中间层组网车载无线电(MNVR)是一种软件可编程数字化无线电系统,旨在满足美陆军对中间层宽带组网能力的需求,实现战术网络中高层和低层用户之间的无线通信。MNVR将把车载士兵无缝连接到美陆军战术网络,也能将战术级作战人员信息网(WIN-T)服务扩展到地面网络,提高战术边缘通信容量及距离。
1:
中间层网络需求
美陆军将其战术网络分解为:旅网络(上层)、营网络(中层)以及连网络(下层),如图1所示。美军战术网络的中间层部分设计成为营连级作战提供支持,为营连指挥员提供地面网络跨战术编制处理语音和大量数据的方法。中间层是无线电环境下的关键性高容量骨干网,基本波形是宽带组网波形(WNW)。随着美陆军对其通信网络进行现代化以增强语音和数据传输能力,美陆军将利用软件定义无线电作为旅及以下层的关键组成部分。
中间层网络是美陆军低级梯队的动中通骨干网,利用先进波形以及MNVR无线电台,将下层数字电台例如Rifleman和背负式小型(HMS)系列无线电台(大多为徒步士兵使用的手持式话音和数据传输装置)连接到由战术级作战人员信息网(WIN-T)提供的战术网络上层。WIN-T是美陆军师级以下连接固定指挥所或移动中作战车辆中网络化通信系统及任务指挥应用的地域战术骨干网。MNVR则是要满足美陆军从连级到旅级单位的战术通信需求,将旅级和营级上层战术网络的数据服务扩展至连排级较低层战术网络。
图1 网络传输作战视图
中间层网络将提供以下功能,见图2 :
· 多样化路径
将营连接到连指挥所/指挥员以及邻近的士兵无线电波形(SRW)网络。
· 桥接SRW网络
将SRW子网连接到一起(SRW不能扩展到单一营战斗队广域网)。
· 扩展任务指挥
当其他节点SRW不能满足需求且节点不具备WIN-T网络时,提供中等速率数据链路(例如受尺寸、重量和功率(SWap)限制的车辆平台)。
· 空对地数据集成
WNW将提供与旋转翼平台的数据链路。
图2 中间层网络功能
2:
MNVR项目背景
战术无线电台是战术信息网络的重要组成部分。美军联合战术无线电系统(JTRS)旨在开发新一代、多波段、软件定义的无线电台系列,可用于各种手持、移动、车载、机载和海上平台,为海陆空各种环境下的指战员提供横向和纵向跨频段网络连接,是数字化战场中作战人员通信联络的主要手段。美陆军2011年调整了JTRS未来的发展和采办策略,开始采用开放式竞标方式,制定了非开发项目(NDI)计划,利用成熟商业技术为作战部队提供关键的通信性能。
虽然JTRS的其他部分如手持、背负式和小型(HMS)电台为美下车士兵提供了重要的通信能力,但美军仍然需要一个功能更为强大的无线电系统可以将其连接到上层的部队和战术级作战人员信息网(WIN-T)。于是2012年美国防部启动了中间层组网车载无线电(MNVR)项目,2013年9月,哈里斯公司开发的宽带电台AN/VRC-118(V)1在竞争中胜出。中间层组网车载无线电主要目标是连接底层和高层的战术互联网,通过WNW和SRW传输语音和数据信息。
3:
MNVR系统
(1)系统简介
中间层组网车载无线电台由哈里斯公司研制开发,可以集成到运动中的战车上,传输话音、图像以及数据信息。
MNVR系统分为车载型和战术操作中心(TOC)配套型,可作为一个网络节点运作,同时采用SRW技术和WNW技术,使用WNW运行时最高输出功耗为75瓦,采用SRW为5瓦。MNVR利用地面无线电网络桥接上层旅及营级战术通信网和下层连级战术网络,在不同的MNVR系统之间传输非密和保密网络化语音和数据信息,还能够在卫星通信受限或卫星通信拒止环境下提供备用地面通信路径。
MNVR的规划、加载、配置以及监控通过联合企业网络管理器(JENM)完成。美陆军指挥员使用MNVR为车辆及战术作战中心提供网络化通信,使用SRW和WNW进行通信并创建地面无线电网络,交换语音、视频以及数据;在不同战术通信网络和任务指挥系统之间共享数据。美参谋人员使用JENM规划、加载、监控、控制并报告网络运行情况。
MNVR可集成在斯特赖克轮式装甲车、战术卡车、高机动多用途轮式车(HMMWV)以及防地雷反伏击车上,实现实时共享作战相关信息。
(2)MNVR系统特点
MNVR可提供上层指挥员和战术边缘分布式地面部队之间的关键性连接,MNVR能力将改进战场效能,各级士兵都能使用无线安全实时语音和数据连接到全球信息栅格(GIG)。
· 快捷无线通讯
MNVR是一种模块化的软件定义无线电,可为静止和移动中部队提供动态、自组织、自修复无线通信网络架构。MNVR使用两种JTRS波形-SRW和WNW,可改进整体连接性和网络容量,信息能够从一部AN/VRC-118(V)1 MNVR跳接到另一部MNVR。
· 改进连通性和容量
AN/VRC-118(V)1 MNVR创建了信息流动的多种路径。WNW可通过MANET跳接中继的方式提供超视距能力,在植被、地形或缺乏卫星通信从而影响通信的情况下特别有用。
MNVR也能连接分散的SRW网络并为移动作战中的低层SRW提供动中视距组网能力,提高连级互通信能力。
· 为非WIN-T平台及作战单位提供较高带宽
当前不满足WIN-T增量2尺寸、重量和功率(SWap)要求的重型平台使用AN/VRC-118(V)1 MNVR仍然能够获得较高带宽的地面连接。
· 可运行于卫星拒止环境中
如果反卫星武器摧毁了美国卫星或者使其失效,那么这将削弱或者严重破坏美军的卫星通信能力。而在此情况下,战场中的作战部队仍将需要在运动中传输其位置信息、战术信息以及各种指挥控制信息。因此,美国陆军一直在大力开发能够在卫星通信拒止环境中可以使用的技术。MNVR使用不依赖于卫星运行的波形,即使在卫星系统失效的情况下,也能够在各级之间交换数据,共享任务指挥战术信息。
· 改进安全性
MNVR在无固定基础设施(例如蜂窝塔或卫星网络)的情况下仍是一种安全通信手段。MNVR能够提供非密及保密网络语音和数据交换,使用美国国家安全局(NSA)认证的加密技术实现安全和保护。
· 稳定且易操作
MNVR的界面简单明了、用户友好性好,战术边缘作战人员能简便而快捷的启动设备、建立全面连接并实现与指挥员的实时语音和数据通信。
MNVR设计为可无缝集成到陆军战术车辆中,能够在大多数严苛环境中运行,不会影响通信质量。
· 互操作性强,可进一步扩展网络
MNVR能与传统系统(例如SINCGARS)以及新型系统(例如手持、便携和小型以及双通道便携电台)互操作,为连及以下部队以及更高级别指挥部之间提供更为快捷的数据分发。
· 可进行空地通信
MNVR可使用WNW能力,通过空中海上固定站小型机载组网无线电(AMF)与陆航平台交换任务关键数据。
(3)MNVR主要技术参数
AN/VRC-118(V)1 MNVR包含接收机/发射机、功率放大器以及网络端口扩展器。MNVR中的先进技术将GIG服务向下扩展到战术边缘。MNVR主要技术参数见下表1。
表1 MNVR主要技术参数表
4:
MNVR近期发展
自2013年9月MNVR合同签署以来,美军对MNVR进行了多次试验及评估:
2014年5月,陆军在网络综合评估(NIE)14.2演习中对该项目进行了初步测试。试验中,采用WNW技术的MNVR系统成功将正在行进的士兵与其指挥司令部连通,进行了电子邮件发送、战术对话和文件快速下载等任务测试。
2015年4~5月,美陆军按照美国防部作战试验鉴定局批准的测试计划在NIE 15.2演习中对该项目进行了有限用户试验(LUT)。此次试验在布里斯堡近似实战的环境下进行。
2016年5月,美陆军在德克萨斯州布利斯堡进行的为期两周的NIE16.2中对MNVR进行试验,进一步验证了陆军对中间层网络通信能力的要求。美陆军借此生产决策请求美国防部准许继续进行MNVR的低速初始生产。
经过多次测试和评估,美军发现MNVR仍存在一些未能尽如人意的地方,美军对MNVR项目也存在一定质疑。美国防部作战试验鉴定局局长于2016年7月5日发布了一份提交国防部和陆军负责采办的最高长官的备忘录,对MNVR项目进行了严厉指责,称其并不能满足陆军对中间层网络通信能力的需要。这一结论主要基于旅级现代化司令部在NIE 16.2演习期间进行的一项评估,以及作战试验鉴定局对2015年MNVR系统有限用户试验情况的评估。针对NIE15.2和16.2两次演习中MNVR系统的试验情况,美陆军认为:一是该系统满足甚至超出了通信距离要求,即使用士兵无线电波形技术的通信半径为3千米,使用宽带网络波形技术的通信半径为6~10千米,使用通信中继后通信范围更广;二是该系统在卫星通信拒止环境中,可进行语音通信,还可传输有限数据。然而,美国防部作战试验鉴定局局长对通信范围提出质疑,称为了达到规定的通信范围要求,旅级和营级的信号指挥官要被迫制定通信计划,限制了部队的机动能力。此外,还指出了MNVR系统的缺点,如体积过大,功率过高,持续发射信号容易被敌方侦察和攻击等。最后表示,美陆军目前确实需要中间层网络通信能力,但MNVR项目并不是理想的解决方案,陆军应该寻求其他方案。
2016年10月,在通过里程碑C决策后,美陆军向哈里斯公司AN/VRC-118 MNVR授出大约1000万美元的初始生产合同。MNVR将作为“能力集”CS 17的一部分部署。MNVR计划于2018和2019年列装部队。