散射通信在國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

紀(jì)曉輝

【摘要】 由于散射通信單跳跨距遠(yuǎn)、抗毀、抗擾和抗截獲能力強(qiáng)，具有跨越山丘、海灣、沙漠等復(fù)雜地形進(jìn)行全天候可靠通信等特點(diǎn)，因此在軍事通信一直受到高度重視。美國(guó)、俄羅斯等國(guó)一直在持續(xù)不斷的發(fā)展散射通信技術(shù)、更新散射裝備，散射通信已成為各國(guó)戰(zhàn)略、戰(zhàn)區(qū)及戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中不可或缺的重要通信手段。

【關(guān)鍵字】 散射通信 發(fā)展 應(yīng)用

引言：隨著“分散部署”時(shí)代的來(lái)臨，作戰(zhàn)部隊(duì)對(duì)超視距通信的需求急劇增加，在衛(wèi)星通信無(wú)力獨(dú)自填補(bǔ)巨大需求缺口的壓力下，散射通信作為經(jīng)過(guò)實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)的寶貴的超視距通信戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢(shì)重新獲得了軍方的高度重視，值此契機(jī)迎來(lái)了它在部署應(yīng)用中的重新躍升以及系統(tǒng)、技術(shù)革新的突破期。

一、散射通信設(shè)備的發(fā)展

相對(duì)于短波通信、微波通信，散射通信技術(shù)出現(xiàn)比較晚。上世紀(jì)三十年代，隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)了電磁波的超視距傳播現(xiàn)象，隨后進(jìn)行了大量的傳播試驗(yàn)；1950年在大量試驗(yàn)的傳播試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)產(chǎn)生了散射傳播理論；1955年美國(guó)最先實(shí)現(xiàn)的散射通信技術(shù)的實(shí)用化，從散射設(shè)備的實(shí)用化至今，基本上經(jīng)歷了以下4個(gè)階段。

階段1：固定散射站，多工作在L/S頻段，傳輸容量一般小于2Mbps，天線口徑基本在10米左右，發(fā)射功率在10kw甚至更高，單站值班和維護(hù)人員約20人。固定散射站主要用于構(gòu)建遠(yuǎn)程骨干網(wǎng)，單跳通信距離在200km左右；

階段2：機(jī)動(dòng)散射站，傳輸容量在2Mbps左右，每站由2～3輛車(chē)組成，主要用于遠(yuǎn)程機(jī)動(dòng)通信保障，單跳通信距離一般在150km以下，多用于戰(zhàn)區(qū)通信；

階段3：?jiǎn)诬?chē)單站，在階段2的基礎(chǔ)上，利用單輛越野卡車(chē)上實(shí)現(xiàn)了天線、通信設(shè)備、供電等一體化設(shè)計(jì)，機(jī)動(dòng)能力進(jìn)一步提升。其最高傳輸容量支持20Mbps；

階段4：?jiǎn)翁炀€散射站，相繼出現(xiàn)了以DART-T為代表的戰(zhàn)術(shù)型散射裝備，在本階段更加注重設(shè)備的小型化、模塊化以及多模式通信一體化設(shè)計(jì)。設(shè)備體積更小、重量更輕，可通過(guò)小型越野車(chē)進(jìn)行承載或者人工背負(fù)，在戰(zhàn)場(chǎng)快速部署中使用更加靈活。

二、散射通信現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，傳統(tǒng)散射通信強(qiáng)國(guó)如美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)以及印度、英國(guó)、烏克蘭等均在持續(xù)推動(dòng)散射技術(shù)的發(fā)展和裝備的升級(jí)、更新，鑲嵌新技術(shù)的系統(tǒng)裝備重新煥發(fā)出勃勃生機(jī)。

2.1散射設(shè)備現(xiàn)狀

2.1.1 Comtech公司CS67500及TCT300A

AN/TRC-170曾作為美軍對(duì)流層散射通信設(shè)備的典型代表，在過(guò)去的軍事通信部署中得到成功的應(yīng)用，但是隨著通信帶寬需求的增加，原有的傳輸速率不能滿(mǎn)足戰(zhàn)場(chǎng)信息傳輸要求。Comtech公司研發(fā)了傳輸速率為50Mbps的調(diào)制解調(diào)器（CS67500），來(lái)替代原有低速率調(diào)制解調(diào)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)役AN/TRC-170系統(tǒng)的升級(jí)。

Comtech公司以CS67500調(diào)制解調(diào)器為核心，研制了新型散射通信終端TCT300A。TCT300A使用1面天線，安裝在輕型戰(zhàn)術(shù)拖車(chē)上（LTT），可使用悍馬車(chē)或小型越野車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，與傳統(tǒng)的雙天線系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的部署、開(kāi)通時(shí)間顯著縮短。

3.1.2 Ratheony公司DART-T散射/衛(wèi)星雙模通信終端

DART-T為雙模式、全頻段、可重新配置戰(zhàn)術(shù)終端，具有散射和衛(wèi)星兩種工作模式，適用于快速部署、快速反應(yīng)及應(yīng)急通信、指揮中心與機(jī)動(dòng)部隊(duì)之間建立大范圍快速移動(dòng)的戰(zhàn)術(shù)中繼鏈路、邊境監(jiān)視、島島或內(nèi)陸通信等。配有1面2.4米天線（典型），最高傳輸速率可達(dá)100Mbps，具有散射/繞射/視距/衛(wèi)星多種工作波形。

3.1.3 Ratheony公司Ku頻段戰(zhàn)術(shù)TELOS設(shè)備

戰(zhàn)術(shù)擴(kuò)展視距（TELOS）系統(tǒng)是一種小型、輕重量的超視距通信終端，TELOS支持散射工作模式，和微波設(shè)備采取相同方式架設(shè)時(shí)，通信距離是微波通信方式的三倍，適用于市區(qū)、郊區(qū)、崎嶇山區(qū)等一系列復(fù)雜地形環(huán)境下的部署。配有1面0.75米天線（典型），傳輸速率可達(dá)50Mbps，發(fā)射功率200W。

3.1.4俄羅斯“獨(dú)木舟”散射通信站

俄羅斯“獨(dú)木舟”散射通信站由1面天線、1套收發(fā)信機(jī)和1個(gè)調(diào)制解調(diào)器構(gòu)成，可便攜或車(chē)載。它采用時(shí)分雙工體制，利用實(shí)時(shí)信道探測(cè)的自適應(yīng)選頻分集方式，在2～16個(gè)可用頻率中實(shí)時(shí)自適應(yīng)選擇最佳頻率傳輸，達(dá)到了單天線可靠通信效果。

此外，哈薩克斯坦、伊朗等國(guó)也很注重散射通信裝備的研制，最近相繼推出了本國(guó)化的散射裝備。

2.2散射設(shè)備使用現(xiàn)狀

2.2.1干線通信鏈路的建立

美軍：歷史上最大規(guī)模的散射通信部署是1991年在伊拉克的“沙漠風(fēng)暴”行動(dòng)，美軍共使用了100多套AN/TRC-170，構(gòu)建了60 多條鏈路，組成了全長(zhǎng)3000公里的區(qū)域骨干通信網(wǎng)絡(luò)，用于作戰(zhàn)指揮、控制和情報(bào)信息傳輸。2003年在“伊拉克自由行動(dòng)”中，美軍從科威特北部到巴格達(dá)曾部署了散射通信系統(tǒng)，提供關(guān)鍵的遠(yuǎn)程骨干通信，為在伊拉克參加作戰(zhàn)行動(dòng)的海軍陸戰(zhàn)隊(duì)遠(yuǎn)征部隊(duì)提供支持[1]?！吧衬L(fēng)暴”和“伊拉克自由”行動(dòng)都證明了對(duì)流層散射通信系統(tǒng)是現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中不可缺少的通信設(shè)備。

伊拉克：鑒于散射通信設(shè)備在伊拉克的出色表現(xiàn)，2013伊拉克國(guó)防部，公開(kāi)招標(biāo)采購(gòu)3.39億美元的散射通信裝備，用于構(gòu)建覆蓋包含巴格達(dá)在內(nèi)的全國(guó)各主要城市的軍事干線網(wǎng)，全長(zhǎng)超過(guò)2000km。采購(gòu)內(nèi)容包括：19跳機(jī)動(dòng)型散射鏈路，并包含相關(guān)的人員培訓(xùn)、備品備件及技術(shù)支持等[2]。

2.2.2戰(zhàn)區(qū)機(jī)動(dòng)通信

阿爾及利亞85%國(guó)土面積為沙漠地區(qū)，人煙稀少，將光纖等基礎(chǔ)設(shè)施完全覆蓋到邊境成本巨大。阿爾及利亞軍方以散射為主要通信手段，結(jié)合微波和有線通信方式，構(gòu)建了陸軍電子對(duì)抗系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)，主要用于短波偵察站、超短波偵察站、雷達(dá)站等情報(bào)信息到上級(jí)指揮所之間遠(yuǎn)距離、超視距通信。該通信網(wǎng)經(jīng)過(guò)多期建設(shè)，散射通信節(jié)點(diǎn)已達(dá)20余個(gè)，并已部署在阿爾及利亞的南部、東部等邊境地區(qū)。

2.2.3防空系統(tǒng)中的應(yīng)用

散射通信設(shè)備在防空系統(tǒng)中大規(guī)模的應(yīng)用時(shí)冷戰(zhàn)期間美國(guó)空軍在阿拉斯加建設(shè)的“白愛(ài)麗絲通信系統(tǒng)”它將空軍在阿拉斯加的遠(yuǎn)程站點(diǎn)與指揮控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，利用對(duì)流層散射通信系統(tǒng)，在30多個(gè)站點(diǎn)間建立了長(zhǎng)達(dá)6400km的鏈路，大多數(shù)站點(diǎn)位于沿邊境線的偏遠(yuǎn)山峰上，最遠(yuǎn)散射鏈路達(dá)600km。

在上世紀(jì)90年代，美國(guó)在韓國(guó)部署的一個(gè)永久性的“愛(ài)國(guó)者”導(dǎo)彈營(yíng)中，使用TRC-170設(shè)備將部署在3個(gè)視距之外的三個(gè)發(fā)射陣地連接起來(lái)，首次實(shí)現(xiàn)了單個(gè)情報(bào)協(xié)調(diào)中心在寬闊地域內(nèi)對(duì)多個(gè)攔截控制站的控制。

2.3散射發(fā)展趨勢(shì)

從美、俄等國(guó)的散射通信技術(shù)最新進(jìn)展來(lái)看，散射通信設(shè)備的發(fā)展更加注重戰(zhàn)術(shù)部署下的應(yīng)用，以“小型化、多模化，高帶寬”來(lái)適應(yīng)未來(lái)信息數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)高機(jī)動(dòng)性和高效性的需求，散射技術(shù)發(fā)展未來(lái)趨勢(shì)可總結(jié)如下幾點(diǎn)：

2.3.1高速散射調(diào)制解調(diào)技術(shù)

由于未來(lái)信息化作戰(zhàn)對(duì)大容量散射通信系統(tǒng)的緊迫需求，“高速散射調(diào)制解調(diào)技術(shù)”已成為國(guó)內(nèi)外研究的最新熱點(diǎn)。Comtech公司的CS67500速率已達(dá)50Mbps，Ratheony公司DART-T傳輸速率已經(jīng)達(dá)到了100Mps，日本NEC公司OTH系統(tǒng)傳輸速率也達(dá)到了100Mbps，更高速率的調(diào)制解調(diào)技術(shù)仍舊是散射技術(shù)的研究熱點(diǎn)和未來(lái)發(fā)展的方向。

2.3.2擴(kuò)展工作頻段

現(xiàn)役大部分散射設(shè)備的工作頻段大都在5 GHz 以下，目前美國(guó)已有X頻段和Ku頻段的散射設(shè)備，更高工作頻段的設(shè)備意味更多的工作頻譜，更小的設(shè)備體積和天線尺寸，高頻段的設(shè)備在戰(zhàn)術(shù)部署中使用更加靈活。

2.3.3與其它通信模式的一體化設(shè)計(jì)

美軍的DART-T戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)散射終端不但能夠同傳統(tǒng)散射通信設(shè)備一樣工作在散射、繞射、視距傳輸模式，而且率先實(shí)現(xiàn)了散射/衛(wèi)星通信模式一體化，Ratheony公司Ku頻段戰(zhàn)術(shù)TELOS設(shè)備也可以工作在多種通信模式。與其它通信模式的一體化設(shè)計(jì)的散射通信裝備可以在戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)既定任務(wù)目標(biāo)的同時(shí)，減少通信裝備的種類(lèi)、降低操作維護(hù)人員的工作難度[3]。

結(jié)論：隨著散射技術(shù)的發(fā)展，“小型化、多模化，高帶寬”已成為散射設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，隨著戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)字化程度越來(lái)越高，戰(zhàn)場(chǎng)通信數(shù)據(jù)量急劇增長(zhǎng)，散射通信作為超視距通信的一種手段，在作戰(zhàn)應(yīng)用中已不再被視為衛(wèi)星通信的備選方案，而成為了與衛(wèi)星通信并駕齊驅(qū)的一個(gè)重要手段，散射通信在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上將迎來(lái)廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 丁雪麗，軍用對(duì)流層散射通信重新受到重視，現(xiàn)代信息，2009（1） 12～15

[2] 李妍、鄒恒，駐伊美軍大幅提升戰(zhàn)術(shù)通信能力，外軍電信動(dòng)態(tài)，2009（1）：22～24

[3] 王金耀、劉俊平，美陸軍重構(gòu)WIN-T戰(zhàn)場(chǎng)通信計(jì)劃，外軍電信動(dòng)態(tài)，2008（1）：10～11