面对未来大国对抗需求,美陆军于2018 年启动网络现代化计划,从构建统一任务指挥通信网、统一整合任务指挥系统、提升互操作能力、提升指挥所的生存能力与机动能力这四条行动路线入手,依托“能力集21、23、25、27”开发和部署现代化的任务指挥网,并每年开展“融合计划”作战演习,验证最新的前沿技术、探索未来的作战样式和能力。美陆军预计到2028年将全面实现网络现代化,进而满足联合全域指挥控制的需要。
1 网络现代化的目标和行动路线
1.1 网络现代化的目标
在美国陆军网络现代化战略中,“网络”的内涵较为宽泛,涉及到指挥、控制、通信、计算机、网络空间、情报、监视和侦察等多个方面,是一种宽泛意义上的任务指挥网。美陆军网络现代化的目标是逐步交付和增加新的能力,建立多路径、可用、可靠和弹性的网络,确保在全球范围内任何作战环境中提供无缝的网络连接,通过统一的网络与软硬件标准、新型指挥控制能力,为美国陆军的前线战术部队提供边缘任务指挥能力,以在2028年达到满足多域作战需求的未来网络状态。
1.2 四条行动路线
美陆军重点通过四条行动路线推进网络现代化工作:
行动路线1:建立统一的网络传输层。美陆军认为必须建立可用、可靠和有韧性的网络,以确保在高对抗和通信降级的环境中实现无缝通信链接。美陆军重点通过一体化战术网、战术无线电设备、增强型远征信号营、战术网络传输、现代化信号/卫星通信等项目推进该行动路线。
行动路线2:构建通用操作环境。美陆军认为传统的烟囱式指挥系统操作复杂,互操作性差,无法满足未来多域作战的需要。而利用通用操作环境构建的单一指挥所计算环境,能提供一个简单、直观、单一的通用作战态势图,从而使指挥官能够在指挥分散兵力的同时迅速制定决策。美陆军重点通过移动/手持式计算环境、车载计算环境 、指挥所计算环境等项目推进该行动路线。
行动路线3:提高联合部队协同作战能力。美陆军认为要在联合行动时,在技术和作战层面能与联合部队和联盟伙伴更有效地交互和协同作战,以实现联合全域指挥控制(JADC2)。美陆军重点通过任务伙伴环境等项目推进该行动路线。
行动路线4:提高指挥所的机动性/生存能力。美陆军认为指挥所必须具有机动性和生存能力,以满足当前对于快速、敏捷性和杀伤力的作战需求,使指挥官可从他们选择的任何战场环境实施指挥和作战。美陆军重点通过指挥所综合基础设施(CPI2)等项目推进该行动路线。
2 美陆军以“能力集”、“融合计划”为抓手,推进任务指挥网现代化建设
为实现联合全域优势,美陆军正以两年为一个周期部署“能力集”,从2021年起,陆军分别通过“能力集21”、“能力集23”、“能力集25”和“能力集27”四个能力集来推进网络现代化建设。每个能力集都采用了美陆军和国防部的科学技术计划、国防行业和学术界的研发成果以及成熟可用的商业解决方案。在先进波形、任务指挥应用程序、网络安全、数据管理、卫星通信和人工智能等方面确立标准,并依托“融合计划”等试验和演习来构建能满足联合全域作战的未来网络,从而在强对抗的环境中为作战人员提供增强的能力和技术优势,以在与中俄等均势对手竞争时保持优势。
2.1 “能力集21”重点提升远征能力和网络直观性
“能力集21”的重点工作包括:(1)将一体化战术网络(ITN)部署到优选的旅战斗队;(2)初步部署指挥所计算环境、手持式计算环境和车载计算环境等通用操作环境;(3)提高增强型远征信号营的卫星通信能力;(4)通过现有终端实现韧性卫星通信的软件更新;(5)提供分布式任务指挥的初始战术云(边缘环境)敏捷计算环境;(6)改善指挥所的机动性和生存能力;(7)改进战术网络传输,为综合视觉增强系统的集成做准备。
“能力集21”提高了美陆军的远征能力,使网络变得简单直观,通信系统变得更小、更轻、更快,应用程序和网络设备更易于士兵们学习和使用,步兵旅战斗队的指挥官具有更多的连接选项,以确保他们可以在任何环境中进行通信。
2.2 “能力集23”重点提升网络容量和韧性
在“能力集21”的基础上,“能力集23”增加了网络容量,增强了网络韧性和融合性。“能力集23”的重点工作包括:(1)增加带宽以支持传感器数据、图形和视频,并且将通过卫星建立附加的通信路径,以提供多个传输路径,从而提高韧性;(2)继续将一体化战术网部署于步兵旅战斗队和斯特瑞克旅战斗队,扩大部队的作战距离和范围,从而增加机动性;(3)在战术边缘部署战术云,使处于边缘的部队拥有更加敏捷的计算环境;(4)在所有编队中引入包括网状网在内的增强型无线电能力,并改善波形的抗干扰能力(包括单通道地面和机载无线电系统);(5)融合任务指挥应用程序、综合情报数据和增强的通用作战态势图,确保及时有效的数据能为指挥官快速制定决策提供支撑,为联合全域作战创造条件。
美陆军从2020年开始对能力集23网络设计中需考虑的技术和能力进行原型设计和试验,并2021年和2022年的 “融合计划”演习和大规模试验中,对“能力集23”所涉及的系统装备、技术和能力进行验证和评估。这些原型设计工作和试验经验将为 “能力集25”的初步设计提供参考。
2.3 “能力集25”将提升决策自动化与网络防护能力
美陆军将继续利用商业解决方案构建“能力集25”,重点提升决策自动化和网络防护能力。2023年5月,美陆军召开了网络技术交流会,讨论了“能力集25”的设计方案,“能力集25”的工作目标包括:美陆军将继续部署一体化战术网,同时开展装甲部队网络现代化建设。利用低地轨道/中地球轨道商业卫星实现大容量通信。重点通过数据驱动的高速决策工具提升决策自动化。改进增强型指挥所,减少指挥所被探测的特征。借助“能力集25”,部署部队将拥有更强大的云计算和网络管理能力;决策工具的自动化程度将相应提高,并且由于新波形的出现,网络安全性将呈指数级提高。商业领域中常见的先进蜂窝技术将用于各部队,将显著提高通信连接速度。地面部队与空军之间的数据网络能力将实现先进的空对地通信。
2.4 “能力集27”将实现多域优势
美陆军制定了能力集27(CS27)的目标,包括:非传统波形频谱效率高,带宽更高,抗干扰能力更强,被探测到的概率低。实战集成人工智能和机器学习能力与工具,以增强决策能力。增强型5G等商用前沿技术。指挥所可实现分散任务指挥计算。将所有作战功能应用程序融入一个通用操作环境(COE)中等,所有这些举措将全力支撑美陆军实现多域作战优势。
2.5 依托“融合计划”推进新技术落地应用
美陆军自2020年起实施“融合计划”,以融入联合全域作战为目标,每年开展作战演习,验证最新的前沿技术、探索未来的作战样式和能力。“融合计划2021”以中俄为竞争对手,通过7个演习场景进行测试和评估,探索了新兴技术对JADC2的支持能力。2022年10月开展的“融合计划2022”,对多国、多军种的数据共享、协同作战以及盟军系统互操作能力进行了演练和评估,加速推进新技术新系统落地应用。
3 网络现代化重点项目
3.1 一体化战术网(ITN)
ITN可为小规模徒步部队指挥官提供简便的移动网络。ITN由一套灵活的商业解决方案组成,可快速融入现有的战术网络。ITN既可在保密安全的环境内运行,也可在安全但非密的环境内运行,指挥官可根据任务需要灵活地平衡安全性和传输性,包括能够在非密环境中将数据安全地传输给陆军和联合部队。
作为“能力集21”的一个关键组成部分,ITN的初次迭代成果包括具有先进网络波形的单通道商用无线电、大容量视距无线电、语音和数据网关、战术跨域解决方案、小孔径卫星终端、远征服务器、可变高度天线、4G商业技术和应用程序,以及集成到列档项目系统的相关辅助设备(参见图1),为指挥官提供韧性通信,使指挥官能够将ITN作为其主要、备选、紧急和应急通信计划的一部分。
ITN于2021年部署至四个步兵旅战斗队,2022年部署至另外五个旅战斗队。CS23将把ITN部署的范围进一步扩大至其他步兵旅战斗队和“斯特瑞克”(Stryker)旅战斗队。
图1 步兵旅战斗队(IBCT)配备的一体化战术网装备
3.2 统一网络运营(UNO)
UNO项目是“能力集23”的工作重点,可降低网络复杂性,并提供一组集成的标准化网络管理应用程序。UNO可为下至战术边缘部队上至军级部队的通信部门(S6/G6)提供计划、配置、管理、监视和网络保护支持。该项目就像一个“通用型遥控器”,提供了一个整体性的标准化和简化网络运营(NetOps)结构,该结构将战略和战术网络环境的管理整合至一个中央集成网络运营体系结构中。UNO可实现综合网络管理能力,能简化用户体验、增强态势感知以及赛博网络防御功能。最终将减少通信部门当前使用的网络管理和监视应用程序与工具的数量。未来UNO将提供可实现传感器到射手数据流的网络管理工具,为联合全域指挥控制提供支持。
UNO能力增强了网络运营功能的可视化,将网络数据推送至网络态势感知工具,并实施通用的数据模型,该模型能够重新配置网络以支持特遣队重新编组。UNO通过同步国防部信息网(DODIN)作战行动和防御性网络行动,确保跨多域体系结构通过不间断的网络接入,实现卫星通信、定位、导航和定时(PNT)以及情报、监视和侦察(ISR)等目的,使领导者能够感知和理解作战环境,从而能够在复杂且竞争激烈的环境中以动态方式制定对策应对各种威胁并对抗对手。
3.3 通用操作环境
过去20年间,各大承包商帮助美国陆军构建了多达15种作战指挥系统,阻碍了美军与盟友和合作伙伴之间的互操作性,因此需要利用通用操作环境(COE)的技术规范和标准对任务指挥硬件和软件进行整合。
COE不是一个项目,而是一系列经过审批的计算技术和标准,使美陆军能够在各种计算环境中开发安全的、可互操作的应用软件。COE包括六个计算环境:指挥所计算环境、车载计算环境、移动/手持计算环境、数据中心/云/力量生成计算环境、传感器计算环境和实时/安全关键/嵌入式计算环境(参见图2)。这些计算环境共同合作,共享基于标准的基础设施,使士兵无论在指挥所、车辆、飞机上或徒步时都能使用可互操作的直观的设备。
目前,陆军正在针对陆军现役、陆军预备役和陆军国民警卫队的所有任务指挥应用程序整合单个软件基线。任务指挥软件的标准化和通用基准的实现减少了必须在现场开发、跟踪和安装软件补丁和安全更新的数量。未来五年内所有部队都将装备相同机动任务指挥软件,即升级后的“联合作战指挥平台(JBC-P)”,以及配套的新型标准化战术计算机 “车载计算系统(MFoCS)”。联合作战指挥平台和车载计算系统的组合功能实现了陆军的下一代友军部队跟踪系统。
图2 COE的6个计算环境
3.4 指挥所综合基础设施(CPI2)
当前大国对抗加剧的国际环境,对指挥控制系统快速前推、分布式指挥体系快速构建与柔性重组及抗毁生存性都提出了更高要求。笨重、复杂的传统指挥系统已无法适应未来远征作战和联合全域作战的需求。指挥所综合基础设施是美陆军增强多域作战指挥所机动性和可生存性方面的一种解决方案,其目的是通过在物理特征、机动性、标准化和一体化等方面进行改进,提供机动式、可裁剪、抗毁性强的车辆与方舱组合指挥系统平台,以取代大型且易受攻击的帐篷式固定指挥所。指挥所综合基础设施利用车辆平台与方舱系统的组合来实现传统固定式指挥所的功能,同时通过移动指挥所基础设施的机动性和快速位置变换能力来提高生存能力。
图3 部署了指挥所综合基础设施的机动指挥所内部视图
指挥所综合基础设施主要通过4条产品线来增强指挥所性能:一是任务指挥平台,能够以数字方式连接各指挥所的工作站及军、师和旅级的指挥小组;二是指挥所保障车,搭载任务指挥服务器和其他网络及通信硬件;三是综合保障系统,为一套软件工具,将增强指挥所内的态势感知能力四是移动指挥群组平台,为军或师级指挥官提供数字工作空间支持,能够快速安装和拆卸,增强机动能力(参见图4)。
图4 指挥所综合基础设施的能力和产品线
2021年6月,美国陆军测试了指挥所综合基础设施(CPI2)原型系统。第2“斯特赖克”旅在29分钟内完成了CPI2的部署,45分钟内完成整个旅战术行动中心的部署,与传统指挥所结构3小时完成部署相比,速度快了3倍。2021年12月,美陆军表示CPI2已经通过了“最终原型设计审查”并获得增量1的里程碑B决策权,正式进入到工程制造阶段。美陆军计划2024财年签订CIP2正式合同,预计将涵盖系统的生产、集成、部署、培训和维护。之后陆军将在2025财年部署第一支配备增量1平台的部队。
4 启示建议
当前大国竞争加剧,安全环境日益严峻。我方需要在持续跟研美军指挥控制网络发展的基础上,加强应对高端对抗的研究,建议从以下方面推动指挥控制网络的现代化。
4.1 瞄准高端战争需求,推动指挥控制网络转型升级
未来战场呈现强对抗、高动态等特征,依靠传统的作战样式、作战能力已难以在对抗中建立优势。我应积极探索新型作战概念、作战样式及相应的指挥模式,分析其对指挥控制能力的新需求,更好应对未来作战的强对抗和不确定性;加强对指挥控制相关的人员职能、人机分工、流程/规程等分析,制定作战条例与规程,为指挥控制网络的有效运用与能力发挥提供保障。我军指挥控制网络建设在认清未来信息化战争需求的同时,也应结合实际情况加强顶层统筹设计,制定纲领性系统发展规划。同时统一软硬件设计标准,优化旧系统的迭代升级,提升各指挥系统的互操作性,使系统性能得到倍增的效果,满足大国对抗的需求。
4.2 加强与业界的合作,优化研发管理模式
美陆军能力集的部署有个特点,即前一个能力集列装时,下一个能力集的设计和研发也在进行中。所有的能力集并非设计好就定型的,在每个能力集的开发过程中,美国陆军不仅会进一步加强与工业界的合作,而且也会吸收作战部队试验信息以及士兵与领导者的直接反馈信息,根据反馈及时更新或替换满足作战需求的解决方案。这种能力集的迭代方式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。借鉴美陆军网络现代化战略和“开发、安全和运营”研发管理模式,我应采用新方法、新工具,实现论证设计从基于文档的传统方法向基于模型的MBSE方法转变,积极运用成熟的商用前沿技术和解决方案,形成灵活的系统研发能力;同时加强演示验证以评估新技术是否适用于未来的作战环境。
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