1 引言
随着作战人员与各级军事梯队的无缝连接变得越来越重要，美军各军种已经认识到需要找到创新方法以确保动态、安全的网络和通信环境。2018年2月，美国陆军网络跨职能团队（N-CFT）和美国陆军战术指挥、控制、通信项目执行办公室（PEO-C3T）与行业内人士进行了首次技术交流，并正式发布了《美陆军网络现代化计划》，以期确定美国陆军未来网络现代化的发展路线图。
该计划将网络传输、任务指挥应用程序和服务整合在一起，主要包括四个现代化优先项：（1）创建一个统一的网络传输层，确保在对抗环境中提供优于对手的网络传输能力；（2）为任务指挥应用程序构建通用操作环境；（3）提高联合部队和盟军的互操作性；（4）提高指挥所机动性和生存能力。美陆军N-CFT和PEO-C3T共同负责网络现代化计划工作的开展。为了实现现代化计划的首要目标，美陆军领导人确定了美陆军“综合战术网”（ITN）的工作方向。开发人员将以能力集（CS）的形式推进ITN的演进。
ITN本身并不是一个全新的网络环境，它是一种新的作战概念。在ITN概念下，美陆军将把军队目前的战术网络环境（应用程序、设备、网关和网络传输）与商用现货（COTS）组件和传输能力结合起来，它更多依赖于允许军队不断迭代的“开发运营”（DevOps）模型，以实现拒止、间歇和在有限带宽（DIL）环境下的通信能力。
ITN利用了一种网络环境，允许通过一个统一而又多样化的网络进行安全信息交换——同时利用商业和军事传输的优势，在降级环境下为指挥官提供多条通信途径。
ITN让指挥官能够根据作战环境选择不同的通信方式，如军用无线电台、军用卫星通信、商用蜂窝网络等。ITN有三个主要优点是以前不具备的，分别是：通信冗余；前所未有的态势感知能力；为下级部队提供“安全但非密”（secure-but-unclassified，SBU）能力，减轻作战部队负担，增强与联盟伙伴的信息共享能力。
正在探索的“ITN结构”包括：先进的组网波形、战术数据链路主机、系留无人机、跨域解决方案、战术数据中心、小孔径卫星通信、媒体服务器（战术）、战术边缘空中/地面一体化、数据链网关、指挥所集成hub和铱星终端。
美陆军的策略是依照“开发运营”（DevOps）模型，即通过一系列连续、同步的评估，包括开发测试、试验和运行测试活动，对ITN进行测试。从这些测试活动中获取的数据将加快美陆军ITN的设计决策，集成商和开发人员可以与用户和供应商合作来增加新功能。
2 “开发运营”（DevOps）模型
面对势均力敌对手的挑战，美军不断寻求解决方案来缩短冗长的传统采购周期，并加快战术网络现代化步伐。为支持这项工作，美陆军战术指挥、控制、通信项目执行办公室（PEO C3T）和美陆军未来司令部跨职能团队（AFC-CFT）共同开发了一种“开发运营”（DevOps）模型，将DevOps模型贯穿到系统开发、采购的整个过程中，听取美陆军士兵的反馈意见，快速改进关键的任务指挥和战术网络系统，从而加快新作战能力的部署。综合战术网（ITN）依赖DevOps实现快速开发部署。
“开发运营”（DevOps）模型
如前所述，美陆军网络现代化战略关注四个现代化优先项即四条行动路线（LOE），每条行动路线都采用DevOps模型，通过试验在能力开发过程中将能力尽早交付给士兵，从而明确未来作战系统的设计选择。
美陆军网络跨职能团队（N-CFT）正在进行实验，为美陆军提供便携式、中到高带宽的超视距通信和网络功能，使旅及旅以下编队能够在本地联网并访问任务指挥语音和数据。
ITN最初是一个连级DevOps试验，使用一种“安全但非密”（SBU）的网络能力，由第82空降师第508伞兵团（1-508 PIR）第1营在战术边缘开展试验。连级试验的成功使该营在2017年11月成立了一个联合战备训练中心，2018年3月在希尔堡举行了排级训练演习，试验项目扩大到任务指挥能力。美陆军战术指挥、控制、通信项目执行办公室（PEO-C3T）与美陆军网络跨职能团队（N-CFT）、美陆军部队司令部（包括1-508空降步兵团和第1、第2安全部队援助旅）密切合作，开展试验和概念验证工作。
开发测试过程的结果将为未来战术无线电产品的技术选择和产品开发提供决策信息。与行业合作伙伴及时沟通，并利用来自战区、网络集成评估（NIE）和士兵用户评审团的士兵反馈意见，帮助美陆军加快形成作战所需能力，随着技术不断发展，使士兵在作战中始终保持优势。
3 ITN构建基础
目前，美陆军已经具备了可以解决战场上固定式、烟囱式和不同通信组件之间通信限制的技术。在综合战术网（ITN）的帮助下，各种通信能力都能够更有效集成到一个弹性、具备移动能力的作战网络中。这可使联合作战中的士兵、战车、固定式指挥控制中心和空中资产实时、无缝共享关键作战信息。
多年来，美陆军已经开展了许多工作来构建作为ITN基础的各种作战指挥系统。例如，美陆军已经构建了基于GPS的部队跟踪系统——联合作战指挥平台（JBC-P）、面向数字化战场的移动测绘系统——未来指挥所（CPOF），以及情报数据库——战术地面报告系统（TIGR）。
为ITN构建的能力将以使用卫星和地面通信技术的战术级作战人员信息网（WIN-T）为基础，利用不同位置的不同通信信道和不同规模的服务器栈来应对失去通信能力的情况，并在这种情况下仍保持对数据的控制能力。这些作战能力与伊拉克和阿富汗战争中的能力相同，只不过这些能力未来将具备移动性。构建这种安全网络面临GPS干扰、电子战干扰或赛博入侵等挑战，因此需要构建一个具备自愈能力和内置冗余性的网络。
目前的大部分指挥与控制架构都为未来的综合战术网提供了概念和技术，但仍存在一些限制因素，主要涉及系统间的完全互操作性。例如，JBC-P可使用数字地图上的标记来显示友方和敌方的关键地理位置数据。新型卫星的吞吐量可大幅降低该系统的反应时间，可使该系统快速更新，以便移动中的士兵能够跟踪快速变化的细节。JBC-P的快速更新能力在与其他系统交互时需要其他系统实时提供支持。
目前，ITN的开发工作注重保持各系统间的互操作性、实时同步性和安全性。例如，JBC-P与TIGR情报数据库之间的快速、无缝和安全接口可大幅提升作战效率。TIGR数据库可提供一条特定线路的情报信息和威胁信息，通知移动中的部队交战发生地点或可能存在简易爆炸装置的地方。
4 ITN演进
美陆军将以能力集（CS）的形式推进综合战术网（ITN）的演进。2028年是美陆军实现全面网络现代化的时间表，在此之前，美陆军将每两年发布一次能力集，同时通过插入新技术不断增强网络。与此同时，美陆军将从一系列由士兵领导的能力试验和评估中得到反馈，从而做出明智的网络设计决策。
2019年，美陆军从综合战术网（ITN）能力技术开发阶段迁移到评估测试阶段，并将在2020年对这些能力进行集成和测试。截至2019年初，部分ITN已经在阿富汗部署，2019年驻扎在阿富汗的战斗旅将全部升级到新型网络标准。此外，2019年，美陆军还将完成其“增强型远征信号营”（ESB-B）能力包的构建，为后续能力迭代部署提供支持。
位于北卡罗来纳州布拉格堡的第82空降师第1旅级战斗队（BCT）将第一个接收作为“能力集21”（CS21）一部分的ITN初始设备。ITN的部署将于2020年初开始，为即将到来的全球快速反应部队任务做准备。从2021财年开始，美陆军打算将初始的ITN能力分配到四个步兵旅战斗队和远征信号营。2023年开始装备斯特赖克旅，2025年开始装备装甲旅编队。
第一个重要里程碑是“能力集21”（CS21），它包括更小、更轻、更快的通信功能和易使用的应用程序和设备，通过改进的网络安全和管理系统实现多种通信连接方案。美陆军将于2020年4月开始大规模采购CS21，2020年夏天开始CS21集成测试。
此外，美陆军正在为“能力集23”（CS23）奠定基础，该能力集将着重增强网络性能和弹性，如增强高容量商用卫星通信、受保护卫星通信波形、低地球轨道（LEO）星座以及空间互联网等能力。这些能力将为机动作战提供更高的带宽和移动性，以及初步云能力和抗干扰技术。
到2025年，美陆军综合战术网（ITN）自动化程度将更高，防护能力更强，具有完整的云功能、自动化网络管理和决策工具、5G或类似的通信连接、先进的空地通信和网络安全能力。“能力集25”（CS25）计划为美陆军网络引入云计算能力，包括自动切换功能，类似手机在Wi-Fi和LTE之间的自动无缝切换。
到2027年，美陆军综合战术网（ITN）将通过强化无线连接、人工智能、机器学习、通用操作环境、减少电磁特征等功能，帮助增强指挥官的决策过程，为实现“多域优势”提供支持。
美陆军的目标是到2028年实现全面网络现代化，开展多域作战。这就是为什么美陆军已经计划在2021、2023、2025和2027年进行连续网络升级。但美陆军已经明确表示，这并不是终点，网络现代化升级没有止境。即使是即将到来的CS21，美陆军仍在研究将采用何种技术，后续两年一次的升级也都处于不断变化之中，美陆军特意留出空间添加最新技术。事实上，即使是已经部署到专用通信单元的升级，如“增强型远征信号营”（ESB-E）能力包，也是可以改变的。
5 ITN采用的技术
在综合战术网（ITN）的开发过程中，美国陆军一直在寻求利用最新技术提升部队的作战能力，这些技术包括软件可编程无线电技术、人工智能和多分叉网络技术。与美陆军之前开发的联合战术无线电系统（JTRS）不同，软件可编程方法基于商用网络和商用波形，可让美陆军时刻保持对最新技术的利用。
软件可编程无线电技术使每部电台在一个地面自组网中都可作为一个路由器或节点运行，并通过高带宽波形传输语音、数据和视频信息。这可使士兵不需要依赖固定基础设施，通过移动网络共享信息，从而获取作战优势。但是，有时这些网络会受到视距连接的限制，并且与无线电台类似，这些网络还会发射能够被敌方探测到并操纵的信号。未来，需要利用如加密技术这样的商用和政府技术来强化网络安全。
此外，ITN的开发还需要人工智能技术。人工智能技术可处理大量以IP信息包形式通过高带宽波形传输的数据，一旦数据抵达目的地，信息必须快速解密、组织和处理，告知决策者快速变化的战场态势。在这一过程中，使用人工智能技术有许多益处。可使用人工智能技术和高级算法，将接收数据与大量数据进行快速对比，分析和组织时敏信息，帮助指挥官更快地做出时敏决策能力。
多分叉网络可更好地防御不断增加的各种攻击形式，如网络入侵尝试或电子战。为此，业界正在开发能够向特定方向定向发射窄波束的天线。通过收窄信号波束或对信号波束进行定向，移动中的指挥与控制系统所发射的易被探测电子信号会大幅减少。此外，多分叉网络还可提升网络的作战生存能力，例如当无线电通信面临威胁时，可通过卫星通信、蜂窝网络或赛博网络等其他通信方式传输信息。此外，美陆军正寻求开放式体系架构，以通用标准构建不同系统，以便快速采用新技术。
6 ITN近期进展
美陆军将综合战术网（ITN）的实现放在了优先位置。为了更好地阐明ITN在美陆军现代化中所起的作用，这里着重介绍近期的几项新进展，这些进展说明了美陆军是如何积极推进ITN计划的。
6.1 美陆军NIE 18.2评估综合战术网（ITN）
2018年11月，美国陆军在德克萨斯州布利斯堡开展的“网络集成评估18.2”（NIE 18.2）中对综合战术网（ITN）进行了评估。
NIE是ITN实施的第一阶段，主要关注营及以下分队。通过胸前携带的Android设备，战场上的士兵可以访问共享照片或地图，利用这些照片或地图上的数据和图像获得前所未有的态势感知能力。这不仅可以让士兵知道战场上其他人的位置，还可以让指挥所人员了解士兵的位置，并在整个部队中共享战场态势。ITN提供了一种全军共享图像，使高级指挥官可以与营长和连长交谈，各级指挥官还可以共享信息，让整个部队都能看到。这使得部队可以同时解决多个问题。
NIE 18.2关注的一个领域是在对抗环境下使用ITN组件。ITN的核心（同时也是它的起源）是美国陆军的“安全但非密”（SBU）能力。作为ITN的一部分，士兵们使用安全和“安全但非密”（SBU）网络环境，允许数据按照密级进行分类，从而简化训练和网络初始化。SBU没有将作战分队仅限制在加密网络中，而是通过提供其他选择减轻了通信负担。ITN组件采用士兵熟悉的商业手持能力减少训练需求。
NIE 18.2 ITN的评估和试验有助于为ITN的设计决策提供信息，并为2019年开始的网络跨职能团队（N-CFT）旅级评估提供数据。
在NIE 18.2中，第82空降师第508伞兵团第1营士兵试验了包括“奈特勇士”和AN/PRC-148C在内的综合战术网（ITN）组件。
（1）SBU增强“奈特勇士”系统
随着“安全但非密”（SBU）通信架构被纳入ITN，美陆军现在有更多机会在降低成本的同时进行通信。通过将SBU并入网络，士兵们能够利用商用蜂窝网络，如4G、LTE和Wi-Fi，以及其他商用波长进行通信。此外，士兵们还能够根据需要补充这些网络，增强连通性。在营及以下采用SBU架构增加了美军与盟军共享无线电和通用作战图的选择。
随着SBU架构被纳入综合战术网络，士兵现在可以通过“奈特勇士”系统获得增强的能力。这只是美陆军在CS21下改进ITN的一个例子。
“奈特勇士”是一种综合态势感知系统，可以通过下车指挥官身上的移动电话类型的设备进行访问。通过该系统，指挥官可以使用一种地理参照地图应用程序，为其提供自己以及其他装备“奈特勇士”的人员或设备的位置。
当从涉密网络转向SBU时，“奈特勇士”可以改变其设备分类，从而改变其可以接入的网络。无线电网络的分类等级也决定了“奈特勇士”设备的安全等级。随着SBU的引入，士兵们现在可以储备更多适用的通信设备，包括支持“奈特勇士”的设备。
在CS21下，PEO C3T也在评估支持TSM波形的设备及其在ITN中的作用。随着新波形和访问其他SBU网络的能力的增加，“奈特勇士”可以实现功能的全面增加。这提高了数据传输量，改变了网络连接方式和士兵间的交互方式。
（2）AN/PRC-148C支持TSM波形
ITN组件包含AN/PRC-148C双通道组网电台，该电台以TrellisWare TSM商用波形和单信道地面和机载无线电系统（SINCGARS）波形为特色。美陆军称其能极大地提高美军及其盟军的互操作能力和战术通信方式。
AN/PRC-148C是在AN/PRC-148的基础上改进的多频段组内/组间无线电台，是一种手持式双通道组网电台，可同时提供双通道窄带和宽带业务。这种电台保留了SINCGARS单通道无线电波形、卫星通信综合波形（IW），并添加了第二个宽带信道以提供网络、数据和视频能力，提供实战辅助支持以及嵌入式GPS卫星导航和定位。AN/PRC-148C可以为用户提供更高音质、更大数据吞吐量，并能提供更强的指挥控制能力。特别是特高频（UHF）卫星通信功能的引入，使美军能够在全球范围内，在运动中、恶劣天气条件下保持通信。
需要特别指出的是，AN/PRC-148C改进型新电台引入了一种新波形，即与美国TrellisWare公司合作研发的TSM宽带网络波形。这种波形能在移动自适应网络中可靠通信，克服了士兵无线电波形（SRW）所存在的问题，每个网络的节点由SRW的30～40人扩展到200人以上。不但克服了相关频谱问题，还保证了话音和数据信道的能力，能够支持定位位置信息、聊天功能和视频流。TSM波形在恶劣的多径和高动态环境依然可以提供可靠的语音和数据通信。这意味着用户不但可以建立规模更大的网络，还能在城市环境，山洞、隧道和建筑等各种复杂环境中提供可靠通信，传输话音、视频和数据。
TrellisWare的核心技术称为阻继网络（Barrage Relay Network，BRN），实现了比传统MANET更可靠的性能。TSM可以运行在许多软件定义无线电（SDR）设备上，为战术环境使用的电台提供可靠性能。
6.2 第50远征信号营测试ESB-E通信套件
尽管美陆军称WIN-T不足以应对高机动的高技术战争，并在2017年中止了该计划，但目前大部分的WIN-T仍将在未来几年里继续服役。虽然美陆军迫切需要推进现代化进程，但军队规模庞大，所以任何合理的预算都需要十年的时间来调整，因此美陆军全面现代化的目标日期是2028年。但是WIN-T的关键部分将很快被替换，一些精选部队将在短期内完全摆脱它，首先是位于布拉格堡的第50远征信号营。远征信号营的作用是为其他部队提供战术网络通信支持。
2018年10月，第50远征信号营开始上交其所有WIN-T装备。2018年12月，第50远征信号营在北卡罗来纳州布拉格堡的训练任务中首次使用了一种更轻小、更机动灵活、便于操作的通信套件——“增强型远征信号营”（ESB-E）。目前，该营的所有三个连都在使用这种新装备，该装备可以增加部队小型网络节点数量，从而在不降低能力的前提下缩小远征信号营规模。ESB-E某种程度上是为了增强特种部队之类的部队单元以前受限的通信能力。因为这些套件轻便、可扩缩、更容易配置，可以为指挥官使用信号设施支持作战赋予更大的灵活性。
ESB-E用到的设备包括：大、中、小型三频段卫星碟形天线和网络基带设备包；运输箱装地面视距电台（加大带宽）；数分钟即可让网络上线的安全Wi-Fi。在美陆军网络跨职能团队（N-CFT）和美陆军战术指挥、控制、通信项目执行办公室（PEO-C3T）的协助下，第50远征信号营测试了ESB-E通信套件，它可以在竞争性环境下提供强化的通信能力。
ESB-E研发团队采用“开发运营”（DevOps）模式，从概念批准到装备第一个连只花了8个月。每个连的新装备版本不同，这些新装备经历不断的“现场测试、修改、再测试”逐渐完善。在不到12个月的时间里，经过十几次修改，美陆军获得了一个全新的ESB-E。这不仅意味着新的装备，还意味着新的人员、培训和组织，甚至是重组的车辆调配场。新编队可减少18%的士兵和一半车辆。ESB-E可以部署在商用飞机上，而不是重型空军运输机上，基础网络套件实际上可以装在舱顶行李箱内，但它可以为60%以上的指挥所提供通信。
最终的ESB-E设计于2019年10月交付，之后美陆军将决定是否按照最新型号的ESB-E重组其他远征信号营。然而，所有ESB-E并不都一样。为第18空降师提供支持的营可能需要具备空降兵资质的通信技术人员，而为快速移动的装甲师提供支持的营可能需要不同的地面车辆。美陆军也一直希望在ESB-E部署后可以不断为其增加新技术。
6.3 美陆军选定MPU5电台实施ITN现代化
2019年4月，美陆军N-CFT和PEO C3T选定Persisitant System公司的MPU5电台完成一项网络现代化合同。这一合同意味着美国陆军在综合战术网（ITN）现代化领域迈出了重要一步。
在此合同下，Persistent公司将提供MPU5 MANET电台、双一键通设备、扇形天线，跨射频频谱的Wave Relay® MANET、场地支持服务与用户培训等。MPU5网络电台将进行12个月的评估。Persistent公司表示，在未来12个月中，将致力于交付一种规模可变网络，为士兵提供实时态势感知能力，在对抗性与拥塞电磁环境下向士兵提供高可靠通信服务。
MPU5采用了Persistant公司的Wave Relay® MANET技术，这是一种商用移动自组网解决方案，可以提供一种灵活的扁平二层网络，提供直至徒步士兵一级的无缝隙鲁棒网络传送能力，为士兵带来更好的实时态势感知接入能力，在任务关键场景中实现更好的决策，以及更快的行动能力。
Wave Relay®是一种生态系统。Wave Relay® MANET能够不断快速适应地形和其他困难环境条件的变化，从而最大限度提高连通性和通信性能，并采用专有路由算法，让用户可将大量网状连接设备纳入到网络中，由这些设备本身构成通信基础设施。Wave Relay® MANET有很强的通用性，可于战场上在L、S或C波段链路间快速切换，适用于满足不同任务需求。MPU5将Wave Relay® MANET集成到美陆军的综合战术网（ITN）架构中，将使士兵成为网络的中心。
6.4 美陆军采购PRC-162电台扩大ITN接入
2019年7月下旬，美陆军授予柯林斯航天系统公司第六份PRC-162软件定义地面电台订单，作为其手持、背负和小型电台（HMS）项目的一部分。此次采购意义非凡，因为软件定义无线电不仅可以增强美陆军通信系统与传统系统和盟军系统之间的互操作性，还有助于扩大综合战术网（ITN）的接入能力。
PRC-162是一种双通道战术地面电台，既可单兵携带也可车载，它将使美陆军能够利用新一代通信能力，如美国防部的新型移动用户目标系统（MUOS）卫星移动通信能力，同时保持与传统波形的互操作性。其开放架构设计还允许未来进行软件升级。
2019年10月，柯林斯公司首次使用其第六代ARC-210软件定义机载电台与PRC-162战术地面电台通过实时MUOS网络成功进行通信测试，显示了MUOS通信在战场上从空中到地面的真正互操作性。
ARC-210和PRC-162都属于柯林斯航天系统公司TruNet™网络化通信系列产品的一部分，该系列产品包括地面和机载无线电、先进的组网波形、应用、保障和服务，使地面和机载电台能够实时交换关键数据、图像、语音和视频。
当今多域作战的成功，很大程度上取决于是否能实现安全可靠的通信，美陆军下一代地面电台PRC-162将提高部队的态势感知能力和战术优势。
7 结语
为实现美陆军网络现代化战略，美陆军提出一种新的战术网络方法——综合战术网（ITN）。ITN不是新网络而是一种概念，旨在将商用现货技术与现有网络系统结合起来，增加网络弹性，保障士兵在严峻信号环境下的通信能力。美陆军领导人表示，ITN系统能增强远征和机动性，并使军队能够跟上频繁的商业更新步伐。
ITN能提供更好的任务指挥、态势感知和空地一体化能力，可以弥补连级能力的不足，也能根据部队作战环境或指挥官的目标进行定制。美陆军希望通过ITN能力为战术边缘提供带宽更高、鲁棒性更好、敏捷可靠的网络。
美陆军综合战术网（ITN）提高了美陆军机动编队的作战能力。它与美陆军的网络现代化战略相一致，使美陆军能够跟上技术变革的步伐，并及时插入新能力，确保美陆军能应对新出现的威胁，并保持优势。
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