美國航母內部通信系統發展研究

宿　勇，李堅波

(1．海軍裝備部，北京100071;2．海軍駐江南造船(集團)有限責任公司軍事代表室，上海200011)

美國航母內部通信系統發展研究

宿勇1，李堅波2

(1．海軍裝備部，北京100071;2．海軍駐江南造船(集團)有限責任公司軍事代表室，上海200011)

摘要:艦艇內部通信網絡系統能夠實現艦內各部門的話音通信和信號傳遞，保證各指揮所之間的信息交換。介紹美國航母內部通信系統的分類、構成及功能，并指出其發展特點。

關鍵詞:美國;航母;內部通信系統

The reserch of the development of the US aircraft carrier inside communicate net systerm

SU Yong1，LI Jian-bo2
(1．Equipment Department of Navy，Beijing 100071，China; 2．Military Representative Office of Jiangnan Shipyard，Shanghai 200011，China)

Abstract:The inside communicate net system of the naval ship can realize the voice communicate and the signal transfer with each department of the ship．This title introduced the classify，the structure and the function of the US aircraft carrier inside communicate net systerm，and introduced the development characteristic of it．

Key words:US; aircraft carrier;inside communicate net systerm

0　引言

艦艇內部通信網絡系統，簡稱內通系統，通常由本艦內各部門、各戰位的用戶終端、交換裝置和線路控制裝置組成。對于航母來說，內部通信系統必須具備及時、準確可靠和不間斷的性能。

航母內部通信實現艦內各部門間的對講、會議、通播及廣播、告警等話音通信和信號傳遞;確保對艦載機安全起降的指揮控制通信，保證艦長艦橋指揮所、航母指控系統、主飛行控制室、返航信號指揮室工作臺等之間的信息交換與通信;完成視頻信息傳輸及戰術數據的傳輸;保證航母受損時仍然能夠進行通信，完成損管相關工作。

1　系統構成及功能

航母內部通信系統按出現先后分為傳統有線通信系統、無線通信系統、綜合通信網絡系統，此外，內部通信系統還包括通信交換系統。

1.1傳統有線通信系統

1.1.1多信道系統

多信道系統(MC)通過直接將語音信號放大，在航母上的各戰位之間傳輸命令和各種信息。該系統由艦載廣播通信系統和雙向通信系統構成。

艦載廣播通信系統(又被稱為中央擴音系統)，用于向多個戰位同時傳送命令信息。這種系統采用中央擴音器，屬于單向通信系統。

雙向通信系統在戰位之間進行命令和信息的雙向傳輸。其各型設備在外形和構造材料不盡相同，但都主要由揚聲器、控制單元和擴音器組成。

多信道系統主要信道包括以下幾種:

通用廣播系統(1MC) :各型艦艇都安裝有通用廣播系統，用于傳送一般命令和管理性信息。信息源可以是各種重要戰位，包括甲板、艦橋和損管中心;也可以是艦內的各艙室和各上層建筑區域。該廣播系統還用于全艦緊急警報，如一般警報、化學襲擊警報、碰撞警報和飛行甲板破裂警報。其余

的廣播信道還有2MC (推進裝置)、3MC (機庫甲板)、5MC (飛行甲板)等。

作戰信息信道(20MC) :該信道主要用于將作戰信息中心內各主要戰位的信息傳輸到各用戶。用戶包括各主要和次要的航母操縱部位、艦長戰術指揮室、艦橋、電子戰中心、標圖室等。

待命室信道(19MC) :該信道為航母空戰相關戰位提供雙向通信。這些戰位包括作戰信息中心、待命室、飛行甲板控制室、機庫甲板控制室、航空情報中心和軍官起居室。

艦長指揮信道(21MC) :該信道為重要戰位之間提供雙向的命令和信息傳輸服務。這些戰位包括主要和次要的航母操縱部位、艦上主炮控制中心、空戰中心、無線電中心、損管中心、主動力控制室、主飛行控制室和艦長戰術指揮室等。

無線電室信道(22MC) :該信道用于傳輸與無線電設施相關的信息和命令，以及無線電室和其余某個無線電操作崗位之間的數據。如在作戰信息中心可以使用該信道喚醒無線電并請求一個頻率建立，或檢查某一可能出現頻偏的無線電接收機。

此外，還有4MC (損管)、26MC (機器控制)等信道。

1.1.2聲力電話系統

聲力電話網絡不需要外接電源，話筒將通話者的聲波自動轉換成電能，電話聽筒則將該電能再轉換為相應的聲波信號。

1)聲力電話系組成及優點

聲力電話系統對航母的整體性能有至關重要的作用。相關信息通過聲力電話從損管中心、火控系統、作戰信息中心、無線電中心、監視哨和其他部門到達指揮官，指揮官利用獲取的信息進行有效的作戰指揮。

聲力電話系統的優勢在于:抗震;使用耳罩，抗外部噪音干擾;保密性比多信道(MC)設備好;不對環境產生噪聲，不影響其他設備的運行;可在電話線的長度范圍內移動，使用時可同時完成其他工作;在麥克風出現故障時耳機可用于緊急傳輸，反之亦然;無需額外供電。

2)聲力電話線路

聲力電話系統有以下5種線路:

主要線路:主要線路傳輸與航母控制、武器控制、艦載機控制、工程技術和損管相關的控制與操作信息。

備用線路:備用線路在線路的一部分或整個線路發生損壞時，為某些關鍵的主要線路提供備用通信手段。

補充線路:補充線路為各種實現艦船服務和運行功能的戰位及其下屬戰位提供通信，以加強航母內部通信功能。

應急線路:緊急線路用于建立臨時損管通信或應急設備的控制通信，為工程師和損管軍官在緊急時刻提供信息。

其他線路:線路為工程師和損管軍官提供與其直接相關的信息。

1.1.3艦艇服務電話系統

與聲力電話不同，航母艦艇服務電話系統由航母電力系統供電，通常用于艦上的日常管理事務。

航母的艦艇服務電話系統并非作戰通信系統的一部分，但當常規通信系統出現故障時，艦艇服務電話系統會體現出極高的價值。

1.1.4艦載機彈射回收電視監視系統

除上述幾種語音通信系統外，航母上還有視頻通信系統。典型的視頻通信系統為艦載機彈射回收電視監視系統。

彈射回收電視監視系統是一個集電子圖像和聲音記錄功能于一體的系統，白天和夜間均可監視和記錄飛機彈射及回收作業，并在飛行后回放這些記錄來分析和評價飛行質量。彈射回收電視監視系統在回收作業期間為著艦信號官提供飛機對中和下滑面參考信息，并作為飛行員任務報告的工具。此外，該系統還可記錄飛行甲板上發生的事件，并在需要時用于事故分析。

此外，航母上還有閉路電視(CCTV)系統，利用該系統能夠實現視頻廣播功能，如航母上的數字測風系統(MORIAH)還能通過閉路視頻系統向航母所有部門播放國家C標準的氣象、海洋等電視預報信息。

1.2無線通信系統

無線電通信設備為手持式電池供電雙向無線電話，可在艦艇內部甚至艦艇之間提供無線電通信。這種設備是維修小組人員間和損管中心之間通信的主要手段之一，特別是在損管站區域范圍內的通信。由于這些設備的無線性質，比起有線設備來，使用靈活，抗損性強。

1.2.1無線通信系統的發展

自20世紀80年代起，美國將無線電通信技

20世紀80年代，雖然無線電技術在美國艦艇上得到了廣泛應用，但不同無線電系統之間互通性較差。

美國海軍從20世紀90年代開始研究一種新型無線電技術，以替代之前使用的“損管無線電通信”技術，即分層動態重復可編程體系結構(HYDRA)。美國航母上目前使用的AN/SRC－55無線通信系統可滿足所有無線通信要求，包括飛行甲板通信和飛行甲板下的其他無線通信要求。

1.2.2 HYDRA無線通信系統功能及構成

HYDRA無線通信系統提供全艦無線通信服務。該系統采用低功耗和便攜式無線電系統，支持安保、導航、作戰系統、工程、損管和一般操作。

HYDRA系統主要由地面移動無線電(LMR)分系統和輻射傳輸線路分(RTL)系統2部分組成。其中，地面移動無線電分系統包括基礎中繼系統、飛行甲板便攜無線電系統、基礎便攜無線電系統、翻領麥克風、飛行甲板頭盔式及便攜無線電接口、便攜無線電大容量蓄電池和蓄電池充電器。

1.2.3 HYDRA系統終端

HYDRA系統終端主要為飛行甲板頭盔接口。飛行甲板頭盔接口是由1個100 mV的M－RK無線電系統與“大衛·克拉克”型飛行甲板頭盔連接構成的。該系統經過了噪聲抑制電路改造，采用具有電磁屏蔽作用的鋁制UDC連接器。飛行甲板頭盔接口還裝有能夠快速斷開的LEMO連接器、電壓不足重復報警器和電話側音電路。該頭盔能夠在甲板的任何位置使用。此外，該系統的環境適應性強，風速為64～80 km/h，環境噪聲為14 dB時均能使用。

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圖1　美國航母上的AN/SRC－55 HYDRA無線通信系統Fig.1 AN/SRC－55 HYDRA wireless communication system on US aircraft carrier

此外，該系統能夠與固定式指揮無線電系統進行交互，保證射頻信號的連續性。系統還配有不間斷電源(UPS)，可防止電源故障造成的通信間斷。

1.3綜合通信網絡系統

1.3.1綜合語音通信系統

綜合語音通信系統(IVCS)是一種計算機控制的電話系統，用于加強艦艇通信功能。可聯接到艦艇廣播系統、岸基電話線路、無線電通信以及部分作戰聲力電話線路。該系統的2個交換中心分別布置在艦首和艦尾。

1.3.2空中交通管制通信系統(SATCC)

除作戰指揮中心戰術引導的飛機外，航母空中交通管制中心負責控制航母管制區內全部空中飛機的狀態保持、著艦和起飛。該中心對內部通訊設備的要求與大多數作戰情報中心臺位對內部通信設備的要求相同，或者甚至要求更高。在出現緊急事件時，有線和無線內部通信要能夠支持飛機的回收。

該系統的功能包括:與執行飛行任務的飛機進行語音通信;作為綜合語音通信網絡的分系統;為艦載機的安全起降提供通信服務。

1.3.3航母作戰系統網絡——光纖分布式數字接口網

根據艦隊信息系統管理委員會商用局域網的研究結果，海軍海上系統司令部設計和安排了最初實施的局域網應用，配置了部分光纜設備來支持反轉環的光纖分布式數字接口(FDDI)基干，將通過以太子網互連工作站。1992年6月，將FDDI裝備在“華盛頓”號航母(CVN 73)上。

圖2　“華盛頓”號航母上的FDDI網絡結構Fig.2 FDDI Network Architecture on CVN 73

光纖分布式數字接口由于采用雙環拓撲結構及協議所提供的故障診斷、故障恢復能力，具有高可靠性。光纖分布式數字接口底層還提供一種提高戰位可靠性的特有連接方式——“雙歸宿”連接方式，由硬件實現，無需另行開發軟件。而定時令牌循環協議則保證了光纖分布式數字接口網的實時性。目前，光纖分布式數字接口網在國外艦艇上應用最為廣泛。

1.3.4航母綜合通信與先進網絡

綜合通信與先進網絡(ICAN)在CVN 76及其后續航母均有部署。它建立在航母內部的光纖線路基礎上，可以傳輸大量信息。該系統取代了許多單獨的、笨重的設備，如獨立的語音系統、導航關鍵網絡、艦艇控制系統以及機器控制系統，而代之以單一的、多功能、多用途的單元，構成一個多業務傳輸平臺管理網絡。系統還在現有的模擬技術中集成新功能，節省更多的艦內空間。

1)綜合語音系統:集成了電話、無線電、艦載廣播系統和聲力電話;

2)機器控制系統:集成了水成膜泡沫滅火劑(AFFF)控制和監視系統、JP－5航空燃油控制和監視系統、各種報警系統等;

3)艦艇控制指示系統:對艦艇控制和導航功能進行統一管理;

4)導航關鍵網絡:分發用戶所需的“時敏”導航信息數據。

綜合通信與先進網絡替換了這些現有系統部件的大多數，用新型人機接口顯示器替換了現有的用戶設備和顯示器，用于接收和顯示網絡中的信息。

1.4通信交換系統

一個完整的通信系統必須包含交換系統，交換系統是通信系統的核心部分，航母內部通信系統的交換系統是中心信息處理、分配與控制系統。該系統的主要功能是對航母內部/外部通信等各分系統的工作進行監視、故障診斷和模擬顯示;對無線電文電進行自動報文處理和分配;對數字數據信號傳輸處理設備進行同步控制，以及在用戶和設備間進行矩陣式的轉接交換等。

中心分配控制分系統的組成包括:自動報文處理與分配系統，中心處理計算機，中心監視、顯示及故障診斷設備，用戶/設備的矩陣式交換設備，時分多路調制設備、控制信號產生發送設備和數據總線等。

2　結語

過去傳統的艦艇內部通信系統往往功能單一、配置分散。為適應現代化戰場的需要，艦艇內部通信系統已向著綜合化的方向發展。HYDRA無線通信系統實現了飛行甲板無線通信、損管無線通信等各種無線通信的一體化。

以光纖作為傳輸介質并采用環形拓撲結構的艦艇內部通信系統，能夠滿足現代艦艇內部通信的需求。美國海軍在20世紀90年代末，在航母、巡洋艦、驅逐艦和潛艇中全面采用光纖技術，建成通信傳輸一體化的艦載高速光纖數字通信網絡。

FDDI采用雙環拓撲結構，這種結構具有很強的生存能力，不會因為單個節點遭到破壞而影響其它節點間的通信。當網絡中的某個或某些節點遭到破壞時，系統也會利用環形網絡結構的特點迅速切換路由，恢復通信。同時其協議提供故障診斷、故障恢復能力，使其具有高可靠性。ICAN則以建立一種單一、全集成和抗損毀的通信核心網絡為目標，在各層體系結構中采取抗毀措施，使系統的整體性也得到保證。

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作者簡介:宿勇(1961－)，男，高級工程師，從事艦船電子信息系統研究。

收稿日期:2015－05－15;修回日期: 2015－06－01

文章編號:1672－7649(2015) 07－0229－04doi:10.3404/j.issn.1672－7649.2015.07.054

中圖分類號:U627．7

文獻標識碼:A