外军战术数据链规划研究.pdf

2024 年 2 月第 1 期 现代导航 71 外军战术数据链规划研究 刘怀远，党 方，李宏宝（中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068）摘 要：美军和北约在近些年战争中，越来越依靠互联互通的战术数据链网络，并部署了大量的数据链装备，为了更好地组织运用数据链系统，其制订了完整翔实的规划过程，包括规划任意战术数据链网络的最基本公共程序、相关配置项的设置准则、评估所需的信息流以及由此导致的连通性需求等内容，从而确保数据链网络合理有序、最大效率的组织运用。关键词：数据链；规划；组织运用 中图分类号：TN95 文献标志码：A 文章编号：1674-7976-(2024)-01-071-04 Research on Foreign Military Tactical Data Link Planning LIU Huaiyuan,DANG Fang,LI Hongbao Abstract:The US military and NATO in recent years in the war,more and more rely on interconnecting tactical data link network,and deploy a large number of data link equipment,in order to better organize the use of data link system,it has formulated a complete and detailed planning process,including the planning of any tactical data link network the most basic public procedures,the setting of relevant configuration items,the evaluation of the required information flow and by the leads to the connectivity needs and other content,so as to ensure that the data link network reasonable and orderly,maximum efficiency of the organization.Key words:Data Link;Planning;Organization and Application 0 引言 近些年战争中，在作战需求和信息技术的驱动下，美军和北约越来越依靠互联互通的战术数据链网络。其已为海军、陆军、空军、海军陆战队研发并装备了 30 余种主要数据链装备，其中 Link-11、Link-11B、Link-16 等数据链装备主要用于指挥控制，协 同 作 战 能 力 系 统（Cooperative Engagement Capability，CEC）、战术目标瞄准网络技术（Tactical Targeting Network Technology，TTNT）等数据链装备主要用于武器协同，通用数据链（Common Data Link，CDL）系列数据链装备主要用于情报侦察。美军采用高低搭配、通专结合的数据链装备，支撑 收稿日期：2023-03-01。刘怀远（1989.10），陕西西安人，硕士，工程师，主要研究方向为通信与信息系统。“主宰机动、精确打击、全维防护、集中后勤”的体系作战能力。当前，数据链装备和加装平台数量仍持续增加，装备战术数据链的平台比例不断提高。在数据链大量运用的同时，对于提高网络规划管理能力的需求也在不断增加。1 战术数据链规划 规划过程主要包括评估所需的信息流以及由此导致的连通性需求，由此确定哪些战术数据链平台资源可以用来支持各种任务，从而制定满足作战指挥官需要的综合多链网络体系结构和接口方案，并向作战单位提供实现多链网络所必需的信息1。描述规划过程的流程图如图 1 所示。72 现代导航 2024 年 图 1 多链规划过程示意图 规划指定了接口控制官、部队航迹协调员/航迹数据协调员、Link-11/11B 管理员或 Link-16 管理员的作用，在该责任被指定到特定的司令部之前，必须由适当机构的接口规划者执行2。图 1 中虚线之外的部分包括联合多链规划过程中一些功能或职责，这些功能或职责是整个多链规划过程的一部分，不由战术数据链规划人员完成但却与之有关3。其中联合特遣部队指挥官（Joint Task Force，JTF）多链规划的功能包括但不限于：1）检查并维护指挥官的目标、信息流要求和连通性需求。2）确定在作战中可用的、装备战术数据链的平台，以及每一个平台的战术数据链及通信能力。3）确定监视职责以确保传感器重叠覆盖。4）建立作战中数据链参与者的位置、参与者计划活动范围和轨迹等。5）为作战建立多链操作概念（主要参与者、满足连通性需求所要求的数据链、预期的威胁、各参与者要求的报告容量等）。6）选择和建立综合多链网络体系结构和接口设计方案。7）设计和建立从 JTF 到平台级的用以支持联合战区作战的多链话音通信体系结构。2 规划的输入与协调 规划的输入参数主要来源于由多链接口所提供的联合作战基本计划4。规划者主要从作战人员、司令部单位和装备数据链的平台获取输入信息。规划者需要获取与实际作战有关的特定文档（或数据库，例如作战计划）和其它与指挥信息化系统（Command Control Communication Computers Intelligence，C4I）系统能力有关的参考文档，或已经明确知悉了上述文档的获取需求5。如果有必要，规划者还应与其它 JTF 机构、司令部人员、作战所涉及的各下属部队，以及作战任务所涉及平台上的人员进行协调。支持特定作战需求的多链规划设计所需的详细信息取决于作战想定6。典型的规划输入如下所示。1）关于作战环境的详细信息：（1）联合与下属部队指挥官计划（例如指挥结构与关系、任务需求和敌方威胁估计）。（2）作战想定（例如地理责任区、地理和地形限制、现有部队、部队部署、条约、限制、政治制约、交战规则）。（3）借助功能域和参与者对信息交换需求进行认定和优先级划分。（4）军种内部影响多链接口配置的数据链需求。（5）通信设备的特性、频率或信道。（6）电子战方面的考虑（例如预期的干扰威胁）。（7）密码需求。第 1 期 刘怀远等：外军战术数据链规划研究 73 2）每一个战术数据链参与者的详细信息：（1）地理位置。（2）每一个参与者可能涉及的功能组和作战功能域信息交换需求。（3）预期的航迹报告级别和航迹更新率。（4）影响规划的每一个参与数据链的 C4I 和武器系统的物理能力和限制，例如：使用的数据链。每一个数据链实现的功能域。数据转发能力。数据栅格/显示栅格的局限性。作战范围。航迹号容量。可用的通信套件。3）影响规划的数据链的能力和限制：（1）物理特性。（2）全面支持所需的功能域信息交换需求能力。3 多链接口与网络体系结构设计 多链接口规划中最关键、难度最大的过程是确定配置，即如何使用各种战术数据链将 C4I 系统和武器系统有效互连，从而满足作战信息的交换需求，同时必须确定相关联的话音协调网的配置7。当选择完数据链接口配置之后，剩下的其它预先安排的数据项就可以按顺序进行8。多链规划者用以支持联合或协同作战的多链接口设计的典型步骤如下所示。1）编制需求文档：（1）协调和获取设计接口配置所需的信息。（2）确保网络接口的主要目标被清楚定义，并被各下属部队理解（清晰的接口定义可以帮助规划者在设计中找出关键因子）。2）确定可选配置：（1）确定满足作战信息交换需求的数据链通信路径，主要限制为：C4I 和武器系统能力。战术数据链参与者的地理位置。可用的通信设备和连通性。（2）提出作战设计考虑的事项，接口设计应包含：在战术上具有合理性并支持已有指挥控制结构。能够匹配威胁的抗干扰能力。关键节点数最少。转发的消息流量最少。灵活，具有可选或备份连通计划。（3）职责、任务、优先级要与平台上数据链装备的能力相匹配。3）比较各可选配置：（1）在比较中考虑各个方面，例如：实现目标和满足信息交换需求的程度。数据转发单元对消息流量的限制。可靠性。应急的灵活性（路由、节点损失）。（2）对所需的折中方案进行评估。4）选择一个可选方案：（1）选择最佳的接口设计和配置。（2）对于降级运行提供应急方案。5）确定话音网配置：（1）用于协调数据链端机设备的技术操作。（2）用于航迹监视人员保持清晰的战术图像，帮助各平台进入或退出交互接口。（3）用于协调武器部署，以及指挥、控制和协调。（4）用于话音产品的分发和协调。4 JTIDS 规划 当使用联合战术信息分发系统（Joint Tactical Information Distribution System，JTIDS）时需要进行大量的规划9。初次运行的 JTIDS 网络设计通常是预先规划的，是从 JTIDS 网络设计库中选出的方案。规划过程包括检查 JTIDS 网络设计库，将预期装备 JTIDS 的系统与各种设计相匹配，确定要使用的已有 JTIDS 网络设计，将所选设计及其在该网络设计中的分配情况通知各参与单元10。使用 JTIDS的规划操作包括：1）检查网络设计库，确定是否有网络设计可以支持计划的作战任务。网络描述摘要对该网络设计方案的作战和主要技术特性进行了粗略描述，使得规划者可以方便的选择和修订网络设计。2）当有设计可用时，选择合适的网络设计。3）当没有可接受的网络设计时，提交网络设计请求。4）对于所选的网络设计，确定所有的修订需求。5）确定 JTIDS 网络信息作为输入，构建OPTASK LINK。74 现代导航 2024 年 5 形成 OPTASK LINK OPTASK LINK 消息提供了对作战数据链进行初始化所需的详细指示，以及在需要时变更现有信息的手段。OPTASK LINK 涵盖 Link-1、Link-4、Link-11、Link-11B、Link-14、Link-16、战术数据链-1、S-Link-16 和国家链路等。其使用的基本版本由作战指挥官确定，其中规定的格式应作为起草消息的基准，消息起草者应使用规定的软件，以确保所有的格式规则得到严格的遵守，并保证该格式在接收端的机器可读性。6 其他配置考虑 配置多链接口的首要考虑是，如果可行的话，所有装备 JTIDS 的单元都应该运行在 Link-16 上，但若存在超视距通信需求时，装备 JTIDS 的单元需要进行中继。多链接口中需要的附加接口配置规划因素包括如下相关信息。6.1 数据转发 数据转发是在一条数据链上接收数据，并以另一条数据链路的格式和协议输出的过程。在转发过程中，在一条链上接收的信息被自动转译为另一链路的相应消息。消息中的数据元素被转译成对应消息中的相应元素。数据转发责任的指定应在OPTASK LINK 中所有可用数据链段的“责任”字段中指定。6.2 数据并发 并发单元是指同时参与两个或多个战术数据链，但并不进行转发的单元。并发单元在各链消息标准允许发送的范围内，在所有链路上发送本地获取的战术数据。并发单元遵循各链的所有协议和规程，在不能保证不发生数据循环时，不应允许并发单元和转发单元同时工作。如果要发生数据循环，则通常由转发单元代替并发单元继续工作。但部队航迹协调员/航迹数据协调员可以决定最有利于作战的模式，确保并发单元继续工作，而停止转发单元进行转发。6.3 防止数据循环 当一个或多个单元通过不止一条数据路径接收相同信息时就会发生数据循环。这可能为操作员带来严重问题，例如可能导致战术图像被破坏。作战指挥官在规划整个多链接口配置时，应连同作战优先级一并考虑这种影响，例如不转发来自并发单元的数据以防止数据循环。6.4 链间栅格锁定基准单元 Link-11和Link-16的数据注册方法具有很大不同，为了能够保持贯穿 Link-11/Link-16 接口的数据注册，最重要的是指定一个 C2 单元或并发单元作为 Link-11 的栅格锁定基准。这就使 Link-11 和Link-16 的栅格在进行航迹报告时能够有效对准。7 结语 本文介绍了美军的多数据链规划的基本方法，重点介绍了规划的输入与协调、多链接口与网络体系结构设计、JTIDS 规划、形成 OPTASK LINK、其他配置考虑，从而确保多数据链有序合理地开展作战任务，更好地满足作战需求，相关技术可为后续数据链网络规划设计的应用提供支撑。参考文献：1 梅文华，蔡善法.JTIDS/Link16 数据链M.北京：国防工业出版社，2007.2 骆光明，杨斌，邱致和.数据链M.北京：国防工业出版社，2008.3 李云茹.多种数据链综合应用技术J.现代电子工程，2008（6）：124.4 张辉，沈林成，朱华勇.Link 16时隙选择算法分析J.舰船电子工程，2005，148（4）：120-123.5 赵曙光，吕翠霞.一种基于连通矩阵的 Link16 网络设计方法J.通信系统与网络技术，2009，35（6）：7-9.6 Chlamtac I，Farago A，Zhang Hongbiao.Time-Spread Multiple Access（TSMA）Protocols for Multihop Mobile Radio NetworkJ.IEEE/ACM Trans on Networking，1997，5（6）：804-812.7 郭善鹏，梁彦，焦连猛.计算机兵力生成系统模型设计研究J.计算机测量与控制，2012，20（8）：2257-2260.8 梁爽，毛玉泉.地空数据链中的时隙分配算法J.空军工程大学学报，2005，6（3）：12-15.9 李建勋，樊晓光，张喆，等.基于优先级的 TDMA 动态时隙分配算法J.计算机工程，2011，37（14）：288-290.10 ADatp-33 MULTI-LINK STANDARD OPERATING PROCEDURES FOR TACTICAL DATA SYSTEMS EMPLOYING LINK 16，LINK 11，LINK 11B，IJMS，LINK 1，LINK 4，AND A 战术数据链-1S.2006.