沖攻擊防護(hù)、抗反輻射打擊之外，更多的網(wǎng)電防御均融合于網(wǎng)電探測與攻擊功能，相應(yīng)的需求也就轉(zhuǎn)化為探測與攻擊功能的選取與優(yōu)化之中。

3 對抗支撐功能需求

為了確保戰(zhàn)場網(wǎng)電探測、攻擊與防御實(shí)施的可行性，且增強(qiáng)戰(zhàn)場網(wǎng)電對抗作戰(zhàn)的有效性，執(zhí)行網(wǎng)電對抗的信息平臺還應(yīng)具備以下支撐能力，以便實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的信息對抗。

3.1 多平臺間協(xié)同與互操作

網(wǎng)電對抗已從傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)的電子對抗，升級為信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的對抗，對抗的目標(biāo)、需要的途徑與技術(shù)、預(yù)期的作戰(zhàn)結(jié)果均具備顯著的網(wǎng)絡(luò)化特征，因此，信息對抗系統(tǒng)自身的網(wǎng)絡(luò)化將是網(wǎng)電對抗實(shí)施的前提與關(guān)鍵。

建立網(wǎng)絡(luò)化的信息對抗系統(tǒng)，首先需要確保組網(wǎng)平臺間的協(xié)同，功能需求包括高精度的時(shí)鐘同步與相對定位、高可靠性的信息傳輸。在時(shí)間、位置與信息協(xié)同的基礎(chǔ)上，還需設(shè)計(jì)組網(wǎng)平臺間的互操作功能，在獲取授權(quán)的情況下，允許入網(wǎng)平臺靈活調(diào)用戰(zhàn)場部署的所有可用信號收發(fā)與信息處理資源，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化能力的高效、優(yōu)化使用。

協(xié)同與互操作功能是網(wǎng)電對抗信息系統(tǒng)最為關(guān)鍵的支撐技術(shù)，協(xié)同與互操作功能的引入，使信息對抗平臺獲取了網(wǎng)絡(luò)化的作戰(zhàn)能力，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)電子對抗無法具備的功能與性能，開辟了全新的信息對抗作戰(zhàn)途徑，顯著體現(xiàn)了網(wǎng)電對抗區(qū)別于傳統(tǒng)電子對抗的新特征。

3.2 智能化自主管理

智能化自主管理功能可以根據(jù)網(wǎng)電態(tài)勢評估與預(yù)測結(jié)果，主動調(diào)整自身的工作狀態(tài)或運(yùn)行模式，在快速響應(yīng)網(wǎng)電態(tài)勢變化的同時(shí)，最大程度確保信息對抗的有效性。

此外，智能化自主管理功能還能通過輻射能量的管理，增強(qiáng)設(shè)備工作的隱蔽性；通過攻擊威脅檢測，啟用安全防御策略，降低攻擊對系統(tǒng)的影響，甚至實(shí)現(xiàn)受損網(wǎng)絡(luò)的自我修復(fù)。

3.3 對抗平臺功能重構(gòu)

網(wǎng)電對抗系統(tǒng)需要具備不同類型目標(biāo)、多個信息層次的探測、攻擊與防御能力，因而必須具備較強(qiáng)的功能重構(gòu)能力，降低系統(tǒng)組成的復(fù)雜度，提高配置資源的復(fù)用率，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)使用的靈活性。

3.4 動態(tài)模塊化管理

戰(zhàn)場網(wǎng)電態(tài)勢構(gòu)成信息元素種類繁多且變化迅速，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)化的網(wǎng)電對抗系統(tǒng)自身組成也較為復(fù)雜，這就要求系統(tǒng)提供動態(tài)的模塊化管理能力：一方面，通過動態(tài)、直觀的圖形化用戶界面，便于用戶快速感知、評估當(dāng)前態(tài)勢，做出有效決策，另一方面，通過模塊化的管理，滿足系統(tǒng)軟硬件模塊快速調(diào)整、替換或升級的需求。

4 結(jié)束語

本文在戰(zhàn)場主要網(wǎng)電目標(biāo)特征分析的基礎(chǔ)上，提出了一種適用于戰(zhàn)場環(huán)境的網(wǎng)電空間信息層次結(jié)構(gòu)，結(jié)合不同層次目標(biāo)信號與信息特征，完成了戰(zhàn)場網(wǎng)電探測、攻擊與防御的功能需求分析以及實(shí)施有效對抗所需的支撐功能需求分析。提出的戰(zhàn)場網(wǎng)電空間層次結(jié)構(gòu)與功能需求，可支撐陸、海、空、天范圍內(nèi)多類網(wǎng)電目標(biāo)的信息對抗作戰(zhàn)，具備良好的適用性，研究結(jié)果可為戰(zhàn)場網(wǎng)電對抗系統(tǒng)研制提供必需的信息支撐。■

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