海战场栅格化信息传输体系研究*

高　晶

(海军大连舰艇学院训练舰支队　大连　116018)

海战场栅格化信息传输体系研究*

高晶

(海军大连舰艇学院训练舰支队大连116018)

摘要以美军全球信息栅格(GIG)为参照,建设海战场栅格化信息传输体系,是提高海战场信息保障能力的重要举措。介绍了栅格化信息传输体系的内涵及功能特点,研究了海战场栅格化信息传输体系主体框架结构,详尽剖析了体系构建中的关键技术,最后提出了体系建设过程中需要把握的关键环节。研究结果对海战场栅格化信息传输体系的实际建设具有一定的理论意义和参考价值。

关键词海战场; 栅格; 信息传输; 网络管理

Class NumberE835.8

1引言

美军提出并建设的全球信息栅格(GIG)是在其国防信息基础设施(DII)基础上建设的新一代信息保障体系,它把各种传感器系统、指挥控制系统和武器系统灵活地集成在一起,可使美军获得强大的信息优势和决策优势,使之成为实现转型战略、实施网络中心战的核心要素,代表了当前信息保障系统的最高水平[1]。我海军正由近海防御向近海防御与远海防卫转型,通信不仅要提高覆盖范围、传输带宽、实时性、可靠性,同时还要提供即插即用、随遇入网、按需服务等功能,这些都对海战场通信保障提出了较高的要求。根据我国实际情况,可以参照美军GIG系统建立与我作战任务相适应的栅格化信息传输体系,既能保障我海洋方向作战需要,又可为全军信息栅格扩展和完善打下基础。

2海战场栅格化信息传输体系功能特点

海战场栅格化信息传输体系是通过集成各种信息系统和综合各类信息资源,将分散在海战场不同地理位置的网络传输和信息资源组合成为一个有机整体,使用户按需获取网络资源和信息服务。与传统体系网络相比,海战场信息传输体系可在业务承载、功能调用、体系链接、组织运用、信息安全和维护保障等六方面具有明显的特点。

2.1网络服务从单一业务转化为综合业务

传统网络承载业务单一,如电话网、计算机网和会议电视系统等分别处理话音、数据和视频业务,而各类单一业务网络又配置多套相互独立、部分功能重复的设备,投资大,保障复杂。栅格化信息传输体系提供综合业务,各类通信资源通过一体化技术进行“封装”,任何通信网系都能实现互联互通。

2.2功能调用从基于位置转化为基于能力

传统通信系统的功能必须确定功能体位置,功能扩充、位置移动和关系调整等变化都会引起系统重构,灵活性、适应性和可靠性有一定局限性。栅格化信息传输体系提供服务调用能力,可根据需求变化方便地按需调度信息、按需提供信息保障,实现即插即用,被授权的功能体获取信息服务与具体位置无关。

2.3交互界面从总多接口转化为单一接口

传统系统之间的集成通常需要在系统之间分别建立接口,实现N个系统互联,需建立近N2个接口。栅格化信息传输体系采用面向服务技术,互联接口趋于简化,体系集成难度有所降低。如同银行,不管银行内部业务处理如何复杂,只通过单一窗口就可办理所有资金业务,用户只有一个服务界面。在海战场栅格化信息传输体系中使用的技术称之为“面向服务(SOA)”。

2.4组织运用从固化配置转化为任务配置

传统系统的功能配置预先设定,指挥流程、信息流程和功能编配相对固化,遂行任务、担负职能和作战编组变化后调整比较困难。栅格化传输体系依据任务需求配置功能,通过选择使用各类“网络服务构件”,按需构成“任务系统”,实现各种信息传递和处理谁需要,谁调用,而且能够根据变化进行实时动态调整,具备更强的灵活重组能力。

2.5信息安全从基于防护转化为基于信任

传统系统的信息安全主要针对外部威胁,采取“打补丁”的办法增强安全防护能力,防止网络攻击和信息窃密。栅格化传输体系提供跨领域、跨层级的信息共享、协同互动服务,资源利用广泛、互联互通紧密、信息处理复杂,安全防护从系统根基入手,建立统一的用户信任、信息信任和功能信任等机制。

2.6维护保障从运行管理转化为策略管理

传统系统的维护保障,重点关注系统是否正常运行,发现问题后采取措施排除故障、恢复系统,主要依托监控管理功能实现。栅格化传输体系把各类信息资源看作是有形资产,对系统自适应性提出了更高要求,资源调度成为系统管理的主要任务,策略管理成为栅格化传输体系管理的主要任务。

3海战场栅格化信息传输体系结构

海战场栅格化信息传输体系结构复杂,规模庞大。依据“纵向可靠衔接、横行高效联通”的原则,同时参考新时期军事通信网络管理系统建设思想,海战场栅格化信息传输体系结构应包括综合网络管理分系统、专业网络管理分系统、网管信息传输网和网管安全防护分系统四个主要部分。

3.1综合网络管理系统

综合网络管理分系统应包括通信网综合网管系统、综合资源管理系统和综合业务管理系统,整体上能对多个专业通信网(分系统)进行综合管理。它通过接收和调用各专业网络管理分系统的管理数据和业务资料,进行汇总、综合分析和处理,屏蔽专业网系差异,提供全程端到端的状态和性能监视、通信质量分析、跨网系的网络资源调度和故障处理(分析、定位、隔离、恢复),提供逻辑分层中的网元管理、网络管理和事物管理服务。综合网络管理系统应该具备拓扑综合管理、性能综合管理、故障综合管理、配置综合管理和资源综合管理等功能。

3.2专业网络管理系统

专业网络管理分系统只负责对本级专业通信网络的管理,根据系统总体功能设计,应包括网络监控、资源管理和事物管理三部分,三个部分是一种在同一目标功能体系结构下的分工合作关系,各系统通过软件应用程序接口或通信接口互相调用、互相支撑。各系统可根据实际使用需求进行集成应用或独立部署,系统使用均有较强的灵活性。网络监控系统是专业网络的主系统,用于实时监控所管专业网络的运行情况,提供网络、设备及业务的性能、故障、配置等方面的管理功能。资源管理系统是对所管辖网络资源进行统一管理的系统,提供资源信息的采集、录入和增加等功能。事务管理系统是实施网络全面管理的支持保障系统,提供网络与业务规划辅助决策、值交班管理和系统管理等业务功能。

3.3网管信息传输网

海战场栅格化信息传输体系网管系统通过网管信息传输系统实现各级通信网中被管设备和管理分系统之间的互连。网管信息传输系统由传输平面和应用平面两部分组成。传输平面由各类网络设备、通信链路组成,其主要功能是实现网络管理信息的端到端传输。在核心层提供大容量数据交换能力,在汇聚层提供多端口接入能力。应用平面主要是在传输平面的基础上,由一系列提供公共服务的服务器组成,主要包括传送协议(FTP)服务器、时间同步服务器、域名解析服务器等[2～3]。其主要功能包括:基于FTP文件传送实现远程计算及信息处理、数据及文件交换等应用;通过各级时间服务器实现各类用户之间的时间同步;采用分布式域名服务架构,完成各级平台的域名服务。

3.4网管安全防护分系统

海战场信息传输体系网管系统是上级对战役、战术通信网实施高效控制和管理的综合保障平台,是平时、战时敌方进行信息战攻击的重要目标。安全防护系统对网络管理系统采取统一的技术体制[4],实施统一的防护策略,为综合网络管理分系统、各专业网络管理分系统、管理信息传输分系统提供全方位的安全防护和数据加密能力,保证系统的安全未定运行,数据传输的可靠不泄密。

4海战场栅格化信息传输体系关键技术

4.1体系构建技术

海战场栅格化信息传输体系包含短波、卫星、长波、数据链等多个类型的专业网络,每一个专业网络都覆盖广泛、规模庞大。要对这样一个复杂网络实施集中、统一、综合的自动化管理,首先要保证采集的设备遵循共同的标准,目前最有效、最常用的网管协议是SNMP[5～6]。依托SNMP简单性与扩展性较强,对系统资源占用较少的特点,用户可以更容易地根据需要对SNMP变量进行编程。其次,要解决信息上送的方式灵活扩展。网络管理系统采集设备的状态数据通常有网络管理系统定时获取和网元设备主动上报两种方式。对于状态数据的采集,网络管理系统一般是定时获取;对于告警信息的接收,则采用网元设备主动上报,网络管理系统被动接收。最后,要保证信息传递通道的稳定畅通,主要采用专用通道和业务公用通道并行的方式实现。

4.2高效传输技术

在栅格化信息传输体系中,用户应不再需要把数据全部下载到本地然后再开始应用。由于无线通信系统的传输速率和存储空间限制,对于海量数据的处理,采用下载到本地的方法有时是不现实的。针对不同用户应用的需要,应采取相应的传输策略,常用的传输包括并行传输、容错传输和分布传输等[7～8]。并行传输是从源节点到目的节点,建立多个数据连接,在不同的数据通道上传输文件的不同部分,把文件并行传输到目的节点。容错传输是对一对通信节点之间建立多条数据连接并同时传输数据,但每条数据通道上传输的内容是相同的,一旦某条通路出现传输错误,就启用从其它通道传输到目的节点的备份数据,不需要重新传输。分布传输是把一个完整的数据集中的不同部分分散传输到不同的目标节点上,其特点是辐射传输。这些传输策略的灵活运用可以保证在广域无线综合网络上,可靠地传输数据以及实现大量数据的高速移动、分块传输和复制、可重启和断点续传。

4.3网络系统集成技术

栅格化信息传输体系组织庞大,包括短波、超短波、卫星、长波、数据链等多个子系统。要让这些系统形成一个整体,相互之间实现信息交互,协调配合工作,先要建立一个统一的框架结构,来定义功能模块、管理接口、业务流程等;另外还要有一个统一的软件总线,来统一传递处理个系统之间的消息、请求。针对这些需求,架构技术和中间件技术作用的发挥至关重要,现阶段契合度较高的分别是TMN管理模型和CORBA中间件[9]。TMN提供了一系列支持网络管理系统互操作的标准接口,这一系列接口可以支持网络管理系统的多种类型的操作,进而实现多种无线专业网络一体化管理。CORBA中间件可有效屏蔽操作系统和网络协议的差异,为上层应用程序提供多种通讯机制,提供一个相对稳定的高层应用环境。

5构建海战场栅格化信息传输体系需把握的关键环节

5.1注重顶层设计规划,合理搭建平台

海战场栅格化信息传输体系建设是一项涉及面广、技术复杂程度大、对整体架构合理性要求高的系统工程,必须在全方位的统筹规划指导下,重视基础技术研究和基础设施建设,采用渐进式发展模式,自下而上逐步构建信息传输体系的网络协议体系、工程标准体系、终端和接口体系、武器装备体系、平台体系以及作战力量体系。充分考虑和利用现有装备和技术基础,不断根据各个方面的条件和约束对栅格建设进行调整完善,从而保证海战场栅格化信息传输体系的当前可用性与未来的可扩展性,保持军队科技和装备发展的延续性和可持续性,避免重复建设。

5.2完善兼容及可扩展性,确保持续发展

作为一个区域性局部网络,海战场栅格化信息传输体系对于海上方向作战力量以外的其它力量应该是可见和可用的。所以,海战场栅格化信息传输体系应具有较强的兼容性,能够为不同编制、装备不同类型终端的各类作战单元提供信息服务。另一方面,作为战场栅格化信息传输体系的关键部分,无论其拓扑结构、系统功能还是通信带宽、节点容量等都应是可扩展的,所以海战场栅格化信息传输体系的网络协议、工程标准和对外接口等都应该是基于全局栅格进行设计和构建的,使得海战场栅格化信息传输体系能够在不否定前期基础建设成果的前提下方便地进行系统规模的扩展。

5.3建设传输体系,增强综合保障能力

网系融合的目的是消除有线与无线网络的差异,实现机动与固定以及战术、战役、战略通信网之间的互联互通[10]。推进网系融合,关键是由现行的有线与无线通信以及机动与固定通信相对独立组网向综合组网拓展。 1) 以光纤通信为主体、卫星通信和微波通信为主体,采用标准接口协议,构建可光域覆盖和互联互通的宽带骨干传送网络,并连通战术、战役和战略通信网,实现机动与固定通信系统的互联互通和对作战地域的有效覆盖,以满足机动平台随遇接入的需求。 2) 充分利用栅格化信息传输体系提供的高速宽带平台,将集群移动基站、短波固定发信台和卫星通信地球站等连为一体,实现移动通信、短波通信和卫星通信的多重覆盖,形成覆盖陆、海、空、天的网络体系,以满足不同业务随遇接入网的需求。

5.4依托体制模式,提高安全防护能力

信息化海战场上,信息传输体系被攻击的可能性越来越大。因此,建立技术先进、管理高效、安全可靠的信息安全防护体系,增强防护能力,是海战场栅格化信息传输体系建设的重要内容。 1) 建立端到端信息传输“管道式”细粒度防护技术体系。建立全网统一的身份认证机制,对设备、服务和人员进行定信息保护等级,对信息传输体系进行端到端的“管道式”细粒度防护,将不同业务网系在硬件设备上的硬隔离转变为技术手段上的软隔离,实现不同安全等级网络之间的信息共享。 2) 建立完备的适合栅格网络体系运行机制的安全防护管理模式。在网络节点执勤岗位中增设专门的安全管理岗位和专职安全管理人员,落实各项安全防护工作。 3) 建立免疫信任机制。建立完备可靠的安全检测和疫情报告处置机制,预防杜绝破坏信息生态环境的趋势和行为,确保信息栅格运行可靠。

6结语

构建并完善海战场栅格化信息传输体系,可以实现各类海上平台的高速可靠链接,保障各系统灵活组网、可靠接入,确保战场全维覆盖、资源共享等多项功能,为海军中远海作战的信息保障奠定坚实可靠的基础,为切实提高信息化条件下体系作战能力提供有力的支撑,现实意义深远。本文仅对栅格化信息传输体系的结构及关键技术进行了较为深入的探索式研究,整个体系实际建设过程中需要解决的难点很多,这都要求各类科研人员进行不断的攻坚完善。

参 考 文 献

[1] 尤增录,周绍荣,徐跃军,等.军事信息栅格[M].北京:解放军出版社,2010.

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[5] 邱志明.海上信息栅格技术[J].指挥控制与仿真,2010(6):20-22.

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Grid Information Transmission System in Sea Battlefield

GAO Jing

(Detachment of Warship Training, Dalian Navy Academy, Dalian116018)

AbstractReferring to GIG, grid information transmission system structure in naval battlefield is significant measures to improve information guarantee ability of naval battlefield. In this paper, the connotation and characteristics of grid information transmission system are introduced, main framework structure of grid information transmission system is studied, key technique in system structure is analyzed. Finally, the key links about system construction are proposed. The consequence provides certain theory meaning and reference to realistic construction of grid information transmission system in naval battlefield.

Key Wordsnaval battlefield, grisd, information transmission, administration of networks

*收稿日期:2015年12月7日,修回日期:2016年1月19日

作者简介:高晶,女,硕士研究生,高级工程师,研究方向:装备保障。

中图分类号E835.8

DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2016.06.001