美國軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)應用機制研究

王碩 趙夢

(1 中國空間技術研究院，北京 100094)(2 中國航發(fā)北京航空材料研究院，北京 100095)

美國是世界上軍事通信衛(wèi)星發(fā)展最早、在軌數(shù)量最多、軍事應用最為廣泛和成熟的國家。當前，美國軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)可分為寬帶通信、窄帶通信、防護通信、數(shù)據(jù)中繼、應急補充五大類。其中，寬帶通信、窄帶通信、防護通信三類系統(tǒng)直接為陸?？杖娞峁┩ㄐ疟Ｕ希浣M織應用、資源分配與管理是本文研究的重點。

軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組織應用機制是一個復雜的方法論問題，不僅與軍事作戰(zhàn)場景和作戰(zhàn)樣式相關，也與系統(tǒng)特性與能力相關，不僅與技術體制、服務類型等裝備問題相關，也與組織管理、資源調(diào)配等管理問題相關。

總體來看，軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組織和應用，本質上是珍貴的衛(wèi)星通信資源如何應用、如何組織管理，因而涉及裝備建設、部署與應用，裝備的運行、管理和維護，衛(wèi)星通信資源的管理與調(diào)配，以及裝備使用相關的培訓與后勤保障等。在此認識基礎上，本文聚焦美國軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)用途、管理機構、管理機制三個核心問題，分別予以研究和闡述，以期引起廣泛深入的思考和探索。

1 美國軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀

1.1 構建軍民融合的彈性分級通信體系

美軍衛(wèi)星通信系統(tǒng)可分為三個層次：“硬核心”、“軟核心”和“一般用途”系統(tǒng)[1]，分別通過軍事通信衛(wèi)星和商業(yè)通信衛(wèi)星來實現(xiàn)。

1)“硬核心”系統(tǒng)

面向綜合作戰(zhàn)計劃(SIOP)、綜合戰(zhàn)術預警和攻擊評估以及非戰(zhàn)略核部隊提供關鍵的指揮、控制、通信和情報支持。主要特點是針對最大威脅的可存活性，包括抗干擾、抗電磁脈沖攻擊、抗核閃爍、防偵聽/防截獲(LPI/LPD)、全球覆蓋、近實時接入和網(wǎng)絡重新配置等。典型衛(wèi)星包括軍事星(Milstar)、先進極高頻(AEHF)衛(wèi)星等。

2)“軟核心”系統(tǒng)

主要滿足戰(zhàn)區(qū)、緊急作戰(zhàn)、力量投送、戰(zhàn)術情報支持、反毒品等行動需求。其特點是針對中等威脅的可存活性，具備一定的抗干擾能力和有限的LPI/LPD能力。典型衛(wèi)星包括國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)-3(DSCS-3)和寬帶全球通信(WGS)，以及移動用戶目標系統(tǒng)(MUOS)。

3)“一般用途”系統(tǒng)

主要面向后勤、行政管理、情報、普通用戶網(wǎng)絡、反毒品行動以及非國防部機構等的日常通信需求。對安全性和保密性的要求相對較低，一般由商業(yè)衛(wèi)星和部分軍事衛(wèi)星來支持。典型衛(wèi)星包括銥星(Iridium)、國際移動衛(wèi)星(Inmarsat)、國際通信衛(wèi)星(Intelsat)等[2-3]。

1.2 以高邊疆優(yōu)勢統(tǒng)領軍事通信信息網(wǎng)絡

目前，美國構建了覆蓋全球的通信網(wǎng)絡——“全球信息柵格”，囊括了多種不同的通信系統(tǒng)與手段，而衛(wèi)星通信系統(tǒng)處于核心的位置，可實現(xiàn)與電信港、無線蜂窩網(wǎng)、光纖網(wǎng)絡等各類通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通。衛(wèi)星通信系統(tǒng)是其軍事力量延伸至極區(qū)、海洋和偏遠地區(qū)的關鍵(見圖1[4])，其全球覆蓋、超視距實時傳輸、支持移動通信、靈活組網(wǎng)、安全可靠通信等特點，使其成為美軍全球信息系統(tǒng)不可或缺的關鍵組成部分，甚至在特殊情況下(如伊拉克戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭)是主要乃至唯一的通信手段[1，5]。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基礎與核心作用具體體現(xiàn)在以下3個方面。

圖1 美國軍事通信系統(tǒng)構成示意圖Fig.1 Illustration of composition of USA military communications system

(1)將地理上分散各地的通信信息系統(tǒng)有序連接起來，是前線作戰(zhàn)部隊和軍事基地與后方指揮機構和各種信息資源實現(xiàn)互聯(lián)互通的關鍵，也是遠距離大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕侄蝃6]；

(2)是特定戰(zhàn)場中戰(zhàn)術指揮控制的唯一手段，由于具有廣域覆蓋和靈活組網(wǎng)的特點，可在無地面網(wǎng)絡或地面網(wǎng)絡被毀的情況下，有效支持前線部隊的指揮控制，這在沙漠、海洋等特殊作戰(zhàn)環(huán)境下的作用更加凸顯；

(3)可以作為一種特殊的抗核通信手段，是國家層面的戰(zhàn)略通信基礎設施，是確保決策者對戰(zhàn)略部隊控制的關鍵。空間聯(lián)合功能司令部司令海姆斯中將于2011年5月稱，“防護(空間)通信確保國家決策者在通信對抗，甚至核戰(zhàn)爭條件下保持對部隊的指揮與控制[6]?！?/p>

1.3 根據(jù)用戶和場景提供多種不同業(yè)務

軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)既可以作為獨立的通信系統(tǒng)為用戶單獨提供所需服務，也可以作為整個信息系統(tǒng)的重要組成部分，與其他地面通信系統(tǒng)互聯(lián)。因此，衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供的業(yè)務也大體上與地面系統(tǒng)相似，包括話音、數(shù)據(jù)、短消息、傳真、尋呼、視頻、視頻會議等多種形式。例如，Inmarsat公司的寬帶全球域網(wǎng)絡產(chǎn)品，可提供用戶身份識別卡(SIM卡)、話音、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)數(shù)據(jù)連接、短消息等各種服務；Intelsat公司的通信衛(wèi)星，不僅可提供電信數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，同樣支持視頻廣播、無人機數(shù)據(jù)回傳等業(yè)務。

軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)分為多個類別，分別滿足大容量、移動性和安全性的需求。因此，不同類型的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其應用的差別較大，支持平臺與速率也有區(qū)別。根據(jù)美國參謀長聯(lián)席會聯(lián)合出版物《空間作戰(zhàn)》[4]，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可實現(xiàn)政府最高層領導直接向戰(zhàn)區(qū)戰(zhàn)術梯隊傳輸包括作戰(zhàn)、后勤、情報、人員和外交在內(nèi)的各種信息。

寬帶通信系統(tǒng)的服務對象為政府、戰(zhàn)略和戰(zhàn)術用戶，具體包括美國白宮通信局、軍方、國務院、聯(lián)合參謀部、戰(zhàn)區(qū)指揮官、聯(lián)合特遣部隊、多國部隊、機動部隊以及無人機等，為軍隊提供地面軍網(wǎng)的接入服務。

窄帶通信系統(tǒng)的服務對象更加面向戰(zhàn)術機動部隊，以戰(zhàn)術指揮控制為主，支持海、陸、空平臺上的移動和固定終端、指揮中心和戰(zhàn)地指揮所，以及導彈發(fā)射控制裝置。

防護通信系統(tǒng)既面向高層戰(zhàn)略用戶，也面向陸、海、空三軍，提供實時態(tài)勢感知、戰(zhàn)場公共作戰(zhàn)視圖、“戰(zhàn)斧”導彈指令數(shù)據(jù)注入、戰(zhàn)損評估、核戰(zhàn)爭信息交換等服務。

商業(yè)通信系統(tǒng)則用于補充軍事系統(tǒng)的容量與能力不足，提供衛(wèi)星移動通信、衛(wèi)星固定通信和衛(wèi)星寬帶通信業(yè)務，滿足戰(zhàn)術指揮控制、戰(zhàn)場廣播、無人機數(shù)據(jù)回傳、海上艦艇高速連接等需求。

2 美軍衛(wèi)星通信系統(tǒng)的管理機構與職責

2.1 三個維度實施全生命周期的管理和保障

與系統(tǒng)建設相似，軍事衛(wèi)星通信在組織應用時也涉及到多個機構和部門[7]。美國在軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設、部署和應用方面設置了多個機構，并進行了明確的職責分配，機構間既相互獨立、職能職責上又有一定的交叉。

(1)在需求和體系規(guī)劃方面，負責指揮、控制、通信與情報的國防部長幫辦(ASD/C3I)，負責制訂和維護軍事衛(wèi)星通信發(fā)展路線圖，國家安全空間體系辦公室(NSSA)負責制訂中期(7～15年)和長期(15年以上)的衛(wèi)星通信體系規(guī)劃。陸軍部、海軍部、空軍部、美國航天司令部總司令(USCINCSPACE)、國防信息系統(tǒng)局(DISA)等負責參與和協(xié)助需求分析、體系建設、發(fā)展路線圖的繪制、系統(tǒng)標準制定等多個方面的工作。

(2)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設部署方面，以ASD/C3I為最高領導，負責提供指揮、控制、通信、計算、情報、監(jiān)視與偵察(C4ISR)的全局指導，包括政策、規(guī)劃、計劃和預算，并指派相關軍種負責衛(wèi)星通信系統(tǒng)的采購和維護。此外，參謀長聯(lián)席會主席(CJCS)負責開展相關監(jiān)管活動。具體實施分為軍事和商業(yè)兩個部分：軍事衛(wèi)星由陸軍部、海軍部和空軍部負責，包括項目預算過程、采辦過程；商業(yè)衛(wèi)星由DISA負責，包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)與國防信息系統(tǒng)網(wǎng)(DISN)的集成，以及衛(wèi)星通信系統(tǒng)空間段、地面段和用戶段的相關項目同步開展和部署。

(3)在支撐軍事作戰(zhàn)方面，CJCS負責領導一切與衛(wèi)星通信系統(tǒng)應用相關的活動，包括指派衛(wèi)星通信資源管理相關機構及其職責，制訂衛(wèi)星通信資源訪問的相關流程和程序。CJCS在支撐軍事作戰(zhàn)方面的職責由通信參謀部具體實施，而USCINCSPACE作為下一級的衛(wèi)星運行經(jīng)理，通過各軍種相關機構實現(xiàn)系統(tǒng)的日常操作。當多個通信資源申請發(fā)生沖突時，由CJCS和ASD/C3I負責裁決，前者負責國防部內(nèi)部用戶需求的裁決，后者負責國防部以外用戶需求的裁決。

2.2 建立三級管理體系保障軍事需求

總的來看，美軍衛(wèi)星通信系統(tǒng)可從系統(tǒng)建設和組織應用兩條主線分別進行梳理。從系統(tǒng)建設的角度來看，整個系統(tǒng)的空間段、地面段、用戶段分別由不同的機構承擔。例如涉及空間段衛(wèi)星采辦的主要是空軍導彈與系統(tǒng)中心(SMC)和海軍空間與海戰(zhàn)司令部(SPAWAR)；涉及地面段建設和運管的則是陸軍、海軍、空軍各負責一部分；涉及用戶段各類終端和應用系統(tǒng)采辦的是由各個軍種獨立負責，例如陸軍下設戰(zhàn)術指揮控制與通信辦公室，負責陸軍戰(zhàn)術通信網(wǎng)絡采辦。

對于組織應用，則完全由另外一套體系負責(見圖2)[7]。

圖2 衛(wèi)星通信運行管理的三級組織結構示意圖Fig.2 Illustration of 3-level management of satellite communications system

衛(wèi)星通信的運行管理是指衛(wèi)星通信資源監(jiān)督、管理和控制，使其有序地為作戰(zhàn)指揮官和其他用戶所用?？刂坪凸芾硎侵感l(wèi)星平臺和有效載荷的控制，以及日常的資源管理。典型工作包括衛(wèi)星健康度檢查、位置保持、異常處理、有效載荷配置、資源規(guī)劃分配與報告等。除了軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)外，還需要對商業(yè)、盟國以及民用衛(wèi)星通信資源進行監(jiān)控，支持衛(wèi)星通信資源的有效規(guī)劃、監(jiān)控和管理?？傮w上，衛(wèi)星通信資源的管理可以自上而下地分為三個層次。

1)監(jiān)管層

參謀長聯(lián)席會履行監(jiān)管職能，主要通過聯(lián)合衛(wèi)星通信中心(JCSC)的指揮鏈條來實施，JCSC的職責涉及兩個方面：一是衛(wèi)星通信資源的分配、劃分和裁決；二是衛(wèi)星通信資源的管理。

2)系統(tǒng)級參謀支持

該職能由通信衛(wèi)星運行經(jīng)理(SOM)和通信衛(wèi)星系統(tǒng)專家(SSE)履行。

3)24 h運行中心

該中心由全球衛(wèi)星通信支持中心(GSSC)和區(qū)域衛(wèi)星通信支持中心(RSSC)履行。衛(wèi)星通信支持中心為全球用戶直接提供關于衛(wèi)星通信應用的支持，并且與DISA的全球網(wǎng)絡運行與安全中心和區(qū)域網(wǎng)絡運行與安全中心協(xié)作。衛(wèi)星、有效載荷、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的控制由美國航天司令部(USSPACECOM，現(xiàn)為美國戰(zhàn)略司令部)下轄的衛(wèi)星通信指揮控制中心負責。

3 美軍衛(wèi)星通信資源的分配與管理

3.1 利用衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)庫統(tǒng)籌需求管理、系統(tǒng)規(guī)劃和應用

美軍的衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)庫(SDB)包括當前需求和未來需求兩大部分：當前需求主要服務于作戰(zhàn)計劃和規(guī)劃，未來需求則需要參考當前軍事理論、系統(tǒng)研究、方案設計、技術預研和采辦項目等?？偟膩砜矗脩舻男枨笫欠襁M入SDB，需要以下階段和過程[7-8](見圖3)。

(1)用戶提交的需求匯總至國防信息系統(tǒng)局指派的聯(lián)合衛(wèi)星通信小組管理員，后者進行完整性等編輯審查，并將其列為SDB備選需求。

(2)衛(wèi)星通信運行經(jīng)理(SOM)和DISA聯(lián)合進行技術評估，評估內(nèi)容包括是否必須使用衛(wèi)星通信系統(tǒng)、是否可用其他通信手段、當前衛(wèi)星通信系統(tǒng)能力能否滿足、是否會影響其他用戶等。

(3)SOM將分析評估結果匯總后，提交給聯(lián)合衛(wèi)星通信小組管理員，后者進行進一步的校驗和整理，提交聯(lián)合衛(wèi)星通信小組評審。

(4)聯(lián)合衛(wèi)星通信小組開展需求評審，該小組由作戰(zhàn)參謀部、通信參謀部、各個軍種、DISA等機構代表組成，以月度為周期開展需求評審會，形成最終建議，提交給聯(lián)合參謀部。

(5)聯(lián)合參謀部完成需求審批后，聯(lián)合衛(wèi)星通信小組管理員根據(jù)結果將需求加入SDB，并及時告知相關用戶。對于當前系統(tǒng)無法滿足的需求，將持續(xù)保存在SDB中，用于指導未來衛(wèi)星通信體系規(guī)劃。

圖3 衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)庫需求產(chǎn)生、提交、審批與分發(fā)流程示意圖

3.2 基于優(yōu)先級體系細化管理衛(wèi)星通信資源

由于衛(wèi)星通信資源有限且非常寶貴，美軍采取優(yōu)先級管理的方式，對資源進行劃分，預留給主要用戶，同時為應對突發(fā)情況，也可以由參謀長聯(lián)席會臨時調(diào)用和指派。

軍事通信衛(wèi)星在發(fā)射部署前，其星上容量資源就已根據(jù)SDB的數(shù)據(jù)完成了一輪資源的劃分，由高級用戶使用和管理大塊資源，再根據(jù)需要向其下級部隊進行小塊資源的分配。如果發(fā)生緊急事件，或資源請求沖突，則需要提交上級部門即參聯(lián)會進行裁決。

在衛(wèi)星通信資源使用申請得到審批后，即可接入衛(wèi)星系統(tǒng)，在規(guī)定時間內(nèi)獲取相應的服務，具體流程如圖4所示[1]。

圖4 軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)接入流程示意圖Fig.4 Process of military satellite communications system access

用戶需求分為兩大類：核心的作戰(zhàn)需求和國家安全“企業(yè)級”需求。這兩類需求的資源分配比例不確定，視具體場景而定，但是應當在一定時期內(nèi)保持穩(wěn)定。是否分配資源、分配資源的多少則需要根據(jù)相應需求的優(yōu)先級來確定(見表1)[7]。

表1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)接入優(yōu)先級列表

4 結束語

衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為支持作戰(zhàn)的重要通信手段之一，已經(jīng)得到了廣泛的認可和支持，其不可替代性和稀有性，要求衛(wèi)星通信資源得到有效的組織、管理和使用。從本文介紹的美軍實際建設和使用情況來看，完備的組織結構是支撐衛(wèi)星通信資源得到高效使用的基礎，分級分類使用管理與優(yōu)先級競爭策略是同時服務常規(guī)需求與突發(fā)需求的重要體制保障，系統(tǒng)工程思想與系統(tǒng)建設和使用統(tǒng)籌是軍事衛(wèi)星系統(tǒng)有效規(guī)劃與持續(xù)發(fā)展的重要保證。因此，未來應在以下兩方面開展深入研究。

(1)堅持建設和使用二者并重的思想。一方面，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設必須遵循大系統(tǒng)的思維，以應用為目標和考核標準推進相關規(guī)劃和建設，確保實際應用需求在系統(tǒng)建設各個階段的落實；另一方面，也需要在統(tǒng)一的框架下梳理衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應用場景、使用方式和基本作用，在應用需求和系統(tǒng)建設之間建立暢通的對話機制。

(2)深入研究并借鑒需求庫與需求機制。一方面從現(xiàn)有實際需求出發(fā)，頂層給予充分重視，安排試點計劃，推動需求建立與維持機制的探索和實踐；另一方面著眼未來需求，通過自上而下指導、自下而上梳理和匯總的方式，結合未來5～15年的軍事戰(zhàn)略、作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)條件等，合理、實際地提出衛(wèi)星通信保障需求。

References)

[1] Chairman of Joint Chiefs of Staff. Memorandum of policy No.37： Military satellite communications systems[EB/OL].[2016-11-04]. http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf&AD=ADA300228

[2] DISA COMSATCOM Center. Commercial Satellite Communications(COMSATCOM) ordering guide version2.2[EB/OL].[2016-05-26].http://www.disa.mi./～/media/Files/DISA/Services/SATCOM/Ordering_Guide.pdf

[3] Charlie Edwards. DoD commercial SATCOM[EB/OL].[2011-08-26].http://www.disa.mil/news/conferences-and-events/～/media/files/disa/news/conference/cif/briefing/COMSATCOM.pdf

[4] Joint Chiefs of Staff. JP3-14: Space operation[EB/OL].[2016-11-04].http://dtic.mil/doctrine/new_pubs/jp3_14.pdf

[5] Joint Chiefs of Staff. JP6-0: Joint communications system[EB/OL].[2016-11-04].http://dtic.mil/doctrine/new_pubs/jp6_0.pdf

[6] Mr Lynn Epperson. Satellite communications within the Army’s WIN-T architecture[EB/OL].[2014-06-19].http://azslide.com/download/satellite-communications-within-the-army-s-win-t-architecture_59dd629b1723ddcb3a5857dc.html

[7] Chairman of Joint Chiefs of Staff. CJCSI 6250.01A. Satellite communnications[EB/OL].[2014-11-14].http://docmia.com/d/727175

[8] Stephane Chenard. Military satellite communications: The essential planning and forecast tool for future military satellite requirements[R]. Paris: Euroconsult， 2014