基于融合通信的海上一体化指挥信息网络研究

吴素华

【摘要】 边防部队是我国近海维权、执法的重要力量，其信息化建设近年来取得了长足的进步。但存在通信基础设施薄弱、各通信系统体制不一、无法互联互通，指挥手段体制不一等问题，严重制约了信息化、一体化进程。本文分析了国内外海上指挥信息网络建设现状，提出了一种基于融合通信的海上一体化指挥信息网络架构，为实现有线无线一体化、岸海一体化、业务交换传输一体化和网络管控一体化提供了依据和指引。

【关键词】 融合通信 指挥信息网络 一体化

一、国内外发展概况

边防部队是世界各国维护国家主权和海洋权益的重要组成力量，是依法开展海上维权和综合执法的专业队伍，主要使命是海上维权和综合执法，维护本国海洋秩序和海洋权益。边防部队的信息化建设直接影响到海上执法维权效率和反应速度，世界各国都在大力构建符合本国国情的海警一体化指挥信息网络[1-2]。

1.1 国外边海防部队信息化发展概况

美国海上警卫队是美国执行多任务的海上武装执法力量，是唯一具有行政执法权以及和平时期归政府领导的部队。美国海岸警卫队高度重视信息能力建设，自上世纪90年代开始启动“深水”项目建设，取得了很好的应用效果，其信息系统处于全球领先地位。美国海上警卫队的发展具有以下几方面的特点：

构建了以指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、侦察系统为核心，综合集成各类水面舰船、飞机、保障系统的信息化体系。采用了统一的技术体制，注重系统性、兼容性、技术领先型，确保了全领域的互联、互通、互操作；

重视网络中心能力建设。以信息网络为中心，大力加强各类舰船、飞机的任务电子系统（集成化的探测、通信、导航、指挥系统）建设，将各类舰船和飞机建成海域网络中的综合信息节点，注重各类装备、人员通过网络进行信息交换和综合管理，大幅提升了海岸警卫队指挥效能和执勤效率，显著增强了内外部之间的有效协作；

选择洛克希德·马丁公司、诺斯罗普·格鲁曼公司作为总体承包商，统一为海岸警卫队提供信息化建设的论证、规划、设计、建设、集成以及运维服务，保证了系统建设质量和有效使用；

构建独立完整通信网络。注重构建相对独立、自主管理的海岸警卫队通信系统，能够覆盖中频到UHF、2MHz到800MHz等各个频段，提供语音、数据、图像与视频等通信承载业务，实现与美国海军、空军通信系统之间的有效协作。

此外，日本海上保安厅信息系统建设主要借鉴美国海上警卫队系统建设经验，注重构建包括卫星、短波、超短波、有线等多种通信方式在内的一体化指挥信息网络体系，可实时显示作战态势、情报交换、水文气象等信息，并将各级指挥所有机连接起来。同时，大力加强各类舰船、飞机的任务电子系统建设，尤其是加强了集成化的探测、通信、导航、指控系统建设，并注重借助美军和日军的天基、空基信息系统支持，大幅提升了任务海域的精确、可持续的态势感知能力。

1.2国内信息化发展概况

我国边防部队信息化建设近年来取得了长足的进步，全国各边防支队级以上单位构建了功能不一的指挥中心，初步具备通信指挥、协调调度、日常办公、值班管理等功能。同时，各单位建设了初级的指挥系统，形成了初步的指挥调度能力。边防部队职能部门沿用公安网拓扑结构，建有专网、专线，初步具备了可视化指挥能力。在海上舰船通信方面，岸海远程通信以短波为主，近海和编队内部以超短波通信为主，少量辅以卫星通信能力。随着我国海上执法舰艇的不断列装和海上执法队伍规模的扩大，我国海警信息化建设中出现了以下问题：

？ 各通信系统无法互通，指挥手段体制不一

边防部队各单位指挥中心无法互联互通，舰船信息化装备仍然以单机单控为主，综合情报研判、资源管控调度、可视化指挥能力较弱，一体化指挥系统尚未建立。军警民协同通信机制欠缺，军队、公安、海事与边防部队尚未建立深层次、成体系的协同通信机制，无法实现协同通信和资源共享。

？ 通信基础设施薄弱，通信能力弱

短波通信盲区较多，抗干扰能力差，通联效率低。超短波通信网覆盖面较小，互相之间不能通联。卫星通信带宽、信道不能满足执行重大任务的需求，各单位卫星通信网络设备、传输模式、视频压缩方式均不相同，各成体系。卫星信号覆盖范围不足。此外，空中平台缺乏可靠实时传输设备，飞机与舰船、飞机与陆地之间无法进行有效实时通信。

因此，构建我国海上一体化指挥信息网络，实现有线无线一体化、岸海一体化、业务交换传输一体化和网络管控一体化对提高我国海上维权和综合执法能力是至关重要的[3-5]。

二、基于融合通信的海上一体化指挥信息网络

2.1 建设目标

基于融合通信的海上一体化指挥信息网络的建设目标是，通过综合运用各种有、无线通信手段，将边防部队各级指挥机构和业务部门、探测感知和情报侦察单元、海上执法舰船（飞机）接入到边防通信网络；依托融合的通信网络，实现从指挥中心到单舰单兵全程全时的指挥通信。

2.2 体系架构

边防部队指挥信息网络顶层设计图如图1所示，由下往上分为传送、承载、控制、服务和应用等五个层面，运维管理系统和安全保密系统为竖面，建立一体化的边防部队通信网络，实现实时情报共享和扁平化指挥。

传送层：实现物理传送功能，通过综合运用有线、短波、超短波、集群、卫星等通信手段，实现信息的传输；承载层：实现用户、用户网络与综合业务支撑系统之间的信令/协议网关、媒体网关、媒体资源等管理，并实现各同构/异构子网的连接、各子网业务的汇聚；控制层：实现业务会话控制、用户控制、路由控制和状态控制与管理等功能；服务层：提供通信业务支撑服务、业务分级分类处理、呼叫统计管理等公共基础服务。通过标准接口调用底层网络提供的网络服务，实现语音、数据、报文、视频等统一通信业务；通过对服务的虚拟化和服务组合，为用户应用提供服务接口；应用层：通过各种业务应用终端以及标准业务接口为用户提供话音、数据、报文、视频等综合业务应用；运维管理系统：对网络各分设备进行配置管理、状态监控，提供对网络的运维支撑、安全管理等功能；安全保密系统：实现基础网络安全、计算设施安全、应用系统安全以及安全认证支撑、安全监测预警和安全保密运维管理等功能。

2.3 系统组成

图2是边防部队一体化指挥信息网络系统示图，实现有线无线一体化、岸海一体化、业务交换传输一体化和网络管控一体化。系统由有线通信网、短波通信网、卫星通信网、超短波通信网、数据链等部分组成。

有线通信网包括业务管理、核心交换、核心传输和网络接入四部分，负责提供增值业务、网络管理及呼叫和连接控制功能；为各节点间进行报文、文书、文件、数据、话音、图像和视频等业务传输提供高速、可靠的传输通道；联通卫星、短波、超短波、数据链等无线网络，负责与公共网络、军队、公安、政府等专用网络进行互联。

卫星通信网主要用于岸舰、舰舰之间的远程通信保障。卫星通信速率较高，可用于承载语音、高速率数据、图像、视频等综合业务。

短波通信用于岸舰、舰舰之间的远程通信保障。主要承载语音、报文、数据等低速率业务。

超短波通信网有集群通信和自组织通信两种模式。集群通信模式下，用于海岸线几十公里舰船与岸基之间的调度指挥通信；自组织通信模式下，支持多跳传输和自动路由功能，用于海上编队内的各舰船、飞机之间的数据通信。

宽带移动通信网用于构成编队舰船之间的宽带移动骨干网络，可用于承载语音、数据、图像、视频等综合业务。

数据链系统主要实现岸基指挥中心、任务舰船（飞机）之间的协同信息、指控命令、目标指示等格式消息的低时延和高可靠传输。

对于日常指挥，岸舰远程通信主要依托卫星网络和短波网络进行通信，在卫星受到干扰时，短波可作为保底远程通信手段。考虑卫星资源非常紧张，而短波传输速率低、可靠性差等因素，编队舰船处于近海时，岸舰调度指挥和数据通信可依托超短波通信网集群模式。舰舰之间主要依托宽带移动通信网进行综合业务传输，还可依托超短波通信网进行数据业务传输；舰舰、舰机之间的态势分发、指挥命令发布等通过数据链网络完成。

对于军警政联合指挥，指挥所间通过岸上有线网络通信。海上执法舰船与海军舰艇可通过宽带移动网或超短波通信网进行海上协同通信；海上执法舰船与民用船只主要通过海事VHF电台通信。

三、功能性能指标

3.1系统主要功能

3.1.1业务服务功能

3.1.1.1岸基通信业务

支持岸基平台综合业务终端用户间的话音、报文、即时消息和视频等综合业务通信；支持岸基平台综合业务终端用户与岸基电话网用户之间的话音通信；支持强拆、强占、呼叫转移（含无条件呼叫转移、无应答呼叫转移、遇忙呼叫转移）、通信保持、会议、录音等程控通信功能。支持总队信息中心与信息分中心实时显示所管辖船艇位置及航迹功能，能够以主动或被动的方式获取船艇位置及航迹信息，形成船艇实时态势信息地图。信息中心可融合船舶自动识别系统的态势信息，形成综合态势图。支持信息中心可以连续或非连续地监测重点船艇的位置信息，形成重点船艇的航迹信息图。

3.1.1.2岸海通信业务

支持岸基平台综合业务终端用户与海上执法舰船话音用户的点点话音通信；支持岸基电话网用户与舰船话音用户的一号通点点话音通信；支持岸基平台综合业务终端用户与舰载综合业务终端用户的话音、报文、即时消息和视频等综合业务通信；支持岸基视频应用系统与舰船视频应用系统间视频业务传输；支持岸基指挥所用户与舰载指挥系统用户间格式化数据以及指控报文业务传输。

3.1.1.3舰船间通信业务

支持舰船间舰载综合业务终端用户间的话音、报文、即时消息和视频等综合通信业务；支持指挥终端用户无线模拟话音业务；支持传统报文业务；支持舰载指挥系统用户间的格式化数据以及指控报文业务传输。

3.1.1.4舰船内通信业务

支持指挥终端用户间的指挥话音、会议、声力、广播等舰内指挥通信业务；支持指挥终端用户与舰内自动电话用户和舰载综合业务终端用户的话音通信；支持舰载综合业务终端用户间的话音、报文、即时消息和视频等综合业务通信；支持舰内自动电话用户之间话音通信；支持强拆、强占、呼叫转移（含无条件呼叫转移、无应答呼叫转移、遇忙呼叫转移）、通信保持、话务台外部呼入、呼出转接等舰内程控通信功能。

3.1.2子网接入功能

边防部队一体化通信系统支持岸海、舰舰间多种异构子网的综合接入：舰舰间通信支持的子网包括卫星干线网、卫星支线网、编队宽带高速网、UHF子网、VHF子网、HF子网以及综合数据链等；岸海间通信支持的子网包括卫星干线网、卫星支线网、短波自动接入网、综合数据链等。

3.1.3码头接入功能

系统通过接入舰艇综合信息接入设备实现移动平台节点靠泊码头时舰岸之间话音、报文、即时消息、视频等业务的岸基接入。

3.1.4综合组网功能

实现对卫星、短波以及编队内各种无线通信手段的综合接入，实现岸海有无线网络间以及编队内无线子网间的互连。

3.1.5互联互通功能

支持对边防部队指控系统、舰船北斗系统互联互通。

3.2系统性能指标

3.2.1支持用户与业务分类分级

用户分类分级：

用户类别：8类，包含作战、情报、通信、机要、政工、后勤、保障等用户；

用户等级：8级。

业务分类分级：

业务类别：8类，包含话音、报文、即时消息、格式化数据、指控报文、视频等；

业务等级：8级。

3.2.2接入的无线子网类型

二代星TDMA综合业务网和FDMA综合业务网；

一代星卫星干线网和卫星支线网；

短波自动接入网；

UHF子网；

VHF子网；

HF子网；

编队宽带高速网；

综合数据链。

四、效能评估

4.1提升边防部队体系执法通信保障能力

边防部队指挥信息网络体系统型优化，着力提高边防部队网络环境标准化水平，为基于边防部队通信网络的指挥、服务保障、运行管理等各类用户系统快速、有效地使用统一标准网络提供基础支撑；同时，实现边防部队大区域、远程通信保障能力的整体提升。

4.2提高边防部队综合业务应用水平

边防部队指挥信息网络体系统型优化，在继承现有业务应用基础上，支持IP数据等新型业务应用。同时，提供话音业务一号通，实现“一点接入、全网服务”的业务综合使用效果，有力提高边防部队综合业务应用水平。

4.3增强系统装备综合使用效能

边防部队指挥信息网络统型优化以一体化建设要求为目标，在现有边防部队通信系统装备型谱下，通过对内部流程的清理和优化，实现系统装备对各类应用需求的统一支持，在不断提高网络服务效率的前提下，增强系统装备综合使用效能。

五、结论

本文通过研究基于融合通信的边防部队一体化指挥信息网络，将通信手段、通信用户及网络等要素连接成网，重点解决多种异构网之间的互连问题，实现对通信手段及设备的综合运用，并完成各种业务的自动路由、按需服务等功能，为边防部队用户提供综合一体化的信息传输服务，以充分满足海上维权和综合执法的通信需要。

参 考 文 献

[1] 李航. 从分散式到一体化—我国现行海上执法体制优化对策研究[D]. 上海：复旦大学，2011.

[2] 赵伟东. 中国海警力量体系建设——基于新海防安全观的思考[J]. 公安海警学院学报，2014（4）：51-56.

[3] 马俊. 多体制融合的海上卫星通信网络建设研究[J]. 互联网+健康，2016（8）：107-110.

[4] 于国贤，陈其明. 海警部队信息化指挥系统建设问题研究[J]. 法制与社会，2011（36）：191.

[5] 袁玲玲，黄胜波. 海警舰艇通导系统信息整合研究[J]. 公安海警学院学报，2011（3）：13-16.