基于“四域”的衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評估指標體系

許相莉 胡曉峰 秦永剛

1.國防大學信息作戰(zhàn)與指揮訓練教研部,北京100091

近年來隨著信息化戰(zhàn)爭的不斷發(fā)展演化,網(wǎng)絡空間(Cyberspace)的戰(zhàn)略地位日益凸顯[1],衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)作為Cyber體系的重要組成部分,具有快速組網(wǎng)、靈活接入、機動性強、區(qū)域／全球覆蓋、生存能力強等特點[2],在作戰(zhàn)通信保障方面發(fā)揮著越來越重要的作用,已經(jīng)成為信息化時代通信領域必不可少的戰(zhàn)略關鍵基礎設施.由于通信衛(wèi)星本身及其發(fā)射、維護的成本極其昂貴,因此如何對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的效能進行評估,從而支持其設計方案的優(yōu)化,成為該領域研究的重中之重.指標體系建設是進行效能評估的基礎和依據(jù),針對衛(wèi)星通信領域不同應用需求所關注的通信功能和性能,相關學者進行了一些針對性的研究,并取得了顯著進展.陳根忠等[3]針對地基衛(wèi)星通信對抗的軍事應用提出了由下行偵察能力、上行干擾能力、指揮控制能力構成的指標體系;尹江麗[4]、劉旭光[5]等分別根據(jù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)承擔的通信任務提出了由覆蓋能力、傳輸能力、信息處理能力、安全防護能力構成的指標體系;張昭等[6]針對衛(wèi)星通信網(wǎng)絡性能提出了由覆蓋特性、通信容量、通信質量、組網(wǎng)能力構成的指標體系;胡谷雨等[7]在衛(wèi)星通信網(wǎng)本體的基礎上構建了平面化的指標體系;魯娜等[8]針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的抗干擾性能評估提出了由抗電磁干擾性能和抗摧毀威脅性能構成的指標體系.這些指標體系的構建多是針對通信系統(tǒng)的功能結構和性能需求進行設計的,然而隨著Cyber領域理論研究的不斷深入,相應的效能評估指標體系設計理念也應該在更深層的框架下進行拓展.

本文借鑒網(wǎng)絡中心戰(zhàn)理論中的“四域”理念,針對作戰(zhàn)領域應用中的衛(wèi)星通信系統(tǒng),提出了一種“四域”范疇下的指標體系構建理念,結合衛(wèi)星通信系統(tǒng)的結構、功能和性能,對衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評估指標體系進行了域結構劃分,并構建了具體的指標體系用以支持衛(wèi)星通信系統(tǒng)的效能評估.

1 “四域”范疇下的指標體系構建理念

美軍在21世紀初由“平臺中心”作戰(zhàn)理論向“網(wǎng)絡中心”作戰(zhàn)理論轉型的過程中,提出了戰(zhàn)爭空間是由物理域(Physical Domain)、信息域(Information Domain)、認知域 (Cognitive Domain)、社會域(Social Domain)交疊構成的具有跨域特性的“四域”理念[10].隨后,該思想在各作戰(zhàn)領域中得到了廣泛貫徹和應用,并成為當前作戰(zhàn)領域中最先進的思想理念之一.“四域”的基本內涵如下:

物理域:是陸、海、空、天4個維度上進行的機動、交戰(zhàn)和保障行動所發(fā)生的地理空間域;

信息域:是產(chǎn)生、操縱、處理和共享信息的信息流通域;

認知域:是個體、群體的偵察、感知、理解、決策、決心和評估過程中的思維認識域;

社會域:是群體內部和群體之間相互影響、信息交換、感知、理解和交互決策的社會活動域.

“四域”理念認為任何與作戰(zhàn)相關的活動都發(fā)生在該四域范疇內,并且進行跨域交互,各域之間的關系[10]如圖1所示.

圖1 物理域、信息域、認知域、社會域之間的關系

衛(wèi)星通信系統(tǒng)是聯(lián)合作戰(zhàn)過程中的重要保障力量,通信系統(tǒng)的全部活動也都是在上述“四域”范疇內進行的,衛(wèi)星通信系統(tǒng)設施、行為、功能和產(chǎn)生的作用也跨越了物理域、信息域、認知域和社會域,因此,“四域”理念為衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評估的指標體系設計提供了一個全新的和更為完整的框架結構參考,在此范疇下進行衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評估指標體系的設計將具有更深層次的作戰(zhàn)價值.本文在此理念下進行衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評估指標體系構建研究,力求使其具有更合理的指標體系結構,為衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評估提供更為完備的評估參考.

2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評估指標體系的域結構劃分

一般的衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由空間段和地面段兩大部分組成,如圖2所示.空間段以空中的通信衛(wèi)星為主體,還包括用于衛(wèi)星控制和檢測的地面設施,即衛(wèi)星控制中心及其跟蹤、遙測和指令站,以及能源裝置.地面段包括所有地球站,將發(fā)射的信號傳送到衛(wèi)星,再從衛(wèi)星接收信號.系統(tǒng)效能是指系統(tǒng)在一定環(huán)境條件下執(zhí)行規(guī)定任務所能達到預期可能目標的程度,衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要執(zhí)行信息通信任務,因此,其效能是支持和完成信息通信任務的有效程度[5].我們針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的結構、功能和性能,在“四域”范疇下對衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評估指標體系進行域結構劃分.

在物理域,衛(wèi)星通信系統(tǒng)的相關活動所產(chǎn)生的效能主要指其物理結構所直接產(chǎn)生的實體和空間層面的效果,包括衛(wèi)星的覆蓋能力、容量;在信息域,其效能主要體現(xiàn)在對信息的處理和共享能力,包括信息傳輸能力、信息處理能力;在認知域,其效能主要體現(xiàn)在對信息質量的改善和通信性能的提高,從而增強人對信息的感知、理解和共享效果,具體包括信息的防護能力、業(yè)務服務能力等;由于社會域主要進行人之間的協(xié)作、交互、決策制定等活動,因此,衛(wèi)星通信系統(tǒng)在社會域的效能主要體現(xiàn)在自適應能力和互操作能力等方面.

圖2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成

3 衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評估指標體系構建

衛(wèi)星通信系統(tǒng)的效能指標體系構建應遵循系統(tǒng)性、層次性、適應性等原則,我們在已劃分的指標體系域結構的基礎上,針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)在各域上的能力需求,進一步對其具體指標進行了分析、選取和構建,構建的指標體系如表1所示.

4 指標體系示例

在上述指標體系下,我們以“銥星”系統(tǒng)和“全球星”系統(tǒng)為例,對指標進行了具體實例構建,實例化的指標體系如表2所示.

由表2可以看出,在本文提出的域結構劃分下,各域指標具有定量和定性的明顯界限,物理域和信息域指標均為精確量化的具有明確含義的數(shù)值,而認知域和社會域指標則為對定性指標進行經(jīng)驗打分量化的結果,各域范疇下的指標均具有明顯的域特征,結構更為規(guī)范合理,能夠較好地涵蓋衛(wèi)星通信系統(tǒng)的功能和性能評價,是對該領域研究的一種有益嘗試.

表1 “四域”范疇下的衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評估指標體系

表2 “四域”范疇下的衛(wèi)星通信系統(tǒng)指標體系實例

續(xù)表

5 結論

本文借鑒網(wǎng)絡中心戰(zhàn)理論中的“四域”理念,針對衛(wèi)星通信領域應用提出了一種“四域”范疇下的指標體系構建理念,對衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評估指標體系進行了物理域、信息域、認知域和社會域的域結構劃分,進而在此框架下構建了具體的能夠支持衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評估的指標體系,以期使其具有更合理的指標體系結構,為衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評估提供更為完備的評估依據(jù).本文提出的指標體系以作戰(zhàn)領域為主要應用領域,并具有一定的通用性,針對其他不同的專業(yè)性領域的通信服務需求,衛(wèi)星通信系統(tǒng)的功能和性能側重點也不盡相同,還需要對各域內的具體指標進行更有針對性的選取和構建.