美國(guó)艦船及編隊(duì)通信手段分析

宿 勇，吳 鏑

(1. 海軍裝備部，北京 100071；2. 中國(guó)艦船重工集團(tuán)公司 第七一四研究所，北京 100101)

美國(guó)艦船及編隊(duì)通信手段分析

宿 勇1，吳 鏑2

(1. 海軍裝備部，北京 100071；2. 中國(guó)艦船重工集團(tuán)公司 第七一四研究所，北京 100101)

通信是艦艇編隊(duì)實(shí)施作戰(zhàn)指揮控制的重要基礎(chǔ)，在艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)指揮中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文梳理了美國(guó)海軍艦艇編隊(duì)基本的無(wú)線通信手段及其管理方式，并歸納了其特點(diǎn)。

艦隊(duì)；通信；管理

1 基本無(wú)線通信手段

圖1 反潛作戰(zhàn)通信鏈路Fig. 1 Anti submarine warfare communication link

1.1 反潛作戰(zhàn)通信

反潛作戰(zhàn)可由航母編隊(duì)中指定的驅(qū)逐艦艦長(zhǎng)或由航母上的反潛戰(zhàn)協(xié)調(diào)官指揮。第 1 種情況下，指定的驅(qū)逐艦艦長(zhǎng)根據(jù)態(tài)勢(shì)圖提供的敵方潛艇信息執(zhí)行反潛戰(zhàn)任務(wù)；第 2 種情況下，航母上反潛作戰(zhàn)協(xié)調(diào)官根據(jù)作戰(zhàn)指揮中心提供的與驅(qū)逐艦上相同的戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)信息執(zhí)行反潛作戰(zhàn)任務(wù)。執(zhí)行反潛作戰(zhàn)任務(wù)所需的通信鏈路如圖1 所示。

航母編隊(duì)通過(guò)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)信息交換子系統(tǒng)從岸基艦隊(duì)指揮官處收到整個(gè)戰(zhàn)區(qū)態(tài)勢(shì)信息。岸基海上偵察機(jī)主要支持航母編隊(duì)反潛作戰(zhàn)，需要建立 2 個(gè)通信鏈路，一是借助航母反潛戰(zhàn)術(shù)支援中心實(shí)現(xiàn)與編隊(duì)內(nèi)反潛艦艇的聯(lián)絡(luò)；二是與編隊(duì)內(nèi)反潛艦艇間直接建立連接。

裝有拖曳線列陣系統(tǒng)的偵察船常部署在外圍防御，與編隊(duì)的聯(lián)絡(luò)主要通過(guò)超高頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)到岸基數(shù)據(jù)處理中心，然后依次轉(zhuǎn)發(fā)給編隊(duì)反潛作戰(zhàn)平臺(tái)。偵察船與編隊(duì)的直接聯(lián)絡(luò)由高頻無(wú)線電通信或其他外部通信手段完成。攻擊型潛艇可用于外圍防御敵潛艇，與編隊(duì)其他平臺(tái)間的聯(lián)絡(luò)通過(guò)艦隊(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)潛艇衛(wèi)星信息交換子系統(tǒng)、高頻表面波無(wú)線電、聲學(xué)通信等實(shí)現(xiàn)。

反潛直升機(jī)與編隊(duì)間的通信通過(guò)甚高頻視距通信以及 11 號(hào)鏈實(shí)現(xiàn)。

1.2 反艦作戰(zhàn)通信

反艦作戰(zhàn)通常由航母艦長(zhǎng)負(fù)責(zé)指揮，具體作戰(zhàn)資源協(xié)調(diào)由位于航母上的水面戰(zhàn)協(xié)調(diào)官統(tǒng)籌。作戰(zhàn)資源包括航母及編隊(duì)資源、空中資源以及岸基資源。各類資源都要形成相應(yīng)的統(tǒng)一態(tài)勢(shì)圖（水面、空中和岸基統(tǒng)一態(tài)勢(shì)圖），航母艦長(zhǎng)及協(xié)調(diào)官根據(jù)各統(tǒng)一態(tài)勢(shì)圖指揮反艦作戰(zhàn)任務(wù)。執(zhí)行反艦作戰(zhàn)任務(wù)所需的通信鏈路如圖2 所示。

航母編隊(duì)通過(guò)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)信息交換子系統(tǒng)從岸基艦隊(duì)指揮官處收到整個(gè)戰(zhàn)區(qū)態(tài)勢(shì)信息。岸基海上巡邏機(jī)同時(shí)支持航母編隊(duì)反艦作戰(zhàn)，其通過(guò)數(shù)據(jù)鏈與航母及編隊(duì)建立起聯(lián)絡(luò)。反艦作戰(zhàn)任務(wù)由位于航母周圍的驅(qū)逐艦或航母艦載機(jī)執(zhí)行，其所需的態(tài)勢(shì)信息由航母統(tǒng)一處理之后通過(guò)協(xié)同作戰(zhàn)能力（CEC）系統(tǒng)或數(shù)據(jù)鏈提供。

執(zhí)行反艦作戰(zhàn)任務(wù)所需的通信鏈路如圖2 所示。

圖2 反艦作戰(zhàn)通信鏈路Fig. 2 Anti ship warfare communication link

1.3 對(duì)空作戰(zhàn)通信

經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的研究發(fā)現(xiàn),觀察組實(shí)習(xí)生成績(jī)明顯高于對(duì)照組實(shí)習(xí)生,并且觀察組患者滿意度明顯優(yōu)于對(duì)照組。兩組實(shí)習(xí)生對(duì)比差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.05),具體見(jiàn)表1.

對(duì)空作戰(zhàn)具體指揮通常由巡洋艦艦長(zhǎng)擔(dān)任，頂層決策有航母本艦作戰(zhàn)指揮中心的戰(zhàn)術(shù)執(zhí)行官完成。航母及編隊(duì)對(duì)空作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)圖由安裝在編隊(duì)內(nèi)所有平臺(tái)（包括艦載機(jī)和預(yù)警機(jī)）協(xié)同作戰(zhàn)能力（CEC）實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通以及資源共享。在航母及編隊(duì)執(zhí)行對(duì)空作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，預(yù)警機(jī)發(fā)揮的作用極為關(guān)鍵，其相應(yīng)的通信聯(lián)絡(luò)關(guān)系如圖3 所示。

航母編隊(duì)對(duì)空作戰(zhàn)聯(lián)絡(luò)體系中各平臺(tái)間探測(cè)數(shù)據(jù)的分發(fā)與交換必須具有很高的實(shí)時(shí)性，因此，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率、帶寬、流量要求相當(dāng)高，確保探測(cè)數(shù)據(jù)必須實(shí)時(shí)可靠地進(jìn)行傳輸。體系內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)采用的數(shù)據(jù)鏈都是專用的，與普通數(shù)據(jù)鏈相比，在各方面，如數(shù)據(jù)吞吐容量、數(shù)據(jù)更新周期、數(shù)據(jù)更新速率、數(shù)據(jù)傳輸誤碼率和可靠性等方面的性能都要高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

執(zhí)行對(duì)空作戰(zhàn)任務(wù)所需的通信鏈路如圖3 所示。

圖3 對(duì)空作戰(zhàn)通信鏈路Fig. 3 Air warfare communication link

1.4 打擊作戰(zhàn)通信

打擊作戰(zhàn)通常由航母航空聯(lián)隊(duì)長(zhǎng)負(fù)責(zé)具體指揮，作戰(zhàn)資源的協(xié)調(diào)由位于航母作戰(zhàn)指揮中心的打擊作戰(zhàn)協(xié)調(diào)官統(tǒng)籌。打擊作戰(zhàn)指揮決策場(chǎng)所位于航母情報(bào)中心，最終的打擊作戰(zhàn)由航母航空聯(lián)隊(duì)完成。航母及編隊(duì)完成打擊作戰(zhàn)任務(wù)所需的通信鏈路如圖4 所示。

航空聯(lián)隊(duì)執(zhí)行打擊任務(wù)的流程極為復(fù)雜，始于接受任務(wù)，終于收集戰(zhàn)損評(píng)估數(shù)據(jù)，是一個(gè)包含目標(biāo)決斷、數(shù)據(jù)分析、資源協(xié)調(diào)、戰(zhàn)損評(píng)估等多個(gè)階段的過(guò)程。整個(gè)過(guò)程需要得到航母情報(bào)中心和氣象與海洋中心等多部門及相關(guān)人員的具體支持。此外，航母情報(bào)中心需要采用自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)處理大量能夠影響打擊規(guī)劃的決策數(shù)據(jù)。

執(zhí)行打擊作戰(zhàn)任務(wù)所需的通信鏈路如圖4 所示。

圖4 打擊作戰(zhàn)通信鏈路Fig. 4 Strike warfare communications link

1.5 兩棲作戰(zhàn)通信

兩棲作戰(zhàn)一般由兩棲打擊群來(lái)完成，群內(nèi)有 3 艘兩棲艦，沒(méi)有預(yù)警機(jī)，缺少護(hù)航兵力，防御能力和遠(yuǎn)程打擊能力都較差，無(wú)法滿足登陸作戰(zhàn)的要求。而航母打擊群擁有強(qiáng)大的攻防能力，卻缺少兩棲戒備群/遠(yuǎn)征攻擊群所具備的占領(lǐng)灘頭陣地，為后續(xù)部隊(duì)開(kāi)辟立足點(diǎn)的能力。因此，在實(shí)際作戰(zhàn)中，兩棲打擊群與航母打擊群一起行動(dòng)，如“持久自由行動(dòng)”和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍每個(gè)兩棲打擊群都伴隨航母打擊群一起行動(dòng)。

2 無(wú)線通信管理方式分析

圖5 兩棲作戰(zhàn)通信鏈路Fig. 5 Amphibious warfare communication link

圖6 ADNS 技術(shù)幾個(gè)發(fā)展階段Fig. 6 Development stages of ADNS

2.1 以自動(dòng)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)海上無(wú)線通信綜合管理

面對(duì)海上繁雜的通信資源與手段，多種異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)，美國(guó)海軍的應(yīng)對(duì)方式是采用自動(dòng)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（ADNS）對(duì)海上各種通信網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行綜合管理、協(xié)調(diào)使用、信息格式轉(zhuǎn)換，使得海上無(wú)線通信資源配置更為靈活、信息聯(lián)通更為流暢。近年來(lái)，美國(guó)海軍海上無(wú)線通信管理系統(tǒng)通過(guò)增量式發(fā)展在促進(jìn)通信 IP化、大帶寬、高流量方面不斷取得進(jìn)步。目前，先進(jìn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)成為美國(guó)海軍實(shí)現(xiàn)可靠、安全、自適應(yīng)的海上通信網(wǎng)絡(luò)中心能力的關(guān)鍵。

自動(dòng)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)共經(jīng)歷了 3 個(gè)發(fā)展階段：增量I之前階段（1988-1997 年）、增量 Ⅰ 階段（1997-2004 年）及增量 Ⅱ 階段，目前正處于增量 Ⅲ 階段，2009 財(cái)年初已經(jīng)達(dá)到初始作戰(zhàn)能力（IOC）。圖6 給出了系統(tǒng)的幾個(gè)發(fā)展階段及其相應(yīng)的技術(shù)特征：

增量 Ⅰ 之前階段重點(diǎn)發(fā)展 IP over RF 技術(shù)、艦艇IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、路由器結(jié)構(gòu)技術(shù)等。

增量 Ⅰ 階段的發(fā)展重點(diǎn)是用思科的路由器替換普羅捷翁姆公司路由器、在單一衛(wèi)星通信路徑上采用多種綜合安全傳輸技術(shù)、傳輸鏈路之間采用動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)備援技術(shù)，增加了網(wǎng)絡(luò)管理和監(jiān)視功能等；

增量 Ⅱ 階段對(duì)增量 Ⅰ 進(jìn)行了補(bǔ)充，采用了多通信路徑流量分配技術(shù)、靈活帶寬保障技術(shù)等；

增量 Ⅲ 階段將對(duì)增量 Ⅱ 進(jìn)行補(bǔ)充，將采用加密文本路由和 IPv4/IPv6 技術(shù)、傳輸速率達(dá)到 50 Mbps 及融合 IP 技術(shù)等。

美海軍艦艇自動(dòng)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信連接采用了多種設(shè)備，保證了艦船之間、艦船和衛(wèi)星之間的通信鏈路的帶寬和高效使用。

自動(dòng)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作在保密層，因此在保密局域網(wǎng)和自動(dòng)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)路由器之間不需加密設(shè)備。對(duì)于所有的其他艦艇局域網(wǎng)，在艦艇局域網(wǎng)和自動(dòng)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)路由器之間必須進(jìn)行安全級(jí)別轉(zhuǎn)換，因此必須包括一個(gè)加密設(shè)備。

在極高頻（EHF）衛(wèi)通終端上安裝了時(shí)分復(fù)用接入接口處理器，系統(tǒng)可以在EHF終端家族之間共享傳輸時(shí)隙。因此，如果某個(gè)艦載EHF終端在分配時(shí)隙中不傳輸任何信號(hào)，此時(shí)隙可以供其他EHF終端使用。

遠(yuǎn)程接口單元（CRIU）設(shè)備采用了信道接入?yún)f(xié)議（CAP），這對(duì)于分組數(shù)據(jù)低速信道傳輸時(shí)尤其必要。CRIU 是一種在 CAP 中插入延時(shí)的設(shè)備，主要原因是衛(wèi)星通信存在固有的傳輸延時(shí)。

多路復(fù)用器允許電路能夠共享同一衛(wèi)星信道。

專用小型交換機(jī)（PBX）使得普通老式電話系統(tǒng)（POTS）能夠和艦艇之間進(jìn)行接收和發(fā)送呼叫。

和艦艇相聯(lián)的 RF 鏈路包括 EHF 衛(wèi)通鏈路、UHF指示、UHF 衛(wèi)通鏈路、國(guó)際海事衛(wèi)星鏈路、商用 C 波段商用寬帶衛(wèi)星通信項(xiàng)目及 SHF 衛(wèi)通（X 波段）鏈路。

當(dāng)艦艇進(jìn)入港口時(shí)，艦艇向外的通信鏈路可以和碼頭地面上的銅或光纖網(wǎng)絡(luò)接口建立連接，因此，此時(shí)艦艇沒(méi)有必要使用衛(wèi)通終端進(jìn)行通信。

美海軍在當(dāng)前的未來(lái)數(shù)年國(guó)防計(jì)劃（FYDP）中將用具有適合網(wǎng)絡(luò)中心、“部隊(duì)網(wǎng)”和未來(lái)美國(guó)國(guó)防部項(xiàng)目的自動(dòng)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)替換所有當(dāng)前配置的系統(tǒng)。這將與艦隊(duì)司令官協(xié)調(diào)的 SHIPMAIN 計(jì)劃相一致。計(jì)劃始于 2005 財(cái)年，包括自動(dòng)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)增量 Ⅱ的安裝。2006 財(cái)年自動(dòng)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)增量 ⅡA 僅為部隊(duì)級(jí)艦艇提供附加能力。增量 Ⅲ 與戰(zhàn)術(shù)交換項(xiàng)目聯(lián)合進(jìn)行，將只部署 2 個(gè)岸基站：海軍計(jì)算機(jī)與電信大西洋地區(qū)總站（NCTAMS LANT）和 PAC（RNOSC 東部和西部）。增量 Ⅱ、增量 ⅡA 和增量 Ⅲ 將替換到壽期的系統(tǒng)硬件，消除當(dāng)前 2 Mbps IP 帶寬的流量瓶頸，將所有艦艇的話音、視頻和數(shù)據(jù)信息匯集到一個(gè)雙堆棧 IPv4/IPv6、密文、IP 核心網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中。

2.2 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)海上無(wú)線通信動(dòng)態(tài)分配帶寬

自動(dòng)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)海上空閑無(wú)線通信帶寬并充分利用起來(lái)，實(shí)現(xiàn)通信流量的最大化。由于去除了人為操作，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)帶寬分配，使得在不增加發(fā)射機(jī)數(shù)量的前提下通信流量增長(zhǎng)至少 10 倍以上。系統(tǒng)能夠在任意 2 個(gè)路由器之間傳輸各類IP數(shù)據(jù)包，包括文本、圖形、語(yǔ)音或視頻應(yīng)用，無(wú)需另外開(kāi)發(fā)新型昂貴的煙囪式系統(tǒng)用于支持新應(yīng)用。

2.3 美軍認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)尚在研制試驗(yàn)階段

認(rèn)知無(wú)線電是指通過(guò)軟件可編程無(wú)線電最有效利用戰(zhàn)場(chǎng)可用頻譜資源。通過(guò)這種方式，JTRS 無(wú)線電將有效地利用高帶寬波形，確保部隊(duì)之間的最大互操作性，保障語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻實(shí)時(shí)傳輸?shù)陌踩浴Ｄ壳?，美軍認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)仍未成熟，尚處于研制試驗(yàn)階段。據(jù)美國(guó)陸軍網(wǎng)站報(bào)道，美軍正在計(jì)劃測(cè)試用于戰(zhàn)場(chǎng)無(wú)線通信的認(rèn)知無(wú)線電的頻譜碎片整理（Spectrum Fragmentation）技術(shù)。據(jù)稱，負(fù)責(zé)研發(fā)無(wú)線電軟硬件的美國(guó)聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無(wú)線電系統(tǒng)（JTRS）辦公室正在逐步實(shí)現(xiàn)“認(rèn)知無(wú)線電”概念，以促進(jìn)不同軍種在戰(zhàn)場(chǎng)上互相自由聯(lián)通。

3 結(jié) 語(yǔ)

美國(guó)海軍艦船及編隊(duì)的通信鏈路相當(dāng)復(fù)雜，不同作戰(zhàn)模式擁有各自的無(wú)線通信支撐。目前，美國(guó)海軍艦船及編隊(duì)的通信正在向一體化管理邁進(jìn)，未來(lái)海上無(wú)線通信資源將得到更加充分利用。同時(shí)，美國(guó)海軍正在不斷探索新型通信技術(shù)，尋求海上艦船及編隊(duì)通信的新突破。

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Analysis of the communicationmeans of US Navy ships and fleet

SU Yong1, WU Di2

(1. Navy Equipment Department, Beijing 100071, China; 2. The 714 Research Institute of CSIC, Beijing 100101, China)

Communication is an important base for the implementation of operational command and control of the ship fleet, and it plays an important role in the operation. The paper made a research on the wireless communication means of US Navy ships and and its management mode, and summarizes its characteristics.

ship fleet；communication；management

U675.7

A

1672–7619(2016)10–0154–04

10.3404/j.issn.1672–7619.2016.10.032

2016–08–12；

2016–09–06

宿勇(1961–)，男，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榕灤娮有畔⑾到y(tǒng)。