美軍WIN-T系統(tǒng)建設(shè)及其應(yīng)用研究

云 超，譚志強(qiáng)，魯 航，蔣攀攀，鄭 騰

(中國人民解放軍63891部隊, 河南 洛陽 471000)

0 引 言

戰(zhàn)術(shù)級作戰(zhàn)人員信息網(wǎng)絡(luò)(Warfighter Information Network-Tactical， WIN-T)，是美國陸軍的核心戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)，它是一種自組織、自愈合、自定位的綜合通信網(wǎng)，具有高速率、大容量、動中通的能力。WIN-T系統(tǒng)采用“干線網(wǎng)+接入網(wǎng)”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，干線網(wǎng)采用Mesh體制，干線節(jié)點(diǎn)主要包含戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)(Tactical Communications Node, TCN)和戰(zhàn)場入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)(Point of Presence, POP)等裝備；接入網(wǎng)采用Ad-hoc體制，接入節(jié)點(diǎn)主要包含士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)(Soldier Network Extension, SNE)等裝備。其中干線節(jié)點(diǎn)中的TCN節(jié)點(diǎn)和POP節(jié)點(diǎn)中主要包含高頻段網(wǎng)絡(luò)波形(High-band Network Waveform, HNW)電臺和寬帶組網(wǎng)波形(Wideband Network Waveform, WNW)電臺；接入節(jié)點(diǎn)中的POP節(jié)點(diǎn)主要包含寬帶組網(wǎng)波形電臺和士兵網(wǎng)絡(luò)波形(Soldier Network Waveform, SRW)電臺。

WIN-T系統(tǒng)作為美國陸軍最新的戰(zhàn)場通信核心網(wǎng)，其采用的建設(shè)思路和技術(shù)路線對戰(zhàn)場通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢具有較強(qiáng)的引領(lǐng)作用。本文重點(diǎn)研究剖析了美軍WIN-T系統(tǒng)的技術(shù)體制、編配部署及應(yīng)用模式等，能夠為新型戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)研究提供借鑒和參考，對戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)未來建設(shè)發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

1 WIN-T系統(tǒng)概述

美軍WIN-T系統(tǒng)是美國陸軍研發(fā)的新一代自組織、自愈合的綜合戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)，采用商用技術(shù)傳輸有線/無線話音、數(shù)據(jù)、視頻信息，是陸戰(zhàn)網(wǎng)的關(guān)鍵部分，可為戰(zhàn)場上的分散部隊提供大容量和高移動性通信。美陸軍對WIN-T采用了增量開發(fā)策略，先后制訂了4個增量方案，其發(fā)展演進(jìn)如圖1所示[1]。

圖1 WIN-T系統(tǒng)發(fā)展演進(jìn)

WIN-T系統(tǒng)包括四個增量任務(wù)：“增量1”提供駐停通能力；“增量2”提供初始動中通能力；“增量3”提供全網(wǎng)動中通能力；“增量4”提供轉(zhuǎn)型衛(wèi)星通信能力。WIN-T系統(tǒng)四個增量階段的主要功能如下[2]。

1)增量1：快速機(jī)動通信能力。已完成部署，正在升級。WIN-T增量1可在快速暫停狀態(tài)下為營級部隊提供超視距衛(wèi)星通信能力，2004年開始裝備，到目前為止已經(jīng)裝備了200多支現(xiàn)役、預(yù)備役和國民警衛(wèi)隊部隊。目前，WIN-T增量1正在進(jìn)行升級，升級到增量1b，增加了許多增量2(可部署到連級)的重要能力，同時還增強(qiáng)了互操作能力。

2)增量2：初始動中通能力，正在加緊測試和部署。WIN-T增量2可實現(xiàn)初始動中通能力，可支持快停通與動中通，并首次將超視距衛(wèi)星通信能力延伸到了連級部隊。增量2的目標(biāo)是裝備機(jī)動部隊，這些部隊需要的是針對支援進(jìn)攻作戰(zhàn)而進(jìn)行的優(yōu)化動中通能力。美軍從2012年10月開始將WIN-T增量2裝備到陸軍旅戰(zhàn)斗隊，2013年阿富汗的第10山地師使用增量2后，其能力立刻得到承認(rèn)。美國防部國防采辦委員會對WIN-T增量2進(jìn)行評估后，認(rèn)為其技術(shù)已經(jīng)成熟，2015年6月，美陸軍對外宣布增量2進(jìn)入全速生產(chǎn)階段。WIN-T增量2部署至連級，可搭載在防地雷反伏擊車輛、高機(jī)動性多用途輪式車輛、“斯特瑞克”戰(zhàn)車等車輛上。目前該系統(tǒng)已部署在美陸軍4個師部和12個旅戰(zhàn)斗隊。隨著國防部授權(quán)增量2進(jìn)入全速生產(chǎn)階段，陸軍將可以啟動相關(guān)采購并在2028年前向尚未裝備WIN-T增量2的剩余部隊進(jìn)行列裝。

3)增量3：完全動中通能力，空中層通信項目延期后WIN-T增量3通過開發(fā)HNW大幅提高視距傳輸吞吐量。增量3在2010年進(jìn)入關(guān)鍵設(shè)計審查階段，并于2011年進(jìn)行了有限用戶測試。由于美國國防預(yù)算的削減，增量3項目在2014年中期進(jìn)行了重組，空中層要延遲到后續(xù)增加預(yù)算后實現(xiàn)。

4)增量4：WIN-T增量4最初的計劃高度依賴轉(zhuǎn)型通信衛(wèi)星項目，目前該項目已取消，從而導(dǎo)致WIN-T增量4取消。

2 技術(shù)體制分析

2.1 系統(tǒng)特點(diǎn)

WIN-T系統(tǒng)是第一個在戰(zhàn)場任何地方為士兵提供動中通話音和數(shù)據(jù)通信服務(wù)、態(tài)勢感知服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)[3]。系統(tǒng)采用獨(dú)特的動中通衛(wèi)星通信，使士兵能夠無縫地從連級指揮官到師部和更高梯隊來回傳送信息。WIN-T系統(tǒng)主要特點(diǎn)如下[1]。

(1)多樣化網(wǎng)絡(luò)接入媒介

綜合采用有線、802.16/802.11無線局域網(wǎng)、衛(wèi)星通信等多種網(wǎng)絡(luò)接入媒介，有線主要是光纖，衛(wèi)星通信主要依靠寬帶全球衛(wèi)星通信。

(2)多樣化網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)多種多樣，既包含大型固定站接入點(diǎn)如遠(yuǎn)程端口，也包含多種移動小型節(jié)點(diǎn)如士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)、單方艙交換機(jī)節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場入網(wǎng)點(diǎn)、戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)等，還包含一些單兵背負(fù)式或便攜式接入點(diǎn)如各類智能手機(jī)。

(3)多樣化的編碼、調(diào)制和加密樣式

綜合采用了多種調(diào)制、編碼、加密樣式，確保網(wǎng)絡(luò)配置的靈活性以及運(yùn)行的安全性。

(4)多樣化軟件無線電波形

WIN-T非常重視基于軟件無線電的波形設(shè)計理念，可支持單信道地面和機(jī)載無線電系統(tǒng)、增強(qiáng)型定位報告系統(tǒng)等多種傳統(tǒng)波形，以及HNW、NCW、SRW等新波形，并通過波形移植來實現(xiàn)裝備性能的動態(tài)重構(gòu)、升級等；WIN-T利用現(xiàn)有的成熟的商用技術(shù)，具有大容量、高帶寬特點(diǎn)，能夠提供大容量高速傳輸能力，并通過引入NCW和HNW等新波形、能夠使網(wǎng)絡(luò)傳輸能力大大增強(qiáng)。

(5)網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈合和魯棒性

由于WIN-T網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不需要設(shè)置任何中心控制節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)的地位平等，任何節(jié)點(diǎn)的故障不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，因此WIN-T網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的抗毀性；另外WIN-T網(wǎng)絡(luò)具有動態(tài)拓?fù)涮卣?，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以隨處移動，也可以隨時開啟或關(guān)閉，從而使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠隨時發(fā)生變化。

(6)快速部署能力

WIN-T的布設(shè)或展開無需依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點(diǎn)開啟后就可以快速、自動組成一個獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)與其覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時，需要中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多跳轉(zhuǎn)發(fā)。與固定網(wǎng)絡(luò)不同，WIN-T網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成的，而不需要使用專用的路由交換設(shè)備，也不需要專業(yè)人員操作，從而具備快速部署能力，適應(yīng)快節(jié)奏作戰(zhàn)需要。

(7)真正意義上的立體化“動中通”

長期以來，美軍裝備部隊的多種戰(zhàn)術(shù)電臺能在移動中使用，但連接指揮所的高速網(wǎng)絡(luò)卻從未實現(xiàn)移動中使用。WIN-T綜合利用了支持移動通信的網(wǎng)絡(luò)化視距無線電波形、保持移動網(wǎng)絡(luò)要素連接的網(wǎng)絡(luò)自動化技術(shù)和動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)。這些新技術(shù)促成戰(zhàn)術(shù)分隊能引入動態(tài)任務(wù)指揮，使士兵們可以不間斷地在戰(zhàn)術(shù)車輛內(nèi)部進(jìn)行通信操作而無須停車架設(shè)裝備。同時WIN-T還將衛(wèi)星通信擴(kuò)展到連一級，并提供了極強(qiáng)的連通性。這就從根本上解決了以往最大的移動通信難題，使美軍地面部隊在戰(zhàn)術(shù)機(jī)動過程中不間斷的通信及網(wǎng)絡(luò)連接能力發(fā)生根本的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)真正意義上的“動中通”。

提升了部隊的機(jī)動性和指揮控制的靈活性。通過太空、空中、地面三層無縫連接，實現(xiàn)了立體化動中通能力。這些均大幅提升了部隊的機(jī)動性和指揮控制靈活性。

(8)抗電子干擾、網(wǎng)絡(luò)攻擊能力強(qiáng)大

綜合采用跳頻、擴(kuò)頻、無特征隱蔽技術(shù)等電子防御手段以及統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)原理與運(yùn)作能力，采用各類加密與認(rèn)證手段的賽博防御手段來實現(xiàn)抗電子干擾和網(wǎng)絡(luò)攻擊能力。

(9)與傳統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)的兼容性

最大程度地避免因轉(zhuǎn)型導(dǎo)致的能力斷層，盡管WIN-T的最終目標(biāo)是替換大部分傳統(tǒng)美軍移動用戶設(shè)備系統(tǒng)(Mobile Subscriber Equipment, MSE)，但這種替換采用一種“最經(jīng)濟(jì)”的方式進(jìn)行，即與傳統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)長期共存，若能通過裝備軟件更新來實現(xiàn)能力升級則不用硬件升級，若通過硬件升級來實現(xiàn)能力升級則不采用新研設(shè)備，不得已情況下才開發(fā)新設(shè)備。

(10)重視網(wǎng)絡(luò)集成測試與評估

提升網(wǎng)絡(luò)的成熟度和對傳感器網(wǎng)、火力網(wǎng)的支持力度。不但通過網(wǎng)絡(luò)集成評估實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的集成測試評估，還通過能力集系列實現(xiàn)WIN-T與其他傳感器網(wǎng)絡(luò)、火力網(wǎng)絡(luò)的集成。

2.2 技術(shù)體制

WIN-T系統(tǒng)技術(shù)體制主要包含[4-13]：電臺技術(shù)體制、衛(wèi)星技術(shù)體制、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)體制、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)體制和通信服務(wù)技術(shù)體制等。

(1)電臺技術(shù)體制

WIN-T系統(tǒng)電臺采用軟件無線電技術(shù)體制，電臺波形支持基于IP的網(wǎng)間互連和網(wǎng)內(nèi)互連。軟件無線電采用數(shù)字信號處理技術(shù)，在模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、可編程的通用硬件平臺上，利用軟件來實現(xiàn)無線通信裝備的各種功能，具有高度開放性、靈活性、組件化、可移植特點(diǎn)的新一代無線電通信技術(shù)。軟件無線電技術(shù)是WIN-T傳輸層采用的重要技術(shù)體制。以WNW波形為例，在IP層之下的移動互聯(lián)網(wǎng)層實現(xiàn)移動組網(wǎng)功能，采用動態(tài)的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議ROSPF支持用戶節(jié)點(diǎn)的移動性；在移動數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)統(tǒng)一時隙分配(Unifying Slot Assignment Protocol,USAP)，支持多跳廣播并控制子網(wǎng)拓?fù)?；采用跨層設(shè)計的方法實現(xiàn)高效的移動自組網(wǎng)。

(2)衛(wèi)星技術(shù)體制

WIN-T的車載衛(wèi)星終端(Satellite Transportable Terminal Plus, STTP)調(diào)制樣式包含三種：1)二進(jìn)制相移鍵控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)，編碼率1/2；2)偏移四相相移鍵控(Offset Quadrature Phase Shift Keying，OQPSK)，編碼率1/2和3/4；3)8移相鍵控(8 Phase Shift Keying，8PSK)，編碼率2/3和3/4。新增使用波形為網(wǎng)絡(luò)中心波形，符合美軍標(biāo)MIL-STD-188-EEE。NCW是美陸軍開發(fā)的一種開放式標(biāo)準(zhǔn)波形,即非專用波形，搭載波形的終端可以在任何衛(wèi)星通信體系結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)最佳網(wǎng)絡(luò)性能[6]。該波形提供了一個全認(rèn)證的自組織、自愈合的保密網(wǎng)絡(luò)。NCW具備全網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)、星型組網(wǎng)和混合組網(wǎng)能力。任何大孔徑終端都可以用作NCW網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制器，并能夠進(jìn)行自動化或預(yù)規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)控制交接。

(3)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)體制

WIN-T是美軍采用商用標(biāo)準(zhǔn)和商業(yè)現(xiàn)貨原則，基于IP網(wǎng)協(xié)議，構(gòu)建的新一代戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)。在IP層以下采用無線局域網(wǎng)技術(shù)和WiMax技術(shù)實現(xiàn)無線通信，通信設(shè)施支持HNW和NCW。在IP層以上與商用網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)一致。在網(wǎng)絡(luò)中增加了軍用的信息保證與網(wǎng)絡(luò)安全保證設(shè)施，提高了服務(wù)質(zhì)量保證能力。為滿足未來部隊需求，WIN-T選擇IPv6作為核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。為支持與現(xiàn)有技術(shù)裝備的兼容性，WIN-T邊界同時支持IPv4和IPv6。WIN-T網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用四層體系結(jié)構(gòu)，其協(xié)議棧如表1所示。最底層是數(shù)據(jù)鏈路層，具體包括媒體接入控制層(Media Access Control, MAC)和物理層，主要解決與數(shù)據(jù)鏈路及無線鏈路相關(guān)的傳輸問題；網(wǎng)絡(luò)層采用IP協(xié)議進(jìn)行統(tǒng)一，核心網(wǎng)采用IPv6協(xié)議，接入網(wǎng)同時支持IPv4和IPv6，主要解決網(wǎng)絡(luò)尋址與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)問題，包括路由技術(shù)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，WIN-T支持的主要路由協(xié)議為：開放最短路徑優(yōu)先(Open Shortest Path First,OSPF)路由協(xié)議和優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由(Optimized Link State Routing,OLSR)協(xié)議；傳輸層主要支持UDP和TCP協(xié)議；應(yīng)用層支持各種特定應(yīng)用，比如用于網(wǎng)絡(luò)管理的簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(Simple Netwok Management Protocol，SNMP)，用于文件交換的文件傳輸協(xié)議(File Transfer Protocol, FTP)，用于發(fā)送郵件的簡單郵件協(xié)議(Simple Message Transfer Protocol, SMTP)等[3]。

表1 WIN-T系統(tǒng)協(xié)議棧

(4)網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)體制

WIN-T網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)采用簡單的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備不但能夠管理網(wǎng)內(nèi)設(shè)備，而且具有管理網(wǎng)外設(shè)備和其他標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能力。WIN-T信號營負(fù)責(zé)管理廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)及其組成部分。信號營支持各級梯隊的作戰(zhàn)部隊。網(wǎng)絡(luò)管理包含5個功能域：包括網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)工程、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)場頻譜管理的配制管理；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理；網(wǎng)絡(luò)性能管理；網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)管理和網(wǎng)絡(luò)安全保密通信管理。

網(wǎng)絡(luò)管理員利用WIN-T網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)自動計劃、分配和控制所有的網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)IP地址，觀察網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，監(jiān)控和管理地址變換服務(wù)的名稱。系統(tǒng)必須給所有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)路由器和每個主機(jī)用戶分配一個IP地址，監(jiān)控和管理地址變換服務(wù)會定期更新名稱/IP地址表。

(5)通信服務(wù)技術(shù)體制

WIN-T通信服務(wù)符合美陸軍統(tǒng)一能力體系架構(gòu)。通信服務(wù)包含協(xié)作、實時通信、服務(wù)等的套件，可用于在任意地方的士兵和陸軍業(yè)務(wù)用戶的任何設(shè)備上。該套件在安全的環(huán)境下，集所有實時的、接近實時的和非實時的各類應(yīng)用于一體，如聊天、音頻、視頻、文檔、搜索、協(xié)作和定位等。陸軍統(tǒng)一能力支持作戰(zhàn)的所有階段，并且銜接了作戰(zhàn)部隊和生成兵力部隊，增強(qiáng)了互操作性，驗證隨戰(zhàn)隨訓(xùn)，提高陸戰(zhàn)網(wǎng)的安全性。統(tǒng)一通信將用戶連接起來，實現(xiàn)實時通信、協(xié)作和共享態(tài)勢感知。服務(wù)的整合將有助于更及時地交付新興的統(tǒng)一通信技術(shù)和提高任務(wù)效率。美陸軍統(tǒng)一通信的當(dāng)前狀態(tài)是國防部統(tǒng)一能力文檔中描述的美國國防信息系統(tǒng)局企業(yè)級服務(wù)與本地解決方案的混合。美國防部統(tǒng)一能力也定義了在統(tǒng)一通信產(chǎn)品間的互操作、信息保障和接口的規(guī)范。統(tǒng)一能力的信息保障需要來自于美國防部指令。美陸軍統(tǒng)一能力提供無縫集成語音、視頻和數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)的能力。

2.3 主要功能

WIN-T增量2主要實現(xiàn)了初始動中通能力，并將超視距衛(wèi)星通信能力延伸到了連級部隊。目前，WIN-T增量2正在全速部署，由于美軍空中層通信項目延期，WIN-T增量3相關(guān)能力還未形成。WIN-T增量2主要功能如下[7]：

1)初始動中通/快停通能力，主要支持旅級戰(zhàn)斗隊到連級部隊；

2)動中通網(wǎng)絡(luò)延伸，最低可擴(kuò)展到連級；

3)立體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用空間層和地面層兩層網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，增量3階段開發(fā)空中層，且空中層開發(fā)計劃延期；

4)多樣化的節(jié)點(diǎn)接入能力，網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)多種多樣，既包括大型固定站接入點(diǎn),如Teleport，也包括各種移動小型節(jié)點(diǎn),如士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)等，還包括單兵背負(fù)式或便攜接入點(diǎn),如各類智能終端等；

5)基于策略的一體化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作與管理能力，如基于策略的網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、頻譜管理；

6)多樣化通信能力，綜合采用有線、802.16/802.11無線局域、衛(wèi)星通信、軟件無線電等多種通信手段，有線主要是光纖，衛(wèi)星主要依靠寬帶全球衛(wèi)星等；

7)無線電臺支持HNW、WNW視距波形和NCW超視距波形，HNW數(shù)據(jù)速率≥54 Mbps、WNW數(shù)據(jù)速率≥2 Mbps、NCW每路載波數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)6.14 Mbps；

8)自組織、自愈網(wǎng)狀組網(wǎng)能力，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、地面干線網(wǎng)絡(luò)、地面接入網(wǎng)絡(luò)均支持自組織、自愈網(wǎng)狀組網(wǎng)，大大提高了網(wǎng)絡(luò)整體魯棒性；

9)立體化動中通能力，通過空間、地面兩層無縫連接，實現(xiàn)立體化動中通能力，大幅提升部隊的機(jī)動性和指揮控制的靈活性；

10)兼容能力，能力升級的情況下確保向下兼容傳統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)，最大程度地避免因轉(zhuǎn)型導(dǎo)致的能力斷層。

2.4 結(jié)構(gòu)組成

WIN-T系統(tǒng)分層體系結(jié)構(gòu)可以分為空間層、空中層和地面層[3]，如圖2所示。空間層主要通信手段是衛(wèi)星，它綜合利用寬帶全球衛(wèi)星、軍事星、先進(jìn)極高頻衛(wèi)星和商用衛(wèi)星等多種衛(wèi)星通信系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)范圍從軍、師一直延伸到營、連一級，形成全域互通、動態(tài)運(yùn)行、寬帶傳輸、靈活升級、高可靠性的多媒體信息網(wǎng)絡(luò)；空中層包括由各種無人機(jī)承載的自適應(yīng)節(jié)點(diǎn)、臨時性飛機(jī)或者高空飛艇，通過WIN-T通信載荷與HNW通信手段增加通信距離；地面層以戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)連接，將橫向連接戰(zhàn)斗隊，縱向連接上級指揮所，從而連接司令部、后勤、訓(xùn)練和醫(yī)療支援單位。

圖2 WIN-T系統(tǒng)分層體系結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)編配部署與應(yīng)用模式

目前，WIN-T系統(tǒng)增量1和增量2均已被美軍大規(guī)模使用。原計劃于2014財年列裝的增量3也未能按計劃列裝，并且為適應(yīng)財政預(yù)算緊縮狀況，美國陸軍《2015財年陸軍裝備現(xiàn)代化計劃》還決定推遲增量3系統(tǒng)的空中層發(fā)展計劃；原計劃于2016財年開始列裝的增量4也因為TSAT項目的取消而取消。因此，本文重點(diǎn)介紹增量2的編配部署、師/旅/營級規(guī)模和應(yīng)用模式。

3.1 編配部署

WIN-T系統(tǒng)增量2地面層采用“干線網(wǎng)+接入網(wǎng)”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。干線網(wǎng)主要由戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場入網(wǎng)點(diǎn)等裝備組成，其中戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)之間通過大容量視距或超視距無線電互聯(lián)，且其數(shù)量、部署與連接關(guān)系可根據(jù)戰(zhàn)場需求靈活配置；接入網(wǎng)主要由士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)、便攜電臺等裝備構(gòu)成；此外接入網(wǎng)也包含安全的無線局域網(wǎng)、車載無線包等。其干線網(wǎng)和接入網(wǎng)均采用網(wǎng)狀網(wǎng)的組網(wǎng)方式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常靈活，可根據(jù)具體作戰(zhàn)需求靈活配置與增減。

WIN-T增量2主要由戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)術(shù)中繼塔、戰(zhàn)場入網(wǎng)點(diǎn)、士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)、改進(jìn)型衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)終端、車輛無線包、模塊化通信節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維與安全中心等節(jié)點(diǎn)與裝備組成。根據(jù)美軍《作戰(zhàn)人員戰(zhàn)術(shù)信息網(wǎng)(WIN-T)指揮官手冊V1.6》中WIN-T增量2裝備的師級戰(zhàn)斗梯隊不同類型旅部署規(guī)模，典型旅級戰(zhàn)斗梯隊中主要通信節(jié)點(diǎn)的部署關(guān)系如表2所示[1]。

表2 旅級戰(zhàn)斗梯隊中主要通信節(jié)點(diǎn)的部署關(guān)系

WIN-T增量2各型節(jié)點(diǎn)部署情況包括：戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)部署于師旅營各級，為指揮所提供微波骨干網(wǎng)通信能力；戰(zhàn)術(shù)中繼塔部署于作戰(zhàn)區(qū)域，提升增強(qiáng)微波骨干網(wǎng)的區(qū)域覆蓋能力；戰(zhàn)場入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)部署于師旅營指揮所，提供衛(wèi)星、微波骨干網(wǎng)通信能力，支持指揮所接入到固定網(wǎng)絡(luò)；士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)部署于連級，為連級提供對上的接入能力，以及分隊內(nèi)的通信組網(wǎng)能力；衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)終端部署于師/旅/營，為各級指揮所提供衛(wèi)星通信能力的伴隨保障；車載無線包與戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)結(jié)合使用，提升用戶和業(yè)務(wù)接入能力；模塊化通信節(jié)點(diǎn)由兩套帶不間斷電源的用戶接入箱組成，為駐停狀態(tài)的指揮所用戶提供話音和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接入端口，用戶接入箱可提供48個以太網(wǎng)端口；網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維與安全中心部署在師級或旅級，可為WIN-T網(wǎng)絡(luò)提供整套網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行應(yīng)用與信息保障，同時也可提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、監(jiān)控與管理功能[14-21]。

3.2 師/旅/營級規(guī)模

目前美陸軍地面作戰(zhàn)部隊主要旅級戰(zhàn)斗隊主要包含：裝甲旅戰(zhàn)斗隊、步兵旅戰(zhàn)斗隊和“斯特瑞克”旅級戰(zhàn)斗隊等不同類型。美軍不同類型旅級戰(zhàn)斗隊的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和節(jié)點(diǎn)數(shù)如表3所示。美軍WIN-T系統(tǒng)在裝甲旅、步兵旅和斯特瑞克旅戰(zhàn)斗隊中設(shè)備主要包括：旅級網(wǎng)絡(luò)操作與安全中心、戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)術(shù)中繼塔，戰(zhàn)場入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、車輛無線包、士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)、模塊化通信節(jié)點(diǎn)等，其設(shè)備配置數(shù)量如表3所示[5]。

表3 WIN-T增量2的師/旅級戰(zhàn)斗隊設(shè)備配置數(shù)量

由表3可以看出，WIN-T系統(tǒng)設(shè)備在裝甲旅和步兵旅的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量規(guī)模相同，在斯特瑞克旅規(guī)模更大，其中戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)和車輛無線模塊數(shù)量都要更多一些。

3.3 應(yīng)用模式

WIN-T增量2后的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式主要包括：機(jī)固接入、骨干網(wǎng)絡(luò)、中層網(wǎng)絡(luò)、分隊網(wǎng)絡(luò)等[22-27]，其部署后典型旅—營—連級組網(wǎng)應(yīng)用模式如圖3所示。

1)機(jī)固接入：WIN-T增量2的機(jī)固接入主要通過衛(wèi)星實現(xiàn)。衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)終端編配部署于師、旅、營三級，具備NCW衛(wèi)星通信能力，能夠為部/分隊提供機(jī)固接入，完成機(jī)動戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)到全球信息柵格網(wǎng)絡(luò)的銜接；

2)骨干網(wǎng)絡(luò)：WIN-T增量2骨干網(wǎng)絡(luò)包括NCW衛(wèi)星和高頻段網(wǎng)絡(luò)電臺兩種通信手段。NCW衛(wèi)星波形部署于衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)終端、戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)等，衛(wèi)星戰(zhàn)術(shù)終端、戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)提供營級以上的NCW衛(wèi)星通信能力，士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)提供連級分隊NCW衛(wèi)星通信能力，NCW衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了從師/旅級到營/連分隊的全覆蓋，一般每個機(jī)動旅有一個單獨(dú)的NCW衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，每個師有四個機(jī)動NCW網(wǎng)絡(luò)和一個師級的網(wǎng)絡(luò)；高頻段網(wǎng)絡(luò)電臺部署于戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)術(shù)中繼塔等通信節(jié)點(diǎn)提供骨干網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域覆蓋，部署于戰(zhàn)場入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)為各級指揮所提供骨干網(wǎng)接入能力，高頻段網(wǎng)絡(luò)電臺組成的微波骨干網(wǎng)實現(xiàn)了營級以上的作戰(zhàn)單位的覆蓋；

3)中層網(wǎng)絡(luò)：中層網(wǎng)絡(luò)提供NCW衛(wèi)星以外覆蓋旅/營/連的另一種寬帶通信手段，主要通過中層組網(wǎng)電臺設(shè)備實現(xiàn)，WNW波形可以加載到中層組網(wǎng)電臺中，主要包含AN/VRC-118(V)、AN/PRC-158等電臺，部署于戰(zhàn)術(shù)通信節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)；

4)分隊網(wǎng)絡(luò)：分隊網(wǎng)絡(luò)提供分隊內(nèi)的通信組網(wǎng)應(yīng)用。士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)作為分隊的核心節(jié)點(diǎn)，提供對上的NCW通信組網(wǎng)能力，對下構(gòu)建分隊內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)；分隊網(wǎng)可以采用傳統(tǒng)的傳輸手段包括EPLRS和SINCGAS等，也可以采用SRW波形電臺設(shè)備實現(xiàn)，主要包含AN/PRC-152、AN/PRC-154、AN/PRC-155等電臺，部署于士兵網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)。

圖3 典型應(yīng)用模式示意圖

4 結(jié) 語

WIN-T系統(tǒng)是美陸軍核心戰(zhàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，它作為美陸軍未來部隊發(fā)展的一種自組織、自愈合、自定位的綜合通信網(wǎng)，能夠支持從戰(zhàn)區(qū)到連隊的動中通能力，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)傳輸能力、系統(tǒng)快速部署能力等都非常適應(yīng)未來作戰(zhàn)需要，但其依然存在著如下缺點(diǎn)：戰(zhàn)斗條件下的安裝、操作、維護(hù)時間長；設(shè)備笨重、難于運(yùn)輸、抗毀能力差、不能滿足遠(yuǎn)征作戰(zhàn)對設(shè)備便攜性要求；系統(tǒng)從設(shè)計開發(fā)到裝備部署過程復(fù)雜且周期過長，導(dǎo)致快速發(fā)展的商用成熟技術(shù)難以融入通信網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)當(dāng)中等。因此，通過研究WIN-T系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本身技術(shù)特點(diǎn)和編配部署與應(yīng)用模式，對未來戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展啟示：

1)網(wǎng)絡(luò)功能與復(fù)雜度的權(quán)衡

WIN-T的發(fā)展從追求多功能，使網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度不斷增加，到開始簡化網(wǎng)絡(luò)，是美軍重新認(rèn)識到網(wǎng)絡(luò)功能與結(jié)構(gòu)復(fù)雜的權(quán)衡。WIN-T系統(tǒng)發(fā)展到增量2，網(wǎng)絡(luò)功能不斷提升，但伴隨的是網(wǎng)絡(luò)管理和操作復(fù)雜度急劇增加，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加了4倍。在WIN-T系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置中，62%的通信支持維護(hù)人員都不是專職的操作手。因此，在增加網(wǎng)絡(luò)功能的同時，需要考慮減小網(wǎng)絡(luò)操作的復(fù)雜度，以保證裝備操控人員操控裝備的便捷性。

2)先進(jìn)技術(shù)與研制成本的權(quán)衡

WIN-T系統(tǒng)項目進(jìn)展中，技術(shù)難度估計不足，需求多變致使部分項目發(fā)展進(jìn)展受到嚴(yán)重影響，原規(guī)劃將在增量3實現(xiàn)的空中層通信，涉及許多最先進(jìn)的技術(shù)，如高空通信負(fù)載平臺(駐空時間長的無人機(jī)、飛艇等)、先進(jìn)的JC4ISR電臺等，最終因經(jīng)費(fèi)限制，在2014年的經(jīng)費(fèi)預(yù)算中從WIN-T中出局，但空中層通信的需求仍保留有效，其包含的JC4ISR將在其他項目中進(jìn)行開發(fā)。因此，在采用先進(jìn)技術(shù)開發(fā)系統(tǒng)時應(yīng)考慮系統(tǒng)的研制成本和裝備形成能力的時效性。

3)作戰(zhàn)試驗鑒定發(fā)揮重要作用

美軍作戰(zhàn)試驗鑒定貫穿裝備采辦全過程。它可真實檢驗裝備的作戰(zhàn)性能，并及時糾正，降低風(fēng)險。WIN-T增量2要求實現(xiàn)上下級之間可靠、快速的數(shù)據(jù)傳輸，但增量2投入試驗初期，其“關(guān)鍵性能參數(shù)”、“關(guān)鍵系統(tǒng)特性”都未達(dá)到要求，美陸軍為WINT增量2等項目中的精選部分“在測系統(tǒng)”額外進(jìn)行了糾正性能和可靠性的措施，解決系統(tǒng)的適應(yīng)性、抗毀性、作戰(zhàn)效能等問題。試驗鑒定收集的反饋意見作為增量2全速生產(chǎn)決定的重要依據(jù)。因此，需要更加重視網(wǎng)絡(luò)形成能力前年的測試與評估。