我们一起来看看美军通信系统

      80年代,美军开始寻找新的技术来升级军事通信网络,希望新的军事通信网络能够提供更广范围的覆盖、更好的纠错能力和更高的数据容量,并且能够提供自动路由和交换功能。

      1985年,美军选择了通用动力(前身为GTE)为主要合作商。通过大量的研究,终于开发出了MSE系统。  MSE,即Mobile Subscriber Equipment,就是今天手机终端的前身。

      MSE作战车内的工作站

      早期的MSE通信铁塔

      MSE网络部署图

      沙漠风暴行动中的MSE移动通信车

      通信技术很多都是从军用发展到民用的,军事通信通常领先于民用通信。比如,前段时间媒体报道称,美军正在利用移动自组织网增强通信能力。美军的移动自组织网技术正由研究和开发转向生产和部署,并且通过美陆军负责指挥、控制和战术通信的项目执行办公室,利用“联合战术无线电系统”项目开发出一系列具有互操作性的软件定义无线电技术,协助装备较弱的用户实现移动自组织网能力。不管是自组织网络还是软件定义无线电,这些都是未来民用移动通信技术的发展方向。

      今天,我们就来聊一聊美军的通信能力。

      美军现役通信系统分战略通信系统和战术通信系统两种。

      一、战略通信系统

      美军战略通信的主要职责是保障美军最高指挥当局(总统和国防部长)与参联会、各军种部、九大联合司令部、情报机关、核战略部队、各大军事基地和各战区部队之间通信联络的畅通,以确保最高指挥当局对全球美军的指挥和控制。目前,美国总统通过战略通信系统逐级向第一线作战部队下达命令,最快只需3分钟–6分钟;在紧急情况下,总统可越级向战略核部队下达命令,最快只需1分钟–3分钟时间。

      美军的战略通信系统主要由国防通信系统、国防卫星通信系统、最低限度应急通信网等组成。

      1、国防通信系统由国防通信局管理,主要采用有线通信、无线电通信、卫星通信和光纤通信等多种手段,线路总长6729万多公里,覆盖五大洲80多个国家和100个地区的3000多个军事指挥所和工作站。新一代国防通信系统的一个重要组成部分是国防数据网,该网把部署在全球各地美军各军兵种的数据网联成了一体,使得美军各军兵种部队之间可以轻易完成话音、图像、传真和数据通信以及发电子邮件等通信业务。

      2、国防卫星通信系统(DSCSⅢ) 是美国战略远程通信的支柱,该系统由位于赤道上空地球同步轨道上的14颗卫星组成,主要工作在超高频波段(后4颗卫星上增设了特高频通信),可为东太平洋、西大西洋、东大西洋、印度洋和西太平洋等五个区域的美国陆、海、空三军提供加密且可靠的全球通信服务。

      3、最低限度应急通信网(MEECN)则专供美国总统在核战条件下与陆、海、空三军核部队的通信与指挥。该系统由空军卫星通信系统、海军陆基甚低频电台广播网、海军“塔卡木”机载甚低频对潜通信系统、海军极低频对潜通信系统和陆军“地波应急网”等若干专用通信系统组成,其中:

      --空军卫星通信系统是空军和国防部指挥空军战略部队传递紧急文件的主要通信手段,其地面终端为AN/ARC–171(V)特高频卫星通信机,目前美国空军的战略轰炸机和加油机都安装了此类终端。

      --海军陆基甚低频电台广播网在其本土、日、英、澳、巴拿马等地架设了11个500KW以上的大功率甚低频电台,每个电台的天线阵有7–26个铁塔,塔高最高达383米,该网可在危机时刻向地处全球各大洋的美军核潜艇传达紧急命令。

      --海军“塔卡木”机载甚低频对潜通信系统是美国海军对潜通信最主要的抗毁手段,目前该系统使用E-6B飞机,其甚低频天线采用一长一短的双拖曳天线(7925米/1220米),最大输出功率可达250KW,能有效地保障最高指挥当局与战略核潜艇部队之间的通信联络。

      --海军极低频对潜通信系统,无线电波对海水的穿透能力与其波长有正相关性,30–300Hz的极低频波长(1000–10000km)极长,其对海水的穿透能力可达100 米以上。因此,依靠该系统,美国海军能与潜航在80米以下数千公里之外的战略核潜艇建立通信联络。

      --陆军“地波应急网” 在全国建有400座高299米的铁塔,其频率范围为150K–175KHz,该网的抗毁性能很强,即使其中的200个中继节点被摧毁也不会影响该网的整体效能。因此,陆军“地波应急网”能有效地保障美军最高指挥当局在遭受核袭击后仍然可以向战略核部队下达核报复的作战指令。

      二、战术通信系统

      战术通信系统一般是指集团军以下的各级通信系统,其主要作用是为作战部队提供保障战役或战斗顺利进行所必须的通信联络。

      战术通信系统主要由基本通信工具、平台通信系统和野战地域通信网构成,其中基本通信工具主要有无线电台、数据链、通信卫星、电话、传真等基础设施;平台通信系统主要指飞机、坦克、水面舰船和潜艇等作战平台以及指挥所的通信设施;野战地域通信网是指在一定的作战地域内开设若干个干线节点或通信中心,通过电缆、光缆、微波中继线路、卫星通信线路和机载中继线路以及数据链路等方式互连,形成一个栅格状可移动的公用干线网,而各级指挥所、各种作战平台以及其它移动用户要想传输或获取话音、视频和数据等战场战术信息,都必须通过其入口节点入网才能实现。

      美军现役战术通信系统主要有:

      1、“猎鹰”(Falcon)战术无线电台

      其型号主要有“猎鹰II”和“猎鹰Ⅲ”系列产品,其中:

      “猎鹰II”AN/PRC-150(C)背负式/车载式高频无线电台,频率覆盖范围1.6–60MHz,传输速度为9.6千字节/秒,可兼备地对地和地对空通信,能为处在偏远地区和被崎岖地形包围的美军提供远程超视距保密的语音和数据等态势感知信息

      “猎鹰Ⅲ”AN/PRC-152(C)手持式多频段无线电台,一种具有可编程加密和波形升级能力的软件无线电系统,可为美军提供绝密级的语音和数据通信,其中包括特高频(UHF)地对地视距通信、近距离空中支援和战术卫星通信服务。

      “猎鹰”III AN/PRC-117G宽带便携式无线电台,这也是一种软件定义可升级的无线电台,具有较强的宽带联网能力,可用于美军网络化数字战场的构建。该电台工作在VHF/UHF频段,可为美军提供保密的移动语音、视频和数据传输服务。

      此外,“猎鹰”系列产品中还有其它多种型号,如“猎鹰Ⅱ”RF-5800M多频带无线电台、RF-5800V超高频无线电台和“猎鹰Ⅲ”RF-7800W大容量视距无线电台、RF-7800V甚高频战网无线电台等等。

      2、单信道地面与机载无线电系统(SINCGARS即“辛嘎斯”电台)

      该系统是一种甚高频/调频系列无线电台,型号有背负式、车载式和机载式,采用了微处理机、扩频、跳频、反电子干扰和模块化结构等先进技术,能够以16 kbps速度发送加密的语音、模拟或数字数据,主要为美军旅、营及其低层次单位作战提供视距通信服务,十分适宜于执行战役战术任务的坦克、步战车、直升机、火炮或者排、班、组等小部队使用,是美军战场指挥员在前沿20公里的范围内指挥部队和空中支援的主要手段,仅陆军使用的数量就超过了25万部。

      3、联合战术无线电系统(JTRS)

      目前,美军正在逐步对现役通信系统进行数字化项目改造,以适应未来数字化战场的需要,联合战术无线电系统(JTRS)就是其中的一个重要项目。它是美军唯一一种可适用于所有军兵种要求的通用新型系列(数字)战术电台,其作用主要用于逐步取代美军各军兵种现役的20多个系列约125种以上型号的75万部电台。

      联合战术无线电系统(JTRS)工作频率范围(2MHz–3GHz)极宽,基本覆盖了高频/甚高频/特高频波段,型号有手持式、背负式、车载式、机载式、舰载式和固定式等,其主要特点为多频段多模式多信道、可网络互联,这使得JTRS各种型号的电台在复杂的战场环境下不仅能做到相互之间兼容互通,而且还可通过其跨频段跨时空的横向和纵向网络为分布在广阔战区内不同地域的美国陆、海、空和海军陆战队提供远程超视距且安全可靠的语音、数据、图像和视频通信,因而联合战术无线电系统(JTRS)未来有望成为美军在数字化战场中的主要通信手段。

      4、通用数据链Link16

      美军现役数据链系统主要有通用数据链Link4、Link11、Link16和Link22以及一些专用数据链如用于情报、监视与侦查等数据传输的ISR数据链、弹药数据链和网络数据链等等,其中Link16占据主导地位,该数据链工作在特高频波段,是美军三军通用的具有加密、扩频、跳频抗干扰能力的一种战术数据链,可以为美军提供近实时的数据通信、导航和敌我识别等多种服务,其第一代终端设备JTIDS(联合战术信息分发系统)共有17种型号,最大通信距离达800千米(使用卫星可全球通信);其第二代终端设备MIDS(多功能信息分发系统)不仅具备了更强的抗干扰数字化语音与数据保密通信功能,而且还可以通过自动中继技术实现超视距通信。

      Link16广泛配备给美军的舰艇(如海军的航母、巡洋舰、驱逐舰和两栖攻击舰等)、预警机(如空军的E-3A“哨兵”预警机、海军的E-2C“鹰眼”预警机等)、战斗机(如空军的F-15、F-16,海军的F/A-18A和F-14舰载战斗机等)、轰炸机(B-1、B-2和B-52战略轰炸机)、侦察机和指挥控制飞机(如空军的RC-135战略电子侦察机、E-8联合监视与目标攻击雷达系统飞机、EC-130机载战场指挥控制中心,海军的P-3侦察巡逻机等等)以及陆军的地面指挥控制中心、“爱国者”导弹防御系统等等。

      Link-16数据链在美军战术体系中的作用十分重要,它可以把卫星、侦察机和预警机等各种探测系统获得的战术信息汇集起来,分发到战区内的美军各军兵种部队,使各级指挥员都能够同步近实时地感知战场态势,为美军在大规模三军协同联合作战中快速实施指挥决策、战术机动和战术控制等创造了必要条件。

      5、战术卫星通信系统

      在现代战场上,美军的高速机动性往往突破了其地面战术通信网的保障范围,此时卫星就成了美军最重要的通信手段,因为卫星覆盖面广,三颗地球同步卫星就可以覆盖全球,几乎不存在通信盲点。美军的战术通信卫星体系十分庞大,种类繁多,其中有:

      --国防卫星通信系统(DSCSⅢ)是一个由14颗卫星组成、以超高频(SHF)通信为主的宽带系统,该系统不仅可以为国家最高指挥当局担负战略通信任务,而且还可以为美国陆、海、空三军战术部队包括陆基固定和移动用户以及一些大型军舰和飞机提供大容量、高传输速率、保密和抗干扰的宽带通信服务。

      --特高频后继星卫星通信系统(UFO)是一种工作频段为特高频和极高频的窄带系统,由11颗卫星组成,运行在地球同步静止轨道上,每颗卫星可提供39个信道,该系统是美国海军最重要的战术通信系统,,主要为舰舰、舰岸和舰与飞机之间提供话音、数据链路。此外,该系统还可为美国空军、陆航飞机和无人机等提供通信服务。

      --军事星系统(Milstar)目前在轨5颗,这是一种波束覆盖全球的极高频对地静止卫星通信系统,能够为美军联合部队提供一个受保护的全球通信网路,其最大特点是地面终端发送和接收的信息(语音、资料、图像或视频等)可直接通过其它卫星中继,而不必经过地面站的中转,因此,在地面站被摧毁的情况下,仍可保持系统的有效性。该系统支持的车载式接收机能够完全适应陆军师团级的作战要求;便携式接收机可适用于班组等小股部队;而机载和舰载接收机则可保障空军和海军的战役战术通信需求。

      --全球广播系统(GBS)是由搭载在“特高频后继星”上的容量极大的Ka波段组成的一种单向高速宽波束广播通信系统,世界各战区的美军战术用户随时都可通过该系统的便携式终端得到各类大量信息。

      目前,美军的卫星系统建设正处在更新换代阶段,即美军正在以“宽带全球卫星通信系统(WGS)”取代“国防卫星通信系统(DSCSⅢ)”,以“移动用户目标系统(MUOS)”接替“特高频后继星系统(UFO)”,以“先进极高频系统(AEHF)”替换“军事星系统(Milstr)”等,这些新一代卫星通信系统的带宽、数据传输速率和信道数量将呈指数级增长,而保密性、抗干扰性、低截获率和波束覆盖范围等其它性能指标也将得到全面提升,如一颗“宽带全球卫星通信”卫星的信息传输能力是一颗“国防卫星通信系统”卫星的10倍;一颗“先进极高频”卫星的容量是一颗“军事星”卫星的12倍;一颗“移动用户目标系统”卫星比一颗“特高频后继星”卫星的信息传输能力提高10倍,容量提高15倍等。

      6、机载通信系统

      美军机载通信系统通常包括无线电通信电台、卫星通信终端设备以及Link16数据链(即联合战术信息分发系统“JTIDS”)等。其中:

      ARC–210型甚高频/特高频电台,其频率范围为30–512兆赫,主要用于调幅(AM)/调频(FM)视距通信,可为用户提供高性能抗干扰保密的双向多模式语音和数据通信以及图象传输等通信业务,其ARC–210(V)卫星通信接收机还可为用户提供(超视距)卫星通信服务。目前已有30,000多套安装在B–52、F/A–18E/F等海陆空10多种战机上,包括直升机和无人机,是美军一种标准的机载无线电台。

      ARC-231型甚高频/特高频电台,一种软件可编程无线电系统,目前已有5000多部装备在美陆航飞机和部分空军飞机上。该电台可为美军提供多波段、多模式优质语音和数据视距通信以及(超视距)卫星通信服务。

      战斗轨道II(Combat Track II)机载卫星通信系统,该系统目前已有500多套安装在美空军运输机和轰炸机上,如C-130、C-17、B-52和B-1飞机等,主要为机组人员提供指挥和控制信息以及飞机与空中作战中心之间的超视距保密通信。

      美军现役机载无线电通信电台和卫星终端还有SRT-470(高频)、ARC-310(高频)、ARC-190(高频)、ARC-171(超高频)、ARC-164(甚高频)、ARC-222、SINCGARS“辛嘎斯”和KY-58保密话音通信系统以及ARC-171(V)特高频卫星通信机、ASC-19卫星终端等。

      而Link16数据链则可安装在美军大部分战机上,其功能除了视距通信外,还可通过卫星中继实现全球通信。

      未来,ARC-210型等电台和联合战术信息分发系统“JTIDS”

      将被“联合战术无线电系统”(JTRS)和“多功能信息分发系统”(MIDS)取代,这两种系统将成为美军主流机载通信设备以适应美军从“平台中心战”向“网络中心战”的转型。

      7、舰载通信系统

      美军舰载通信系统主要有数据链、卫星通信系统和无线电台等。其中:

      (1)、舰载数据链

      美国海军战术数据链实质上是一种舰载自动化通信系统,其主要型号有4A号链、11号链、14号链和16号链等等,主要用于解决舰船与舰载机之间、舰与舰之间、舰与岸之间以及机与机之间的通信问题,包括数据、数字语音、图形、图像、文本等各种格式信息的传输。

      4A号链工作在特高频(UHF)频段,标准传输速率为600–5000bps,主要用于在水面舰艇与舰载机之间建立信息共享的链接关系,以实现航母或E-2预警机对舰载作战飞机的指挥、控制和引导。

      11号链工作频段为高频(HF)和特高频(UHF),主要用来链接海上舰艇、空中舰载机和陆基节点,使参战的美海军各战术部队彼此之间能够交换战术数据。该数据链主要使用高频,因而可进行超视距通信,其标准传输速率为1200bps;使用特高频时,标准传输速率为2400bps,可在视距范围内实现各种作战平台的互连。

      16号链工作频段为特高频(UHF),它把数据链的应用范围从海军单一军种扩展为陆海空三军通用,而且可与4A号链或11号链互操作。该数据链可以用来链接海军的舰艇、舰载机和空军的预警机、战斗机、轰炸机以及陆军的防御系统等,现已成为美军用于指挥、控制和情报的主要战术数据链。

      (2)、舰载卫星通信系统

      美军舰队超视距通信主要依靠卫星通信系统,如“特高频后继星卫星通信系统”(UFO)、超高频“国防卫星通信系统”(DSCSⅢ)和极高频“军事星”(Milstar)卫星通信系统等,这些系统通常安装在美国海军11艘“尼米兹”级航空母舰、22艘“提康德罗加”级导弹巡洋舰、60艘“阿利·伯克”级导弹驱逐舰、30艘“佩里”级导弹护卫舰、8艘“黄蜂”级两栖攻击舰等大中小型舰船上,可充分保障美军舰队对数据、语音、图像、文本等大量战术信息的实时需求。其中:

      “特高频后继星卫星通信系统”(UFO)是一种窄带系统,因此可重点支持需要语音或低数据速率通信的用户包括移动用户和小型终端用户,非常适合海军舰艇使用。目前美军特高频频段用户终端约有7500套,其中大部分是海军用户,其舰载终端主要有AN/SRR-1(特高频UHF)和AN/WSC-3(特高频UHF),可为美国海军大中小型舰艇提供可靠的窄带通信能力。

      超高频“国防卫星通信系统”(DSCSⅢ)是一种宽带系统,最大特点是容量大、数据传输速率高和抗干扰能力较强。该系统用户里包括了美国海军的大型舰艇和岸基固定或移动终端站,其舰载标准终端为AN/WSC-6(超高频SHF),通常安装在航空母舰和带拖曳阵监视系统的舰艇上等。通过“国防卫星通信系统”,美国海军已经在太平洋、大西洋和印度洋上建立起了一套能在若干个舰艇和各种岸基终端站之间进行可靠链接的通信系统。

      极高频“军事星”卫星通信系统(Milstar),其主要特点是采用了星际间链路,通信范围因此而覆盖了世界各大洋且整体抗毁性强,能在核战条件下,为美国海军舰队尤其是战略核潜艇部队提供可靠的通信保障;其次该系统抗天线尺寸小,可采用自适应天线调零技术,大大地提高了其抗干扰能力。而且,该天线是一种高增益万向锐方向性射束天线,能发射轮廓分明的点波束,因此,该系统可以用来保障美军海上特遣部队在特殊地域作战的通信。<span id="_baidu_bookmark_end_933&

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