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探索网状网络作为跨域战术通信的潜力

2022-06-18 21:51

在一个国家的军事部门之间共享数据和战场情报的能力对于实现有效的战术通信至关重要。同样重要的是,这些数据可以在指挥和控制 (C2) 结构之间共享,来自现场和固定 C2 设施中的那些。

然而,多年来,用于共享信息的不同类型的技术和系统已经在针对每个服务的需求和要求的特定力量中发展起来。这些系统通常不兼容,因此很难在不同域之间直接共享数据——例如在空中和海上之间。针对遗留系统和技术限制给可靠跨域通信的实施带来的挑战,本文探讨了网状网络作为一种潜在解决方案的潜力。

数据密集型应用程序会导致遗留技术出现问题

通常,部队内部使用的技术和网络最初是为低水平的数据使用而开发的。这意味着可用的技术和带宽不再适合当今涉及视频片段、高清传感器数据和百万像素图像的海量数据使用。

这些遗留系统和孤立的工作方式在寻求确保与近邻对手的压倒性军事优势时构成了复杂的挑战。

英国国防部通过其陆地环境战术通信和信息系统 (LE TacCIS) 计划,旨在通过 TRINITY 子计划提供战术军事通信。同样,美国国防部通过其联合全域指挥与控制 (JADC2) 计划也在努力克服这些挑战。

JADC2 旨在建立一个更具弹性的通信网络,以确保其军队更快地应对威胁。JADC2 还希望确保采用一种协调的方法,以实现跨军种的数据共享,同时确保信息访问的均等性和指挥和控制结构之间的可靠通信。

以类似的方式,Morpheus 计划(也是 LE TacCIS 的一部分)将提供新技术,以便前线士兵可以更轻松地与总部共享大量数据和更新,反之亦然。该计划还旨在确保不同领域之间轻松共享信息,并实现陆、空和海军平台的自主编队。

跨部队的数据共享对于战术优势至关重要

然而,现实情况是,电子武器、传感器和在线数据的集成非常复杂。为了确保指挥官能够通过完全集成的系统进行通信,数据能够以各种不同的格式共享至关重要。任何新的系统和技术还必须能够与现有平台进行通信,但这本身就是一个挑战。

为了跨多个平台共享战术数据,可用的技术需要能够管理在一系列复杂环境中操作的人员的需求。它必须适用于在中东艰难地形中航行的士兵,适用于需要来自地面的最新监视数据和信息的飞行员,以及操作海军车辆的飞行员。这需要在当今的 sub-6GHz 无线电和能够从陆地到海洋到太空相互连接的弹性无线网络上大幅增加带宽。

使用卫星系统,特别是低地球轨道(LEO)卫星,是解决这些问题的一部分。

因为它们是低轨道,与使用地球静止卫星相比,延迟得到了改善。然而,为了以高可用性和效率运行,LEO 卫星需要复杂的跟踪天线以及低尺寸、重量和功率分布。LEO 通信通常不是点对点通信,因此通常需要通过地面地球站(或天基中继站)进行跳跃。与地面通信相比,LEO 的带宽也有限。因此,在许多方面,LEO 卫星并不能满足通用复杂环境的所有连接要求。

网状网络如何提供战术优势

地面毫米波网状网络被证明是在战术边缘提供弹性网络的关键要素。

网状网络由称为“节点”的多个点组成。这些节点是相互通信的无线电设备,创建了一个不依赖于中央集线器的重叠网格。这允许快速有效的数据路由。节点是自给自足和自我管理的,找到最快和最可靠的路径。

网状网络旨在连接多个系统,与现有技术协同工作,以创建一个整体系统,提供可靠的海量数据传输。

它们可以提供千兆位带宽(今天每条链路高达 3Gbps,在不久的将来增长到 30+ 千兆位),同时提供非常小的电子签名——这是一个关键的近端要求。然而,毫米波网络仅限于视线范围内,只有几公里的范围。网状网络,也称为“菊花链”扩展,可以大大扩展该范围,但不能解决在 C2 中非常关键的广域 LAN (WLAN) 互连问题。

连接到 LEO WLAN 后,毫米波网状网络可以将点对点战术边缘网络连接到更高级的 C2(光纤)网络。设想了一个宽带、完全可互操作的解决方案,它可以提供端到端的战略和战术连接,同时以临界低拦截概率/低检测概率和抗干扰特性运行。

此外,根据 JADC2 概述的愿景,点对点动态网状网络将实现来自多个源的多光谱传感器数据的实时战术集成。

车辆之间不间断的千兆通信链路

基于 IEEE 5G 毫米波的系统正在成为解决战术通信需求的安全隐蔽解决方案。他们利用分布式的点对点网状网络而不是集中式核心网络,这意味着没有单点故障。5G 毫米波技术不仅可以将载人或无人武器平台、指挥所、ISR 和 C2 与边缘连接起来,它还允许国防部门通过 IT 治理、网络安全、管理和数据规则。

最近对 5G 毫米波系统的试验表明,该技术与陆地车辆的网络系统相连接。然后在各种模拟战场场景中对该设置进行了测试。该技术可以通过网状网络提供 360 度通信覆盖,从而有效地在车辆之间提供不间断的千兆通信链路。

这个网状网络在一系列环境条件下进行了测试,从有多个障碍物的拥挤区域到崎岖起伏的地形,再到高速追逐。即使在这些困难的条件下,测试表明该系统能够维持一个可靠和安全的通信网络。

全球的军事服务部门都在寻找可靠的解决方案,以在复杂的作战环境中进行通信和数据共享。不同军队能够相互共享数据的能力将确保战术优势。有一些可用的解决方案可以帮助解决这些问题,而 IEEE 5G 毫米波网状网络应该是一个关键的考虑因素。

声明:本文来自君工小参,版权归作者所有。


知识来源: https://www.secrss.com/articles/43707

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