2014年美国海军通信装备与技术发展综述*
2015-06-23王巍
王 巍
(中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江 嘉兴 314033)
2014年美国海军通信装备与技术发展综述*
王 巍
(中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江 嘉兴 314033)
2014年，美国海军在军事通信与数据链领域围绕战场网络系统、先进战术数据链系统、机载通信系统、卫星通信系统以及新型通信技术等热点领域展开了大量研究和装备部署工作。跟踪外军通信装备的发展动态，研究外军通信装备和技术发展趋势对促进我国海军通信和通信电子战能力建设具有重要借鉴意义。概述了2014年美国海军通信装备与技术的发展情况，并分析了海军信息网络、数据链和软件无线电的未来发展趋势。
海军 通信 技术 发展 趋势
0 引 言
随着信息网络的快速发展和海战场电磁环境的不断变化，海军对大容量通信的需求不断增加，对海军通信的实时性、抗干扰性、可靠性、准确性和保密性等方面要求也越来越高；近年来通信技术本身的飞速发展，也为海军新的通信系统和通信技术的发展提供了条件。未来提高信息传输系统的数字化、智能化与综合化，发展全频域、时域、空域的无缝隙通信，将成为美国海军通信系统发展的必然趋势。
1 美国海军通信发展情况概述
2014年，美国海军在军事通信与数据链领域围绕战场网络系统、先进战术数据链系统以及新型通信技术等热点领域展开了大量研究和装备部署工作，不仅提出了更加依赖通信网络的未来一体化空战构想，还主要表现在推进信息网络企业化转型、大力升级机载通信、扩展数据链能力、发展卫星通信、发展新型通信技术等方面，逐步发展海军通信装备和技术。
1.1 提出未来一体化空战构想，更加依赖通信网络
美海军对于未来的下一代空中战争，提出了一些创新性构想[1]。为了压制未来的A2/AD威胁，美海军正在开发新的空中作战方式，这种方式将更多依赖通信网络。
美海军提出的新计划的核心就是海军综合火力控制—夺取空中优势(NIFC-CA)。根据NIFC-CA概念，攻击飞机可以与“阿利·伯克”级(DDG-51)驱逐舰以及潜艇通过数据链连接起来形成一个整体协同作战。利用共享数据，NIFC-CA网络内每一个组成单元的效率都能提升且获得更加完整的态势感知。
在NIFC-CA概念中，航母航空联队的F-35C隐身作战飞机深入敌方空域核心地带收集ISR数据，并将其传给E-2D。E-2D将F-35C发回的数据再转发给航空联队的F/A-18E/F攻击机。NIFC-CA将会利用宽带数据连接(例如TTNT能力)把飞机和潜艇连接起来，这些宽带数据连接将会与带宽较窄的链路，如Link 16一起工作。
数据链是NIFC-CA的重要组成部分。美海军官员透露，E-2D将会与EA-18G共享特定数据，将由TTNT网络或Link 16数据链改进型提供连接支持。
1.2 继续推进信息网络企业化转型
美海军对未来信息网络的构想是：海军将拥有两大一体化的网络，舰员和陆战队员可以实现从舰载网络到陆基网络的无缝转换，反之亦然。这两大一体化的网络就是两大信息网络转型项目：统一的海上网络与企业服务(CANES)和下一代企业网络(NGEN)。
(1)统一的海上网络与企业服务(CANES)进展如火如荼
在继2013年11月首个安装了统一的海上网络与企业服务(CANES)的舰船阿利·伯克级导弹驱逐舰麦坎贝尔号(DDG 85)扬帆起航后，2014年2月，尼米兹级航母约翰·斯坦尼斯号(CVN 74)成为了首个安装CANES的航母。截止到2014年4月，诺格公司已经交付了21部CANES系统，21部用于导弹驱逐舰，3部用于核动力航母，还有1部用于大甲板两栖舰。在目前的有限部署合同下，该公司还将向海军再交付9部CANES系统[2]。
现阶段，CANES项目的状态是有限部署阶段与测试阶段并行发展。2014年1月，在五角大楼发布的2013财年作战测试和评估主管办公室发布的2013财年报告中，CANES项目首次列入其中。CANES项目没有实现完全测试，因此报告简短。从2012年9月12日到10月10日，指挥官作战测试和评估部队(COTF)在实验室环境中对CANES进行了作战评估。下一个主要测试包括，将于2014年6月对弹道导弹防御驱逐舰Milius号上的单元级系统进行初始作战测试和评估。
预计2015财年将对CANES做出全部署决定。2014年3月，在美国海军公布的初步预算请求简介中，CANES作为关键项目位列其中。简介对关键项目的采购数量进行了计划，其中CANES项目花费保持稳定，从13财年的3.23亿美元增长到14财年的3.52亿美元，15财年的预算为3.89亿美元。15财年投资主要用于采购33套设备的全部署合同，以及在25艘水面舰船上预安装设计和安装的相关花费[3]。
2014年8月，美国空间与海上作战系统司令部选定了BAE系统技术解决方案与服务公司、通用动力C4系统公司、诺格公司等5家公司授予CANES合同，在未来8年为美国海军舰船安装系统，总合同金额25.3亿美元[4]。
(2) 下一代企业网络(NGEN)项目迎头紧追
2014年4月，美国海军加紧提速完成海军内联网升级到NGEN的进程，海军已与惠普和PEO-EIS 共同开展工作，将升级时间从12个月减少至9个月[5]。
NGEN项目多年来一直面临多次推迟，原定于2011年底发布的最终信息征询书(RFR)推迟到2012年5月发布。该项目合同价值高达35亿美元，2013年6月授予了惠普公司。当竞争对手提出奖励抗议时，NGEN项目面临进一步推迟，但最终惠普占了上风，为期三个月的抗议被否决，并在2013年11月恢复合同工作。
2014年6月，惠普公司获得美国海军授予的一份金额为1.38亿美元的扩展合同，继续为海军陆战队内部网(NMCI)提供为期3个月的信息技术服务。据该合同的内容，在海军从NMCI转移下一代网络(NGEN)的过程中，惠普公司提供信息技术服务维护[6]。
1.3 大力升级机载通信
海军机载通信是海军通信网络的重要组成部分。随着飞机高速化、大型化和高性能的飞速发展，通信信息量激增，使军用飞机对通信设备依赖性越来越大，因而对机载通信设备的升级改进和对新型机载通信设备的研发受到很大重视。
2014年9月，罗克韦尔·柯林斯公司向美海军交付第一批现代Type I密码机载无线电设备。这批AN/ARC-210 Gen5无线电将取代现有的ARC-210无线电设备。其特点是软件定义的多波形体系结构，嵌入了可编程下一代加密器，并将频率扩展至941MHz。它还具有联合精密进场着陆系统(JPALS)的UHF通信数据链、卫星通信集成波形(IW)和作战网无线电通信能力。据称，改进的无线电设备采用国家安全局(NSA)认证的战术安全语音(TSV)2，可以安装在E-6B、E-2D、F-16飞机，以及海军一号总统专用直升机和MH-60R直升机上[7]。
另据杂志报道，美国海军希望对机载通信进行现代化升级，可考虑合作的公司有泰利斯公司、BAE公司和波音公司等。泰利斯公司可为海军提供先进的商用技术，并在实现战场应用的同时保持与目前在役系统后向兼容性。BAE公司希望海军关注其采用扩展数据率波形和先进极高频卫星技术的JALN-M，期望未来2～3年可以形成未来的需求建议(RFP)。波音公司目前正在和海军一起进行TTNT在F/A-18E/F和EA-18G上的集成，利用高速、低延时的TTNT，EA-18G、E-2D和F/A-18E/F将能建立一种多平台、多传感器、目标融合的视图，支持在空-面和空-空应用中快速命中大量目标。
1.4 重点发展卫星通信
为确保在世界范围内的任何位置都可获得最佳信息，提供安全、远程、大容量以及类似于因特网功能的通信能力，满足“网络中心战”的需要，美国海军重点发展专用的战术移动通信卫星——移动用户目标通信系统(MUOS)。MUOS将在2017财年形成全面作战能力[8]。
2014年，美国海军重点发展MUOS卫星通信：2014年1月，接收了3个MUOS地面站，分别位于夏威夷、弗吉尼亚州和澳大利亚。据称，地面站的交付，使MUOS卫星波形能够在AN/PRC-155单兵背负式双通道电台中顺利进行，这样，仅仅需要拨通一个10位数的电话号码，就可使军方和政要人员与全球各地指挥官进行安全、可靠的通信[9]。
2014年2月，据报道，美海军发布信息征询书，准备为MUOS开发新的无线(OTA)终端，用以支持2014年3月或4月再圣地亚哥进行新型终端演示验证测试，新型OTA终端将具有以下功能：联接MUOS卫星1和2的基本MUOS OTA终端功能、与MUOS地面站联通、登录MUOS地面站、单机对网络(P2N)数据通信能力、点对点(P2P)话音通信能力、P2P数据通信能力和手持/背负式小型电台(HMS)的互操作能力[10]。
2014年4月，美海军授予哈里斯公司一份1.33亿美元的舰载卫星通信终端合同，这项合同旨在为海军官兵们提供高速的宽带语音和数据通信服务。作为8年合同的一部分，哈里斯公司将为海军提供多达120个全新的高数据率终端。加上之前的商业宽带卫星计划(CBSP)单元级别转换(ULV)合同、部件级别转换(FLV)合同，哈里斯公司总共获得了海军高达2.5亿美元的军事合同[11]。
1.5 通过数据链扩展通信能力
数据链并没有随着网络化的不断发展而退出历史舞台，而是以自己独特的方式努力实现与网络化通信系统的互补。
2014年，美国海军在数据链通信终端和通信电台方面的多项合同证明，美国海军正在不断通过数据链终端扩展通信能力，美国海军数据链发展依然非常稳健。例如，2014年1月，据报道，位于马里兰州帕特森河海军航空站的海军航空系统司令部官员授予L3公司一份1760万美元的修订合同，采购鹰链战术通用数据链(TCDL)和涉海战斗舰的海面终端设备以及Vortex小型TCDL舰载单元，为“火力侦察兵”舰载无人机提供保障。该终端可通过软件进行重构，并支持标准CDL波形[12]。
2014年9月，美海军航天与战斗系统司令部(SPAWAR)授予ViaSat公司一份价值5400万美元的开发合同，为多功能信息分发系统-联合战术无线电(MIDS-JTRS)终端开发和验证战术瞄准网络技术(TTNT)能力[13]。
另外，为应对越来越多的数据链被敌方干扰或与友军产生干扰的问题，2014年6月，美海军发布了一份“小额创新研究(SBIR)”招标书，寻求支持宽带无线电和激光通信的保密数据链，希望利用快速发展的宽带射频(2GHz～15GHz)和激光通信技术，开发一种数字数据链，提供抗干扰和低截获/探测概率(LPI/LPD)通信。
1.6 发展新型通信技术
面对通信网络中海量的数据流，海军开始推动对海量数据处理技术等新型通信技术的研究，例如云计算、大数据技术等。2014年1月，美国海军部首席信息官特里·哈尔沃森称，美国海军部关注的重点转为前沿技术，他提出的三项重点技术之一就是云和移动云技术。
信息网络企业化的推进推动了对新通信技术的研究。2014年8月，美海军官员透露，CANES项目办公室和海军研究办公室正在试验利用云计算减少舰上硬件，云计算的优势在于将硬件与依赖其实现的服务和作战能力分开，美海军官员透露，云计算将在2018财年装备[14]。
2014年8月，美国海军研究办公室发布一份白皮书，寻求利用大数据增强作战能力的方法。美国海军希望通过整合IT系统数据和作战系统传感器获得实时结果。海军研究办公室倡议在以下四个方面开展研究：(1)建立海军数据科学通用的基础体系架构，用于不同机构间数据表征和共享；(2) 引入数据源并建立索引，通过海军的云环境利用大量的数据集合；(3)进行海军作战分析，开发先进的分析工具支持作战，特别是反潜作战和防空反导作战；(4)利用云计算的安全性和完整性，增强海军防御能力。美国海军研究办公室预计五年内将对此授予2850万美元的合同[15]。
2 美国海军通信装备未来发展趋势分析
根据美国海军部2015财年预算[16]，从研发的角度看(注：项目预算仅包括投资费用)，近三个财年美国海军及海军陆战队C4I项目的预算，如表1所示。从表中可以看出，2015财年，NGEN/CoSC和CANES项目相比前两个财年，预算呈逐年递增趋势，美国海军对信息网络企业化转型的重视程度可见一斑。
从2014财年起，多功能信息分发系统联合战术无线电系统(MIDS JTRS)的预算经费划拨到战术数据链中，海军2015财年为MIDS JTRS申请的经费为6719.6万美元，除了用于支持MIDS-LVT终端的加密升级、频率重测和增强吞吐能力，还支持将TTNT和TTNT波形集成到MIDS JTRS终端中。
通过对2015财年美国海军和海军陆战队C4I项目预算的分析，结合前文对美国海军通信近期发展动态的总结，可以发现，美国海军通信装备未来发展主要体现在以下几个方面：
2.1 信息网络整合推动新型通信技术发展
2015财年，美海军继续斥巨资于NGEN和CANES项目。美海军斥巨资于两大项目的最终目标是实现舰载网络和陆基网络的无缝整合。未来实现两大信息网络无缝整合后，面对网络中海量的数据流，以及不同密级的数据共享等技术问题，势必会推动对新通信技术的研究，例如海量数据处理技术(例如云计算、大数据技术等)和跨密级共享技术等。
云计算和大数据研究都是希望找到一种能够管理、挖掘海量数据的方法，从目的来讲二者之间存在着密切关联。美海军目前已开始云计算和大数据在海军通信网络中的应用研究。
跨密级共享技术通过各种技术手段来实现不同密级数据之间的共存、共享，同时还确保其相互之间一定程度的物理、逻辑隔离度，例如，无色核、黑核技术等。由于军事领域内的数据会牵扯到不同的密级，因此，这类技术也必定会成为短期内通信领域的重点发展技术之一。
表1 2015财年海军/海军陆战队主要C4I项目预算(百万美元)
2.2 数据链将发挥更大作用
美海军为应对未来的A2/AD威胁提出的NIFC-CA概念中，数据链是实现一体化空战构想的重要一环。在该构想中，航母打击群中的每一个单元，包括空中、水面或者水下的，都通过一系列现有的和计划中的数据链联网，可见数据链在该构想中发挥的重大作用。而且，利用加载在MIDS JTRS电台内的TTNT波形，可以接收和分发数据，从而使单个作战单元形成一个一体化的作战体系。未来，数据链在实现一体化空战中将发挥重要作用。
不过，数据链联网也易于受到攻击，例如F-35C作为远程渗透ISR平台，需要一种保密且低截获概率的数据链，才能把信息回传给作战编队。这些数据链需要在收到电子攻击或赛博攻击的情况下持续作战，因此对数据链的抗干扰性能提出了很高要求。
2.3 软件无线电发展势头依然强劲
软件无线电是下一代最值得关注的技术之一，军方可以利用软件无线电在平台加载不断发展的新波形以实现性能提升，而且，随着软件定义电台和认知电台的发展，其他射频功能，如电子攻击、信号情报、IED干扰对抗以及频率捷变等都可以通过软件无线电实现。现在，美国海军正在研制适应海军作战平台的软件定义MIDS电台，这种电台不仅可加载Link 16波形，还可以传送新的JTRS波形；美海军已经通过大批量生产审查的NMT终端，经过验证可与软件通信体系结构(SCA)实现一致性，这样就可使NMT终端能够像JTRS计划中的软件定义无线电系统那样接收新的波形；海军今年接收了第一批AN/ARC-210 Gen5无线电台，特点就是软件定义的多波形体系结构，嵌入了可编程下一代加密器。基于软件无线电的电台供货量逐年递增，各军种仍致力于其他软件无线电项目的开发，未来数年，软件无线电的发展势头依然很强劲。
3 结 语
2014年，美国海军继续在海、陆、空、天各个领域全面撒网，促进各种通信新技术的研究、推进各种通信手段的研发和替换，执行各种新型设备的采购。美国海军这些发展通信技术和装备的举措，对发展海上通信能力有重要的启示。跟踪外军通信装备的发展动态，研究外军通信装备和技术的发展趋势对促进我国海军通信和通信电子战能力建设都具有重要借鉴意义。同时，实时了解、分析国外通信装备的特点与发展趋势，也是海军发展新型通信和通信电子战装备所必做的功课。
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WANG Wei(1984-)，female，engineer，majoring in the intelligence research of navy communication equipment and technology.
US Navy Communications Equipment and Technical Development in 2014
WANG Wei
(No.36 Institute of CETC，Jiaxing Zhejiang 314033，China)
In 2014, the US Navy launched a lot of research and equipment deployment around hot topics in the field of military communications and data links，such as battlefield network system, advanced tactical data link systems, airborne communication systems, satellite communication systems and new communication technologies. Tracking the developments status and studying the developments trend of communications equipment and technology in foreign military could provide some significant reference for promoting the construction of PLA naval communications and electronic warfare capacity. This paper gives an overview of the US Navy communication equipments and technical developments in 2014 and discussions of the future development trend of navy information network, data link and software radio.
navy; communication; technology; development; trend
ARMAN R. Harris
$133 Million CBSP ULV Contract from US Navy [EB/OL]. (2014-04-25) [2014-05-26]. http://www.satellitetoday.com/regional/2014/04/25/harris-received-133-million-cbsp-ulv-contract-from-us-navy/.
10.3969/j.issn.1002-0802.2015.03.001
2014-09-14；
2015-01-20 Received date:2014-09-14；Revised date：2015-01-20
E967.3
A
1002-0802(2015)03-0247-05
王 巍(1984—)，女，工程师，主要研究方向为海军通信装备和技术情报研究。
