無線自組網在野戰防空通信系統中的應用

周吉超　顧文珊

摘要：隨著信息技術和野戰防空需求的不斷發展，在現代化戰場的武器裝備中通信系統的地位愈發突出。無線自組網因其良好的自愈性、抗毀性及抗干擾性，能夠更加快速、便捷、高效地部署，在軍事通信領域得到了廣泛的研究。本文對無線自組織網絡在野戰防空通信系統中的組網方式和主要技術實現途徑進行研究，提出了一種基于定向組網和鏈路狀態路由的無線自組網實現途徑。

關鍵詞：無線自組網 野戰防空 通信

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）09-0041-01

由于信息技術的飛速發展，軍事作戰方式不斷改變，信息優勢已經成為決定戰場勝負形勢的制高點。未來戰場環境異常惡劣復雜，固定的網絡通信設施資源十分缺乏，尤其是在野戰防空環境下，防空作戰區域大，通信范圍廣，要求各作戰節點具有快速展開及移動的能力，更高的整體魯棒性?，F代野戰防空呈網絡化作戰發展趨勢，強調各作戰節點之間的互聯、互通和互操作，即通過先進的網絡通信技術實現探測跟蹤節點、指揮控制節點和攔截兵器節點有效整合，以實現利用防空導彈武器系統的聯合交戰能力對付空襲威脅的目的。

現代野戰防空需要防空武器具有較高的靈活性和抗毀性，網絡節點規模應能根據實際需要，方便地、快捷地擴大和縮小。無線自組織網絡采用分布式架構，無需架設網絡設施，具有移動性好，快速部署能力強，抗毀性好，組網靈活，節點融入和撤出方便等無可比擬的優勢能夠更好地適應復雜的戰場環境，能夠滿足現代野戰防空對戰場通信的需求。

1 無線自組網

無線自組織網絡（Ad Hoc）源于20世紀70年代的美國軍事通信應用，是一種應用于戰場環境且不借助任何基礎設施和中心管理，在有限范圍內由多個帶有無線通信收發裝置的對等移動節點組成的多跳、自組織的無線移動通信網絡。

無線自組網是由若干移動主機通過無線連接形成的自主系統。該系統不同于以往的蜂窩網等無線網絡，它沒有基站等中心轉發裝置，也不需要任何骨干網絡的支持[1]。無線自組網中的每個用戶終端都具有兩種功能：路由器和主機。當用作主機時，終端運行面向用戶的應用程序；當用作路由器時，終端則運行對應的路由協議，以發現和維護通往其他節點的路徑。

無線自組網具有很強的抗摧毀性和自愈性，在軍事領域有著廣泛的應用前景。

2 野戰防空通信組網方式

傳統的防空導彈武器系統以發射平臺（火力單元）為中心，按層次化指揮體制構成，成“樹狀體系結構”，如圖1所示。層次化的網絡結構造成各火力單元之間協同程度低、資源共享性差、互操作性差；各節點隸屬關系過于明確，使用中不易重組，自然也就不易按作戰需求靈活變化；系統抗毀性差，一旦中心節點遭遇打擊或故障，其下屬節點將喪失戰斗力；指揮和控制的層次過多，信息鏈過長而延誤戰機等。

采用無線自組網武器系統通信示意圖如圖2所示，各作戰節點可通過路由進行互聯互通。

將無線自組網引入到野戰防空導彈武器系統中具有以下的優勢：

（1）適應野戰環境，具有快速機動能力，能快速展開，快速撤收；

（2）實現火控高精度數據的實時分發和戰場統一態勢感知數據的共享與傳播；

（3）抗毀性強，自組網無中心節點，節點之間沒有明確的隸屬關系，各作戰節點可以隨遇接入，武器系統內部的作戰資源可根據需要進行動態重組。這使得武器系統網絡有很強的抗毀性，即使網絡中重要的指揮節點發生故障、損毀也不影響整個網絡，并具有一定的自愈能力，為構建扁平化的指揮體系提供了基礎技術支撐；

（4）自組織，網絡的布設無需依賴任何預設的固定設施。節點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的網絡，能夠使武器節點迅速投入戰斗，提高快速反應能力[2]。

3 無線自組網在野戰防空系統中的實現途徑

3.1 定向組網技術

野戰防空環境中通信網絡的信號傳播環境非常復雜，要適應多種復雜地形和電磁干擾環境，且野戰防空機動性強，作戰范圍廣，對通信系統的展開撤收時間、實時性和通信帶寬有較高的要求。

采用基于定向天線的組網技術，通過波束切換的形式，自動快速的調整通信方向，無需人為干預即可組成遠距離360度覆蓋的網絡化通信系統。定向天線可在特定時隙在特定方位進行單一波束工作，具備天線增益高、空分復用能力強的特點，極大地提升網絡吞吐量；采用定向天線可減少敵方對我方信號的偵察概率，抗干擾能力強；使用自適應的鄰居發現技術，可實現天線快速架設，無需天線對準。因此特別適合在野戰防空系統中的使用。

3.2 無中心組網路由技術

野戰防空覆蓋范圍廣，在通信距離受限的情況下，可通過路由的方式，采用多跳傳輸，使得兩個不能直接通信的節點可以通過中繼節點的轉發來交換數據，從而擴大武器防御范圍，同時也能克服部分無法通視的通信環境，增加武器布陣的靈活性。

路由協議需要適應作戰節點移動所帶來的網絡拓撲變化，及時更新各個節點掌握的全網拓撲信息，為傳輸數據包實時提供正確的轉發路徑。由于無線通信帶寬受限，為了兼顧通信傳輸效率，網絡層信息維護所帶來的帶寬開銷應限制在合理范圍內，即不會導致傳輸數據吞吐量的大幅下降。

設計路由協議時，需要考慮作戰節點通信實時性，優化路徑選擇等待時延，可采用先驗式的基于鏈路狀態路由協議。每個節點都記錄全網的拓撲結構，便于網絡管理。另外，每個節點的鏈路狀態以洪泛方式直接向外傳遞，算法收斂速度快，適合應用于大規模網絡，有助于武器系統作戰節點的擴充。

4 結語

無線自組網是在信息化戰爭條件下提高野戰防空武器戰場通信能力、實現網絡化作戰的有效途徑。本文針對無線自組網在野戰防空中的應用優勢進行了研究，提出了基于定向組網和鏈路狀態路由的無線自組網實現途徑。

參考文獻：

[1]李媛.基于定向天線無線自組網的資源調度研究[M].北京：科學出版社，2015.

[2]劉曉鵬，孫際哲，陳西宏.無線自組網在防空導彈網絡化作戰中的應用研究[J].飛航導彈，2012（2）.