高　晶

(海軍大連艦艇學院訓練艦支隊　大連　116018)

海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系研究*

高晶

(海軍大連艦艇學院訓練艦支隊大連116018)

摘要以美軍全球信息柵格(GIG)為參照,建設海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系,是提高海戰(zhàn)場信息保障能力的重要舉措。介紹了柵格化信息傳輸體系的內涵及功能特點,研究了海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系主體框架結構,詳盡剖析了體系構建中的關鍵技術,最后提出了體系建設過程中需要把握的關鍵環(huán)節(jié)。研究結果對海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系的實際建設具有一定的理論意義和參考價值。

關鍵詞海戰(zhàn)場; 柵格; 信息傳輸; 網絡管理

Class NumberE835.8

1引言

美軍提出并建設的全球信息柵格(GIG)是在其國防信息基礎設施(DII)基礎上建設的新一代信息保障體系,它把各種傳感器系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)和武器系統(tǒng)靈活地集成在一起,可使美軍獲得強大的信息優(yōu)勢和決策優(yōu)勢,使之成為實現轉型戰(zhàn)略、實施網絡中心戰(zhàn)的核心要素,代表了當前信息保障系統(tǒng)的最高水平[1]。我海軍正由近海防御向近海防御與遠海防衛(wèi)轉型,通信不僅要提高覆蓋范圍、傳輸帶寬、實時性、可靠性,同時還要提供即插即用、隨遇入網、按需服務等功能,這些都對海戰(zhàn)場通信保障提出了較高的要求。根據我國實際情況,可以參照美軍GIG系統(tǒng)建立與我作戰(zhàn)任務相適應的柵格化信息傳輸體系,既能保障我海洋方向作戰(zhàn)需要,又可為全軍信息柵格擴展和完善打下基礎。

2海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系功能特點

海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系是通過集成各種信息系統(tǒng)和綜合各類信息資源,將分散在海戰(zhàn)場不同地理位置的網絡傳輸和信息資源組合成為一個有機整體,使用戶按需獲取網絡資源和信息服務。與傳統(tǒng)體系網絡相比,海戰(zhàn)場信息傳輸體系可在業(yè)務承載、功能調用、體系鏈接、組織運用、信息安全和維護保障等六方面具有明顯的特點。

2.1網絡服務從單一業(yè)務轉化為綜合業(yè)務

傳統(tǒng)網絡承載業(yè)務單一,如電話網、計算機網和會議電視系統(tǒng)等分別處理話音、數據和視頻業(yè)務,而各類單一業(yè)務網絡又配置多套相互獨立、部分功能重復的設備,投資大,保障復雜。柵格化信息傳輸體系提供綜合業(yè)務,各類通信資源通過一體化技術進行“封裝”,任何通信網系都能實現互聯互通。

2.2功能調用從基于位置轉化為基于能力

傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的功能必須確定功能體位置,功能擴充、位置移動和關系調整等變化都會引起系統(tǒng)重構,靈活性、適應性和可靠性有一定局限性。柵格化信息傳輸體系提供服務調用能力,可根據需求變化方便地按需調度信息、按需提供信息保障,實現即插即用,被授權的功能體獲取信息服務與具體位置無關。

2.3交互界面從總多接口轉化為單一接口

傳統(tǒng)系統(tǒng)之間的集成通常需要在系統(tǒng)之間分別建立接口,實現N個系統(tǒng)互聯,需建立近N2個接口。柵格化信息傳輸體系采用面向服務技術,互聯接口趨于簡化,體系集成難度有所降低。如同銀行,不管銀行內部業(yè)務處理如何復雜,只通過單一窗口就可辦理所有資金業(yè)務,用戶只有一個服務界面。在海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系中使用的技術稱之為“面向服務(SOA)”。

2.4組織運用從固化配置轉化為任務配置

傳統(tǒng)系統(tǒng)的功能配置預先設定,指揮流程、信息流程和功能編配相對固化,遂行任務、擔負職能和作戰(zhàn)編組變化后調整比較困難。柵格化傳輸體系依據任務需求配置功能,通過選擇使用各類“網絡服務構件”,按需構成“任務系統(tǒng)”,實現各種信息傳遞和處理誰需要,誰調用,而且能夠根據變化進行實時動態(tài)調整,具備更強的靈活重組能力。

2.5信息安全從基于防護轉化為基于信任

傳統(tǒng)系統(tǒng)的信息安全主要針對外部威脅,采取“打補丁”的辦法增強安全防護能力,防止網絡攻擊和信息竊密。柵格化傳輸體系提供跨領域、跨層級的信息共享、協(xié)同互動服務,資源利用廣泛、互聯互通緊密、信息處理復雜,安全防護從系統(tǒng)根基入手,建立統(tǒng)一的用戶信任、信息信任和功能信任等機制。

2.6維護保障從運行管理轉化為策略管理

傳統(tǒng)系統(tǒng)的維護保障,重點關注系統(tǒng)是否正常運行,發(fā)現問題后采取措施排除故障、恢復系統(tǒng),主要依托監(jiān)控管理功能實現。柵格化傳輸體系把各類信息資源看作是有形資產,對系統(tǒng)自適應性提出了更高要求,資源調度成為系統(tǒng)管理的主要任務,策略管理成為柵格化傳輸體系管理的主要任務。

3海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系結構

海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系結構復雜,規(guī)模龐大。依據“縱向可靠銜接、橫行高效聯通”的原則,同時參考新時期軍事通信網絡管理系統(tǒng)建設思想,海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系結構應包括綜合網絡管理分系統(tǒng)、專業(yè)網絡管理分系統(tǒng)、網管信息傳輸網和網管安全防護分系統(tǒng)四個主要部分。

3.1綜合網絡管理系統(tǒng)

綜合網絡管理分系統(tǒng)應包括通信網綜合網管系統(tǒng)、綜合資源管理系統(tǒng)和綜合業(yè)務管理系統(tǒng),整體上能對多個專業(yè)通信網(分系統(tǒng))進行綜合管理。它通過接收和調用各專業(yè)網絡管理分系統(tǒng)的管理數據和業(yè)務資料,進行匯總、綜合分析和處理,屏蔽專業(yè)網系差異,提供全程端到端的狀態(tài)和性能監(jiān)視、通信質量分析、跨網系的網絡資源調度和故障處理(分析、定位、隔離、恢復),提供邏輯分層中的網元管理、網絡管理和事物管理服務。綜合網絡管理系統(tǒng)應該具備拓撲綜合管理、性能綜合管理、故障綜合管理、配置綜合管理和資源綜合管理等功能。

3.2專業(yè)網絡管理系統(tǒng)

專業(yè)網絡管理分系統(tǒng)只負責對本級專業(yè)通信網絡的管理,根據系統(tǒng)總體功能設計,應包括網絡監(jiān)控、資源管理和事物管理三部分,三個部分是一種在同一目標功能體系結構下的分工合作關系,各系統(tǒng)通過軟件應用程序接口或通信接口互相調用、互相支撐。各系統(tǒng)可根據實際使用需求進行集成應用或獨立部署,系統(tǒng)使用均有較強的靈活性。網絡監(jiān)控系統(tǒng)是專業(yè)網絡的主系統(tǒng),用于實時監(jiān)控所管專業(yè)網絡的運行情況,提供網絡、設備及業(yè)務的性能、故障、配置等方面的管理功能。資源管理系統(tǒng)是對所管轄網絡資源進行統(tǒng)一管理的系統(tǒng),提供資源信息的采集、錄入和增加等功能。事務管理系統(tǒng)是實施網絡全面管理的支持保障系統(tǒng),提供網絡與業(yè)務規(guī)劃輔助決策、值交班管理和系統(tǒng)管理等業(yè)務功能。

3.3網管信息傳輸網

海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系網管系統(tǒng)通過網管信息傳輸系統(tǒng)實現各級通信網中被管設備和管理分系統(tǒng)之間的互連。網管信息傳輸系統(tǒng)由傳輸平面和應用平面兩部分組成。傳輸平面由各類網絡設備、通信鏈路組成,其主要功能是實現網絡管理信息的端到端傳輸。在核心層提供大容量數據交換能力,在匯聚層提供多端口接入能力。應用平面主要是在傳輸平面的基礎上,由一系列提供公共服務的服務器組成,主要包括傳送協(xié)議(FTP)服務器、時間同步服務器、域名解析服務器等[2～3]。其主要功能包括:基于FTP文件傳送實現遠程計算及信息處理、數據及文件交換等應用;通過各級時間服務器實現各類用戶之間的時間同步;采用分布式域名服務架構,完成各級平臺的域名服務。

3.4網管安全防護分系統(tǒng)

海戰(zhàn)場信息傳輸體系網管系統(tǒng)是上級對戰(zhàn)役、戰(zhàn)術通信網實施高效控制和管理的綜合保障平臺,是平時、戰(zhàn)時敵方進行信息戰(zhàn)攻擊的重要目標。安全防護系統(tǒng)對網絡管理系統(tǒng)采取統(tǒng)一的技術體制[4],實施統(tǒng)一的防護策略,為綜合網絡管理分系統(tǒng)、各專業(yè)網絡管理分系統(tǒng)、管理信息傳輸分系統(tǒng)提供全方位的安全防護和數據加密能力,保證系統(tǒng)的安全未定運行,數據傳輸的可靠不泄密。

4海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系關鍵技術

4.1體系構建技術

海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系包含短波、衛(wèi)星、長波、數據鏈等多個類型的專業(yè)網絡,每一個專業(yè)網絡都覆蓋廣泛、規(guī)模龐大。要對這樣一個復雜網絡實施集中、統(tǒng)一、綜合的自動化管理,首先要保證采集的設備遵循共同的標準,目前最有效、最常用的網管協(xié)議是SNMP[5～6]。依托SNMP簡單性與擴展性較強,對系統(tǒng)資源占用較少的特點,用戶可以更容易地根據需要對SNMP變量進行編程。其次,要解決信息上送的方式靈活擴展。網絡管理系統(tǒng)采集設備的狀態(tài)數據通常有網絡管理系統(tǒng)定時獲取和網元設備主動上報兩種方式。對于狀態(tài)數據的采集,網絡管理系統(tǒng)一般是定時獲取;對于告警信息的接收,則采用網元設備主動上報,網絡管理系統(tǒng)被動接收。最后,要保證信息傳遞通道的穩(wěn)定暢通,主要采用專用通道和業(yè)務公用通道并行的方式實現。

4.2高效傳輸技術

在柵格化信息傳輸體系中,用戶應不再需要把數據全部下載到本地然后再開始應用。由于無線通信系統(tǒng)的傳輸速率和存儲空間限制,對于海量數據的處理,采用下載到本地的方法有時是不現實的。針對不同用戶應用的需要,應采取相應的傳輸策略,常用的傳輸包括并行傳輸、容錯傳輸和分布傳輸等[7～8]。并行傳輸是從源節(jié)點到目的節(jié)點,建立多個數據連接,在不同的數據通道上傳輸文件的不同部分,把文件并行傳輸到目的節(jié)點。容錯傳輸是對一對通信節(jié)點之間建立多條數據連接并同時傳輸數據,但每條數據通道上傳輸的內容是相同的,一旦某條通路出現傳輸錯誤,就啟用從其它通道傳輸到目的節(jié)點的備份數據,不需要重新傳輸。分布傳輸是把一個完整的數據集中的不同部分分散傳輸到不同的目標節(jié)點上,其特點是輻射傳輸。這些傳輸策略的靈活運用可以保證在廣域無線綜合網絡上,可靠地傳輸數據以及實現大量數據的高速移動、分塊傳輸和復制、可重啟和斷點續(xù)傳。

4.3網絡系統(tǒng)集成技術

柵格化信息傳輸體系組織龐大,包括短波、超短波、衛(wèi)星、長波、數據鏈等多個子系統(tǒng)。要讓這些系統(tǒng)形成一個整體,相互之間實現信息交互,協(xié)調配合工作,先要建立一個統(tǒng)一的框架結構,來定義功能模塊、管理接口、業(yè)務流程等;另外還要有一個統(tǒng)一的軟件總線,來統(tǒng)一傳遞處理個系統(tǒng)之間的消息、請求。針對這些需求,架構技術和中間件技術作用的發(fā)揮至關重要,現階段契合度較高的分別是TMN管理模型和CORBA中間件[9]。TMN提供了一系列支持網絡管理系統(tǒng)互操作的標準接口,這一系列接口可以支持網絡管理系統(tǒng)的多種類型的操作,進而實現多種無線專業(yè)網絡一體化管理。CORBA中間件可有效屏蔽操作系統(tǒng)和網絡協(xié)議的差異,為上層應用程序提供多種通訊機制,提供一個相對穩(wěn)定的高層應用環(huán)境。

5構建海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系需把握的關鍵環(huán)節(jié)

5.1注重頂層設計規(guī)劃,合理搭建平臺

海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系建設是一項涉及面廣、技術復雜程度大、對整體架構合理性要求高的系統(tǒng)工程,必須在全方位的統(tǒng)籌規(guī)劃指導下,重視基礎技術研究和基礎設施建設,采用漸進式發(fā)展模式,自下而上逐步構建信息傳輸體系的網絡協(xié)議體系、工程標準體系、終端和接口體系、武器裝備體系、平臺體系以及作戰(zhàn)力量體系。充分考慮和利用現有裝備和技術基礎,不斷根據各個方面的條件和約束對柵格建設進行調整完善,從而保證海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系的當前可用性與未來的可擴展性,保持軍隊科技和裝備發(fā)展的延續(xù)性和可持續(xù)性,避免重復建設。

5.2完善兼容及可擴展性,確保持續(xù)發(fā)展

作為一個區(qū)域性局部網絡,海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系對于海上方向作戰(zhàn)力量以外的其它力量應該是可見和可用的。所以,海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系應具有較強的兼容性,能夠為不同編制、裝備不同類型終端的各類作戰(zhàn)單元提供信息服務。另一方面,作為戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系的關鍵部分,無論其拓撲結構、系統(tǒng)功能還是通信帶寬、節(jié)點容量等都應是可擴展的,所以海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系的網絡協(xié)議、工程標準和對外接口等都應該是基于全局柵格進行設計和構建的,使得海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系能夠在不否定前期基礎建設成果的前提下方便地進行系統(tǒng)規(guī)模的擴展。

5.3建設傳輸體系,增強綜合保障能力

網系融合的目的是消除有線與無線網絡的差異,實現機動與固定以及戰(zhàn)術、戰(zhàn)役、戰(zhàn)略通信網之間的互聯互通[10]。推進網系融合,關鍵是由現行的有線與無線通信以及機動與固定通信相對獨立組網向綜合組網拓展。 1) 以光纖通信為主體、衛(wèi)星通信和微波通信為主體,采用標準接口協(xié)議,構建可光域覆蓋和互聯互通的寬帶骨干傳送網絡,并連通戰(zhàn)術、戰(zhàn)役和戰(zhàn)略通信網,實現機動與固定通信系統(tǒng)的互聯互通和對作戰(zhàn)地域的有效覆蓋,以滿足機動平臺隨遇接入的需求。 2) 充分利用柵格化信息傳輸體系提供的高速寬帶平臺,將集群移動基站、短波固定發(fā)信臺和衛(wèi)星通信地球站等連為一體,實現移動通信、短波通信和衛(wèi)星通信的多重覆蓋,形成覆蓋陸、海、空、天的網絡體系,以滿足不同業(yè)務隨遇接入網的需求。

5.4依托體制模式,提高安全防護能力

信息化海戰(zhàn)場上,信息傳輸體系被攻擊的可能性越來越大。因此,建立技術先進、管理高效、安全可靠的信息安全防護體系,增強防護能力,是海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系建設的重要內容。 1) 建立端到端信息傳輸“管道式”細粒度防護技術體系。建立全網統(tǒng)一的身份認證機制,對設備、服務和人員進行定信息保護等級,對信息傳輸體系進行端到端的“管道式”細粒度防護,將不同業(yè)務網系在硬件設備上的硬隔離轉變?yōu)榧夹g手段上的軟隔離,實現不同安全等級網絡之間的信息共享。 2) 建立完備的適合柵格網絡體系運行機制的安全防護管理模式。在網絡節(jié)點執(zhí)勤崗位中增設專門的安全管理崗位和專職安全管理人員,落實各項安全防護工作。 3) 建立免疫信任機制。建立完備可靠的安全檢測和疫情報告處置機制,預防杜絕破壞信息生態(tài)環(huán)境的趨勢和行為,確保信息柵格運行可靠。

6結語

構建并完善海戰(zhàn)場柵格化信息傳輸體系,可以實現各類海上平臺的高速可靠鏈接,保障各系統(tǒng)靈活組網、可靠接入,確保戰(zhàn)場全維覆蓋、資源共享等多項功能,為海軍中遠海作戰(zhàn)的信息保障奠定堅實可靠的基礎,為切實提高信息化條件下體系作戰(zhàn)能力提供有力的支撐,現實意義深遠。本文僅對柵格化信息傳輸體系的結構及關鍵技術進行了較為深入的探索式研究,整個體系實際建設過程中需要解決的難點很多,這都要求各類科研人員進行不斷的攻堅完善。

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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

作者簡介:高晶,女,碩士研究生,高級工程師,研究方向:裝備保障。

中圖分類號E835.8

DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2016.06.001