空軍短波全球通信系統的衛星通信能力分析

王玉姣 袁磊

摘 ?要：短波全球通信系統具有設備較為簡單，設備通信距離遠等特點，在空軍中得到廣泛應用，因此本文對空軍短波全球通信系統的衛星通信能力進行分析。分析主要針對系統中短波收發信臺資源統一調度能力、短波控制信令與通信數據承載能力以及短波通信網絡信息分發能力三部分進行分析，從而為空軍通信能力發展給予啟示。

關鍵詞：空軍短波;通信系統;衛星通信;網絡信息

中圖分類號：TN927 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）17-0067-03

Abstract：The short wave（SW） global communication system is widely used in the air force because of its simple equipment and long distance communication. Therefore，the satellite communication capability of the air force shortwave global communication system is analyzed. The analysis mainly focuses on the three parts of the system：the unified resource scheduling capability of SW transceiver and transceiver，the carrying capacity of SW control signals and communication data，and the information distribution capability of SW communication network，so as to provide inspiration for the development of air force communication capability.

Keywords：air force short wave;communication system;satellite communication;network information

0 ?引 ?言

近些年來短波通信引起了專家們的注意，相對于以往的無線電通信、電纜通信、光纖通信等，短波全球通信系統能夠建立遠距離直接通信，且更加容易實現移動目標通信，并且不受環境影響，具有更好的機動性能，對于人為或其他隨機干擾引起的信號中斷問題更容易恢復，且每一信道一公里通信距離的造價低[1]。同時，短波全球通信系統設備具有操作簡單，設備通信距離遠等特點，短波全球通信系統在發展過程中逐漸被應用于軍事領域。經過大量的實踐使用與IP網絡技術的成熟，短波全球通信系統逐漸在空軍中得到應用。因此，對空軍短波全球通信系統的衛星通信能力進行分析，從而為空軍通信能力的發展給予啟示。

1 ?空軍短波全球通信系統的衛星通信能力分析

短波通信原本主要應用于用于自然災害區救援工作的組織安排與協調，且短波通信在隨機與預謀干擾下，發射速度與頻寬比值較小，且更加適用于無線電偵察設備。短波全球通信系統具有設備較簡單、組織靈活、通信距離遠、機動性強等優點[2]。而空間技術的發展讓衛星被摘、被毀已成為現實，因此對其技術特點進行深入分析具有現實意義。而該系統主要以HFGCS高度自動化的短波通信系統為依據，其主要采用有線地面支撐網絡將系統中各短波臺進行連接，并對其進行IP化，更加方便通信，讓其支持對空語音、數據通信。其系統結構，如圖1所示。

1.1 ?短波電臺收發信臺資源統一調度能力

通過結合HFGCS經驗，短波全球通信系統通過網絡IP化控制，也就是利用短波首發臺與控制器，從而實現短波多線路手法音頻與其IP鏈路轉化。通過對短波信號這一處理過程，從而實現短波電臺之間的數據IP化傳輸、調制信號承載以及遠程數據傳輸等，確保短波信號內部IP標準化[3]。根據電子傳導性與密度等短波信號模型中預測信道的不同，針對不同地理位置上的短波收發信號中動態配置的效果不同，從而提高通信效果。利用IP網絡技術，將全球各短波電臺站連接起來，建立短波電臺中間高質量IP質量跟蹤，通過對各短波信道之間數據進行比較，選擇最佳短波臺站與頻率。根據地面支撐網，實現最佳臺站路由、語言自動偵測、臺站切換以及有線電話全自動轉接等。

1.2 ?短波控制信令與通信數據承載能力

空軍短波全球通信系統主要控制方式采用的是，核心運作搭配模塊分化的控制方式，以短波IP協議STANAG 5066標準為主從而發展短波無線IP協議。地面支撐網數據由短波地面通信IP協議提供，在短波無線通信系統中通過調節IP協議，整合系統中全部的通信數據以及通信方式，建立起以短波IP為基礎的通信分網絡。引入標準的IP管理方式細化路由鏈接方式，以此提高空軍短波全球通信系統的信息共享能力以及信息的載荷能力。控制短波信令能夠針對短波的特性進行修訂，改變其信號波長度以及延時狀態，收縮傳輸信道帶寬窄程度等，短波通信固定與機動部分通信，如圖2所示。

空軍短波全球通信系統通信承載方式主要采用標準化應用層數據，將短波數據鏈路層與應用層數據相關聯，以此實現載荷擴充。短波無線IP能夠實現短波機動設備與地面接入網設備的最小開銷，從而對IP地址與地質信息等進行管理。核心控制器通過調試子通信網絡，間接對承載方式進行控制，配比標準載荷模量優化實際使用信道的動態配置方式，以此實現承載控制，將不同的短波臺站進行組合。通信承載方式會轉變成以中音頻信息為主體，壓縮短波調頻數據并附加在音頻信息上，通過音頻IP承載進行傳輸。空軍短波全球通信系統通信承載方式可以實現信息遠程調度分離，中心控制器臺通過IP網絡對載荷數據進行方式轉換，調整串口編碼的位數，以此實現信息遠程調度分離。

1.3 ?短波通信網絡信息分發能力

空軍短波全球通信系統作為一個全IP化的網絡系統，各短波站臺、地面支撐網與空中移動平臺之間均采用IP技術作為支撐。IP路由能夠實現空中移動平臺的地址動態分配和移動，將其分為若干個低空短波IP子網，短波挑戰與機載短波電臺利用獨立IP網絡進行數據傳輸，而地空通信則采用短波無線IP進行數據傳輸。短波通信網絡主要分為無線通信與有線通信兩部分，相對于無線分布的帶寬較窄，信道資源有限的特點，有線通信帶寬較寬，通信更加可靠，改變了無線通信容易受到電離層變化、自然條件變化等因素影響的情況[4]。空軍短波全球通信系統中短波通信網絡信息發布能力主要體現為系統存儲轉發能力與信息種類分類能力兩種。系統中以地面支撐網中部署信息分發為基礎，通過與短波電臺相配合，提供差異化通信服務，能夠有效增加系統數據存儲與轉發能力。在短波通信中，數據通信與語音通信具有極大的差異性，數據通信能夠在更低速率下更加可靠的實現遠距離通信。同時短波數據通信用數據可復制特性，增加數據存儲轉發功能，當數據傳輸過程中發生傳輸路徑切換或中斷時，短波電臺能夠將數據存儲下來，等鏈路恢復后繼續完成轉發，提高數據傳輸安全性。當出現有線通信需要進入無線通信的情況時，按照數據種類將其分為優先級，讓高級別數據先行使用無線通信通道。

1.4 ?端到端通信保密能力

短波通信網絡主要提供語音通話與數據通話兩部分，為保證體制保密性，按照不同的網絡設備采用相應的保密通信技術。參考HFGCS計劃中保密通信協議（SCIP，Secure Communication Interoperability Protocol），系統提供固話與短波電塔之間通話的傳輸保密。其主要根據保密通信互通協議SCIP作為工作應用層端到端之間的保密互通標準，針對不同設備進行加密算法從而保證數據參數機密性。系統中無線通信主要利用無線線路保密技術，固化部分利用IPSec保密技術進行數據傳輸。在這一傳輸方式下，雖然經過對數據進行解密、再次加密計算的開銷增加，但能在極大程度上減少其安全隱患。其端到端信息傳輸示意圖，如圖3所示。

根據長期發展形式來看，通過借鑒HFGCS全球短波通信系統端到端保密通信互通技術經驗，對端到端保密互通協議進行設計，解決地面固定傳輸設備與短波電臺之間端到端信息傳輸保密問題。短波全球通信系統端到端保密互通技術，主要分為密鑰管理、加密、語音編碼等幾個部分，其中密鑰管理采用公鑰密碼形式，對秘鑰進行協商;而加密技術采用協議方式，對不同通信設備進行計算合集，支持多種加密算法，在通信前根據各設備計算能力對其算法進行協商。

2 ?結 ?論

空軍短波全球通信系統作為目前空軍重要的信息基礎設施，也是空軍衛星通信的通用手段之一。我國要想在實際應用中使短波全球通信系統得到快速發展，應在借鑒HFGCS經驗的同時，加強短波電臺IP承載技術，確保短波通信網技術發展的可持續性。

參考文獻：

[1] 聶晶，尹紅剛，喻陽，等.風云氣象衛星與潛在國際移動通信系統用戶終端在1695～1710MHz頻段兼容性分析 [J].氣象科技，2017，45（4）：622-628.

[2] 張琪，林輝.基于STK軌道預報數據的北斗衛星導航系統頻譜監測選址分析 [J].電信科學，2018，34（5）：72-80.

[3] 郝明，張建龍，張鳴之，等.基于衛星通信的輕型野外地質調查數據實時傳輸系統應用——以西南地區野外地質調查為例 [J].桂林理工大學學報，2018，38（1）：78-83.

[4] 高媛.海上近距短波通信系統中的干擾抑制算法 [J].艦船科學技術，2018，40（16）：97-99.

作者簡介：王玉姣（1988.07-），女，漢族，湖南隆回人，助理工程師，本科，研究方向：通信傳輸;袁磊（1984.03-），男，漢族，山東壽光人，助理工程師，本科，研究方向;機電一體化。