基于整網(wǎng)效果的戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)干擾效果的評估方法

李紅領(lǐng) 陳穎穎 張增

摘 要：以往針對戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的干擾更側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)中單鏈路和單網(wǎng)的效果，對于整個戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)干擾效果評估的研究較少。本文在分析戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)組成與特點的基礎(chǔ)上，提出了一種基于整網(wǎng)效果的戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)干擾效果評估方法，最后通過軟件實現(xiàn)了對戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)干擾效果的評估。

關(guān)鍵詞：戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)；干擾效果；指標(biāo)體系；評估算法

中圖分類號：TN972 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）08-0073-03

Abstract：The previous interference in the Tactical Internet is more focused on the effect of single chain and single network in the network，and there are few studies on the effectiveness of the whole Tactical Internet interference. Based on the analysis of the composition and characteristics of the Tactical Internet，this paper puts forward a method of evaluating the effect of the Tactical Internet interference based on the whole net effect. Finally，the effect of the Tactical Internet interference is evaluated by the software.

Keywords：Tactical Internet；jamming effect；index system；evaluation algorithm

0 引 言

作為旅以下的主要通信手段，戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)在未來旅及以下部隊作戰(zhàn)訓(xùn)練中的使用越來越廣泛。信息化戰(zhàn)爭中，針對戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的干擾和攻擊將對合成旅造成極大的影響，有時甚至可以達(dá)成火力所無法達(dá)到的效果。以往的電子戰(zhàn)中，更側(cè)重于在信號層、鏈路層考核對敵方的通信干擾效果，而對網(wǎng)絡(luò)干擾效果的評估方法的研究不多。但隨著信息化戰(zhàn)爭的快速發(fā)展，實現(xiàn)既對敵通信鏈路終端造成影響，又可癱瘓敵方的整網(wǎng)效能，是未來信息作戰(zhàn)研究的一個關(guān)鍵問題。本文提出一種針對戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)中整網(wǎng)效果的干擾評估方法，以期為今后電子對抗力量運用提供有益的參考。

當(dāng)前針對戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)干擾效果的研究文獻(xiàn)及資料有很多，得到了較為深入的研究成果[1-5]。文獻(xiàn)[4]中針對Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的特點，在分析美軍SINCGARS電臺之間的協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，著重對其干擾效果進(jìn)行了評估。這些文獻(xiàn)盡管給出較為有價值的參考，但是依然沒有對戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效的整網(wǎng)干擾效果評估。

1 戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

最新版軍語中給出了戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的定義，即通過網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議（IP協(xié)議），將戰(zhàn)術(shù)電臺網(wǎng)、野戰(zhàn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)等各類通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和信息終端設(shè)備連為一體的機動戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)[6]。簡單地講，戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)由戰(zhàn)術(shù)電臺互聯(lián)網(wǎng)和野戰(zhàn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)組成，其中戰(zhàn)術(shù)電臺互聯(lián)網(wǎng)包括短波、超短波以及高速數(shù)據(jù)電臺[7，8]。美軍戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)如圖1所示。

由上述戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的定義及美軍戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的組成可以看出，戰(zhàn)術(shù)電臺互聯(lián)網(wǎng)與野戰(zhàn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（美軍稱之為野戰(zhàn)地域通信網(wǎng)）屬于不同的網(wǎng)絡(luò)，無論是網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)、協(xié)議，還是組織運用形式都存在很大的區(qū)別，如戰(zhàn)術(shù)電臺互聯(lián)網(wǎng)主要以Ad hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主，組織運用戰(zhàn)術(shù)子網(wǎng)的隨遇接入；野戰(zhàn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)則是以ATM交換機為主的骨干網(wǎng)絡(luò)。針對整網(wǎng)的干擾效果評估方法如果單純地考慮針對其中一種的干擾效果會有失偏頗，必須綜合考慮對單網(wǎng)及整網(wǎng)的整體干擾效果進(jìn)行評價。

2 鏈路與整網(wǎng)融合式的干擾評估方法

對戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的干擾評估既要建立對網(wǎng)絡(luò)中各個子網(wǎng)鏈路的評估，更要對整網(wǎng)進(jìn)行評估。下面主要從指標(biāo)體系和評估方法等方面分析鏈路與整網(wǎng)融合式的干擾效果評估方法。

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1.1 鏈路干擾指標(biāo)體系

從應(yīng)用層次上劃分，無論是戰(zhàn)術(shù)電臺互聯(lián)網(wǎng)中超短波電臺子網(wǎng)、短波電臺子網(wǎng)、高速數(shù)據(jù)電臺子網(wǎng)還是野戰(zhàn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，針對戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)中的干擾效果都可以從干擾后的傳輸速度、傳輸可靠性以及傳輸準(zhǔn)確度降低程度進(jìn)行評價，因此從這些指標(biāo)可以得出評估鏈路干擾效果，如表1所示。

（1）IP包傳輸時延（IPTD）。在網(wǎng)絡(luò)中受到干擾后，發(fā)送成功的所有數(shù)據(jù)分組的端到端傳輸時延在整個仿真過程中的統(tǒng)計值。對于任意一個數(shù)據(jù)分組報文來說，其在源節(jié)點被發(fā)送出去的時刻與該數(shù)據(jù)包在目的節(jié)點被成功接收的時刻之間的時間間隔就是這次數(shù)據(jù)傳輸具體的端到端時延，包括路由建立時間、分組轉(zhuǎn)發(fā)時間和分組隊列等待時間，單位為秒。端到端平均時延越小，說明受到的干擾越低，發(fā)送數(shù)據(jù)分組的性能越好；（2）IP包時延抖動（IPDV）。定義為同一數(shù)據(jù)流中，兩個包的單向延遲之差。在數(shù)據(jù)包傳送應(yīng)用中，根據(jù)IP包時延變化情況可以衡量網(wǎng)絡(luò)在受到攻擊后，重傳機制的優(yōu)劣，與鏈路帶寬、鏈路使用率相關(guān)，是評價鏈路抗干擾性能的重要指標(biāo)；（3）IP包誤差率（IPER）。IP包誤差率是錯誤IP包傳送結(jié)果與成功IP包傳送結(jié)果加錯誤IP包傳送之和的比值；（4）IP包丟失率（IPLR）。IP包丟失率是丟失的IP包傳送結(jié)果與所有IP包的比值，與分組投遞率為互補關(guān)系。分組投遞率的值越大，說明在傳輸過程中被丟棄掉的數(shù)據(jù)分組的數(shù)量越少，受到的干擾越低。該參數(shù)統(tǒng)計的分組是指用戶數(shù)據(jù)分組，并不包括路由控制消息分組。

IP包誤差率、IP包丟失率直接反映了戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)受到干擾后的鏈路狀態(tài)。

2.1.2 整網(wǎng)指標(biāo)體系

戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)受到干擾或攻擊后，更多地采用反映網(wǎng)絡(luò)失效的指標(biāo)進(jìn)行評價，如業(yè)務(wù)穩(wěn)健性反映網(wǎng)絡(luò)性能的通用特性，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)健性反映網(wǎng)絡(luò)的專用特性或者結(jié)構(gòu)特性，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目煽啃浴⑦B通性、抗毀性、脆弱性和魯棒性等諸多評價因素，這些底層因素相互制約影響，很難進(jìn)行有效區(qū)分，因此從受干擾后的網(wǎng)絡(luò)情況來看，基本可以歸結(jié)為網(wǎng)絡(luò)故障率和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠謴?fù)效率。網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)效率反映鏈路接入機制合理性，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)效率與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時間相關(guān)，形成指標(biāo)體系，如圖2所示。

每一個指標(biāo)體系計算及說明如表2所示。

2.2 評估算法

在對鏈路進(jìn)行干擾效果評估時，需要針對上述鏈路指標(biāo)進(jìn)行測試，指標(biāo)的測試方法相對比較簡單，如受擾后傳輸時延測試中，發(fā)送端及接受端同步的情況下，發(fā)送端發(fā)送打上時間標(biāo)示和組數(shù)的IP包100組，接收端記錄所收到對應(yīng)IP包組到達(dá)的時間標(biāo)示，通過兩個時間標(biāo)示之差計算受到干擾后的單向時延。其他測試方法這里不再贅述。在獲得指標(biāo)測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，還需確定每一個節(jié)點和鏈路的重要程度，利用節(jié)點收縮法可以確定節(jié)點及鏈路的權(quán)值。

目前存在的網(wǎng)絡(luò)評估算法比較多，一般情況下，按照上述指標(biāo)體系的劃分方法，可以采用層次分析法（AHP）進(jìn)行計算。層次分析法比較成熟，需要指出的是，在利用該方法進(jìn)行整網(wǎng)效能評估時，某個單項指標(biāo)盡管其權(quán)重并不是很高，但當(dāng)該指標(biāo)取值趨于該指標(biāo)的極限時，可能導(dǎo)致整網(wǎng)性能驟降。如戰(zhàn)術(shù)電臺互聯(lián)網(wǎng)中存在的信令臺，如果其受到攻擊或失效，則通話雙方成功率趨近于0，整個網(wǎng)絡(luò)處于癱瘓狀態(tài)。因此，在實際運用中，針對戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)整網(wǎng)性能評估必須要充分考慮指標(biāo)取值極限，無論何種評估算法都不能單純地依據(jù)數(shù)學(xué)計算進(jìn)行，還必須依據(jù)實際裝備體系和組織運用方式進(jìn)行綜合考慮。

2.3 軟件實現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)干擾效果評估系統(tǒng)接收到各個指標(biāo)數(shù)據(jù)后，在網(wǎng)絡(luò)評估界面中可對鏈路或整網(wǎng)進(jìn)行評估，整網(wǎng)評估界面如圖3所示。

3 結(jié) 論

上述給出了一種基于鏈路和整網(wǎng)的戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)干擾效果評估方法，這為戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)受到攻擊后的評估提供了較為有效的評價方法。當(dāng)然，針對戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的干擾效果評估方法還有很多工作要做，主要包括：干擾效果指標(biāo)體系的完善，如整網(wǎng)干擾效果評估中是否已經(jīng)包含了反映整網(wǎng)性能的所有指標(biāo)；整網(wǎng)干擾性能評估算法優(yōu)化等。所有這些工作都需要后續(xù)進(jìn)一步進(jìn)行深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙彥超.面向無線網(wǎng)絡(luò)吞吐量優(yōu)化的干擾模型研究 [D].南京：南京大學(xué)，2015.

[2] 王淵，霍景河，張斌.基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)抗毀性評估方法研究 [J].信息通信，2015（6）：41-42.

[3] 孫言強.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中干擾攻擊關(guān)鍵技術(shù)研究 [D].長沙：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2012.

[4] 陳植林，蔡曉霞，陳紅，等.戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)干擾效果評估 [J].火力與指揮控制，2016，41（4）：126-130.

[5] 王帥，陳立云，盧昱，等.戰(zhàn)術(shù)移動自組織網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用仿真及評估 [J].軍械工程學(xué)院學(xué)報，2017，29（3）：54-58.

[6] 中國人民解放軍軍語 [M].北京：解放軍戰(zhàn)士出版社，1982.

[7] 閻瑾.美軍戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)研究 [J].通信技術(shù)，2011，44（9）：105-107.

[8] 霍景河，李紅領(lǐng).戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng) [M].北京：國防工業(yè)出版社，2016.

作者簡介：李紅領(lǐng)（1978-），男，漢族，河南新鄉(xiāng)人，講師，碩士研究生。研究方向：軍事通信。