基于融合通信的海上一體化指揮信息網(wǎng)絡研究

吳素華

【摘要】 邊防部隊是我國近海維權、執(zhí)法的重要力量，其信息化建設近年來取得了長足的進步。但存在通信基礎設施薄弱、各通信系統(tǒng)體制不一、無法互聯(lián)互通，指揮手段體制不一等問題，嚴重制約了信息化、一體化進程。本文分析了國內(nèi)外海上指揮信息網(wǎng)絡建設現(xiàn)狀，提出了一種基于融合通信的海上一體化指揮信息網(wǎng)絡架構，為實現(xiàn)有線無線一體化、岸海一體化、業(yè)務交換傳輸一體化和網(wǎng)絡管控一體化提供了依據(jù)和指引。

【關鍵詞】 融合通信 指揮信息網(wǎng)絡 一體化

一、國內(nèi)外發(fā)展概況

邊防部隊是世界各國維護國家主權和海洋權益的重要組成力量，是依法開展海上維權和綜合執(zhí)法的專業(yè)隊伍，主要使命是海上維權和綜合執(zhí)法，維護本國海洋秩序和海洋權益。邊防部隊的信息化建設直接影響到海上執(zhí)法維權效率和反應速度，世界各國都在大力構建符合本國國情的海警一體化指揮信息網(wǎng)絡[1-2]。

1.1 國外邊海防部隊信息化發(fā)展概況

美國海上警衛(wèi)隊是美國執(zhí)行多任務的海上武裝執(zhí)法力量，是唯一具有行政執(zhí)法權以及和平時期歸政府領導的部隊。美國海岸警衛(wèi)隊高度重視信息能力建設，自上世紀90年代開始啟動“深水”項目建設，取得了很好的應用效果，其信息系統(tǒng)處于全球領先地位。美國海上警衛(wèi)隊的發(fā)展具有以下幾方面的特點：

構建了以指揮、控制、通信、計算機、情報、監(jiān)視、偵察系統(tǒng)為核心，綜合集成各類水面艦船、飛機、保障系統(tǒng)的信息化體系。采用了統(tǒng)一的技術體制，注重系統(tǒng)性、兼容性、技術領先型，確保了全領域的互聯(lián)、互通、互操作；

重視網(wǎng)絡中心能力建設。以信息網(wǎng)絡為中心，大力加強各類艦船、飛機的任務電子系統(tǒng)（集成化的探測、通信、導航、指揮系統(tǒng)）建設，將各類艦船和飛機建成海域網(wǎng)絡中的綜合信息節(jié)點，注重各類裝備、人員通過網(wǎng)絡進行信息交換和綜合管理，大幅提升了海岸警衛(wèi)隊指揮效能和執(zhí)勤效率，顯著增強了內(nèi)外部之間的有效協(xié)作；

選擇洛克希德·馬丁公司、諾斯羅普·格魯曼公司作為總體承包商，統(tǒng)一為海岸警衛(wèi)隊提供信息化建設的論證、規(guī)劃、設計、建設、集成以及運維服務，保證了系統(tǒng)建設質(zhì)量和有效使用；

構建獨立完整通信網(wǎng)絡。注重構建相對獨立、自主管理的海岸警衛(wèi)隊通信系統(tǒng)，能夠覆蓋中頻到UHF、2MHz到800MHz等各個頻段，提供語音、數(shù)據(jù)、圖像與視頻等通信承載業(yè)務，實現(xiàn)與美國海軍、空軍通信系統(tǒng)之間的有效協(xié)作。

此外，日本海上保安廳信息系統(tǒng)建設主要借鑒美國海上警衛(wèi)隊系統(tǒng)建設經(jīng)驗，注重構建包括衛(wèi)星、短波、超短波、有線等多種通信方式在內(nèi)的一體化指揮信息網(wǎng)絡體系，可實時顯示作戰(zhàn)態(tài)勢、情報交換、水文氣象等信息，并將各級指揮所有機連接起來。同時，大力加強各類艦船、飛機的任務電子系統(tǒng)建設，尤其是加強了集成化的探測、通信、導航、指控系統(tǒng)建設，并注重借助美軍和日軍的天基、空基信息系統(tǒng)支持，大幅提升了任務海域的精確、可持續(xù)的態(tài)勢感知能力。

1.2國內(nèi)信息化發(fā)展概況

我國邊防部隊信息化建設近年來取得了長足的進步，全國各邊防支隊級以上單位構建了功能不一的指揮中心，初步具備通信指揮、協(xié)調(diào)調(diào)度、日常辦公、值班管理等功能。同時，各單位建設了初級的指揮系統(tǒng)，形成了初步的指揮調(diào)度能力。邊防部隊職能部門沿用公安網(wǎng)拓撲結構，建有專網(wǎng)、專線，初步具備了可視化指揮能力。在海上艦船通信方面，岸海遠程通信以短波為主，近海和編隊內(nèi)部以超短波通信為主，少量輔以衛(wèi)星通信能力。隨著我國海上執(zhí)法艦艇的不斷列裝和海上執(zhí)法隊伍規(guī)模的擴大，我國海警信息化建設中出現(xiàn)了以下問題：

？ 各通信系統(tǒng)無法互通，指揮手段體制不一

邊防部隊各單位指揮中心無法互聯(lián)互通，艦船信息化裝備仍然以單機單控為主，綜合情報研判、資源管控調(diào)度、可視化指揮能力較弱，一體化指揮系統(tǒng)尚未建立。軍警民協(xié)同通信機制欠缺，軍隊、公安、海事與邊防部隊尚未建立深層次、成體系的協(xié)同通信機制，無法實現(xiàn)協(xié)同通信和資源共享。

？ 通信基礎設施薄弱，通信能力弱

短波通信盲區(qū)較多，抗干擾能力差，通聯(lián)效率低。超短波通信網(wǎng)覆蓋面較小，互相之間不能通聯(lián)。衛(wèi)星通信帶寬、信道不能滿足執(zhí)行重大任務的需求，各單位衛(wèi)星通信網(wǎng)絡設備、傳輸模式、視頻壓縮方式均不相同，各成體系。衛(wèi)星信號覆蓋范圍不足。此外，空中平臺缺乏可靠實時傳輸設備，飛機與艦船、飛機與陸地之間無法進行有效實時通信。

因此，構建我國海上一體化指揮信息網(wǎng)絡，實現(xiàn)有線無線一體化、岸海一體化、業(yè)務交換傳輸一體化和網(wǎng)絡管控一體化對提高我國海上維權和綜合執(zhí)法能力是至關重要的[3-5]。

二、基于融合通信的海上一體化指揮信息網(wǎng)絡

2.1 建設目標

基于融合通信的海上一體化指揮信息網(wǎng)絡的建設目標是，通過綜合運用各種有、無線通信手段，將邊防部隊各級指揮機構和業(yè)務部門、探測感知和情報偵察單元、海上執(zhí)法艦船（飛機）接入到邊防通信網(wǎng)絡；依托融合的通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)從指揮中心到單艦單兵全程全時的指揮通信。

2.2 體系架構

邊防部隊指揮信息網(wǎng)絡頂層設計圖如圖1所示，由下往上分為傳送、承載、控制、服務和應用等五個層面，運維管理系統(tǒng)和安全保密系統(tǒng)為豎面，建立一體化的邊防部隊通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)實時情報共享和扁平化指揮。

傳送層：實現(xiàn)物理傳送功能，通過綜合運用有線、短波、超短波、集群、衛(wèi)星等通信手段，實現(xiàn)信息的傳輸；承載層：實現(xiàn)用戶、用戶網(wǎng)絡與綜合業(yè)務支撐系統(tǒng)之間的信令/協(xié)議網(wǎng)關、媒體網(wǎng)關、媒體資源等管理，并實現(xiàn)各同構/異構子網(wǎng)的連接、各子網(wǎng)業(yè)務的匯聚；控制層：實現(xiàn)業(yè)務會話控制、用戶控制、路由控制和狀態(tài)控制與管理等功能；服務層：提供通信業(yè)務支撐服務、業(yè)務分級分類處理、呼叫統(tǒng)計管理等公共基礎服務。通過標準接口調(diào)用底層網(wǎng)絡提供的網(wǎng)絡服務，實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、報文、視頻等統(tǒng)一通信業(yè)務；通過對服務的虛擬化和服務組合，為用戶應用提供服務接口；應用層：通過各種業(yè)務應用終端以及標準業(yè)務接口為用戶提供話音、數(shù)據(jù)、報文、視頻等綜合業(yè)務應用；運維管理系統(tǒng)：對網(wǎng)絡各分設備進行配置管理、狀態(tài)監(jiān)控，提供對網(wǎng)絡的運維支撐、安全管理等功能；安全保密系統(tǒng)：實現(xiàn)基礎網(wǎng)絡安全、計算設施安全、應用系統(tǒng)安全以及安全認證支撐、安全監(jiān)測預警和安全保密運維管理等功能。

2.3 系統(tǒng)組成

圖2是邊防部隊一體化指揮信息網(wǎng)絡系統(tǒng)示圖，實現(xiàn)有線無線一體化、岸海一體化、業(yè)務交換傳輸一體化和網(wǎng)絡管控一體化。系統(tǒng)由有線通信網(wǎng)、短波通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、超短波通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)鏈等部分組成。

有線通信網(wǎng)包括業(yè)務管理、核心交換、核心傳輸和網(wǎng)絡接入四部分，負責提供增值業(yè)務、網(wǎng)絡管理及呼叫和連接控制功能；為各節(jié)點間進行報文、文書、文件、數(shù)據(jù)、話音、圖像和視頻等業(yè)務傳輸提供高速、可靠的傳輸通道；聯(lián)通衛(wèi)星、短波、超短波、數(shù)據(jù)鏈等無線網(wǎng)絡，負責與公共網(wǎng)絡、軍隊、公安、政府等專用網(wǎng)絡進行互聯(lián)。

衛(wèi)星通信網(wǎng)主要用于岸艦、艦艦之間的遠程通信保障。衛(wèi)星通信速率較高，可用于承載語音、高速率數(shù)據(jù)、圖像、視頻等綜合業(yè)務。

短波通信用于岸艦、艦艦之間的遠程通信保障。主要承載語音、報文、數(shù)據(jù)等低速率業(yè)務。

超短波通信網(wǎng)有集群通信和自組織通信兩種模式。集群通信模式下，用于海岸線幾十公里艦船與岸基之間的調(diào)度指揮通信；自組織通信模式下，支持多跳傳輸和自動路由功能，用于海上編隊內(nèi)的各艦船、飛機之間的數(shù)據(jù)通信。

寬帶移動通信網(wǎng)用于構成編隊艦船之間的寬帶移動骨干網(wǎng)絡，可用于承載語音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等綜合業(yè)務。

數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)主要實現(xiàn)岸基指揮中心、任務艦船（飛機）之間的協(xié)同信息、指控命令、目標指示等格式消息的低時延和高可靠傳輸。

對于日常指揮，岸艦遠程通信主要依托衛(wèi)星網(wǎng)絡和短波網(wǎng)絡進行通信，在衛(wèi)星受到干擾時，短波可作為保底遠程通信手段。考慮衛(wèi)星資源非常緊張，而短波傳輸速率低、可靠性差等因素，編隊艦船處于近海時，岸艦調(diào)度指揮和數(shù)據(jù)通信可依托超短波通信網(wǎng)集群模式。艦艦之間主要依托寬帶移動通信網(wǎng)進行綜合業(yè)務傳輸，還可依托超短波通信網(wǎng)進行數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸；艦艦、艦機之間的態(tài)勢分發(fā)、指揮命令發(fā)布等通過數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡完成。

對于軍警政聯(lián)合指揮，指揮所間通過岸上有線網(wǎng)絡通信。海上執(zhí)法艦船與海軍艦艇可通過寬帶移動網(wǎng)或超短波通信網(wǎng)進行海上協(xié)同通信；海上執(zhí)法艦船與民用船只主要通過海事VHF電臺通信。

三、功能性能指標

3.1系統(tǒng)主要功能

3.1.1業(yè)務服務功能

3.1.1.1岸基通信業(yè)務

支持岸基平臺綜合業(yè)務終端用戶間的話音、報文、即時消息和視頻等綜合業(yè)務通信；支持岸基平臺綜合業(yè)務終端用戶與岸基電話網(wǎng)用戶之間的話音通信；支持強拆、強占、呼叫轉移（含無條件呼叫轉移、無應答呼叫轉移、遇忙呼叫轉移）、通信保持、會議、錄音等程控通信功能。支持總隊信息中心與信息分中心實時顯示所管轄船艇位置及航跡功能，能夠以主動或被動的方式獲取船艇位置及航跡信息，形成船艇實時態(tài)勢信息地圖。信息中心可融合船舶自動識別系統(tǒng)的態(tài)勢信息，形成綜合態(tài)勢圖。支持信息中心可以連續(xù)或非連續(xù)地監(jiān)測重點船艇的位置信息，形成重點船艇的航跡信息圖。

3.1.1.2岸海通信業(yè)務

支持岸基平臺綜合業(yè)務終端用戶與海上執(zhí)法艦船話音用戶的點點話音通信；支持岸基電話網(wǎng)用戶與艦船話音用戶的一號通點點話音通信；支持岸基平臺綜合業(yè)務終端用戶與艦載綜合業(yè)務終端用戶的話音、報文、即時消息和視頻等綜合業(yè)務通信；支持岸基視頻應用系統(tǒng)與艦船視頻應用系統(tǒng)間視頻業(yè)務傳輸；支持岸基指揮所用戶與艦載指揮系統(tǒng)用戶間格式化數(shù)據(jù)以及指控報文業(yè)務傳輸。

3.1.1.3艦船間通信業(yè)務

支持艦船間艦載綜合業(yè)務終端用戶間的話音、報文、即時消息和視頻等綜合通信業(yè)務；支持指揮終端用戶無線模擬話音業(yè)務；支持傳統(tǒng)報文業(yè)務；支持艦載指揮系統(tǒng)用戶間的格式化數(shù)據(jù)以及指控報文業(yè)務傳輸。

3.1.1.4艦船內(nèi)通信業(yè)務

支持指揮終端用戶間的指揮話音、會議、聲力、廣播等艦內(nèi)指揮通信業(yè)務；支持指揮終端用戶與艦內(nèi)自動電話用戶和艦載綜合業(yè)務終端用戶的話音通信；支持艦載綜合業(yè)務終端用戶間的話音、報文、即時消息和視頻等綜合業(yè)務通信；支持艦內(nèi)自動電話用戶之間話音通信；支持強拆、強占、呼叫轉移（含無條件呼叫轉移、無應答呼叫轉移、遇忙呼叫轉移）、通信保持、話務臺外部呼入、呼出轉接等艦內(nèi)程控通信功能。

3.1.2子網(wǎng)接入功能

邊防部隊一體化通信系統(tǒng)支持岸海、艦艦間多種異構子網(wǎng)的綜合接入：艦艦間通信支持的子網(wǎng)包括衛(wèi)星干線網(wǎng)、衛(wèi)星支線網(wǎng)、編隊寬帶高速網(wǎng)、UHF子網(wǎng)、VHF子網(wǎng)、HF子網(wǎng)以及綜合數(shù)據(jù)鏈等；岸海間通信支持的子網(wǎng)包括衛(wèi)星干線網(wǎng)、衛(wèi)星支線網(wǎng)、短波自動接入網(wǎng)、綜合數(shù)據(jù)鏈等。

3.1.3碼頭接入功能

系統(tǒng)通過接入艦艇綜合信息接入設備實現(xiàn)移動平臺節(jié)點靠泊碼頭時艦岸之間話音、報文、即時消息、視頻等業(yè)務的岸基接入。

3.1.4綜合組網(wǎng)功能

實現(xiàn)對衛(wèi)星、短波以及編隊內(nèi)各種無線通信手段的綜合接入，實現(xiàn)岸海有無線網(wǎng)絡間以及編隊內(nèi)無線子網(wǎng)間的互連。

3.1.5互聯(lián)互通功能

支持對邊防部隊指控系統(tǒng)、艦船北斗系統(tǒng)互聯(lián)互通。

3.2系統(tǒng)性能指標

3.2.1支持用戶與業(yè)務分類分級

用戶分類分級：

用戶類別：8類，包含作戰(zhàn)、情報、通信、機要、政工、后勤、保障等用戶；

用戶等級：8級。

業(yè)務分類分級：

業(yè)務類別：8類，包含話音、報文、即時消息、格式化數(shù)據(jù)、指控報文、視頻等；

業(yè)務等級：8級。

3.2.2接入的無線子網(wǎng)類型

二代星TDMA綜合業(yè)務網(wǎng)和FDMA綜合業(yè)務網(wǎng)；

一代星衛(wèi)星干線網(wǎng)和衛(wèi)星支線網(wǎng)；

短波自動接入網(wǎng)；

UHF子網(wǎng)；

VHF子網(wǎng)；

HF子網(wǎng)；

編隊寬帶高速網(wǎng)；

綜合數(shù)據(jù)鏈。

四、效能評估

4.1提升邊防部隊體系執(zhí)法通信保障能力

邊防部隊指揮信息網(wǎng)絡體系統(tǒng)型優(yōu)化，著力提高邊防部隊網(wǎng)絡環(huán)境標準化水平，為基于邊防部隊通信網(wǎng)絡的指揮、服務保障、運行管理等各類用戶系統(tǒng)快速、有效地使用統(tǒng)一標準網(wǎng)絡提供基礎支撐；同時，實現(xiàn)邊防部隊大區(qū)域、遠程通信保障能力的整體提升。

4.2提高邊防部隊綜合業(yè)務應用水平

邊防部隊指揮信息網(wǎng)絡體系統(tǒng)型優(yōu)化，在繼承現(xiàn)有業(yè)務應用基礎上，支持IP數(shù)據(jù)等新型業(yè)務應用。同時，提供話音業(yè)務一號通，實現(xiàn)“一點接入、全網(wǎng)服務”的業(yè)務綜合使用效果，有力提高邊防部隊綜合業(yè)務應用水平。

4.3增強系統(tǒng)裝備綜合使用效能

邊防部隊指揮信息網(wǎng)絡統(tǒng)型優(yōu)化以一體化建設要求為目標，在現(xiàn)有邊防部隊通信系統(tǒng)裝備型譜下，通過對內(nèi)部流程的清理和優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)裝備對各類應用需求的統(tǒng)一支持，在不斷提高網(wǎng)絡服務效率的前提下，增強系統(tǒng)裝備綜合使用效能。

五、結論

本文通過研究基于融合通信的邊防部隊一體化指揮信息網(wǎng)絡，將通信手段、通信用戶及網(wǎng)絡等要素連接成網(wǎng)，重點解決多種異構網(wǎng)之間的互連問題，實現(xiàn)對通信手段及設備的綜合運用，并完成各種業(yè)務的自動路由、按需服務等功能，為邊防部隊用戶提供綜合一體化的信息傳輸服務，以充分滿足海上維權和綜合執(zhí)法的通信需要。

參 考 文 獻

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