自第二次世界大戰以來,美國的軍事學說一直是在人力、物資和國防部(DoD)預算方面以壓倒性的力量決定性地擊敗敵人。隨著這一目標的實現,人們認識到,美國軍方可以成功地同時進行兩場戰爭,并且作戰人員將配備世界上最好和最先進的技術。裝備精良的美國勢不可擋。
直到不是。最近與俄羅斯和中國的小規模沖突表明,這兩個國家的部隊都同樣裝備了最新技術,并愿意在需要時使用它們。與裝備簡陋的伊拉克軍隊和阿富汗的不對稱城市戰相去甚遠,未來的戰斗可能是針對所謂的“近似”對手,這些對手可能已經領先于美國最好的技術。
這些威脅需要新的戰場技術和學說,就像陸軍、空軍、海軍和海軍陸戰隊能夠盡快部署它們一樣。對我們戰場網絡的威脅是“近對等”的一個明顯區域。
來自俄羅斯,帶著愛
當俄羅斯于2014年入侵克里米亞半島時,美國觀察家震驚地發現,俄羅斯能夠迅速找到,擊敗并殺死烏克蘭已安裝的指揮和控制(C2)結構。俄羅斯不僅能夠以精確的精度對克里米亞的戰場通信網絡和防御性武器進行三角測量和定位,俄羅斯的干擾和最終的精確火炮成功地使這些技術變得毫無意義(并被抵消)。教訓是,如果你能找到它,你就可以殺死它。最近在敘利亞的例子也類似。
長期以來,美國一直認為俄羅斯裝備不精良。國防部戰略家和規劃者還記得不久前的 1980 年代初,當時有消息稱俄羅斯飛機仍然依賴真空管來制造關鍵的機載系統。后來才知道,這與輻射緩解一樣與后緣技術一樣重要(與真空管相比,半導體特別容易受到電磁脈沖α粒子的影響)。2014年,如果俄羅斯能夠以電子方式干擾、擊敗和殺死烏克蘭等準盟國使用的技術,那么美國軍隊本身有一天可能同樣脆弱。美國注意到了。
戰場發生了變化,但有些事情保持不變
我們的陸軍指揮戰斗就像人們在二戰電影中看到的那樣:建立一個前方指揮所,射頻和衛星通信戰術通信向前延伸到前線,向后延伸到補給站或美國大陸(CONUS)。與海軍和空軍空中資產建立了聯合鏈路,盡管直接通信很少見——需要中介機構中繼指令或轉換不同的戰術無線電和數據鏈路。對峙和相對靈活的機載平臺,如預警機載預警和控制系統、E-2C鷹眼、E-8 JSTARS[聯合監視目標攻擊雷達系統]和RC-135 V/W鉚釘聯合協調、審訊和進行監視,但陸軍仍然必須設置帳篷、空調、發電機卡車、服務器機架和大型衛星通信設備。還有一大堆人員來操作它。當美國確信戰場和技術優勢時,這是完全有道理的。
這種基本理論依賴于資產之間的作戰人員信息網絡(WIN-T)戰術局域網,以及戰術服務器基礎設施(TSI)的指揮所架構。雖然這些核心技術可以完成工作,但每次建立或拆除指揮所(CP)都需要數小時甚至數天。一旦啟動并運行,它們就會輻射射頻和電磁輻射,使它們可見并容易受到敵人的傳感器和武器的攻擊。
拍攝和滑行的需求
陸軍規劃者現在正在尋找一種方法來模仿這種戰術指揮所的概念,但在短短30分鐘內就將其設置,操作和拆除。這個想法是,隨著陸軍向前推進,整個帳篷的分析師,無線電操作員和人員 - 加上他們的發電機,衛星通信設備和雜項硬件 - 可以縮小到適合悍馬,MRAP,Stryker或像8乘8卡車一樣大的東西。
另一種可能性是指揮所并非全部在一個地方;也許它是分解和分發的,并且在多個平臺上變得冗余,但與所有戰場和聯合傳感器提供的共享數據庫和聯合情報實時聯網。也許一些設備安裝在自動駕駛汽車中,遠程控制,但如果敵人找到并將精確炮彈或導彈發送到電磁輻射源,則“消耗性”。雖然很不幸,但當卡車是機器人時,殺死卡車的裝備而不是人員是一個明顯的好處。這就是為什么如今空軍對無人機的依賴程度幾乎與對戰斗機的依賴程度一樣大。真正的飛行員仍然駕駛這些無人機;他們只是遠離危險,依靠戰場網絡來控制他們的無人機系統。
回到地面上,這種網絡化、分布式、機動化、敏捷的“射擊和滑行”戰略對陸軍來說并不陌生。它已經用移動火炮進行了練習,可以設置,投擲 155 毫米智能彈藥,然后在敵人可以從來襲炮彈三角測量反向軌跡之前快速移動到新位置。現在是時候對指揮所采用同樣的策略了,要么讓它更具移動性,要么讓它變得虛擬,就像可能遠離前線的無人機飛行員一樣。
面向未來戰場網絡和 CP 的核心技術
陸軍對未來的戰場指揮所及其相關網絡有兩個明顯的選擇:第一,使它們更輕、更小,集成到其他系統中或分解到其他現有系統中;或者兩個,虛擬化它們,以便遠程處理相同的功能,可能在安全的云中,并且基本上遠離戰場。
無論使用哪種方法,如果需要將大量數據從A點移動到B點,也需要更高帶寬的網絡 - 即使A和B在戰場上定位,而不是戰斗中的A和CONUS中的B。雖然衛星通信和網狀網絡研究仍在以狂熱的速度進行,但網絡的最新技術仍然是民用地面移動網絡。向 5G 蜂窩技術、MIMO 天線和毫微微蜂窩(中繼器)的遷移是由世界對共享內容(主要是圖片和流媒體電影)的貪婪需求推動的。DARPA、NASA或國防部不太可能超越或創新商用現貨(COTS)民用移動技術。戰場網絡的最大希望是采用COTS并對其進行強化。
另一方面,更有效地利用現有的防御網絡和服務器基礎設施是釋放帶寬以將僵化的CP學說轉變為新事物的一種方式。局部壓縮可以釋放擁塞的網絡。對于發射全動態視頻的光電傳感器,亞馬遜、谷歌、Netflix 和其他內容提供商已經使用的技術實現了巨大的壓縮優勢,同時仍然保持高清和即將推出的超高清 (4K) 內容。
在現有網絡上使用 MPEG-4 或更新的 H.265 (HEVC) 壓縮將釋放帶寬,允許遠離前線的便攜式、移動甚至虛擬 CP 訪問(圖 2)。目前的第7代Intel Core i7 Kaby Lake CPU內置了原生H.265編解碼器。小型系統功耗低至 35 瓦(最小值),可接受傳感器直接輸入,并將高度壓縮的 IP 視頻輸出到 LAN 端口。
圖2:H.265 等現代視頻編解碼器的壓縮率是上一代 H.264 的兩倍。在運行基于 ARM 的 CPU 的以視頻為中心的移動電話中實現,需要一半的比特率吞吐量。這使可用通道帶寬加倍,或將流式傳輸視頻所需的 CPU 周期量減半。(圖片由 ARM 提供)。
機架式服務器及其相關的磁盤場 - 戰術指揮所帳篷的支柱 - 已經從19英寸機架縮小到鞋盒大小的傳導冷卻機箱。美國陸軍產品經理防雷伏擊保護車輛系統 (PdM MRAP VS) 的陸軍多功能視頻顯示 (MVD) 程序在配備無數 EO/IR [電光/紅外] 傳感器的 II 型 MRAP 車輛內安裝具有磁盤存儲和視頻處理功能的英特爾至強服務器(圖 3)。想象更多這樣的盒子取代一帳篷的 19 英寸機架或運輸箱并不算太遠。
圖3:GMS S402-NV 服務器(右上)消除了 II 型 MRAP 中的機架式服務器。用于此處所示的陸軍多功能視頻顯示程序,小型服務器通過LAN處理傳感器視頻數據并將其作為IP數據包分發。(由美國陸軍PdM MRAP VS和夜視實驗室NVESD提供。
即使是現有的和已經優化的空間 WIN-T 增量 2 也在進一步減少。新的戰術通信Nodte-Lite(TCN-Lite)將部分停止的CP遷移到移動中的車隊。它安裝在悍馬車上,集成了固定 CP 的地面衛星通信和視線連接。
真正的威脅,真正的進步,現在
隨著俄羅斯和中國積極推行更具侵略性的世界政策,并配備可能與美國系統相當的技術,改變美國打仗方式的競賽正在進行。固定式陸軍指揮所的創新時機已經成熟,從快速“射擊和滑行”快速設置和拆卸,到將指揮所功能集成到單獨的戰場系統中,一直到虛擬化并在類似云的架構中將其移動到很遠的地方。
最新的COTS視頻壓縮、民用5G移動網絡、傳導冷卻小尺寸系統和部署的戰場服務器等技術已經存在,并準備為陸軍和聯合服務提供目前需要的新的、漸進的范式。
審核編輯:郭婷
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