首页 > 专家观点> 太空因特网路由器正在改变传统作战模式-搜狐军事频道

太空因特网路由器正在改变传统作战模式-搜狐军事频道


  美国海军和海军陆战队的C4I(即指挥、控制、通信、计算机和情报)系统在防卫网络中心免遭攻击的能力上面临着较大的问题,因为部队间相距遥远并且装备落后,以致网络流通量不足。但是问题将会得到解决。

  制造业股东和国防部将于2009年夏天在卡纳维拉尔角联合发射一个IS-14号国际通信卫星,此卫星装有太空因特网路由器(缩写为IRIS)。

  基于IRIS系统的商业所有权和经营的风险性,以西斯科系统公司(CiscoSystemsInc.)和国际通信卫星总公司(Intelsat
General
Corp)为首的私营企业联合会为卫星的运载和发射提供了资金。IRIS代表着新一代通讯卫星,通过其位于大西洋上空的轨道,它将覆盖欧洲、非洲和美洲。IRIS的有效载荷将有能力通过互联网中常见的互联网协议来连接地面和太空通信的基础设施。

  美国战略指挥部已经命令位于科罗拉多州的陆军太空和导弹防御指挥部未来战争中心(SMDC-FWC)论证商业太空因特网中心是否能有效改善国防部的战略、战役、战术部队以及联合企业、部门、政府和跨国公司(JIIM)的中央网络。为了完成任务,太空和导弹防御指挥部未来战争中心的专家们正在检测、收集和评定IRIS发射前准备工作的相关资料。他们还将在IRIS相关设备进入轨道之后进行一个最终的可操作性论证。

  IRIS星载系统计划被国防部列为2007年联合能力科技论证(JCTD)财政预算,论证将通过置于太空的IP路由器和处理器来检验联合企业、部门、政府和跨国公司之间不断扩张的信息传输的潜在效用。IRIS系统的联合能力科技论证代表着一种政府和工业联合的新模式。美国国防部通过这种模式可以检验、论证和评估IRIS系统的能力功效和潜在地提升美国空军本土和海外能力的功效。IRIS系统的联合能力科技论证将提供一个可操作的功效评估,并且就IRIS系统的风险影响的可操作性向国防部长办公室提供建议。如果IRIS系统对国防部和联合企业、部门、政府和跨国公司有功效,联合能力科技论证就会执行让信息系统防卫部(DISA)获得IRIS系统服务的契约机制。

  对IRIS系统有效载荷的轨道运行评估开始于2009年的秋季。进行轨道运行评估的主要成员是来自于佛罗里达州凯威斯特南部的联合部门特遣部队(JIATF)、来自于佛罗里达州迈阿密的美国南方部队、荷兰皇家海军的一部分和来自于荷属安的列斯群岛库拉索的4.4指挥官特遣部队。

  在联合部门特遣部队的南部控制区域进行的反毒品和恐怖主义行动中的测试是按预定计划进行的。陆上有联合部队,而海上则是正在航行的来自阿姆斯特丹的荷兰皇家海军“海恩拉姆斯(HNLMS)”号军舰。

  卫星通信的瓶颈

  虽然为了提高军用卫星通信的可用带宽和流通量,已经做了大量的工作,然而,有效功率和终端用户需求之间的差距越来越大,远远超过了预期。在下一代军用卫星通信投入使用之前,这个差距不会有明显的缩小。同时,军事力量必须接受需求和现有军用卫星通信能力之间的差距,或者转换商业卫星的流通量。

  在“伊拉克自由”和“持久自由”军事行动的初期,国防部所用卫星带宽的60%到80%都是由商业卫星提供的。通信卫星在战斗员之间的连通上发挥了重要的作用,然而,长期的商业卫星服务耗资不菲。

  近几年来,新用户不断出现,以及全世界的公司和政府不断增长的使用需求已经超过卫星新能效增加的步伐,致使通信卫星市场日趋紧张。除高额成本之外,大部分通信卫星还有另外一个限制,就是其服务是通过“弯管”结构来完成的。也就是说,发送到卫星的数据被马上通过固定的网关传回到地面的全球信息网(GIG),就像弯管一样。卫星处理的唯一事情就是转发信号。因为不同规模的部队使用不同的卫星系统、波段和网关来进入全球信息网,这种网关结构导致了生产量不足的问题。这种瑞典自助餐式的系统要求多重频率转换、数码处理、经由地球网络的路由和远端之间的额外卫星链路。这就造成了这种现象,旗舰和驱逐舰本来只相距几英里,但它们之间基于网际协定的网络信息交流也许需要在不同的卫星和地面网络之间传递数次才能到达目的地。

  特别是一些装备较差的小部队,每一个步骤都拖延了时间,以致增加了运行周期,降低了卫星的使用效率。

  瓶颈影响任务

  较低的网络流量现状很难为小的海面部队提供像斯普瑞网(SIPRNET)那样机密的岸基网络和网络覆盖。通过以全球网为基础的诸如海上协作等方式,国防部发现可以解决这类问题的某些方面。用于主要支援同盟国行动的近距空中支援(CAS)系统是以美国国际商用机器公司(IBM)和美国路特斯公司(Lotus)协作设备为基础建立的。近距空中支援系统和其它能使网络信息流量减少的方式,使小部队作为网络战的一部分融入到网络战这个整体。然而,对于网络中心运转的核心单元,如高分辨率图像、高速视频以及远距离医学视频会议的传输等,仍然没有办法解决他们的高需求与低流量之间的差距。

  传统的美国指挥与控制网络能够解决C4I系统的瓶颈问题,但是,加入了多国的组织、政府、机构、军事同盟、各种各样的科技公司、财团联盟之后,这个问题就严重了。一般来说,多国组织和联盟者不能把窄带宽的卫星专门用于联合企业区域信息交换系统(CENTRIXS)那样的多边网络。这就造成了陆基司令部赋予的任务不能越权部署给舰船和其它的小部队。例如,给正在巡逻的舰队发送一张可疑船只的照片,也许不能发送,也许收到时已经太晚,丧失了战术上的意义。

  固定的循环模式

  预订付费这样死板的卫星收费模式和巨大的卫星天线尺寸是装备较差的小部队网络流量低下的两个主要原因。当线路连接的时候,这种“弯管”结构需要一个连续稳定的卫星链路来连接陆上网关和前方部署的部队。

  一个通信卫星的频率、信道和功率放大系数在发射前就已经确定了,在其使用寿命时间内收取的访问费已经远远超过卫星的成本及其发射的费用。其结构需要巨大、笨重的天线,如果是多波段甚至需要更多天线。

  不管通过转发器的数据有多大,“弯管”结构的信道必须在之前预置。不管一个部队使用90%还是10%的流通量,所有的信道都必须保留。即使像2号国际海事通信卫星一样的移动系统,也必须为线路的拨通全负荷值守,所以,作战部队、舰船、指挥部以及岸基通信站要为他们的服务支付巨额费用。

  考虑到成本以及天线的尺寸要满足不同的商业和政府用户的需要,通信卫星制造业为大部分用户提供了可接受的最低限度的流通量。例如,2号海事通信卫星提供的语音服务、电报业务、中速传真和中速数据服务的速度是9.6Kbps,而高速数据服务则是56
Kbps、64Kbps或128Kbps。

  为了使费用降至最低,战斗指挥官和通信规划者规定只有日常基本部署的战术部队才可以使用通信卫星。然而,网络流量与需要量之间巨大的变化有时要超过一天才能显现,有时只需要一个小时。在关键或高峰时刻,一个窄的信道反应时间都要低得多,而且需求量远远大于吞吐量。同样,在需求低的时刻,全部信道都要保持工作,却没有充分使用,所以耗费较高。另一个新出现的难题就是应付突然出现的需求量的高峰。商用卫星服务从预订到交付使用之间的时间是相当长的,从几个月到几年不等。

  万一需求量陡增,就没有充足的可用信道为在关键区域执行任务的舰船和部队提供服务。

  通信结构利用IRIS系统可以解决许多类似问题。通过提供轨道数据处理和多边服务,IRIS星载系统能减少天线尺寸,尤其适合于海上的部队。

  但是,IRIS系统最重要的能力在于承诺对流量更好的适应性、降低每个字节的成本以及为装备差的部队提供更高的流量。如果IRIS星载系统能兑现这些承诺,将会在与联合企业、部门、政府和跨国公司的股东经营时提高连通性和灵活性,增加更多的平价带宽。

  模式正在被改变

  不论是天上的卫星还是地面的基地,缺乏灵活性是固定轨道模式一个问题,而且是影响带宽价格的主要原因。因特网服务的T1线路(传输速率可达1.544Mbps的通讯线路)与地面电话的1.5Mbps的数字用户线路相比,因为成本的不同,
T1线路平均每月耗费500到600美元,而同一个公司的数字用户线路在同样流量的情况下平均每月才耗费50到60美元。

  价格差异最主要的原因是用户订购的带宽未充分使用,由于并不是所有的用户一直都需要1.5Mbps的流量,电信的运营商可以在后端提供比固定模式稍小一点的流量。

  在当前固定轨道模式下,使用卫星服务为40个卫星用户提供相对较小的128Kbps的速度需要一个卫星40个不同的信道总计5.12Mbps的流量。另一方面,按照5比1或者8比1的中等认购超额率来计算,同样5.12Mbps流量的卫星能够为50到80个用户提供10512Kbps的信道,而每一个用户能够享受最高可达512Kbps的流量。更多的用户可以使用更高速的流量。另外,因为用户使用系统是按需要而不是持续的使用,所以他们的收费是按数据流量来计算的而不是收取准入费。

  对于传统的“弯管”卫星来说,这种想法很难实现,因为从远端到网关的反应时间较长以及更高的带宽连接需要的天线尺寸也很大。载有IRIS系统的通信卫星,减小了天线的尺寸,利用IP路由选择的内在灵活性,能够为突发事件以及突然增加的需求量提供充足的流量。

  IRIS系统的可行性论证

  IRIS系统的联合科技能力论证已经完成了其中4个计划中的2个。可行性论证的第一部分主要检验太空路由器的性能,在火箭发射之前,即2007年7月就已经在麻省理工学院的林肯实验室开始了。

  2008年9月,由SMDC-FWC和美国太平洋海岸警卫队联合进行了可行性论证第二部分,主要是论证海上和陆上节点的准备工作。美国海岸警卫队的“谢尔曼”号快艇通过使用现有的国内Ku波段的卫星服务在圣地亚哥通信站陆上模拟了IRIS星载系统。同样尺寸的天线,现有的卫星通信服务,模拟却实际产生了四倍的可用流通量。

  “谢尔曼”号成为了第一个在舰船和海岸之间传播高质量视频电话会议的快艇,同时通过岸基的语言翻译还能现场直播舰船上对个人的审问视频。最关键的是不管语言学家在世界的任何角落,都可以在正在航行的舰船上对被拘留的嫌疑犯进行实时的审问。

  “谢尔曼”号还能迅速地上传和下载多个大的幻灯片文件、图像和文档,这需要巨大数量的带宽,这就证明了增加的流量能改善操作计划和提高通信能力。

  最后的论证计划在2009年的秋天进行。它将检测在轨道上运行的IRIS系统服务的性能,以及对太空因特网中心和多方面网络的影响。横跨加勒比海的多个陆上基点和阿姆斯特丹的“海恩拉姆斯”号军舰之间的通信也是检测的内容。

  最关键的路上节点是南方联合部门特遣部队、美国南方部队和4.4指挥官特遣部队。论证还包括向当前唯一与岸上基地连通的“海恩拉姆斯”号军舰提供战术数据和其它服务。

  这些战术数据希望能增强“海恩拉姆斯”号军舰对南方联合部门特遣部队在南方区域展开的反毒品和恐怖主义军事行动的支持。其功能还包括加密联合企业区域性信息交换系统,现场视频直播每日简报,传输电视电话会议、通过网际协议传输语音、传输每日行动摘要和图像,这些工作以前只有岸基的网络才能完成。“海恩拉姆斯”号军舰的船员还能在海上畅游因特网。

  前景展望

  由于因特网和联网技术正在向全球范围内扩散,像IRIS系统这样的太空商业因特网中心将会变得很普通。一旦IP路由器安装在商业地球同步卫星上,装备较差、规模较小的海上部队就能第一次在真正意义上使用中心网络的各种功能。

  作者:汤姆默克勒(TomMerkle),瑞斯法雷尔(RichFarrell),史蒂文格瑞沃斯(StevenGroves)

  编译:知远/阿里
10-02-02?美刊评2011预算输赢两方:涉及国防教育太空领域
10-02-02?美国拟将太空飞行私有化上太空就像"打的"
10-02-02?美国宇航员今后可能租赁私人航天器去太空
10-02-01?美国将租私人飞船送宇航员进入太空(图)
10-02-01?太空探索差钱美国"难返月球"(图)
10-01-31?美宇宙飞船阿波罗11号太空垃圾争列世界遗产
10-01-29?中国可能参与俄模拟登火星"太空之旅"520天
10-01-28?中星22号太空10年刷新我国卫星在轨运行记录
10-01-25?奥地利男子欲从太空边缘跳伞速度超音速(图)
10-01-22?组图:太空看地球壮观冰层南极巨型冰架崩裂
文章评论