浅析美陆军网络现代化工作的进展

转自远望智库装备参考2019年7月6日
李皓昱、赵锋
 

简介:2019年6月,美陆军战术指挥、控制和通信项目办公室(PEO C3T)负责战术网络的项目经理Greg Coile上校结束了四年任期。在Coile上校任职期间,项目办公室负责为战场上从营到军及前线部队指挥官的行进中任务指挥需求提供战术网络支持。所提供的视距和超视距战术网络传输设备可实现全球任务指挥以及任何位置的语音、视频和数据交换。本文整编自过去十年中一直担任美陆军战术网络项目部公共事务主管的Amy Walker 对Coile上校的访谈,其中探讨了美陆军迈向其“统一网络”愿景的挑战和必要条件。

        1  “统一网络”的使命和愿景        

过去,美陆军的各个项目只专注于各自的特定作战需求,网络集成能力无法满足高节奏作战行动的需要。并且,美陆军一直尽可能地以最快的速度交付能力,以支持伊拉克和阿富汗战争期间不断发展演变的反叛乱行动,并被迫在此过程中完成整个网络的集成。当前美陆军所面临的是均势或近均势对手的潜在威胁,这就要求对其网络现代化工作进一步进行整合和统一。

美陆军把战术网络视为“陆军的统一网络”,而不仅仅是无线电或卫星终端。在这一“统一网络”愿景的指引下,战术网络项目经理、PEO C3T和陆军范围内的相关组织和利益相关者必须以同一视角看待网络现代化并开展相关工作。“统一网络”要求这些组织成员模糊组织界限,齐心协力地协同工作,以更有效的方式提供创新的集成能力。

对于陆军来说,最大的挑战之一就是其庞大的规模。要向陆军的所有三个组成部分——现役陆军部队、陆军预备役部队和陆军国民警卫队部署能力需要一定的时间。因此,美陆军必须前瞻性地思考并展望未来技术,确保尽早地做出明智的决策。陆军必须从顶层来审视整个网络,然后对各个项目层进行优化,确保网络的集成和内聚性。所有参与方必须共同努力设计和开发通用的网络传输层标准,确保统一开发和采购新技术。

 

图1 士兵可通过移动战术指挥卫星通信终端进行远程通信并连接到互联网

        2 未来五年的技术布局        

随着对带宽和应用性能需求的不断增长,陆军将来的重点是制定利用关键颠覆性技术的最佳解决方案,例如低地球轨道(LEO)和中地球轨道(MEO)卫星星座,并将这些能力整合到未来的战术网络中。与人们所熟悉的传统大型地球同步卫星相比,这些较小的LEO和MEO卫星更邻近地球并且数量更多。每个MEO星座包含十几个MEO卫星,LEO星座则有超过100个小型LEO卫星。这些LEO和MEO星座有助于提升卫星通信的动中通能力,可为陆军在竞争环境中作战提供更加灵活多样的通信能力。

在使用LEO和MEO卫星时,信号不必传输到很远的传统大型地球同步卫星,因此可以将更多的发射功率用于通信,显著增加了带宽并降低了延迟,从而极大地提高整个网络尤其是应用层的性能。这些解决方案还可以使陆军能够在安全的掩体内实现更复杂的网络功能和任务支持能力,降低通信复杂性,并可持续进行有效的维护。此外,由于地面天线的小型化,从而增强了作战部队的可部署性和机动性。

虽然目前仅有一些商用MEO卫星投入初步应用,也仅发射了一些LEO卫星和原型,但随着技术的不断改进和更多客户开发利用这些能力,预计LEO和MEO的数量将大幅增加,使战术级通信能力得到极大的提升。

LEO和MEO卫星是支撑“统一网络”愿景的完美范例。陆军必须从整体上考量网络,不能再像以往那样为各个系统项目提供各自的地面卫星终端。陆军需要尽早制定总体决策,并利用经济优势来购买LEO和MEO星座的带宽,由其中一组星座为部队提供主要的通信支持,其他星座则作为备份。如果陆军在卫星星座的采购过程中决策得当,各部队单位就可以获得全天候的卫星通信能力。届时,卫星网络就像手机网络一样,不必再通过申请才能在特定的时间内使用。

美陆军期望在2025年至2027年能够使用这项技术,最初的原型设计预计于2023年完成。战术网络项目经理计划今年夏天使用新型商用现货天线在实验室内进行初步试验和演示。

 

图2 低、中和高地球轨道卫星示意图

        3 美陆军目前的需求        

Coile上校表示,远征或快速部署以及在战场上具备越来越强的机动能力,一直是陆军最为迫切的需求。但是,当战术网络项目部研究潜在的大国威胁时,还必须关注信号路径的多样性(不同的网络传输方案),必须提供多个视距和超视距信号路径,从电子战和赛博视角提高作战灵活性和弹性。此外,战术网络项目经理将继续使设备更易于操作,具有相同的外观和体验,并且在维护方面具备较高的可靠性。新的远征战术网络传输方案,如充气式可移动战术指挥通信卫星终端,可在不到30分钟的时间内投入使用,为部队增加了作战灵活性,并使部队能够独立完成系统装备的保障。

战术网络项目部还降低了系统的复杂性,提高了许多传统的核心车辆系统集成的可靠性,同时减小了尺寸、重量和功率,使这些系统具备更强的远征能力。连队新增的系统装备主要包括现代化的轻型战术通信节点、轻型网络运营安全中心、下一代网络接入点与士兵网络扩展。这些装备目前集成在“悍马”车上,而不是更大型的战术车辆,因此可以轻松地进行空运。

同样,战术网络项目部正在以更广阔的视角审视事物,并尝试全面扩展和整合功能。即将推出的网络运营工具将进一步体现陆军的战术网络设计理念,使信号员可以同时监控、管理和保护整个网络,并使网络能够灵活适应使命、任务和目的。

        4 经验教训        

美陆军认为,随着其对手发生变化,作战概念必须随之改变,这同样也推动了需求的演变。Coile上校任职期间获得的最宝贵的经验就是:由于敌人的行动总是出其不意,因此美陆军必须保持项目的敏捷性,并能够适应不断变化的要求。

战术网络管理的目标是从更广泛的需求范围开始,并利用实验室、士兵实验和反馈来逐渐缩小需求范围,以便为系统装备的所有部署决策提供信息。例如,美陆军正在试行一种名为增强型远征信号营(ESB-E)的新组织原型,为第50远征信号营(ESB)提供各种具有可定制性、可扩展性,并具备更高的敏捷性和远征能力的战术网络设备方案。

增强型远征信号营的主要概念最初并非基于装备,而是基于组织结构的变化以及单位的运作方式。战术网络项目经理作为装备提供方,部署了能够支持更广泛作战概念的设备。以前,陆军为各战术单位配备的是能力相同的标准尺寸卫星设备,现在改为配发设备工具箱,允许各单位根据特定任务量身定制其将要使用的通信设备。

第50远征信号营的三支连队退还了以前的战术网络传输设备。今后,这些战术部队将分别试用不同的具备更强远征能力的战术网络设备,包括小型、中型和大型卫星天线和网络基带设备包,这样陆军就可以确定满足远征信号营未来需求的设备特性。战术网络项目部正通过各战术部队的直接反馈来为陆军的所有24个远征信号营制定未来的设备解决方案和部队结构。

在“统一网络”愿景的指导下,战术网络项目经理与陆军的网络跨职能团队合作,在短短八个多月的时间里,就完成了一体化战术网从概念审批到首支连队部署的所有工作,并于2018年11月初实现了初始作战能力。随后,战术网络项目经理又完成了余下两支联队的部署工作,从原始概念到完成实际部署总共只用了一年时间,这一切都离不开敏捷性。远征信号营可以使用可伸缩的通信设备来满足特定任务的需求。因此,随着初始、早期进入任务的不断增多和包围行动的开展,信号营可以添加更多组件来支持更多用户。

战术网络项目经理通过试行增强型远征信号营获取了许多宝贵的经验,并将其应用于一体化战术网和安全部队援助旅的相关工作。战术网络项目经理还向安全部队援助旅提供创新和不断发展的远征战术网络和无线电通信设备包,为阿富汗安全部队提供建议和援助支持。

Coile上校认为,另一个重要的经验教训是利益相关者的管理,让陆军了解即将到来的决策点。当战术网络项目经理积极地与利益相关者保持一致并积极地为陆军决策提供建议时,始终能收获最佳、最有效的结果。战术网络项目经理不断利用任务指挥上校委员会和任务指挥将官管理委员会等论坛,推送有关当前和未来工作的最新信息。

过去,战术网络项目部与陆军缺乏沟通,只顾执行其自己的任务而没有不断向陆军提供反馈,这样做显然是有问题的。当战术网络项目部了解到缺乏沟通所造成的影响以及需要做出哪些艰难的决定时,就可以制定更有效的决策。目前,战术网络项目部正为与陆军开展紧密的合作,朝着实现“统一网络”这一愿景不断迈进。