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战术互联网的发展完善

2012-05-21 22:01 来源:互联网 人参与在线咨询

一、战术互联网的概念和组成

战术互联网(TacticalIntemet,TI)是互联的战术无线电台的集合,它由电台、路由器、计算机硬件和软件组成;同时,它融合态势感知、指挥及控制系统,使作战部队从依赖于地理连接向依赖于电子信息连接转移,作战指挥从相对机动战术指挥所向高度移动指挥所转移。战术互联网是一种无中心、自组织的无线网络,是数字化部队建设的基础设施,通常应用于师和师以下机动作战部队,为师以下部队提供无缝通信连接。

战术互联网的主要功能是承载数据业务,完成战斗单元动态组网与协调通信。战术互联网是利用TCP/IP协议的网络互联功能并结合部队作战需要,充分考虑作战通信单元的移动、网络拓扑的变化、网络通信带宽受限等因素而设计的网络互联体系。目前,战术互联网的体系结构通常按照三层结构设计:(l)无线分组子网层:主要由单工战术电台和单工跳频电台组网;(2)无线干线网层:由宽带数据电台及其终端构成通信网络,用于提供广域网连接;(3)宽带数据网层:由系统综合车、指挥控制车、战斗指挥车等宽带数传设备组成,为师及师以下陆军作战指挥系统与其他系统之间提供数据和图像通信链路。

二、战术互联网的业务需求

根据战术互联网的作战性能要求,战术电台互联网需要支持的主要业务有态势感知信息、指挥控制信息、实时话音、IP报文与自由报文以及网络管理等业务态势感知信息(SA),包括己方部队、友军、各指挥战斗车辆的位置,侦察情报得到的敌军位置和空中目标信息、敌我双方的基本情况、敌我双方的兵力部署、作战态势和战场环境等。SA信息具有逐级综合的特点。任何级别的部队情况,总是下属部队情况的综合。而在实际作战中,特定级别的指挥系统也总是关心特定层次以上部队的情况。在战术电台互联网骨干网中,SA信息业务量占网络总业务量的70%。按照信息类型与分发方向分,SA信息主要有我方上行SA信息、我方下行SA信息与下行敌方SA信息。指挥控制信息(C2)有上级对下级的指挥、命令信息和下级对上级的请示、报告信息。具体的信息有:作战指挥与控制命令、通信与战术互联网状态与管理、电子对抗状态与命令、后勤、装备数据、友邻协同信息、人员数据、火力支援、后勤装备保障支援等。CZ信息的特点是,业务产生比较随机,要求可靠性高,能够忍受一定的时延,即成功率比时延更关键。

话音业务主要是战场话音指挥,在任一时刻只允许很少用户同时对话,所以在给定时间内只有有限的发送方。其它业务包括网络管理信息、IP报文与自由报文。除了承载以上4种应用业务,网络还需要部分带宽用于维持网络正常运行所必需的网络开销,即网络协议所需交换的状态信息、路由信息等控制信息。

三、信道接入控制

战术互联网中多部电台需要共享一个公共无线信道。当两个电台无法直接通信时,需要中间电台作为中继进行转发。由于无线信道的广播特性,两个或多个用户同时传输可能会引起冲突,导致因分组丢失甚至重传而增加时延。信道接人控制技术用于解决各用户无冲突的访问无线信道(即传输分组),是保证网络性能的关键技术之一。MIL一sTD一188一20B标准是一种基于战术网络无线电的C4I系统互操作协议,为数字报文传输设备子系统(DMTD)之间、C4I系统之间以及DMTD与C4I系统之间互联互通提供了基础。220B协议中采用同步的定长时隙接人控制和不定长数据传输相结合的信道接人控制方式。在任何情况下,一个需要应答的分组传输完毕以后,各结点要重新同步。在220B协议中,要对信道访问进行控制,那么网络中的各站都要实现四个基本的MAC子功能:网络忙闲检测(NBD)、响应保持时延(RHD)、静止定时器(仰)和信道访问时延(NAD)。网络忙闲检测是指网络中每个站对网络中是否有数据或话音信号正在传输的检测。响应保持时延表示一个站在接收到要求ACK的数据帧以后,到它能够发送ACK应答帧之前需要延迟的时间。静止定时器就是所有站在调度NAD之前要等待的时间长度。网络访问时延是指有消息发送的站在TP定时器结束以后访问网络和发送数据的等待时间。

22OB协议中定义了五种计算NAD的信道控制方式:随机访问方式、优先级访问方式、混合访问方式、确定的自适应优先级访问方式和嵌人式电台方式。随机信道访问时延(R-NAD)将为每一个站提供平等访问网络的机会;优先级信道访问时延(P一NAD)保证最高优先级站的最高优先级消息首先访问网络;嵌人式电台网络访问(RE一NAD)方式是DTE和DCE之间的信道接人协议,DTE完成接人初始化,由DCE完成信道接人,其基本思想是网络忙时增大访问间隔,并且高优先级、长队列优先访问网络;确定的自适应优先级(DAPNAD)和P一NAD类似,保证最高优先级消息优先访问网络,这种方式实际上是按信息的优先级实现信道接人控制,站的优先级在各个站之间轮转,保证各个站有均等的信道访问机会;混合信道访问时延方式(H一NAD)结合随机访问和消息优先级来进行信道访问,在相同的信息优先级中随机选择时隙。随机访问方式和混合访问方式下有可能导致冲突,而P一NAD和DAP一NAD可以为每个站产生一个唯一的NAD值,因而这两种方式下不会发生冲突。此外,220B协议支持话音和数据的综合传输,但是遵循话音优先、数据插空传输的原则。以上几种信道接人控制机制为用户提供了灵活的访问信道的方式,可以满足战场环境中大量不同用户的业务需求。

四、路由协议和组网方式

静态路由是指由网络管理员手工配置路由信息。动态路由是指路由器能够自动地建立自己的路由表,并且能够根据网络实际情况的变化适时地进行调整。静态路由和动态路由并不是完全对立的,在战术战场的环境下,两者可以有机的结合在一起,互为补充。战术互联网使用了多种无线组网方式,并且这些无线网的通信带宽各不相同。动态路由策略虽能支持网络结构的动态变化,但网络开销较大。在无线高速干线网上由于通信带宽较大,可使用动态路由策略。而VHF单工网和HF单工网由于通信带宽相对较小,一般配置在营以下的作战单元中,信息交互需求相对较少,所以宜采用静态路由策略。静态路由能保持较低的网络路由开销,但不支持网络拓扑结构的动态变化。为有效利用带宽,减少不必要的路由开销,系统可以采用动态静态相结合的路由策略。动态路由中包括两种路由策略:主动路由和按需路由。主动路由的优点是路由寻找时间短,信息传输较快,但维护路由信息的完整需要消耗大量网络带宽,通常用于稳定性较强且传输速率较高的高速数字电台网。按需路由的优点是路由开销较小,但传输时延大,主要用于节点移动频繁的子网寻路。

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