空軍短波全球通信系統(tǒng)的衛(wèi)星通信能力探討

譚禹 李丹

摘? 要：短波是指頻率范圍在3MHz到30MHz的電磁波，短波通信就是利用電離層對(duì)無(wú)線電波的反射或者地面對(duì)無(wú)線電波的反射，實(shí)現(xiàn)通信的過程。短波通信可以相隔數(shù)千公里，且不需要中繼就可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，因而應(yīng)用短波通信這一技術(shù)，建立短波全球通信系統(tǒng)，對(duì)空軍具有重要意義。本文簡(jiǎn)單介紹了空軍短波全球通信系統(tǒng)及其技術(shù)特點(diǎn)，并分析應(yīng)用該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)星通信能力。

關(guān)鍵詞：空軍;短波全球通信系統(tǒng);衛(wèi)星通信能力

一、空軍短波全球通信系統(tǒng)

（一）空軍短波全球通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

空軍短波全球通信系統(tǒng)（HFGCS）最早作為美國(guó)空軍、國(guó)防、太空司令部等部門的軍事設(shè)備于2003年投入使用。近些年來(lái)，這一系統(tǒng)引起了我國(guó)學(xué)者、專家的注意。相對(duì)于以往的無(wú)線電通信、光線通信等通信方法，采用短波進(jìn)行通信，不易受到環(huán)境狀況影響，即使受到外界人為干擾，也容易及時(shí)修復(fù)。應(yīng)用該技術(shù)打造的自動(dòng)化的空軍短波全球通信系統(tǒng)，可以提供作戰(zhàn)飛機(jī)空中指揮、數(shù)據(jù)廣播、加密指控命令、對(duì)空語(yǔ)音、數(shù)據(jù)通信等多種功能。

這一系統(tǒng)由地面多個(gè)短波臺(tái)站連接，每個(gè)短波臺(tái)站的語(yǔ)音通信范圍可達(dá)3200千米，數(shù)據(jù)通信范圍大約可以達(dá)到4000千米，可形成全球短波網(wǎng)絡(luò)，覆蓋了全球大部分的國(guó)家和地區(qū)。該系統(tǒng)由指揮中心，即中心臺(tái)站進(jìn)行控制，但隨著科技的發(fā)展，這一系統(tǒng)正在往分布式工作模式發(fā)展，即短波通信將不用通過中心網(wǎng)絡(luò)，也可以實(shí)現(xiàn)其功能。

（二）空軍短波全球通信系統(tǒng)所應(yīng)用的現(xiàn)代技術(shù)

IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。該技術(shù)將全球多個(gè)短波臺(tái)站連接起來(lái)，也將中心臺(tái)站和短波臺(tái)站連接起來(lái)，中心臺(tái)站可以利用該IP網(wǎng)絡(luò)，對(duì)其他地面短波臺(tái)站實(shí)施遠(yuǎn)程控制。

短波臺(tái)站自動(dòng)定位技術(shù)。短波臺(tái)站可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言的檢測(cè)、有線電話轉(zhuǎn)接等自動(dòng)功能，一旦收到探測(cè)信號(hào)，短波臺(tái)站可以發(fā)揮自動(dòng)定位技術(shù)，自行實(shí)現(xiàn)頻率與最佳臺(tái)站的匹配。

AoIP傳輸技術(shù)。采用短波全球通信系統(tǒng)的音頻信息均由該技術(shù)進(jìn)行傳輸，這是一項(xiàng)使用RTP協(xié)議傳輸音頻及控制數(shù)據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

短波無(wú)線IP協(xié)議。空軍短波全球通信系統(tǒng)覆蓋范圍廣泛但信息仍可被迅速捕捉到，原因在于每一個(gè)短波臺(tái)站被劃分為若干個(gè)IP子網(wǎng)，其中每個(gè)臺(tái)站和機(jī)動(dòng)設(shè)備擁有自己的IP地址及路由，成為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的IP網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。應(yīng)用短波無(wú)線IP協(xié)議，就可以實(shí)現(xiàn)這些獨(dú)立臺(tái)站和機(jī)動(dòng)設(shè)備的管理。

二、空軍短波全球通信系統(tǒng)的衛(wèi)星通信能力

（一）信息傳輸能力

空軍短波全球通信系統(tǒng)利用短波收發(fā)臺(tái)、短波控制器，對(duì)短波IP化傳輸?shù)奶幚矸绞?，可以將短波信?hào)標(biāo)準(zhǔn)化，并利用IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)搭建起來(lái)的短波臺(tái)站網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)有效的信息傳輸。比如，當(dāng)機(jī)動(dòng)設(shè)備發(fā)送信息時(shí)，短波收發(fā)臺(tái)和控制器會(huì)將短波信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)對(duì)不同信道的數(shù)據(jù)比較，最終選擇最佳短波臺(tái)站與最佳頻率進(jìn)行匹配，即雙方根據(jù)信道的傳輸質(zhì)量適應(yīng)選擇最好的傳輸速度。此時(shí)，以短波無(wú)線IP協(xié)議構(gòu)建的地面支撐網(wǎng)絡(luò)，就能夠發(fā)揮其自動(dòng)功能，在衛(wèi)星通信的過程中，實(shí)現(xiàn)雙方進(jìn)行通信，完成信息的傳遞。

（二）信息承載能力

根據(jù)上文介紹的空軍短波全球通信系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)，短波無(wú)線IP協(xié)議的應(yīng)用可以將網(wǎng)絡(luò)分為若干子網(wǎng)絡(luò)，形成分塊化的控制方式。短波信息經(jīng)過短波調(diào)制調(diào)節(jié)器和短波無(wú)線IP協(xié)議，整合空軍短波全球通信系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)和方式，建立起分塊化的通信子網(wǎng)絡(luò)。這種利用短波無(wú)線IP協(xié)議管理信息并分類路由鏈接的方式，可以大大提高該系統(tǒng)在衛(wèi)星通信方面的信息承載能力。在這一過程中，短波的特征，比如波長(zhǎng)、延遲狀態(tài)、寬窄程度等等，在某種程度上可以被控制和改變。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)緊密結(jié)合，采用標(biāo)準(zhǔn)化方式，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，從而讓載荷擴(kuò)充?？刂破鲗?duì)通信網(wǎng)絡(luò)的控制，可以間接的優(yōu)化載荷數(shù)量，也能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的信道配備，從而對(duì)不同短波臺(tái)站交叉組合。

（三）信息分發(fā)能力

上文在介紹技術(shù)中已經(jīng)提到，空軍短波全球通信系統(tǒng)采用IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一個(gè)全部IP化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，中心臺(tái)站、短波臺(tái)站、支撐網(wǎng)絡(luò)、機(jī)動(dòng)設(shè)備均靠IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸。由此可見，該系統(tǒng)在衛(wèi)星通信方面具有信息分發(fā)的能力。該網(wǎng)絡(luò)除了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之外，還有一部分的有線網(wǎng)絡(luò)。以目前的技術(shù)來(lái)看，無(wú)線短波網(wǎng)絡(luò)雖然有諸多優(yōu)勢(shì)，也能實(shí)現(xiàn)地空通信，但因其需要依靠電離層和地面對(duì)短波進(jìn)行反射，容易受到各種因素的影響，導(dǎo)致這種無(wú)線短波通信技術(shù)應(yīng)用情況有限，而且無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的帶寬不如有線帶寬長(zhǎng)，信道資源也受到了極大的限制，因而有線網(wǎng)絡(luò)更為穩(wěn)定。綜合運(yùn)用兩種不同的網(wǎng)絡(luò)方式，發(fā)揮兩者的長(zhǎng)處，極大的提升信息分發(fā)的速度和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)更為穩(wěn)定的短波通信。

在信息分發(fā)過程中，還存在信道資源分配的問題。因而對(duì)于不同的信息源，系統(tǒng)將按照其重要性進(jìn)行分類，對(duì)極為重要且對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的信息率先使用數(shù)據(jù)傳輸速度更高的信道資源，之后按照相關(guān)排序，依次運(yùn)用該系統(tǒng)進(jìn)行傳輸。比如，對(duì)于那些遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信與實(shí)時(shí)的語(yǔ)音通話相比，后者就應(yīng)當(dāng)使用數(shù)據(jù)傳輸速度更快的信道資源，但前者可以使用更可靠的數(shù)據(jù)傳輸方式，以比較低的速度完成數(shù)據(jù)通信。

（四）信息保密能力

據(jù)調(diào)查，隨著技術(shù)日新月異，空軍短波全球通信系統(tǒng)將增加信息保密能力，目前該技術(shù)在緊張的研發(fā)之中。短波通信加密會(huì)使用多種加密方式，復(fù)雜的加密算法配合密碼體制，將讓短波通信中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)成為“秘密”。這一能力對(duì)于衛(wèi)星通訊來(lái)說(shuō)十分重要，尤其是在戰(zhàn)爭(zhēng)中，如果應(yīng)用空軍短波全球通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒈还_，將成為嚴(yán)重的安全隱患。因此，必須要加緊開發(fā)信息保密功能，防范系統(tǒng)中的泄密風(fēng)險(xiǎn)。

三、結(jié)語(yǔ)

空軍短波全球通信系統(tǒng)雖然是美軍率先應(yīng)用于軍事之中，但對(duì)我軍也有具有十分重要的作用。國(guó)內(nèi)諸多專家學(xué)者正在研究該系統(tǒng)，不斷提升點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)面的效率和利用率。本文在闡述了空軍短波全球通信系統(tǒng)的內(nèi)涵及其應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，圍繞其衛(wèi)星通信能力進(jìn)行了探討。鑒于該系統(tǒng)目前仍在發(fā)展之中，希望能夠通過對(duì)世界先進(jìn)技術(shù)的研究學(xué)習(xí)，逐步完善該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)迭代，大幅度提升短波通信的性能。

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