空軍短波全球通信系統(tǒng)的衛(wèi)星通信能力分析

王玉姣 袁磊

摘 ?要：短波全球通信系統(tǒng)具有設(shè)備較為簡(jiǎn)單，設(shè)備通信距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，在空軍中得到廣泛應(yīng)用，因此本文對(duì)空軍短波全球通信系統(tǒng)的衛(wèi)星通信能力進(jìn)行分析。分析主要針對(duì)系統(tǒng)中短波收發(fā)信臺(tái)資源統(tǒng)一調(diào)度能力、短波控制信令與通信數(shù)據(jù)承載能力以及短波通信網(wǎng)絡(luò)信息分發(fā)能力三部分進(jìn)行分析，從而為空軍通信能力發(fā)展給予啟示。

關(guān)鍵詞：空軍短波;通信系統(tǒng);衛(wèi)星通信;網(wǎng)絡(luò)信息

中圖分類(lèi)號(hào)：TN927 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）17-0067-03

Abstract：The short wave（SW） global communication system is widely used in the air force because of its simple equipment and long distance communication. Therefore，the satellite communication capability of the air force shortwave global communication system is analyzed. The analysis mainly focuses on the three parts of the system：the unified resource scheduling capability of SW transceiver and transceiver，the carrying capacity of SW control signals and communication data，and the information distribution capability of SW communication network，so as to provide inspiration for the development of air force communication capability.

Keywords：air force short wave;communication system;satellite communication;network information

0 ?引 ?言

近些年來(lái)短波通信引起了專(zhuān)家們的注意，相對(duì)于以往的無(wú)線(xiàn)電通信、電纜通信、光纖通信等，短波全球通信系統(tǒng)能夠建立遠(yuǎn)距離直接通信，且更加容易實(shí)現(xiàn)移動(dòng)目標(biāo)通信，并且不受環(huán)境影響，具有更好的機(jī)動(dòng)性能，對(duì)于人為或其他隨機(jī)干擾引起的信號(hào)中斷問(wèn)題更容易恢復(fù)，且每一信道一公里通信距離的造價(jià)低[1]。同時(shí)，短波全球通信系統(tǒng)設(shè)備具有操作簡(jiǎn)單，設(shè)備通信距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，短波全球通信系統(tǒng)在發(fā)展過(guò)程中逐漸被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐使用與IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，短波全球通信系統(tǒng)逐漸在空軍中得到應(yīng)用。因此，對(duì)空軍短波全球通信系統(tǒng)的衛(wèi)星通信能力進(jìn)行分析，從而為空軍通信能力的發(fā)展給予啟示。

1 ?空軍短波全球通信系統(tǒng)的衛(wèi)星通信能力分析

短波通信原本主要應(yīng)用于用于自然災(zāi)害區(qū)救援工作的組織安排與協(xié)調(diào)，且短波通信在隨機(jī)與預(yù)謀干擾下，發(fā)射速度與頻寬比值較小，且更加適用于無(wú)線(xiàn)電偵察設(shè)備。短波全球通信系統(tǒng)具有設(shè)備較簡(jiǎn)單、組織靈活、通信距離遠(yuǎn)、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[2]。而空間技術(shù)的發(fā)展讓衛(wèi)星被摘、被毀已成為現(xiàn)實(shí)，因此對(duì)其技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行深入分析具有現(xiàn)實(shí)意義。而該系統(tǒng)主要以HFGCS高度自動(dòng)化的短波通信系統(tǒng)為依據(jù)，其主要采用有線(xiàn)地面支撐網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)中各短波臺(tái)進(jìn)行連接，并對(duì)其進(jìn)行IP化，更加方便通信，讓其支持對(duì)空語(yǔ)音、數(shù)據(jù)通信。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

1.1 ?短波電臺(tái)收發(fā)信臺(tái)資源統(tǒng)一調(diào)度能力

通過(guò)結(jié)合HFGCS經(jīng)驗(yàn)，短波全球通信系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)IP化控制，也就是利用短波首發(fā)臺(tái)與控制器，從而實(shí)現(xiàn)短波多線(xiàn)路手法音頻與其IP鏈路轉(zhuǎn)化。通過(guò)對(duì)短波信號(hào)這一處理過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)短波電臺(tái)之間的數(shù)據(jù)IP化傳輸、調(diào)制信號(hào)承載以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋_保短波信號(hào)內(nèi)部IP標(biāo)準(zhǔn)化[3]。根據(jù)電子傳導(dǎo)性與密度等短波信號(hào)模型中預(yù)測(cè)信道的不同，針對(duì)不同地理位置上的短波收發(fā)信號(hào)中動(dòng)態(tài)配置的效果不同，從而提高通信效果。利用IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將全球各短波電臺(tái)站連接起來(lái)，建立短波電臺(tái)中間高質(zhì)量IP質(zhì)量跟蹤，通過(guò)對(duì)各短波信道之間數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，選擇最佳短波臺(tái)站與頻率。根據(jù)地面支撐網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)最佳臺(tái)站路由、語(yǔ)言自動(dòng)偵測(cè)、臺(tái)站切換以及有線(xiàn)電話(huà)全自動(dòng)轉(zhuǎn)接等。

1.2 ?短波控制信令與通信數(shù)據(jù)承載能力

空軍短波全球通信系統(tǒng)主要控制方式采用的是，核心運(yùn)作搭配模塊分化的控制方式，以短波IP協(xié)議STANAG 5066標(biāo)準(zhǔn)為主從而發(fā)展短波無(wú)線(xiàn)IP協(xié)議。地面支撐網(wǎng)數(shù)據(jù)由短波地面通信IP協(xié)議提供，在短波無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中通過(guò)調(diào)節(jié)IP協(xié)議，整合系統(tǒng)中全部的通信數(shù)據(jù)以及通信方式，建立起以短波IP為基礎(chǔ)的通信分網(wǎng)絡(luò)。引入標(biāo)準(zhǔn)的IP管理方式細(xì)化路由鏈接方式，以此提高空軍短波全球通信系統(tǒng)的信息共享能力以及信息的載荷能力?？刂贫滩ㄐ帕钅軌蜥槍?duì)短波的特性進(jìn)行修訂，改變其信號(hào)波長(zhǎng)度以及延時(shí)狀態(tài)，收縮傳輸信道帶寬窄程度等，短波通信固定與機(jī)動(dòng)部分通信，如圖2所示。

空軍短波全球通信系統(tǒng)通信承載方式主要采用標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用層數(shù)據(jù)，將短波數(shù)據(jù)鏈路層與應(yīng)用層數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，以此實(shí)現(xiàn)載荷擴(kuò)充。短波無(wú)線(xiàn)IP能夠?qū)崿F(xiàn)短波機(jī)動(dòng)設(shè)備與地面接入網(wǎng)設(shè)備的最小開(kāi)銷(xiāo)，從而對(duì)IP地址與地質(zhì)信息等進(jìn)行管理。核心控制器通過(guò)調(diào)試子通信網(wǎng)絡(luò)，間接對(duì)承載方式進(jìn)行控制，配比標(biāo)準(zhǔn)載荷模量?jī)?yōu)化實(shí)際使用信道的動(dòng)態(tài)配置方式，以此實(shí)現(xiàn)承載控制，將不同的短波臺(tái)站進(jìn)行組合。通信承載方式會(huì)轉(zhuǎn)變成以中音頻信息為主體，壓縮短波調(diào)頻數(shù)據(jù)并附加在音頻信息上，通過(guò)音頻IP承載進(jìn)行傳輸?？哲姸滩ㄈ蛲ㄐ畔到y(tǒng)通信承載方式可以實(shí)現(xiàn)信息遠(yuǎn)程調(diào)度分離，中心控制器臺(tái)通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)對(duì)載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行方式轉(zhuǎn)換，調(diào)整串口編碼的位數(shù)，以此實(shí)現(xiàn)信息遠(yuǎn)程調(diào)度分離。

1.3 ?短波通信網(wǎng)絡(luò)信息分發(fā)能力

空軍短波全球通信系統(tǒng)作為一個(gè)全I(xiàn)P化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，各短波站臺(tái)、地面支撐網(wǎng)與空中移動(dòng)平臺(tái)之間均采用IP技術(shù)作為支撐。IP路由能夠?qū)崿F(xiàn)空中移動(dòng)平臺(tái)的地址動(dòng)態(tài)分配和移動(dòng)，將其分為若干個(gè)低空短波IP子網(wǎng)，短波挑戰(zhàn)與機(jī)載短波電臺(tái)利用獨(dú)立IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而地空通信則采用短波無(wú)線(xiàn)IP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。短波通信網(wǎng)絡(luò)主要分為無(wú)線(xiàn)通信與有線(xiàn)通信兩部分，相對(duì)于無(wú)線(xiàn)分布的帶寬較窄，信道資源有限的特點(diǎn)，有線(xiàn)通信帶寬較寬，通信更加可靠，改變了無(wú)線(xiàn)通信容易受到電離層變化、自然條件變化等因素影響的情況[4]?？哲姸滩ㄈ蛲ㄐ畔到y(tǒng)中短波通信網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布能力主要體現(xiàn)為系統(tǒng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)能力與信息種類(lèi)分類(lèi)能力兩種。系統(tǒng)中以地面支撐網(wǎng)中部署信息分發(fā)為基礎(chǔ)，通過(guò)與短波電臺(tái)相配合，提供差異化通信服務(wù)，能夠有效增加系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)能力。在短波通信中，數(shù)據(jù)通信與語(yǔ)音通信具有極大的差異性，數(shù)據(jù)通信能夠在更低速率下更加可靠的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。同時(shí)短波數(shù)據(jù)通信用數(shù)據(jù)可復(fù)制特性，增加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中發(fā)生傳輸路徑切換或中斷時(shí)，短波電臺(tái)能夠?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)下來(lái)，等鏈路恢復(fù)后繼續(xù)完成轉(zhuǎn)發(fā)，提高數(shù)據(jù)傳輸安全性。當(dāng)出現(xiàn)有線(xiàn)通信需要進(jìn)入無(wú)線(xiàn)通信的情況時(shí)，按照數(shù)據(jù)種類(lèi)將其分為優(yōu)先級(jí)，讓高級(jí)別數(shù)據(jù)先行使用無(wú)線(xiàn)通信通道。

1.4 ?端到端通信保密能力

短波通信網(wǎng)絡(luò)主要提供語(yǔ)音通話(huà)與數(shù)據(jù)通話(huà)兩部分，為保證體制保密性，按照不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用相應(yīng)的保密通信技術(shù)。參考HFGCS計(jì)劃中保密通信協(xié)議（SCIP，Secure Communication Interoperability Protocol），系統(tǒng)提供固話(huà)與短波電塔之間通話(huà)的傳輸保密。其主要根據(jù)保密通信互通協(xié)議SCIP作為工作應(yīng)用層端到端之間的保密互通標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)不同設(shè)備進(jìn)行加密算法從而保證數(shù)據(jù)參數(shù)機(jī)密性。系統(tǒng)中無(wú)線(xiàn)通信主要利用無(wú)線(xiàn)線(xiàn)路保密技術(shù)，固化部分利用IPSec保密技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在這一傳輸方式下，雖然經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密、再次加密計(jì)算的開(kāi)銷(xiāo)增加，但能在極大程度上減少其安全隱患。其端到端信息傳輸示意圖，如圖3所示。

根據(jù)長(zhǎng)期發(fā)展形式來(lái)看，通過(guò)借鑒HFGCS全球短波通信系統(tǒng)端到端保密通信互通技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)端到端保密互通協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)，解決地面固定傳輸設(shè)備與短波電臺(tái)之間端到端信息傳輸保密問(wèn)題。短波全球通信系統(tǒng)端到端保密互通技術(shù)，主要分為密鑰管理、加密、語(yǔ)音編碼等幾個(gè)部分，其中密鑰管理采用公鑰密碼形式，對(duì)秘鑰進(jìn)行協(xié)商;而加密技術(shù)采用協(xié)議方式，對(duì)不同通信設(shè)備進(jìn)行計(jì)算合集，支持多種加密算法，在通信前根據(jù)各設(shè)備計(jì)算能力對(duì)其算法進(jìn)行協(xié)商。

2 ?結(jié) ?論

空軍短波全球通信系統(tǒng)作為目前空軍重要的信息基礎(chǔ)設(shè)施，也是空軍衛(wèi)星通信的通用手段之一。我國(guó)要想在實(shí)際應(yīng)用中使短波全球通信系統(tǒng)得到快速發(fā)展，應(yīng)在借鑒HFGCS經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，加強(qiáng)短波電臺(tái)IP承載技術(shù)，確保短波通信網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的可持續(xù)性。

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作者簡(jiǎn)介：王玉姣（1988.07-），女，漢族，湖南隆回人，助理工程師，本科，研究方向：通信傳輸;袁磊（1984.03-），男，漢族，山東壽光人，助理工程師，本科，研究方向;機(jī)電一體化。