美军研发联合空中层网络

+ 方志英

美军研发联合空中层网络

+ 方志英

美军试图将空中、地面和太空层集成在一起，形成一个联合空中层网络，但在带宽、安全性和可负担性方面，却遇到了种种问题。

马萨诸塞州汉斯科姆空军基地物资高级主管安东尼·杰纳坦珀上校认为，这种独立于平台的一体化联合空中层网络，并没有打算要取代已部署的地面或太空网络。联合空中层网络的最终目标是成为一个多网络之网络或多系统之系统。

自2008年由参联会主席正式启动该计划以来，杰纳坦珀及其团队已经分析了大量候选方案。他们得出的结论是，不能大规模更换基础设施。他认为，对建设联合空中层网络而言，一个关键的问题是“如何利用已有的东西”。杰纳坦珀认为，最理想的情况当然是“彻底推翻”当前已部署的带宽、路由和交换等基础设施，并替换成最新的技术和产品。但为了使该计划负担得起，不废弃传统设备，杰纳坦珀及其同事在学习如何将传统设备捆绑在联合空中层网络中，而不是将其全盘推翻。杰纳坦珀所描述的这种独立于平台的联合空中层网络，涉及到了美空军、陆军、海军陆战队、海军甚至海岸警卫队的大量网络资源。当然也面临挑战，杰纳坦珀说：“带宽受限和频谱受限都是我们需要面对的挑战。我们不能只给军方增加新的数据链和能力，还需要了解该数据链对商用频谱和国际频谱的影响。频谱数量正在变得越来越稀缺，我们必须非常细致地去了解、实现和管理这种资源。”

联合空中层网络的目标并不是要成为一个一周7天、一天24小时不间断运行的网络，而是要成为一个能够易于满足新兴需求的网络。杰纳坦珀说：“我们并不希望它一直可用。”

一、联合空中层网络及管理

在研发过程中，杰纳坦珀遇到的一个问题是：“如何来管理这个网络？”他们最终选择的一个指导原则就是，“要更加高效地传输信息”。他和联合空中层网络体系结构的设计师们均希望通过更加高效地使用频谱管理来“推动信息的传输”。

曾任参联会副主席的詹姆斯·卡特赖特将军认为，联合空中层网络应着力解决四种能力的不足。例如，连接能力的不足使得联合部队只能进行双向连接；而容量方面的不足则意味着，联合空中层网络的用户（当前及未来）就像是PC机用户配备了过时的硬盘一样。现在卡特赖特将军已退休，但被公认是国防领域的先进技术应用专家。

杰纳坦珀说：“通过空中层网络发送全运动视频，与通过机载网络发送静止图片截然不同。”他希望联合空中层网络能够拥有足够的扩缩性，同时，他认为灵活性也是最为关键的问题。能否避免相互干扰或冲突，也将是衡量联合空中层网络是否成功的一个重要标准。杰纳坦珀说，在确保联合空中层网络用户不会阻塞电磁频谱方面，汉斯科姆空军基地的空军电子系统中心做了大量的相关工作。

杰纳坦珀说：“今天，你可以把太空和地面网络看成是两个独立的网络。我们的一些飞机可以通过卫星通信，与不同地面站实现话音/数据通信。我们还可以同时连接不同电台/网络上的地面/水面站。联合空中层网络要做的就是，当太空和地面网络上的用户过多，或者当空空或空地网络连接在一起出现阻塞时，帮助增强这些太空和地面网络的能力，并把地面网络桥接起来。此外，联合空中层网络还会成为一个关键的中枢，确保正确的信息可以传送到正确的人或网络。”

二、联合空中层网络的作用及影响

尽管联合空中层网络的目标是在2024年实现完全作战能力，但该计划已经开始让空军人员及其他军事人员受益了。例如，自2009年以来，通过两份总价值达3.13亿美元的战场机载通信节点（BACN）计划，美空军电子系统中心部署了一种机载通信系统。该系统能够为2架喷气式飞机和4架20型RQ-R“全球鹰”无人机上的作战人员，提供实时的战场信息。

战场机载通信节点使得地面部队即使位于超视距无线电台的覆盖范围之外，也能够与上空的喷气式飞机的飞行员共享信息。在战场机载通信节点部署之前，地面人员必须通过联合战术空中控制员和空中作战中心来调用空中打击坐标，然后再提供给飞行员。这种方法的问题在于，从地面操作人员调用坐标到开始实施地面打击，通常至少需要12分钟的时间。

杰纳坦珀认为：“战场机载通信节点使得地面士兵能够与机上人员通话，使其具备了前所未有的访问能力。”配备有战场机载通信节点的高空喷气式飞机，可以在阿富汗等作战地区上空飞行，并使用该通信节点在地面部队和攻击机之间进行基于IP的通信。

此外，联合空中层网络还可以通过一个能够让操作人员在飞行途中更改货物空投方向的系统，使空军人员和其他军事人员受益。根据与诺斯罗普·格鲁曼公司签订的合同而开发的这种动态任务再分配能力紧急作战需求系统，使得C-17和C-130J运输机能够获得动态威胁感知、文本消息发送能力和气象信息，使货机乘员能够发现备用的空投地点，从而提高任务成功率。杰纳坦珀说，与通过口头传送信息相比，这种动态任务再分配能力“可以给C-17和C-130运输机飞行员提供一幅地面战术图像”，从而使空军能够同时进行近空支援和再补给，提高了任务成功率。

2012年4月，空军将动态任务再分配能力系统部署到了阿富汗，这是该系统首次在作战区域执行任务。在部署该系统之前，如果在运输机起飞以后，空投地点出现意外情况，运输机只能打道回府。

需要注意的是，诺斯罗普·格鲁曼公司自己并不生产这种动态任务再分配能力的飞机，但该公司与波音公司和洛克希德·马丁公司密切合作，使该系统得到了成功部署。在2011年5月签订合同之后的三个月内，动态任务再分配能力系统就完成了设计工作，并进行了测试。

此外，Ultra电子高级战术系统公司主管机载项目的副总裁雷蒙·穆诺兹说，他们致力于联合空中层网络的工作也已有几年的时间。随着战场机载通信节点的部署，空军电子系统中心与该公司签订了一份部署战术机载指挥吊舱的合同。

穆诺兹说，通过在新墨西哥州白沙导弹靶场进行的陆军网络集成评估和航空系统计划管理员的联合测试，该公司将一对基于IP的机架式战术机载指挥吊舱安装在了一架C-12飞机上，并成功地进行了测试，尽管这些吊舱是在资金非常紧张的情况下，仅用了100天左右的时间开发出来的。但这种战术机载指挥吊舱却能够让操作人员浏览全运动视频，并能连接特高频和极高频等话音网络，实现文本消息发送、聊天、文件共享等功能。该战术机载指挥吊舱系统重130磅，高5英尺，直径14英寸，可提供卓越的续航能力，能够在高空工作。Ultra电子设备公司称，军方希望在无人机的每一个机翼上都安装一个战术机载指挥吊舱。穆诺兹称，Ultra电子设备公司为空军生产了14部战术机载指挥吊舱设备，已在2013年早期交付。

总而言之，尽管联合空中层网络的期限是2024年，但该计划已经开始获益。杰纳坦珀称：“我们的工作已经对五角大楼的预算决策产生了影响，并且已经开始盈利。”