（海軍裝備修理監(jiān)修室 大連 116041）

1 引言

未來(lái)一體化聯(lián)合作戰(zhàn)的本質(zhì)特征其實(shí)是系統(tǒng)與系統(tǒng)的對(duì)抗。作戰(zhàn)系統(tǒng)之間的對(duì)抗，實(shí)質(zhì)就是信息的對(duì)抗，而信息對(duì)抗就是作戰(zhàn)雙方保護(hù)和利用己方信息流，破壞和切斷敵方信息流。綜合信息系統(tǒng)，美軍已經(jīng)形成由GCCS、GIG、C4ISR構(gòu)成的有機(jī)體系［1］，其它還包括俄羅斯的C3I，日本的C4I等系統(tǒng)，都是為控制和使用戰(zhàn)場(chǎng)“信息流”，確保戰(zhàn)場(chǎng)信息流能夠快速、準(zhǔn)確、交互流動(dòng)，而搭建的信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是作戰(zhàn)系統(tǒng)的核心。

海戰(zhàn)場(chǎng)綜合電子信息體系接入來(lái)自陸、海、空、天、電多種傳感器信息，種類多、數(shù)據(jù)量大，信息格式類型各異，處理流程也各不相同，同時(shí)各平臺(tái)裝備不同，作戰(zhàn)任務(wù)多樣使得海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)信息體系表現(xiàn)為一個(gè)動(dòng)態(tài)可伸縮的網(wǎng)絡(luò)體系；另一方面，現(xiàn)有信息處理系統(tǒng)和狀態(tài)各不相同，導(dǎo)致綜合電子信息系統(tǒng)需要對(duì)這些不同的操作系統(tǒng)、平臺(tái)與程序語(yǔ)言進(jìn)行兼容。其組成復(fù)雜、設(shè)備異構(gòu)、分布廣域、系統(tǒng)間信息交互頻繁，這些特征決定了海戰(zhàn)場(chǎng)電子信息體系是一個(gè)規(guī)模龐大的系統(tǒng)工程［2］。

這些特征對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、集成、運(yùn)行交互提出了更高的要求［3］，而系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中是否能順利而高效地進(jìn)行信息交互并動(dòng)態(tài)滿足不同的作戰(zhàn)任務(wù)要求，是海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)對(duì)抗中體系是否占有優(yōu)勢(shì)的前提條件，從某種意義上說(shuō)，也直接決定了未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的結(jié)果。傳統(tǒng)的面向作戰(zhàn)過(guò)程的信息體系將系統(tǒng)與任務(wù)綁定，難以適應(yīng)任務(wù)的多樣性和需求動(dòng)態(tài)變化，亟需打破緊耦合關(guān)系，構(gòu)建開(kāi)放的、動(dòng)態(tài)的新型體系以滿足不斷發(fā)展的海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)需求。

2 服務(wù)構(gòu)件化技術(shù)及優(yōu)勢(shì)

服務(wù)化的軟件構(gòu)件在軟件技術(shù)中占有重要地位，對(duì)于軟件技術(shù)的發(fā)展具有不可估量的意義［4］。如果沒(méi)有服務(wù)化的軟件構(gòu)件技術(shù)［5］，將極大地限制軟件開(kāi)發(fā)的規(guī)模，提高軟件的維護(hù)難度和成本。構(gòu)件化和服務(wù)化使得在封裝業(yè)務(wù)邏輯的同時(shí)，還提升了對(duì)象的內(nèi)聚性和重用性，為裝備軟件的模塊復(fù)用提供了條件。在軍事裝備研發(fā)領(lǐng)域，如果沒(méi)有服務(wù)化的軟件構(gòu)件技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建和開(kāi)發(fā)龐大的軍事對(duì)抗體系將更加復(fù)雜和龐大。

服務(wù)化的可重用構(gòu)件體系結(jié)構(gòu)是一種跨平臺(tái)、跨操作系統(tǒng)特性的異構(gòu)軟件體系，具有開(kāi)放性、松耦合性、可組合、可伸縮和可遷移性［6］。軟件復(fù)用的體系架構(gòu)其實(shí)是為了方便地實(shí)現(xiàn)軟件的服務(wù)化［7］，其最大特征就是松耦合，該體系通常有一個(gè)多層次的總線結(jié)構(gòu)，以軟件構(gòu)件為基本單元，擁有靈活的服務(wù)提供能力和體系粘合能力。

在海戰(zhàn)場(chǎng)電子信息系統(tǒng)中，一個(gè)服務(wù)就是一個(gè)功能塊，提供一個(gè)功能實(shí)現(xiàn)［8］。一個(gè)規(guī)范的服務(wù)構(gòu)件不僅包括功能實(shí)現(xiàn)本身，即服務(wù)功能自身的信息、相關(guān)規(guī)范、端口等屬性，還包括服務(wù)功能的數(shù)據(jù)和功能邏輯等信息。如圖1所示。

圖1 服務(wù)構(gòu)件示意圖

在一個(gè)通常的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)體系中，服務(wù)通過(guò)注冊(cè)和發(fā)布向體系中的潛在使用方提供訪問(wèn)和調(diào)用手段，其核心要素就是服務(wù)、訪問(wèn)調(diào)用者及發(fā)布注冊(cè)機(jī)，三者的關(guān)系如圖2所示。海戰(zhàn)場(chǎng)電子信息系統(tǒng)是一個(gè)典型的網(wǎng)絡(luò)柵格體系，就是要將各種獨(dú)立分布的信息資源（計(jì)算資源、數(shù)據(jù)資源以及知識(shí)資源等）綜合成一個(gè)整體的網(wǎng)絡(luò)，使柵格內(nèi)的用戶可以像使用自己本地資源一樣來(lái)使用柵格內(nèi)的任何資源，從而實(shí)現(xiàn)柵格內(nèi)所有資源的真正共享。模型中的發(fā)布注冊(cè)機(jī)演化成一個(gè)分布式的，可遷移的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)注冊(cè)機(jī)制，面向柵格中的所有用戶按權(quán)限等條件提供分層分類分級(jí)的調(diào)用。

通常服務(wù)的接口須采用中立的方式明確定義，是服務(wù)必須遵守的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)接口必須提供與硬件平臺(tái)及操作系統(tǒng)的無(wú)關(guān)性，從而使得構(gòu)建在柵格網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)可以方便地跨平臺(tái)跨網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問(wèn)和調(diào)用。具體到海戰(zhàn)場(chǎng)綜合電子信息柵格體系中，標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)機(jī)制將有助于在跨作戰(zhàn)平臺(tái)、跨網(wǎng)絡(luò)體系的任意兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間，實(shí)現(xiàn)裝備直接或間接的互連互通互操作，進(jìn)而方便高效地實(shí)現(xiàn)傳感器和交戰(zhàn)武器的互聯(lián)，建立從傳感器到射手的高速反應(yīng)鏈。

圖2 服務(wù)訪問(wèn)調(diào)用體系

除此之外，海戰(zhàn)場(chǎng)電子信息體系應(yīng)用服務(wù)技術(shù)還具備體系健壯性及可復(fù)用可組合性的特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

1）體系健壯性。在保持服務(wù)端口不變的情況下，具備調(diào)用權(quán)限的訪問(wèn)者都可訪問(wèn)和調(diào)用服務(wù)，將服務(wù)提供的功能從一種訪問(wèn)平臺(tái)遷移到另一種訪問(wèn)平臺(tái)，通過(guò)服務(wù)提供者的服務(wù)功能滿足訪問(wèn)調(diào)用者的應(yīng)用需求。因此，用戶與服務(wù)之間必須是松耦合的，即用戶不必關(guān)心服務(wù)的位置等屬性，甚至用戶與服務(wù)均在柵格中移動(dòng)的時(shí)候，只要具備柵格連通性，都可以很容易地訪問(wèn)和調(diào)用柵格中任何位置的資源。服務(wù)的這種松耦合性可以化解作戰(zhàn)需求與系統(tǒng)工具之間的綁定式硬鏈接。通過(guò)在作戰(zhàn)需求與系統(tǒng)層次之間添加一個(gè)服務(wù)層次，分別同作戰(zhàn)層次與系統(tǒng)層次建立訪問(wèn)和調(diào)用關(guān)系，同時(shí)因此也更有利于整個(gè)體系的更新建設(shè)與演化。

2）動(dòng)態(tài)可重用性。在信息柵格體系中，由于服務(wù)獨(dú)立于底層硬件及操作系統(tǒng)，也與訪問(wèn)的變更無(wú)關(guān)，同時(shí)由于服務(wù)采取標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議作為接口和協(xié)同描述規(guī)范，進(jìn)一步屏蔽了不同軟件平臺(tái)的差異性，使得不同粒度服務(wù)具備二次復(fù)用及組合利用的能力，可以滿足不同的服務(wù)需求［9］。

3）安全可靠性。海戰(zhàn)場(chǎng)信息柵格體系中，服務(wù)提供方通過(guò)本地網(wǎng)絡(luò)、本地操作系統(tǒng)及軟件體系等環(huán)境對(duì)服務(wù)功能進(jìn)行管理，同時(shí)輔以柵格網(wǎng)絡(luò)權(quán)限訪問(wèn)控制、安全性干預(yù)等手段，可以進(jìn)一步保證服務(wù)的安全性和可靠性。

3 服務(wù)構(gòu)件化海戰(zhàn)場(chǎng)技術(shù)體系

在海戰(zhàn)場(chǎng)信息體系架構(gòu)中，服務(wù)構(gòu)件化技術(shù)通過(guò)松耦合性、動(dòng)態(tài)性及二次利用性等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)和推動(dòng)海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)信息體系的效能，在未來(lái)體系作戰(zhàn)中發(fā)揮體系優(yōu)勢(shì)，影響作戰(zhàn)走向和結(jié)果。

圖3 海上信息體系服務(wù)構(gòu)件化示意圖

傳統(tǒng)的功能調(diào)用完全是一種緊耦合關(guān)系，這些軟件/系統(tǒng)功能處在特定的節(jié)點(diǎn)位置，僅供特定的系統(tǒng)訪問(wèn)和調(diào)用［10］。因此，當(dāng)實(shí)時(shí)作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)變化時(shí)，系統(tǒng)不能及時(shí)有效地響應(yīng)需求變化；當(dāng)實(shí)際作戰(zhàn)需求改變時(shí)，會(huì)迫使整個(gè)系統(tǒng)相應(yīng)進(jìn)行重建。同時(shí)耦合關(guān)系關(guān)系導(dǎo)致描述和接口格式不統(tǒng)一，功能相互之間很難進(jìn)行動(dòng)態(tài)組合和跨系統(tǒng)訪問(wèn)，同樣的服務(wù)功能可能在各系統(tǒng)間重復(fù)開(kāi)發(fā)和部署。

在服務(wù)構(gòu)件化的海戰(zhàn)場(chǎng)信息體系架構(gòu)中，不同規(guī)模、不同粒度、不同功能的服務(wù)被發(fā)布在信息柵格中，這些服務(wù)可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的描述和接口向整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)電子信息體系提供訪問(wèn)和調(diào)用［11］，實(shí)現(xiàn)全海戰(zhàn)場(chǎng)體系內(nèi)服務(wù)構(gòu)件的遷移和聚合。

根據(jù)服務(wù)屬性和應(yīng)用領(lǐng)域的不同，柵格內(nèi)的服務(wù)功能可以分為以下兩類：

1）數(shù)據(jù)操作類服務(wù)。這類服務(wù)主要目的是為了完成某項(xiàng)特定的數(shù)據(jù)處理或行為等操作，只要按照指定的格式提供服務(wù)需要的輸入，這類服務(wù)功能就會(huì)執(zhí)行特定的操作并給出操作的結(jié)果。

2）邏輯操作類服務(wù)。這類服務(wù)主要完成不同數(shù)據(jù)操作服務(wù)的鏈接和輸入輸出，允許對(duì)滿足條件的若干數(shù)據(jù)操作類服務(wù)進(jìn)行組織和調(diào)度，合成規(guī)模更大的，功能各異的新服務(wù)。

另一方面，服務(wù)化將系統(tǒng)的應(yīng)用邏輯和底層變化分離，加強(qiáng)應(yīng)用邏輯乃至應(yīng)用子系統(tǒng)的大粒度重用，降低應(yīng)用邏輯之間的耦合程度，還能夠增強(qiáng)海戰(zhàn)場(chǎng)電子信息系統(tǒng)的適應(yīng)能力和變化能力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)有建設(shè)的效益最大化，并增強(qiáng)系統(tǒng)內(nèi)在的組織敏捷性，從而提高系統(tǒng)的成功率、穩(wěn)定性、適應(yīng)性和持續(xù)發(fā)展能力。

根據(jù)不同的服務(wù)需求，基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)操作類服務(wù)還可以通過(guò)邏輯操作類服務(wù)進(jìn)行不同的方式和順序的組合，得到更大規(guī)模的新服務(wù)，以滿足作戰(zhàn)層次的不同需求。這些組合的服務(wù)功能可以看作是形成的一系列新的服務(wù)能力，相應(yīng)的，這些服務(wù)只需組合原理以及服務(wù)信息交互實(shí)現(xiàn)組合，再對(duì)應(yīng)到接口實(shí)現(xiàn)對(duì)外發(fā)布。以這樣的方式，戰(zhàn)場(chǎng)信息柵格體系中的服務(wù)就可以像積木一樣動(dòng)態(tài)組合和重復(fù)利用。更進(jìn)一步，系統(tǒng)內(nèi)服務(wù)構(gòu)件復(fù)用技術(shù)可推廣應(yīng)用到對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)體系平臺(tái)系統(tǒng)間的服務(wù)重組和復(fù)用，可真正意義上實(shí)現(xiàn)海戰(zhàn)場(chǎng)綜合電子信息柵格系統(tǒng)間的互通互聯(lián)和動(dòng)態(tài)聚合［12］。

4 應(yīng)用構(gòu)想及特點(diǎn)分析

假定某海區(qū)當(dāng)前有A和B兩艘艦艇，其中A是驅(qū)護(hù)艦，任務(wù)定位為對(duì)周邊50nm范圍內(nèi)的水面目標(biāo)進(jìn)行驅(qū)逐和攻擊，B是偵察船，其任務(wù)定位為對(duì)周邊40nm范圍內(nèi)的海域進(jìn)行監(jiān)視和預(yù)警。兩艦均已納入海戰(zhàn)場(chǎng)電子信息系統(tǒng)體系。

假定發(fā)生緊急情況，在距離B船30nm、距離A艦80nm處出現(xiàn)一艘入侵?jǐn)撑濩。顯然此時(shí)B船能夠發(fā)現(xiàn)敵艦C，但卻不具備攻擊能力，而A艦又因?yàn)樘綔y(cè)距離限制不能對(duì)C進(jìn)行攻擊。

圖4 面向臨時(shí)任務(wù)需求的服務(wù)遷移和組織示意圖

在傳統(tǒng)的海戰(zhàn)場(chǎng)電子信息系統(tǒng)運(yùn)行模式下，唯一的解決方案只能是B船向岸基上報(bào)預(yù)警，由岸基緊急調(diào)派兵力趕往事發(fā)海域。等到增派兵力抵達(dá)指定海域，敵艦C可能已經(jīng)實(shí)行了軍事偵察或干擾破壞。

如果海戰(zhàn)場(chǎng)電子信息系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了服務(wù)化技術(shù)，那么針對(duì)該緊急情況，就可以啟動(dòng)體系內(nèi)服務(wù)遷移和聚合技術(shù)，形成新的任務(wù)能力處理此臨時(shí)狀況。其流程如下。

1）分析判斷當(dāng)前情況，必須由B艦對(duì)敵艦C進(jìn)行目標(biāo)攻擊指示，A艦執(zhí)行遠(yuǎn)程打擊任務(wù)，而當(dāng)前B船不具備遠(yuǎn)程目標(biāo)指示能力，而A艦也不具備遠(yuǎn)程攻擊能力，因此必須從體系內(nèi)獲得該兩項(xiàng)服務(wù)能力并聚合生成遠(yuǎn)程攻擊能力；2）分別從體系內(nèi)搜索和申請(qǐng)遠(yuǎn)程目標(biāo)指示和接受遠(yuǎn)程目標(biāo)指示并進(jìn)行遠(yuǎn)程攻擊的相應(yīng)服務(wù)構(gòu)件，分別將該兩個(gè)服務(wù)能力動(dòng)態(tài)遷移和部署到B船和A艦系統(tǒng)中，以保證臨時(shí)任務(wù)的執(zhí)行；3）A艦和B船獲得相應(yīng)服務(wù)構(gòu)件并完成部署，進(jìn)行信息互聯(lián)并約定交互協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，完成任務(wù)服務(wù)聚合；4）由B船將敵艦C的定位數(shù)據(jù)發(fā)布給A艦進(jìn)行目標(biāo)指示，A艦招收敵艦C的定位數(shù)據(jù)并裝訂到艦載武器中，發(fā)射武器實(shí)現(xiàn)對(duì)敵艦C的攻擊和驅(qū)離，完成任務(wù)。

與重新調(diào)派兵力的傳統(tǒng)處理方法相比，基于服務(wù)遷移思想的解決方案耗時(shí)更短、成本更低，提高了體系整體任務(wù)能力，是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。服務(wù)化遷移、部署、聚合的特點(diǎn)包括：

1）服務(wù)是可注冊(cè)和可發(fā)布的，即體系內(nèi)提供目錄式的服務(wù)構(gòu)件管理服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)服務(wù)構(gòu)件的查詢、檢索和定位；

2）服務(wù)化構(gòu)件必須是標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)的，或者是針對(duì)幾種標(biāo)準(zhǔn)可配置實(shí)現(xiàn)的，否則服務(wù)構(gòu)件非標(biāo)化或與平臺(tái)緊耦合將導(dǎo)致不能滿足靈活遷移后可部署的需求；

3）服務(wù)化構(gòu)件應(yīng)該是平臺(tái)無(wú)關(guān)的和可獨(dú)立升級(jí)的，已經(jīng)發(fā)布的服務(wù)構(gòu)件根據(jù)需要可以更新構(gòu)件版本，并根據(jù)需要停止舊版本的構(gòu)件服務(wù)或依據(jù)版本號(hào)和構(gòu)件功能說(shuō)明區(qū)分不同服務(wù)構(gòu)件；

4）海戰(zhàn)場(chǎng)電子信息系統(tǒng)體系內(nèi)的各平臺(tái)均符合開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，保證動(dòng)態(tài)部署的服務(wù)構(gòu)件熱部署和即插即用；

5）網(wǎng)絡(luò)安全性，確保服務(wù)在發(fā)布、傳輸和下載部署的過(guò)程中不被病毒感染和篡改。

如果能按照上述原則將服務(wù)構(gòu)件化技術(shù)推廣和應(yīng)用到海戰(zhàn)場(chǎng)信息體系中，將不同類型的體系功能標(biāo)準(zhǔn)化、服務(wù)化、模塊化、構(gòu)件化，形成開(kāi)放靈活的，動(dòng)態(tài)部署的信息體系，基于互聯(lián)互通的，開(kāi)放共享的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，就能根據(jù)實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)服務(wù)構(gòu)件的遷移和聚合，動(dòng)態(tài)構(gòu)建功能系統(tǒng)，滿足不同任務(wù)需要，提升體系的健壯性和靈活性。

5 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)的海戰(zhàn)場(chǎng)信息系統(tǒng)建設(shè)模式相比，服務(wù)構(gòu)件化技術(shù)具有穩(wěn)定健壯、效率高、易管理、動(dòng)態(tài)調(diào)用、可組合等一系列優(yōu)勢(shì)，是海戰(zhàn)場(chǎng)綜合信息體系架構(gòu)必然的發(fā)展趨勢(shì)。另一方面，要在未來(lái)的海戰(zhàn)場(chǎng)信息柵格體系中推廣和應(yīng)用服務(wù)構(gòu)件化技術(shù)，必須高質(zhì)量地建立針對(duì)性的、標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)構(gòu)件軟件，以及對(duì)這些服務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理和組合調(diào)度，尤其是方便地實(shí)現(xiàn)服務(wù)構(gòu)件的跨平臺(tái)調(diào)用和遷移，將是未來(lái)的研究重點(diǎn)。