瀕海城市防空體系通信系統(tǒng)建設(shè)研究

張宇

摘要：通信系統(tǒng)作為瀕海城市防空體系的基礎(chǔ)保障及重要組成，是防空體系實(shí)現(xiàn)指揮、協(xié)同作戰(zhàn)并達(dá)到較大作戰(zhàn)效能的前提條件。文章從某構(gòu)想瀕海城市防空體系的通信系統(tǒng)所面臨問題、任務(wù)特點(diǎn)等角度出發(fā)，開展通信系統(tǒng)建設(shè)研究，分析光纖、散射、微波、無線寬帶、超短波和衛(wèi)星等通信手段，綜合利用、取長補(bǔ)短，構(gòu)建了一個覆蓋面廣、結(jié)構(gòu)完善、功能性能互補(bǔ)、迂回保通能力強(qiáng)的立體通信網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：瀕海城市；防空體系；通信系統(tǒng)；建設(shè)研究

中圖分類號：TN915文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

許多國家和地區(qū)的瀕海城市多為其政治、經(jīng)濟(jì)、科技和文化中心，建設(shè)有大型港口、機(jī)場、城市CBD，人口密集，是未來戰(zhàn)爭中空襲的首選目標(biāo)。為此，它們都在花費(fèi)大量財(cái)力構(gòu)建瀕海城市防空體系，通信系統(tǒng)作為“首長的耳目、部隊(duì)的神經(jīng)”，其關(guān)系到整個防空體系作戰(zhàn)的成敗。因此，建設(shè)性能良好、可靠穩(wěn)定、互補(bǔ)冗余的通信系統(tǒng)是防空體系建設(shè)中極為重要的一環(huán)。

1 通信系統(tǒng)面臨的問題

通信系統(tǒng)通常會面臨以下幾個問題：（1）易受敵方偵察和干擾，且防御縱深淺，預(yù)警時(shí)間短，敵方容易對通信系統(tǒng)實(shí)施干擾，海上障礙物較少，敵方從海上偷襲十分便利，通信系統(tǒng)必然成為首要攻擊的目標(biāo)。（2）除正常無線電業(yè)務(wù)外，還有導(dǎo)航、漁業(yè)、對潛、對艦等無線通信業(yè)務(wù)，無線電信號復(fù)雜，用頻多。（3）地形復(fù)雜，海上島嶼星羅棋布，陸上江河湖泊縱橫交錯，增加建設(shè)難度。（4）氣象復(fù)雜，敵方可利用復(fù)雜天氣進(jìn)行偷襲，臺風(fēng)、海汐、大霧、暴雨等復(fù)雜氣象給通信帶來不利因素。（5）高溫、高濕、高鹽霧下通信設(shè)備易受腐蝕而失效，降低通信系統(tǒng)效能。

2 通信系統(tǒng)任務(wù)特點(diǎn)

2.1 防空裝備部署

瀕海城市防空主要針對敵空襲兵器的主要突襲方向，建立多層次、有重點(diǎn)的區(qū)域防空火力攔截體系。由于攔截縱深小，為了延長攔截縱深，通常會考慮將中遠(yuǎn)程防空武器進(jìn)行后置部署，將近程末端防空武器進(jìn)行前置部署。各防空武器均須通過通信系統(tǒng)接入中心節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，利用中心節(jié)點(diǎn)對各裝備進(jìn)行作戰(zhàn)指揮，從而在敵來襲航路上形成多層防空火力網(wǎng)，利用軟硬火力實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的多波次、梯次攔截。

假設(shè)瀕海城市防空體系各裝備部署如圖1所示。

將中遠(yuǎn)程防空武器部署在陸地瀕海城市中或大后方。將各近程末端防空武器分散部署在大陸海岸、半島或者離島、人工島等，并沿海岸方向呈外圍柵欄式部署。橫向兩個遠(yuǎn)端短者30～50km、長者150～200km，甚至更長，所形成的攔截縱深短者70～80km、長者大于100km。

2.2 通信業(yè)務(wù)類型

瀕海城市防空體系根據(jù)面臨的威脅及作戰(zhàn)特點(diǎn)，其基本作戰(zhàn)原則可總結(jié)為“多源融合、全維預(yù)警；分層攔截，梯次抗擊；早搜快打，盡遠(yuǎn)制敵；軟硬兼施，嚴(yán)密防護(hù)”［1］。為了形成最大合力，發(fā)揮最大效能，通信系統(tǒng)不僅要完成戰(zhàn)時(shí)空情預(yù)警信息、目標(biāo)跟蹤信息、指揮命令、勤務(wù)信息、裝備狀態(tài)等數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)傳輸，還要完成平時(shí)日常維護(hù)、聯(lián)合演練等數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)傳輸。在一定條件下，還須完成圖像業(yè)務(wù)傳輸。

3 通信系統(tǒng)建設(shè)

3.1 總體需求

結(jié)合各防空裝備部署及通信業(yè)務(wù)類型分析，通信系統(tǒng)應(yīng)由“靜中通”向“擾中通”轉(zhuǎn)變，由以短波、超短波為主的單一通信手段向綜合利用有線通信、無線組網(wǎng)和衛(wèi)星通信等多手段、綜合一體化等通信轉(zhuǎn)變。實(shí)現(xiàn)“有線通信為主，無線通信為輔”，覆蓋面廣、結(jié)構(gòu)完善、迂回保通能力的強(qiáng)的立體通信網(wǎng)絡(luò)［2］。為此，本文擬建設(shè)一個集成有多種通信手段兼容備份的綜合通信系統(tǒng)。

3.2 光纖通信

光纖通信是利用光波在光導(dǎo)纖維中傳輸?shù)耐ㄐ?。其通信容量大，傳輸延遲??；傳輸損耗低、中繼距離長；信號串?dāng)_小、保密性能好；抗電磁干擾、傳輸質(zhì)量佳等，能有效避免敵方偵察、干擾等。通過敷設(shè)海底光纜，可將城市光纖通信網(wǎng)絡(luò)延伸至各半島、離島和人工島，可與城市現(xiàn)有已建成的“四通八達(dá)”電信光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無縫連接，通過網(wǎng)絡(luò)隔離、加密等，確保傳輸信息安全，實(shí)現(xiàn)防空作戰(zhàn)數(shù)據(jù)可靠傳輸。建設(shè)時(shí)，將其作為主要有線通信手段，能有效滿足數(shù)據(jù)、話音、圖像等傳輸需求。光纖通信環(huán)網(wǎng)如圖2所示。

圖2中將相鄰的幾個分支節(jié)點(diǎn)用一個光纖子環(huán)網(wǎng)相連，多個子環(huán)網(wǎng)通過光纜橋相接，將有光纜敷設(shè)的離島通過光纜直接接入光纖環(huán)網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)光纖組網(wǎng)通信。當(dāng)環(huán)網(wǎng)中的某支路光纜損壞時(shí)，可通過其他支路進(jìn)行通信，達(dá)到抗毀保通的目的。

3.3 散射通信

散射通信是指利用對流層及電離層中的不均勻體對電磁波產(chǎn)生的散射作用，利用遠(yuǎn)處高靈敏度接收機(jī)以接收散射來的微弱電磁波，從而實(shí)現(xiàn)大于100km的超視距通信。其單跳跨距遠(yuǎn)、抗毀、抗擾和抗截獲能力強(qiáng)，具有跨越山丘、海灣、沙漠等復(fù)雜地形進(jìn)行全天候可靠通信等特點(diǎn)，能夠部署在無法實(shí)現(xiàn)光纖通信的島嶼上。部署在島嶼上的散射通信性能要優(yōu)于在陸地上部署的性能，傳輸容量更大、超視距性能好、通信更加可靠。建設(shè)時(shí)，將其作為超視距無線通信的主要手段實(shí)施，能有效滿足數(shù)據(jù)、話音等傳輸需求。

散射通信采用分集天線接收技術(shù)用以解決接收信號的衰落問題，目的是減小平坦衰落信道中的接收機(jī)處的信號衰落深度和衰落持續(xù)時(shí)間的影響，先將接收到的信號分成多路獨(dú)立的不相關(guān)的信號，然后將這些不同能量的信號按一定規(guī)則合并起來［3］，為此要設(shè)計(jì)兩個或多個接收天線。

3.4 微波通信

微波通信是直接利用微波作為介質(zhì)進(jìn)行的通信，當(dāng)兩點(diǎn)之間視距無障礙時(shí)，就可以使用微波進(jìn)行傳輸。其具有傳輸帶寬寬、通信容量大、通信鏈路穩(wěn)定、抗干擾性能較好、通信質(zhì)量好、延遲較小等特點(diǎn)，可部署在無法實(shí)現(xiàn)光纖通信的島嶼或臨時(shí)陣地上使用。建設(shè)時(shí)，可將其作為一種主要的視距通信手段實(shí)施，滿足數(shù)據(jù)、話音等傳輸需求。散射和微波集成后的工作如圖3所示。

3.5 無線寬帶通信

無線寬帶通信是以民用4G通信為基礎(chǔ)，進(jìn)行了抗干擾、基站自組網(wǎng)及遠(yuǎn)距離傳輸?shù)确矫娴能娛禄鰪?qiáng)改造，滿足機(jī)動網(wǎng)絡(luò)和用戶對固定網(wǎng)絡(luò)的接入需求的同時(shí)，還可以滿足大數(shù)量業(yè)務(wù)傳輸、動態(tài)組網(wǎng)、隨遇接入等需求，具有高帶寬、傳輸速率大等特點(diǎn)。無線寬帶通信設(shè)備小型化、輕量化，可用于機(jī)動部署的各防空裝備之間或者近距離固定部署（小于7km～8km的范圍內(nèi)）在各島嶼上的防空裝備之間動態(tài)或靜態(tài)組網(wǎng)通信，滿足數(shù)據(jù)、話音、圖像等傳輸需求，如圖4所示。

3.6 短波通信

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，短波通信仍占有不可替代的地位。短波通信不依賴中心站，每個臺站既可以做主站也可以做從站，通信網(wǎng)安全性高。短波傳播路徑是以電離層發(fā)射的天波為主，不受地球曲率和地面障礙物的限制，可實(shí)現(xiàn)超視距通信。由于短波通信設(shè)備傳輸速率很小，可將其作為通信開設(shè)之前的應(yīng)急語音通信。

3.7 超短波通信

超短波主要依靠地波和空間波進(jìn)行視距傳播，與短波相比，超短波具有頻段寬，通信容量大，受季節(jié)、晝夜變化影響小，可進(jìn)行跳頻通信，抗干擾能力強(qiáng)，通信穩(wěn)定，設(shè)備簡單且小型化等特點(diǎn)。超短波通信作為無線通信里的主要通信手段，廣泛運(yùn)用于各類平臺。超短波作為無線通信的主力手段，能有效滿足數(shù)據(jù)、話音等傳輸需求。

3.8 衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信是利用衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，實(shí)現(xiàn)地球上多個衛(wèi)星通信站之間的通信。衛(wèi)星通信具有距離遠(yuǎn)且費(fèi)用和通信距離無關(guān)、工作頻段寬、通信容量大、通信鏈路穩(wěn)定，覆蓋面積廣、通信靈活等特點(diǎn)。雖然目前還存在由于設(shè)備量偏大、價(jià)格昂貴、通信時(shí)租星費(fèi)用高、傳輸延遲較大等問題，但是衛(wèi)星通信可作為一種較好的備用通信手段進(jìn)行建設(shè)。

4 集成使用

各通信手段的主要集成使用如下：（1）光纖通信作為有線通信的主要手段，設(shè)備小，可集成在防空裝備上，可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)節(jié)點(diǎn)之間大速率傳輸，適合部署在大陸和敷設(shè)有光纜的島嶼上使用。（2）散射通信作為遠(yuǎn)距離無線通信的主要手段，可單獨(dú)成車或與微波通信集成成車，實(shí)現(xiàn)5km～120km范圍內(nèi)的大速率傳輸，適合部署在距離較遠(yuǎn)的離島上使用。（3）微波通信作為散射通信的互補(bǔ)，可單獨(dú)成車或與散射通信集成成車，實(shí)現(xiàn)5km～25km范圍內(nèi)的大速率傳輸。（4）無線寬帶通信作為近距離無線寬帶主要通信手段，設(shè)備小，可集成在防空裝備上，實(shí)現(xiàn)10m～10km范圍內(nèi)多節(jié)點(diǎn)機(jī)動動態(tài)或靜態(tài)組網(wǎng)通信時(shí)的大速率傳輸。（5）短波作為應(yīng)急通信手段，設(shè)備小，可集成在防空裝備上，實(shí)現(xiàn)10m～120km范圍內(nèi)的應(yīng)急語音通信。（6）超短波通信作為近距離主要備用窄帶通信手段，設(shè)備小，可集成在防空裝備上，實(shí)現(xiàn)10m～10km范圍內(nèi)“點(diǎn)對點(diǎn)”或“一點(diǎn)對多點(diǎn)”的中小速率傳輸。（7）衛(wèi)星通信作為主要備用手段可單獨(dú)成車或可集成在防空裝備上，在不受距離限制的場景下實(shí)現(xiàn)一般速率通信，特別適合部署在距離較遠(yuǎn)的離島上實(shí)現(xiàn)使用。

5 結(jié)語

通過對光纖、散射、微波、無線寬帶、短波、超短波和衛(wèi)星等多種手段進(jìn)行分析研究可知，各通信手段優(yōu)缺點(diǎn)明顯，各有所長，可互為補(bǔ)充。為建設(shè)一個具有多手段、全方位、優(yōu)劣勢互補(bǔ)的立體通信保障，需要將上述通信手段納入瀕海城市防空體系通信系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容，通過合理規(guī)劃、定位和綜合管控，使各自發(fā)揮優(yōu)勢，為瀕海城市防空體系發(fā)揮最大作戰(zhàn)效能奠定基礎(chǔ)。

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（編輯 王永超）