美军战术互联网构成及其战术模拟方法研究*

周 亮，孙明峰，彭章友，袁仕继

(1. 上海大学通信与信息工程学院,上海 200444；2. 洛阳电子装备试验中心,河南 济源 459000)

美军战术互联网构成及其战术模拟方法研究*

周 亮1，孙明峰2，彭章友2，袁仕继2

(1. 上海大学通信与信息工程学院,上海 200444；2. 洛阳电子装备试验中心,河南 济源 459000)

分析了美军战术互联网的功能、特点及组成。结合现有战术互联网模拟系统提出了一种战术模拟方法，并说明了该方法中网络构建和业务规划的过程。利用海军陆战队战术互联网运用案例详细介绍了该模拟方法中网络构建模拟、战情构建模拟的主要过程。结果表明，该模拟方法对改进我军战术互联网，提高其运用以及在电子信息靶场开展战术互联网对抗训练及对抗技术研究中有重要的指导作用。

军用战术互联网；增强型定位与报告系统；单信道地面与机载无线电(子)系统

0 引 言

在数字化陆战场上，未来数字化部队所使用的战场信息网的主体就是战术互联网，战术互联网作为未来数字化战场的“神经网络”，已经在数字化战场上得到成功应用，而且必将成为未来陆战场信息网的核心。构建贴近真实的战术互联网模拟通信系统对改进我军战术互联网，提高其运用以及在电子信息靶场开展战术互联网对抗训练及对抗技术研究中有重要指导作用。

1 美军战术互联网主要功能与特点

美军战术互联网是数字化师实战装备的战术通信网络，它是一种互联的战术无线电台、计算机硬件和软件的集合，能够在机动作战部队、战斗勤务支援部队与指挥控制平台之间提供可靠而无缝的态势感知和指挥控制数据信息交换功能，支持旅和旅以下部队的“动中通”作战指挥控制[1-3]。

美军战术互联网由指挥控制和态势感知两大部分组成，分别提供态势信息(包括己方和敌方部队的位置)、指挥控制数据的交换功能以及保密话音传输功能等。只要作战平台开通了数据和话音通信功能，这两个部分能够同时工作。对于用户而言，它们都是透明的，能够按照主站计算机规定的服务类型工作。美军战术互联网在战术作战中心(TOC)通过一个接口同陆军战斗指挥系统连接，能够提供旅和旅以下部队战斗指挥的必需信息，以此让信息从士兵和平台级上传至师级直至整个陆军作战指挥系统。近期数字无线电台同样连接美军战术互联网至师、旅和营战术作战中心的陆军作战指挥系统，为营级部队提供重要的数据和图像通信传输能力[4]。

2 美军战术互联网主要组成

美军战术互联网的一般连接关系如图1所示。

图1 美军战术互联网的一般连接关系

由图1可以看到，支持美军战术互联网和陆军战斗指挥系统的主要通信系统有以下四种，即EPLRS、SINCGARS、E-MSE和NTDR，另外还配置有大、小型扩展节点设备，全球广播业务卫星通信注入站和支援机动部队作战的战术卫星通信终端。

EPLRS是一个先进的视距数字数据通信系统，而且是美军战术互联网的中枢链路，是集通信、导航定位、识别别于一体的综合性战术系统，提供了高速、抗干扰、安全的数据传输方式。SINCGARS是一种重要的战斗网络无线电设备，工作在VHF(30-88 MHz)频段，为旅和旅以下部队提供机动中的话音和数据传输能[2]。E-MSE是一种数字化、安全保密、机动灵活的公共用户电路交换系统，以UHF、VHF微波接力手段为主,系统内配置有多个电路交换节点，相互连接在一起形成一个区域公共用户系统的栅格网络，采用异步传输以及溢出搜索路由选择技术，为军及军以下用户提供自动化的、离散寻址的、固定文件目录的话音和数据通信业务，支持机动和有线用户相互交换C4I信息[5-6]。

3 基于模拟系统的战术模拟方法研究

目前拥有的战术互联网模拟系统包括其上层的MSE模拟系统和下层的EPLRS模拟系统、SINCGARS模拟系统。因此，有能力模拟单系统网络结构和通信指挥业务。但在构成全网结构模拟时，还需要使用虚实结合的方式，弥补数量上的不足；在模拟信息交互业务时，尚需要人工中转。

3.1 战术模拟过程分析

3.1.1 网络构建过程分析

根据各种文献及大量互联网资源上公开的世界各国旅级作战单位编成可知，按作战的协同方式和作战单元独立性的不同来区分，其通常以营级作战单位(或直属连)为一个紧密联合的整体，其战术战斗网络为一个群，作战规律和机动方式为一个类型，业务类型相互直接关联。

其次，不同的营在不同的作战阶段，作战任务不同，导致战术无线战斗网拓扑变化不同，开通的业务类型也不同，因此需要划分具体的作战阶段，根据作战目的(战术想定)制定战术无线战斗网构成规模、指挥层级、业务类型和业务量大小。

最后根据以上需求，分别制定战术互联网各层作战单位的战术规划，形成不同作战阶段的网络规划文件。

3.1.2 业务规划过程分析

(1)作战部队预编配和部署，包括根据实际作战部队需求确定作战编制。作战单元类型：作战单位、侦察单位、指挥单位等；部队编制：旅、营、连、排等；根据作战编制级别划分网络编配(MSE、EPLRS或SINCGARS网)；网络拓扑的预规划。

按EPLRS电台级别划分归属，编配EPLRS网：网控站、栅格电台、A级节点、B级节点、C级节点、D级节点。网络规划配置文件需要至少包含以下信息：网络节点数目、每个节点配置信息(RS编号、RS设备ID、RS级别、RS父节点、RS子网节点列表、RS设备属性(背负、车载、机载)、RS是否为栅格电台、RS的IP地址)。

按作战区域和业务类型制定SINCGARS网络：全通网、任意网或正交网；节点数目、主台ID、属台ID、中继模式(静态路由或动态路由)。

(2)作战地图生成，包括作战地域选择；作战地图生成。

(3)战情业务生成，包括控制网定位、导航、识别业务;低速通信网业务;高速通信网业务;中继业务;数据业务;话音业务等。

各类业务包含以下信息：需求线ID、需求线类型、参与用户列表、波形模式、速率需求、通信内容等。

(4)生成规划XML文件；

(5)生成网络规划加载文件；

(6)形成作战规划库。

3.2 战术模拟方法设计

根据以上分析，给出利用模拟系统模拟美军战术互联网运用方法如图2所示。

图2 模拟美军战术互联网运用

其中，确定作战任务是为了确定作战模拟参考对象；划分作战阶段是为了更好地描述作战过程中拓扑变化，并保证每个阶段的网络规划和实体装备机动既符合拓扑变化情况，又能实现既定业务功能；骨干网及子网构建是为了确定作战模拟中始终不变的主体，这些主体是一个紧密联合的整体，其战术战斗网络为一个群，作战规律和机动方式为一个类型，业务类型相互直接关联，尽管战斗过程中拓扑一直在变化，但这些主体作为一个整体的形式是不变的，这种设置方法即是遵循1)的原则；制定网络规划既是为了适应战斗模拟过程中拓扑变化需要，保证实体装备机动后，整个网络仍能维持运行，也是为了符合作战不同阶段业务需求类型和需求量不同的需要；网络群部署和战情推演即是在指挥部的统一指挥协调下，对模拟系统的作战动作进行具体执行，包括各单元初始位置部署、机动路线、业务类型和消息收发时刻等。

4 基于模拟系统的战术模拟方法实例说明

以海军陆战队中战术互联网运用为例，一个完整的陆战旅战术通信网络，应该包含若干骨干通信节点、若干通信子网节点[7-8]。各通信子网，节点数目、规模、覆盖区域都因“营”而异，结合构建战术互联网应该采取扁平化的结构并减少网络层数的原则和基地模拟系统的模拟能力，可以以营建制单位为区分点，其上级属于骨干网的范围，其下级属于子网的范围，以此来模拟战术互联网战场作战运用情况。

4.1 模拟网络基本构成

骨干网中，营及营以上指挥节点，包括旅直属连指挥节点都是可移动的车载骨干节点，他们之间通过EPLRS网络连接，包括EPLRS实体装备和虚拟设备，形成覆盖区域为47 km×47 km的网络作战区域。通信子网中，营节点以下内部的节点构成通信子网，并且通信子网的组成有所不同。因此，一个营建制的每个作战单元为一个整体，进行全营协同作战，从而在网络上形成一个整体的通信子网；同时一个营通信子网内部划分为多个相对独立的群，即一个营内部至少有3-5个连级作战单元，但是相对指挥独立的各自执行战斗任务，形成3-5个性质不同的群。这些群其中一部分用EPLRS网模拟，一部分机动性较强的网用SINCGARS网模拟。

4.2 战情构建与模拟

如图3所示，为模拟海军陆战队战术互联网运用实例的实例说明框图。

图3 海军陆战队战术互联网运用模拟

(1)抢摊突击阶段

陆战旅的冲滩编队由气垫登陆艇编队和两栖突击车混合编队组成。战时一个两栖打击群(两栖舰船编队)将装备与人员运至作战海域，然后释放众多的气垫登陆艇和两栖战车，并分别形成各自的编队。以上两族编队作为登陆作战平面登陆的第一梯队，实施快速抢摊登陆。在冲滩过程中，将会处于敌岸防火力打击范围之内，在海上，编队的队形和间隔会因岸防火力打击的程度而变化，呈现出局部密集或分散的情况，因此，两个编队在海上的覆盖范围时大时小，即各车载和舰载节点组建成临时性战术通信网络，其运动场景会不断发生改变，节点间的密集或稀疏程度，对于通过多跳进行中继通信通信网络来说，直接影响着网络性能和通信可靠性，所以应尽量减少这种通信业务。

建立作战模拟过程如下：海上冲滩编队抢摊突击阶段组建的通信网由2个群构成，群组1模拟海上作战部分，其内的节点数目可设置为6，以EPLRS通信网为主，NCS处于突击舰上，其它节点模拟登陆艇；群组2模拟两栖战车群，其内的节点数目为8，以SINCGARS通信网为主，可根据作战任务分为多个SINCGARS群，每个群构建全通网。突击舰与登陆艇之间以组地址业务、MSG和CSMA业务为主，覆盖范围可设置为2 km×2 km，3 km×3 km，4 km×4 km，5 km×5 km，作战区域的变换视战术想定中敌岸防火力打击程度而变化；两栖战车群内以话音业务为主，主台还可通过空中平台中继与突击舰建立数据中继业务。

(2)滩头突击防御阶段

上陆后突击车混合编队根据岛上或岸上的地理、地形和敌方防御作战特点，担负继续火力支援登陆部队，消灭敌一线防御兵力，摧毁敌滩头阵地防御设施，为后续支援部队开辟登陆场，推进速度取决于对方的火力和我方的打击力量。因此，两栖突击车混合编队开辟登陆场阶段，各装甲车车载节点的移动速度会不断发生变化，表现在网络结构上就是路由路径不断改变，网络拓扑会不断发生变化，中继节点的重要性更突出。这时候，其网络节点变换情况与抢摊登陆阶段类似，但中继业务要相对增多。

建立作战模拟过程如下：两栖突击车混合编队通信网络由1个群、4个随机独立节点、1个静态场景节点组成。其中群为EPLRS通信网，节点数目可设为12，包括1部NCS，4部栅格站，若干移动用户站，业务包括导航业务、定位业务、敌我识别业务、指挥控制业务。其中指挥控制业务包括组地址业务(营部向下级单位发指令)、MSG业务(排级单位内部沟通业务)，点对点及高速双工业务(远程需中继的业务，传递现场图像等)；4个随机独立节点由SINCGARS网构成，每个节点有两部实体电台。

(3)纵深进攻阶段

以主战坦克作为装甲矛头，在陆上向敌纵深防御地带展开进攻。同样，作战过程中部队会受到敌防御兵力的火力打击，其向敌纵深进攻的机动速度时快时慢，推进速度完全取决于敌方的火力和我方的打击力量。这时候，其网络节点变换情况与抢摊登陆阶段类似。

建立作战模拟过程如下：装甲群向敌纵深进攻时，通信网络由3个EPLRS群组成。各群中节点网络变化服从RPGM模型，其中群组1内的节点数目为8，以实体装备为主，含1个NCS站，4个栅格站，3个移动用户站；群组2内的节点数目为12，含1部车载站(配置为NCS2)，11个虚拟节点；群组3内的节点数目为12，全部采用虚拟节点。

(4)全面展开阶段

此时，各营指挥节点相对隐蔽在较固定的位置，地理位置变化不大，此时骨干网的拓扑不作变化；另一方面，因局部作战任务的变化，各营指挥所会出现机动转移战场的变化，拓扑可作缓慢变化。

建立作战模拟过程如下：骨干网由在47 km×47 km的作战区域内的6个车载节点组成，形成两个EPLRS网络群。群1由1部NCS站，2部栅格站，若干用户站组成，可进行定位、导航、敌我识别、通信指挥等业务模拟；群2由1部NCS站，1部栅格站，若干用户站组成，进行通信指挥业务模拟，同时用于扩展群1的覆盖范围。车间距为15 km，单跳间距为3 km。下级子网由SINCGARS网构成，群1和群2分别辖一个子网，子网与EPLRS节点站由各自控制终端通过HUB相连，使用第三方软件进行消息互传，以模拟INC的功能，实现不同网络之间的信息交流。

(5)城市占领阶段

该阶段作战是两栖作战的决战阶段。陆战营作为城市作战任务的攻坚力量，编制内由众多的陆战队员和配属武器，以及后方支援，其中以陆战人员和步兵战车为主在城市地区实施作战。战术通信网由若干车载节点和陆战人员单兵背负式电台节点动态移动组成。

建立作战模拟过程如下：陆战人员城市战阶段，网络构成由1个EPLRS群和1个SINCGARS群构成。EPLRS群为车载节点，设置NCS站和栅格站，以提供定位和敌我识别服务。SINCGARS群采用全通网模式，使用动态路由策略，模拟班或单兵作战单元，且网络主台处于战斗前沿车载节点中，以便通过EPLRS网呼叫后方支援。

4.3 模拟过程实施

根据各阶段作战模拟过程，按照3.1节所描述步骤在前期进行各阶段网络规划文件制定，并在作战实施过程中的不同作战阶段注入到模拟系统网络内，各通信节点实体根据划分的地域范围进行机动，在规定时刻激活相应业务需求线，进行定位、指挥控制或敌我识别等业务。

5 结束语

目前拥有的战术互联网模拟系统包括其上层的MSE模拟系统和下层的EPLRS模拟系统、SINCGARS模拟系统，该模拟系统有能力模拟战术互联网中网络构建和业务规划等功能。以美海军陆战队中战术互联网运用为例，提出了一种以网络构建模拟和战情构建模拟为主要内容的战术互联网模拟方法。从抢滩突击阶段、滩头突击防御阶段、纵深进攻阶段、全面展开阶段和城市占领阶段介绍了该方法的具体实施步骤和过程。该模拟方法对改进我军战术互联网，提高其运用以及在电子信息靶场开展战术互联网对抗训练及对抗技术研究中有重要指导作用。

[1] 杨小牛.军用战术互联网的组成及其主要技术特点[J]，通信电子战，2009,4:34-36. YANG Xiao-niu. Composition and Main Technical Features of Military Tactical Internet[J],Communication Electronic Warfare,2009,4:34-36.

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[3] 朱红婷.网络编码在战术互联网中的应用[D].西安:西安电子科技大学.2010. ZHU Hong-ting.Application of the Network Encoding in the Tactical Internet[D].Xi′an:Xidian University,2010.

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周 亮(1982— )，男，学士，主要研究方向为军事通信；

孙明峰(1979—)，男，学士，工程师，主要研究方向为通信及通信对抗；

彭章友(1965—)，男，教授，主要研究方向为无线通信技术、通信信号处理等；

袁仕继(1981—)，男，硕士，工程师，主要研究方向为通信及通信对抗。

Architecture and Simulation of US Military Tactical Internet

ZHOU Liang1, SUN Ming-feng2, PENG Zhang-you1, YUAN Shi-ji2

(1.School of Communication & Information Engineering,Shanghai University,Shanghai 200444,China; 2.Luoyang Electronic Equipment Test Center,Jiyuan Henan 459000,China)

The function, architecture and composition of the US military tactical internet are analyzed. In combination with the existing tactical internet simulation system,a tactical simulation method is proposed, and the process of network construction and business planning is described. Simulations of network construction and battle scenario construction in this method are expounded via the example of Marine Corps tactical Internet. The experiment indicates that the proposed simulation method could help PLA’s military tactical internet and its application, and this may serve as a guidance to carry out combat training and combat technology research in electronic information range.

military tactical internet; EPLRS ( Enhanced Position Location and Reporting System); SINCGARS (Single Channel Ground and Airborne Radio (sub) System)

10.3969/j.issn.1002-0802.2015.10.012

2015-05-01；

2015-07-28 Received date:2015-05-01；Revised date：2015-07-28

TN915.85

A

1002-0802(2015)10-1157-05