美陆军战术级作战人员信息网相关问题分析及启示
牛钊1马涛1
摘 要 战术互联网是战场上实现作战信息传输的重要媒介,能够实现作战单元之间的无缝衔接和信息融合.战术级作战人员信息网(WIN-T)是美陆军史上战术互联网第二次大规模重建计划,1996年形成提案,计划历时15年,但在2017年被美国国会叫停.对战术级作战人员信息网的相关问题进行了分析,对我军完善战场无线网络体系具有一定的借鉴意义.
关键词 战术互联网,信息传输,美陆军,WIN-T
战场信息是作战行动的有力支撑,是行动决策的依据.信息优势是作战行动能够取得胜利的关键[1].作为战场信息传输的重要介质,战场无线网络的重要地位不容小觑.作为军事强国,美军在战场无线网络体系构建方面一直走在世界前列,其典型代表是美军的战术互联网.
美军自1996年起大力推进第二代战术互联网—战术级作战人员信息网(Warfighter Information Network-Tactical,WIN-T)的构建,计划投入100 亿美元,2021年完成[2].WIN-T 的体系架构为我军完善战术互联网体系提供了经验,所以十分有必要对WIN-T 进行研究.
1 WIN-T 产生背景
美军对战术互联网的定义为：通过对战场通信网络的无缝连接,满足指挥员不断增长的数据传输的需求,实现态势感知和指挥控制信息在系统内部横向和纵向流动,增强指挥员及武器平台对战场信息的共享能力,实现从指挥控制平台到武器平台的综合集成[3].
近年来，随着消费升级的不断深入，格兰仕顺应市场需求，也凭借着强大的研发、制造能力，不断推出了一系列的高端家电产品，其中双变频微波炉及微蒸烤一体机更是其突出的代表性产品。
美军的第一代战术互联网(TI)于20 世纪末基本部署完成,装备主要包括：单信道地面与机载无线电系统(SINCGARS)、互联网控制器(INC)、增强型位置报告系统(EPLRS)、近期数字化电台(NTDR)、战术多网网关(TMG)、移动用户设备(MSE)、异步传输模式(ATM)交换机、21 世纪旅及旅以下作战指挥系统(FBCB2)[4].TI 在很大程度上促进了美军在战场上保持信息优势,提高了态势信息、指挥控制信息的传输速度和准确率,极大地减小了误伤的出现.但是在实际作战过程中也暴露出一定的缺陷和不足,特别是其作为地面通信骨干的MSE[5].
1)增强装备之间的兼容性
1)动中通能力欠缺
渠道策略：应结合产品设计，因人而异，因地制宜开展多种营销。例如，应积极与大中型事业企业联系,鼓励企业组织员工到景区来进行郊游、户外拓展训练、徒步活动等,并给予折扣。
人在社会中也不只是作为工作的动物，也是实实在在存在的社会人。作为社会人，幸福就是活出自我。戚润物在“麦当娜”酒吧遇到的那个爱说话的服务员，戚润物不爱听，服务员“必须立刻剿灭自己高涨的欲望，这是令人痛苦的事情”。[18]人性没有得到释放，这是在社会生活中的一种痛苦。《小姐你早》中明确是说出了这种幸福，“只有在这细雨沥沥的午后，守着一杯热茶，知己两三人，随心所欲的胡说，把真实的自己率直的袒露出来……这就是人生幸福时刻之一种”。[19]不需要掩饰自己，不必要伪装自己，自在的活着，这就是社会人的幸福。
MSE 不具备越区切换能力,海湾战争中,美军装备MSE 的两个师,当在无线电入口单元范围之外呼叫时,成功率下降到90%以下,不能为处于移动状态下的作战单元提供很好的通信服务.
他一边咋咋呼呼地叫着老李李站长，一边转悠到我的身边。刹那间就被我的身姿所吸引了，不由得感慨：格老子的，这棵树真的不错。
2)与其他设备之间存在干扰
MSE 与SINCGARS 同时工作时相互之间会存在干扰的情况,虽然后续进行了改造,但是问题并没有得到彻底解决.
3)抗干扰能力差
美军曾对MSE 系统进行抗干扰能力测试,当两台干扰机同时以“双谐波干扰” 技术干扰MSE 三分之一的主载波后,MSE 就无法进行正常信息传输.
4)易暴露
随着科技的发展,用于战场装备的载具移动速度越来越快,作战行动的速度正在成为制胜的关键因素,这就对战场无线网络中的通信装备提出了更高的要求,静止状态下的通信能力不能代表移动状态下的通信能力,在设计之初必须将通信装备移动过程中的通信能力作为一个重要方面来考虑.
增量2 扩大了网络吞吐量,提供了自动化的网络管理功能和移动组网能力,减少了对固定基础设施的依赖.增量2 将移动卫星通信扩展到机动旅战斗队网络中的连一级.使用高频网络电台,增量2中的视距网络为指挥所提供30 Mb/s 的总吞吐量.具备自组织的能力和自愈能力,提高了网络的可靠性[11].WIN-T 采用“无色核心” 的技术,同时加密机密和非机密的用户信息,并最大限度地减少位于网络“核心” 的用户数量.“无色核心” 使得指挥官在利用战术网络时无需顾虑信息被敌人拦截.“无色核心” 是增量1 b 的一个技术性插件,实现增量1 b和增量2 之间的信息共享.
5)服务能力有限
MSE 每话路典型传输速率为16 kb/s,并且这一数据基本达到了系统性能的上限,这样的传输速率无法满足作战单元对视频等信息的需求.同时其为每个节点中心配属的无线入口单元在同一时刻最多可支持8 个用户接入,难以满足战场信息传输的时效性要求.
美军的第一代战术互联网在海湾战争、科索沃战争和伊拉克战争中扮演了重要角色,在为美军和其盟军带来巨大作战效益的同时也暴露出诸多问题,为了完善战场无线网络体系,美陆军提出了战术互联网的重建计划—WIN-T.
WIN-T 是采用商用技术,用于传输有线无线话音、数据和视频的战术通信系统,是实现陆军2010年及以后作战概念最具竞争力的系统[8].
固结系数可以通过CPTU的孔压消散试验获得。根据孔压消散曲线的形状分为单调、非单调消散曲线（或标准、非标准消散曲线），其计算方法有所不同：
WIN-T 的结构图如图1所示.
针对WIN-T 展示的巨大优势,我军应当对已有的战场无线网络的体系结构进行完善,打破不同军兵种、不同等级作战单元之间的通信隔阂,构建覆盖多作战域(海、陆、空、天)的一体化战场无线网络体系,实现多军兵种的无缝衔接,扁平化通信.大力提升超视距通信的能力,加强应对多种地理环境,复杂电磁场环境对通信带来的不良影响.
2 WIN-T 研发进展
美陆军于1996年提出和批准了WIN-T 的系统体系结构方案,计划历时15年,预算达100 亿美元,由通用动力公司和洛克西德· 马丁公司共同研发.1999年形成作战需求文件草案,采用螺旋式的开发方式,整个计划主要分为3 个增量[9].
2.1 增量1
图1 WIN-T 结构图
表1 WIN-T 配置表
2003年,在吸取了伊拉克战争的经验教训后,美国陆军紧急研发了联合网络节点(JNN),并于2004年夏天部署到了伊拉克,有效保障了后续军事行动的正常开展.2007年,联合网络节点计划被并入到重组后的WIN-T 中.联合网络节点成为增量1,被定义提供“静止网络” 并分为增量1a 和增量1b,WIN-T 增量1 已于2012年在美陆军中完成了部署,为了增强网络的安全系数,在2012年后发展了增量1b 升级版.增量1 主要功能包括为指挥员提供基于网络的连接；与当前和未来的战术网络实现无缝互操作；支持卫星和视距连接；为营级及以上各级提供DISN 服务[10].
2.2 增量2
我们的劳动人民身上有很多值得每一个中国人学习的品质，比如勤劳朴实，吃苦耐劳，生存能力强等，这些品质不仅让他们活得有尊严，同时也在感染和激励着他们的子女去拼搏、去奋斗，比如我就从我的父母身上学习和继承了很多东西。
增量2 侧重于移动用户,已于2015年6月进行投产,目前已经部署14 个作战旅和8 个师部[12- 13].美陆军于2018年末暂停增量2,但是到2021年,整个WIN-T 项目中已完成的部分装备还是会下发到有需求的部队.
2.3 增量3
为了加强整个网络的态势感知和信息处理能力,WIN-T 在部署过程中部署了更多的计算机,计算机操作系统等程序携带的漏洞增加了整个网络的危险性.在2017年进行的网络集成评估17.2 演习中,NIE 的组织者组建了网络红队对WIN-T 进行攻击和渗透,WIN-T 表现出脆弱性.
WIN-T 是TI 的升级版,着重增强了超视距通信的能力,无人机和卫星通信加强了整个网络在移动过程中的通信能力[15],但是整个WIN-T 计划在2017年被美国国会叫停.2018年,美国陆军在从WIN-T 不符合现代化作战方式的经费拨款中拿出5.45 亿美元用于其他作战需求的项目中.2019 到2023 财年,美国陆军将终止不符合新作战方式的23亿美元计划投资,转投可改进已有作战系统未来作战能力的项目上.
3 WIN-T 中存在的问题
WIN-T 项目耗资巨大,但是经过多次演习测试,并没有实现预期的效果,动中通的能力仍然有限,无法有效应对同样在军事上具有较强实力的对手.WIN-T 在部署和使用过程中暴露出以下问题：
输入：数据集Z={z1， z2，…， zn}，其中n表示数据点的个数；粒度变量Gv；改进的相似度矩阵S′=S′(i， j)；吸引度矩阵R=[r(i，k)]；归属度矩阵A=[a(i，k)]；偏向参数p(k)，迭代次数t．
1)操作复杂
WIN-T 中部分装备的操作复杂性过高,很多士兵难以在短时间掌握,人机交互不是很友善以致于在作战条件下部分士兵无法进行流畅操作.
2)压缩了作战人员的使用空间
由于WIN-T 部分功能的实现是在现有装备上进行的改造,相关设备安装到战车上,显得十分拥挤,压缩了作战人员的活动空间.
3)动中通能力有限
WIN-T 缺乏满足现代战场需求的抗毁、移动、加固战术网,其增量1 仅能在部队处于静止状态时工作.增量2 虽然可以提供动中通的能力,但是功能还是不够强大.
4)部分装备过重
相关装备还过大过重,导致携带运输困难.例如：战术通信节点、网络运营和安全中心的相关装备因为过重,需要重型战术轮式车辆才能完成运输.在经历的十几次军演过程中,WIN-T 的部分装备比较重,很难升空,历次军演的平均时间达到了40 h～ 50 h,极大影响了整个作战行动的顺利实施.
5)过度依赖中继设备
虽然经过了系统升级战术通信节点、网络运营和安全中心可以越过中继设备在20 min 的时间里完成通信的重新建立,较之前的几小时已经有了很大的进步,但是仍然不能满足战场需求.WIN-T 中部分装备过度依赖于静态的或者半永久的长期运营基地,在增大暴露风险的同时限制了作战部队的灵活性.
6)网络安全方面存在大量漏洞
在学府街公铁立交桥施工中，他结合学府街的地理位置和地质特点，组织技术小组开展技术攻关，确保了学府街的工期节点和创效目标。学府路框构中桥原设计方案是顶进施工，计划施工工期为24个月。由于该道路处于佳木斯市繁华地带,是佳木斯市跨越铁路南北的主要交通干道，不允许封闭道路时间过长，最终通过既有线双线外绕的办法空出框构中桥位置改顶进施工为明挖现浇施工，施工过程中，项目部又对施工方案进行进一步优化，减少了部分横撑、格构柱、防护桩数量，通过以上措施办法，缩短了施工工期，降低了施工成本。将通江街2m-12m框构中桥变更为2个1m-12m框构中桥，工期得到保证，效益更加可观。
增量3 通过扩大视距通信域的大小来提供全移动组网的能力,为网络运营系统提供完整的网络运营管理、信息发布管理,以及信息安全保障规划、监测、管理和响应,为战场进行频谱规划和管理[14].2014年,美陆军对增量3 计划进行了重组,将“空中层” 从需求中删除,推迟到未来实施.截止目前,增量3 并没有开发完成,部分研究工作已于2017年停止.
4 启示
我军在战场无线网络体系构建方面起步较晚,动中通能力、跨军兵种通信的能力、战场态势感知能力等方面还存在一定的欠缺.WIN-T 作为美军的第二代战术互联网,将成为未来美陆军战场通信的重要支撑.WIN-T 着眼于适应战场上实际作战环境的变化,不断把作战人员的实际需求作为网络构建的目标,WIN-T 的优势及其暴露出的问题对我军发展战场无线网络具有较大的借鉴意义.
4.1 完善体系结构
美军构建的信息网栅格主要包括陆军的陆战网,海军的部队网,空军的星座网以及国防部管理的国防信息网,WIN-T 是陆战网的重要组成部分.从整个通信体系结构中可以看出,WIN-T 由包括地面、空中和空间层在内的多层通信网络构成,各层网络的组件之间相互支撑,形成了一个可靠的自组配置和自主恢复的网络.相比于之前以MSE 作为核心的战术互联网,WIN-T 的通信能力得到了很大程度上的提升,在实现超视距通信的同时初步具备了动中通的能力.
WIN-T 自上而下主要由空间层、空中层、地面层和接入层组成,相关的配置及其功能如表1所示.
农村地区的居民生活与劳动习惯与城镇相比有较大不同，所以造成污水排放并不规律，生活污水排放量时而大时而小，日变化系数通常保持在4.0左右，而且农村生活依然遵循“日出而作，日落而息”的生活方式，所以在早中晚的排水量会比平时更大，并出现集中排放的情况。一些偏远地区的生活水来自于井水、山泉水等，并用于饲养家禽、清洗衣物、烧饭洗漱。还有的地区将井水与自来水当做饮用水，但洗衣做菜等却使用地表水。
4.2 严密组织实施
为了便于整个WIN-T 架构的推进,美军在开发过程中使用了螺旋式的方式,将整个WIN-T 计划分割为几个增量,设定阶段性目标,在整个开发过程中根据作战人员的实际需求,可对特定的阶段目标进行修改和完善.同时,在每年进行的网络集成评估演习中,对不同开发商按照需求生产的装备进行评测,在演习场上考验装备的性能.
借鉴美军的开发经验,我军在战场无线网络开发过程中,应当构建设计、生产、检验、升级的良性循环,完善组织体系、检测机制,切实将提升装备的战斗力作为导向.在设计过程中促进军民融合,借鉴民用无线网络中较为成熟的技术促进战场无线网络的发展.完善检测机制,在正式列装之前,将装备送上演习场,在演习场上检验加强多作战环境下相关装备的实际能力.完善问题反馈和解决机制,让基层指战员的需求真正成为网络体系构建的牵引,让战场无线网络成为指战员手中作战力量的倍增器.
超过半数的少数民族大学生对自己的创新能力评价不高，其中，60%的少数民族大学生对如何提高创新能力有所思考，但实际行动中对创新的发现、应用及推广能力不足。
4.3 增强功能特点
针对第3 节中对WIN-T 中存在问题的分析,动中通、装备操作复杂等问题将直接抑制人机的融合,在很大程度上制约作战能力的提升.为吸取相关教训,我军在战场无线网络装备的开发过程中应当注意以下功能的实现和增强.
4.4 增强装备动中通能力
由于相关设备比较多,MSE 只有在相对平坦地区进行部署才能完成通信,在很大程度上提升了暴露的风险.
MSE 以电路交换为主,同时叠加分组交换,能够传输战术话音和低速数据业务[6].传输设备主要为微波接力机,以UHF、VHF 为主.MSE 系统主要存在以下问题[7]：
打破不同种类装备、同种但是不同代装备由于研发单位不同带来的系统隔阂,促进司令部到前线作战单元之间信息传输的顺畅性.
2)增强装备的扩展性
课外，法国的文化政策鼓励由学校进行教导性质的艺术启蒙，与让青少年进入博物馆和艺术馆直接欣赏艺术作品相结合，并强调艺术家可直接参与艺术教学。因此课外阶段在整个艺术与文化教育过程中占有重要地位。
装备的扩展性包括装备自身功能的可扩展性和装备升级的可扩展性,大力促进软件无线电的发展,通过系统程序上的修改实现不同波形的生成,完成波段的变化；装备在开发过程中必须考虑装备的升级问题,留有装备的升级接口.
3)增强网络整体的抗毁性
装备研发过程中增强小作战单元的信息处理和转发能力,减小对大型中继设备的过度依赖,促进战场无线网络向同构网络靠拢.
4)增强装备的安全性
（1）加强喷混材料的选配研究。喷混材料的选择配置是喷混植生技术的核心。研发的主体是粘结剂、有机物质、保水材料、pH缓冲剂等的筛选；乔、灌、草种的选择和配置；不同生态型（例如以灌木为主的灌草生态植被型，以草为主的草灌生态植被型等）的种子喷播技术。
随着作战装备智能化程度不断上升,战场无线网络不仅要能够有效应对电子对抗手段的攻击,同时要能够有效应对网络攻击手段的攻击.在装备设计过程中要充分考虑各种攻击手段带来的冲击,在实际攻击测试中发现问题、解决问题,提升网络的安全性.
5)增强战场网络态势感知的能力
战场态势是作战人员在战场上实施作战行动的地图,准确的态势感知能力是战场作战的倍增器.在着重增强指挥所态势感知能力的同时注重提升单兵装备的态势感知能力,将战场态势送抵战场最前沿.
5 结论
随着网络电磁空间跃升为继陆、海、空、天之后的第五维作战域[16],作为网络电磁空间的重要组成部分,战场无线网络在军事斗争中所处的地位日益凸显,各国正在加大力度完善各自的战场无线网络体系.在战场无线网络方面我军起步相对较晚,所以在发展过程中我们应当时刻关注外军在战术互联网方面的发展动态,经验需要学习,教训同样值得我们研究,只有这样才能尽量少走弯路,加快推进战场无线网络的完善步伐.本文通过对美军战术级作战人员信息网进行分析,提出了一些启示,对我军战场无线网络的发展有一定的借鉴意义.
随着科技日新月异的发展，人们对电力系统的重要性进行了充分的认识。电力系统是我们生活中必不可少的系统之一。所以说，电力系统相关设备进行保护就显得尤为重要，在整个电力系统中，继电保护装置是起到了举足轻重的作用。
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Analysis and Enlightenment of the Warfighter Information Network-Tactical in the U.S.Army
NIU Zhao1 MA Tao1
Abstract Tactical internet is an important medium for the battlefield information transmission.It can realize seamless connection and information fusion among combat units.The Warfighter Information Network-Tactical (WIN-T)is the second large-scale rebuilding plan of tactical internet in the history of the U.S.Army.The proposal came into being in 1996 which was planned to be completed in 15 years,but it was called offby the U.S.Congress in 2017.The related problems of Warfighter Information Network-Tactical are analyzed,which has a certain reference significance for our army to improve the battlefield wireless network systems.
Key words tactical internet,information transmission,U.S.Army,WIN-T
引用格式 牛钊,马涛.美陆军战术级作战人员信息网相关问题分析及启示[J].指挥与控制学报,2019,5(1)：74- 78
DOI 10.3969/j.issn.2096-0204.2019.01.0074
收稿日期 2019-01-07
Manuscript received January 7,2019
1.国防科技大学电子对抗学院 安徽 合肥230037
1.School of Electronic Countermeasure,National University of Defense Technology,Hefei Anhui 230037,China
Citation NIU Zhao,MA Tao.Analysis and enlightenment of the warfighter information network-tactical in the U.S.Army [J].Journal of Command and Control,2019,5(1)：74- 78
牛 钊 (1990- ),男,博士,主要研究方向为无线通信.本文通信作者.E-mail：bingzhenjie@163.com
马 涛 (1979- ),男,博士,副教授,主要研究方向为无线网络安全.
标签：战术互联网论文; 信息传输论文; 美陆军论文; WIN-T论文; 国防科技大学电子对抗学院论文;