美军JTRS对海军通信装备发展的启示
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பைடு நூலகம்
2011 年第 6 期
舰船电子工程
27
公司生产的 AN/ PRC - 117G 电台 已经实现 了从 2MH z~ 2GH z 的 通信 频段 覆盖能 力。 未来结 合 MEM S 技术的发展, 可在一块芯片上生产小型的、 可调的、高性能的无源元件, 将彻底改变 RF 信号 处理的具体实现方法。使得射频处理模块可以实 现可变的接收带宽, 对射频信号的覆盖范围进一步 向上扩展至 Ku 频段甚至更高, 在真正意义上实现 可编程的射频处理能力。同时随着各种新材料和 相关新技术的使用, 将实现更加高效的宽带天线, 以减少 JT RS 的天线种类。
Key Words JT RS, SD R, technique architecture, SCA Class Number E967. 3
1 概述
1. 1 JT RS 发展背景 1991 年海湾战争结束后, 美国国防部( DoD) 意
识到现役通信系统单一功能的硬件设计已无法充 分利用或适应商业技术快速变化, 特别是在谋取与 维持信息优势以及在满足作战单元与作战平台快 速移动方面, 现役系统难以满足部队所需的通信功 能实体与灵活性。有鉴于此, Do D 于 1997 年正式 批准了 联合 战术 无线 电通 信系统 ( Joint T actical Radio Sy st ems, 以 下 简 称 JT RS ) 计划 并 发 布 了 JT RS 研制任务需求信息( M N S) [ 1] 。同年 10 月, 为了便于 JT RS 标准化开发与研制, DoD 成立了联 合战术无线 电系统计划办公室( JP O) 。JP O 依据 MNS 要求并经过多次修改与完善, 于 2003 年发布 了 JT RS 联合作战需求文件[ 2] ( JO RD) 3. 2 版。
结构( SCA) 标准。第三阶段( 2005 年以后) 为各军 种测试、采购与装备阶段, 开始着手装备部队并最 终取代各军兵种现役的不同电台或基于硬件设计 的通信装备。 1. 3 JT RS 的体系结构
借助于 SDR 的可扩展性和灵活性, JT RS 可以 方便而完整地集成进全球信息栅格 G IG[ 5] , 并在整 个频域范围内为相关作战人员提供纵横交错的网 络连接能力和全新的通信服务, 使作战人员能够及 时地获得与战斗直接相关的各种重要战术信息, 派 生出全新的作战模式, 支撑未来全新作战概念与系 统( 如: 未来战斗系统 F CS[ 6] , 战术级作战人员信息 网络系统 WIN- T , 自动数字网系统 ADNS 等) 。
水下作战平台上, 并完成了包括系泊及海上实际操 作的多项测试和评估, 实现了美海军历史上的第一 个自动化报房。实际测试证明, CSRR 在不同的潜 艇平台具有良好的通用性与开放性, 提高了潜艇通 信系统的自动化程度, 同时为潜艇扩展新的通信能 力和业务提供了可扩展空间。现在, 洛克希德- 马 丁公司在 CSRR 系统的基础上, 将相关技术进一步 推广, 提出了适用于水面及其它不同舰艇平台的通 用无线电报房 CRR [ 10] 系统应用与技术视图( 如图 3 所示) 。
JT RS 能够提供良好的扩展能力。基于开放式 体系架构, JT RS 能够方便而完整地实现由新作战 概念派生出的全新服务和系统。同时, 新增的系统 功能和服务不会对系统原有能力造成影响。有效 减少通信装备的种类和数量, 减轻作战人员负担。 2. 2 JT RS 在美海军中的应用
在以 NCO 思想为代 表的军事 改革浪潮 推动 下, 美 军 正 积 极 推 动 其 作 战 模 式 的 战 略 转 型。 JT RS 以其开放式的体系架构, 良好的可扩展性和 互操作性, 受到各军兵种的重视, 并在各军兵种作 战转型中扮演了重要角色。
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汤 军等: 美军 JT RS 对海军通信装备发展的启示
总第 204 期
2 JT RS 主要能力、应用及发展趋势
2. 1 JT RS 主要能力 未来随着 JT RS 应用全面展开与部署, 使其成
为美军战斗单位在战术与战役层面上获取信息优
势的有力通信装备。 JT RS 能够提供良好的多频段、多功能和多模
Abstract In this paper, w e hav e br iefly int roduced t he backg round, histo ry and the technique architecture of JT RS first. T hen base on the analysis of sy st emps char acter istic, the tr end o f JT RS is been discussed. A cco rding w ith t he new request aro used by the batt le mode tr ansfo rmation o f P L A N avy , this paper have ex patiated t he elicitatio n broug ht by JT RS on the development o f PL A Nav yps co mmunicatio n equipment.
JT RS 的硬件体系架构如图 1 所示。
图 1 JT R S 的硬件体系架构
从图 1 中可以看到 JT RS 的 硬件体系架构主 要由五大功能模块组成[ 7] , 分别是宽带射频前端模
块、可编程信息处理模块、可编程多功能接口模块。 JT RS 基于 SCA 标准的软件体系架构 如图 2
块、多速 率波 形处 理模块 ( M odem ) 、信息 安全 模 所示。
美国海 军于 2002 年提 出了/ 21 世 纪海上 力 量0的新战略[ 9] , 这也是海军转型的总体构想, 具体 包括/ 海上打击0、/ 海上盾牌0和/ 海上基地0 三个主 要组成部分, 完整地描述了海军未来全新的作战观 念。根据海军的构想, F ORCE net 将成为实现/ 海 上打击0、/ 海上盾牌0和/ 海上基地0概念的核心网 络与分布式系统。借助于 JT RS 支撑, F ORCE net 将有效实现与其它各军兵种信息系统的互联互通, 将空前增强海军获取、共享与利用信息的能力, 使 海军转型成一支依靠信息优势、决策优势和协同作 战能力的高效能作战部队。
在 JT RS 纳入 JPO 管理之前, 美空军 ROM E 实验室在 1993 年~ 1995 年先后实施了 Speakeasy ( I、II 期) [ 4] ; 同期, 美海军也提出了可编程模块化 通信系统 PM CS 计划。Speakeasy 与 P MCS 均属
* 收稿日期: 2010 年 12 月 26 日, 修回日期: 2011 年 1 月 27 日 作者简介: 汤军, 男, 高级工程师, 研究方向: 军事通信与信 息系统、无线通信。
JT RS 是一种软件可编程、且硬件可配置的数 字无线通信系统。在互操作性、灵活性与适应性方 面, 她可满足部队指挥员与平台不断变化的作战任 务要求。 JT RS 可在 2M H z~ 2GH z 频 谱范 围工 作, 除了支持与现役几十种基于硬件设计的电台波 形互通外, 其新研制或增加波形可支持 Ad H oc 网 络( 包括无线路由与网关功能) 应用。随着美军向 信息化转型, JT RS 已纳入到其网络中心战( NCO) 的体系中, 并成为支 撑美军联合作战 设想 2020[ 3] 和 NCO 体系的重要战术网络通信系统。 1. 2 JT RS 发展历程
式能力。基于 SDR 技术, JT RS 能够有 效覆 盖从 2MH z~ 2GH z 的主要战术通信频段。通过更新软 件, 可以实时改变系统的功能和工作模式, 以适应 战场环境及任务的变化。
JT RS 能够提供良好的网络通信能力和战术互 操作 能 力。实 际 作 战 过 程 中, 作 战 单 位 可 利 用 JT RS 的通用宽带组网波形[ 8] 组成统一的分布式移 动战术信息网络, 并与其它信息网络对接, 保证作 战单位能够在战场中任何地方随时共享并获取相 关任务信息。
关键词 JT RS; SDR; 体系结构; SCA 中图分类号 E967. 3
Elicitation Brought by JTRS on the Development of PLA Navyps Communication Equipment
T a ng Jun Z hao Fe i ( Co mmunication Secto r of PL A Nav y H eadquar ters, Beijing 100841)
总第 204 期 2011 年第 6 期
舰船电子工程 Ship Electr onic Engineering
V o l. 31 No . 6 24
美军 JTRS 对海军通信装备发展的启示*
汤 军 赵菲
( 海司通信部 北京 100841)
摘 要 文章对 JT RS 发展背景、历程及 其技术 体系 结构等 方面 进行了 简要 介绍, 分 析了 JT RS 主 要特 点, 并论述 了 JT RS 在美军中应用情况及其未来主要发展趋势。最后, 文章 结合我 国海军 作战模 式转型 对通信 提出的新 要求, 重点 阐述 了 JT RS 对海军通信装备发展的启示。
1) 开放的体系架构 在未来 JT RS 发展过程中, SCA 的架构仍需要 进行调整, 以适应未 来更广泛 的部署环 境。当前 SCA 的架构主要面向通用处理器环境, 未来 SCA 将着眼于在更广泛的操作环境内为通信体系架构 提供一种更加抽象和 通用的描述 方法, 使得整个 JT RS 具有更加开放的体系架构, 对新功能和应用 的支持更加迅捷。 2) 更完整的通信频谱覆盖及更灵活的带宽能 力 实现更完整的通信频谱覆盖及更灵活的带宽 能力是 JT RS 的核心目标之一。目前, 美国 H ar ris
2011 年第 6 期
舰船电子工程
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于多频段、多模式与多功能电台( 即一种软件定义 无线电技术或 SDR) , 且两者均成功地示范了十多 种与 美 军 现 役 电 台 互 通 的 波 形。 Speakeasy 与 PM CS 的成功实施, 为后续 JT RS 的开发工作奠定 了基础。
2011 年第 6 期
舰船电子工程
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公司生产的 AN/ PRC - 117G 电台 已经实现 了从 2MH z~ 2GH z 的 通信 频段 覆盖能 力。 未来结 合 MEM S 技术的发展, 可在一块芯片上生产小型的、 可调的、高性能的无源元件, 将彻底改变 RF 信号 处理的具体实现方法。使得射频处理模块可以实 现可变的接收带宽, 对射频信号的覆盖范围进一步 向上扩展至 Ku 频段甚至更高, 在真正意义上实现 可编程的射频处理能力。同时随着各种新材料和 相关新技术的使用, 将实现更加高效的宽带天线, 以减少 JT RS 的天线种类。
Key Words JT RS, SD R, technique architecture, SCA Class Number E967. 3
1 概述
1. 1 JT RS 发展背景 1991 年海湾战争结束后, 美国国防部( DoD) 意
识到现役通信系统单一功能的硬件设计已无法充 分利用或适应商业技术快速变化, 特别是在谋取与 维持信息优势以及在满足作战单元与作战平台快 速移动方面, 现役系统难以满足部队所需的通信功 能实体与灵活性。有鉴于此, Do D 于 1997 年正式 批准了 联合 战术 无线 电通 信系统 ( Joint T actical Radio Sy st ems, 以 下 简 称 JT RS ) 计划 并 发 布 了 JT RS 研制任务需求信息( M N S) [ 1] 。同年 10 月, 为了便于 JT RS 标准化开发与研制, DoD 成立了联 合战术无线 电系统计划办公室( JP O) 。JP O 依据 MNS 要求并经过多次修改与完善, 于 2003 年发布 了 JT RS 联合作战需求文件[ 2] ( JO RD) 3. 2 版。
结构( SCA) 标准。第三阶段( 2005 年以后) 为各军 种测试、采购与装备阶段, 开始着手装备部队并最 终取代各军兵种现役的不同电台或基于硬件设计 的通信装备。 1. 3 JT RS 的体系结构
借助于 SDR 的可扩展性和灵活性, JT RS 可以 方便而完整地集成进全球信息栅格 G IG[ 5] , 并在整 个频域范围内为相关作战人员提供纵横交错的网 络连接能力和全新的通信服务, 使作战人员能够及 时地获得与战斗直接相关的各种重要战术信息, 派 生出全新的作战模式, 支撑未来全新作战概念与系 统( 如: 未来战斗系统 F CS[ 6] , 战术级作战人员信息 网络系统 WIN- T , 自动数字网系统 ADNS 等) 。
水下作战平台上, 并完成了包括系泊及海上实际操 作的多项测试和评估, 实现了美海军历史上的第一 个自动化报房。实际测试证明, CSRR 在不同的潜 艇平台具有良好的通用性与开放性, 提高了潜艇通 信系统的自动化程度, 同时为潜艇扩展新的通信能 力和业务提供了可扩展空间。现在, 洛克希德- 马 丁公司在 CSRR 系统的基础上, 将相关技术进一步 推广, 提出了适用于水面及其它不同舰艇平台的通 用无线电报房 CRR [ 10] 系统应用与技术视图( 如图 3 所示) 。
JT RS 能够提供良好的扩展能力。基于开放式 体系架构, JT RS 能够方便而完整地实现由新作战 概念派生出的全新服务和系统。同时, 新增的系统 功能和服务不会对系统原有能力造成影响。有效 减少通信装备的种类和数量, 减轻作战人员负担。 2. 2 JT RS 在美海军中的应用
在以 NCO 思想为代 表的军事 改革浪潮 推动 下, 美 军 正 积 极 推 动 其 作 战 模 式 的 战 略 转 型。 JT RS 以其开放式的体系架构, 良好的可扩展性和 互操作性, 受到各军兵种的重视, 并在各军兵种作 战转型中扮演了重要角色。
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汤 军等: 美军 JT RS 对海军通信装备发展的启示
总第 204 期
2 JT RS 主要能力、应用及发展趋势
2. 1 JT RS 主要能力 未来随着 JT RS 应用全面展开与部署, 使其成
为美军战斗单位在战术与战役层面上获取信息优
势的有力通信装备。 JT RS 能够提供良好的多频段、多功能和多模
Abstract In this paper, w e hav e br iefly int roduced t he backg round, histo ry and the technique architecture of JT RS first. T hen base on the analysis of sy st emps char acter istic, the tr end o f JT RS is been discussed. A cco rding w ith t he new request aro used by the batt le mode tr ansfo rmation o f P L A N avy , this paper have ex patiated t he elicitatio n broug ht by JT RS on the development o f PL A Nav yps co mmunicatio n equipment.
JT RS 的硬件体系架构如图 1 所示。
图 1 JT R S 的硬件体系架构
从图 1 中可以看到 JT RS 的 硬件体系架构主 要由五大功能模块组成[ 7] , 分别是宽带射频前端模
块、可编程信息处理模块、可编程多功能接口模块。 JT RS 基于 SCA 标准的软件体系架构 如图 2
块、多速 率波 形处 理模块 ( M odem ) 、信息 安全 模 所示。
美国海 军于 2002 年提 出了/ 21 世 纪海上 力 量0的新战略[ 9] , 这也是海军转型的总体构想, 具体 包括/ 海上打击0、/ 海上盾牌0和/ 海上基地0 三个主 要组成部分, 完整地描述了海军未来全新的作战观 念。根据海军的构想, F ORCE net 将成为实现/ 海 上打击0、/ 海上盾牌0和/ 海上基地0概念的核心网 络与分布式系统。借助于 JT RS 支撑, F ORCE net 将有效实现与其它各军兵种信息系统的互联互通, 将空前增强海军获取、共享与利用信息的能力, 使 海军转型成一支依靠信息优势、决策优势和协同作 战能力的高效能作战部队。
在 JT RS 纳入 JPO 管理之前, 美空军 ROM E 实验室在 1993 年~ 1995 年先后实施了 Speakeasy ( I、II 期) [ 4] ; 同期, 美海军也提出了可编程模块化 通信系统 PM CS 计划。Speakeasy 与 P MCS 均属
* 收稿日期: 2010 年 12 月 26 日, 修回日期: 2011 年 1 月 27 日 作者简介: 汤军, 男, 高级工程师, 研究方向: 军事通信与信 息系统、无线通信。
JT RS 是一种软件可编程、且硬件可配置的数 字无线通信系统。在互操作性、灵活性与适应性方 面, 她可满足部队指挥员与平台不断变化的作战任 务要求。 JT RS 可在 2M H z~ 2GH z 频 谱范 围工 作, 除了支持与现役几十种基于硬件设计的电台波 形互通外, 其新研制或增加波形可支持 Ad H oc 网 络( 包括无线路由与网关功能) 应用。随着美军向 信息化转型, JT RS 已纳入到其网络中心战( NCO) 的体系中, 并成为支 撑美军联合作战 设想 2020[ 3] 和 NCO 体系的重要战术网络通信系统。 1. 2 JT RS 发展历程
式能力。基于 SDR 技术, JT RS 能够有 效覆 盖从 2MH z~ 2GH z 的主要战术通信频段。通过更新软 件, 可以实时改变系统的功能和工作模式, 以适应 战场环境及任务的变化。
JT RS 能够提供良好的网络通信能力和战术互 操作 能 力。实 际 作 战 过 程 中, 作 战 单 位 可 利 用 JT RS 的通用宽带组网波形[ 8] 组成统一的分布式移 动战术信息网络, 并与其它信息网络对接, 保证作 战单位能够在战场中任何地方随时共享并获取相 关任务信息。
关键词 JT RS; SDR; 体系结构; SCA 中图分类号 E967. 3
Elicitation Brought by JTRS on the Development of PLA Navyps Communication Equipment
T a ng Jun Z hao Fe i ( Co mmunication Secto r of PL A Nav y H eadquar ters, Beijing 100841)
总第 204 期 2011 年第 6 期
舰船电子工程 Ship Electr onic Engineering
V o l. 31 No . 6 24
美军 JTRS 对海军通信装备发展的启示*
汤 军 赵菲
( 海司通信部 北京 100841)
摘 要 文章对 JT RS 发展背景、历程及 其技术 体系 结构等 方面 进行了 简要 介绍, 分 析了 JT RS 主 要特 点, 并论述 了 JT RS 在美军中应用情况及其未来主要发展趋势。最后, 文章 结合我 国海军 作战模 式转型 对通信 提出的新 要求, 重点 阐述 了 JT RS 对海军通信装备发展的启示。
1) 开放的体系架构 在未来 JT RS 发展过程中, SCA 的架构仍需要 进行调整, 以适应未 来更广泛 的部署环 境。当前 SCA 的架构主要面向通用处理器环境, 未来 SCA 将着眼于在更广泛的操作环境内为通信体系架构 提供一种更加抽象和 通用的描述 方法, 使得整个 JT RS 具有更加开放的体系架构, 对新功能和应用 的支持更加迅捷。 2) 更完整的通信频谱覆盖及更灵活的带宽能 力 实现更完整的通信频谱覆盖及更灵活的带宽 能力是 JT RS 的核心目标之一。目前, 美国 H ar ris
2011 年第 6 期
舰船电子工程
25
于多频段、多模式与多功能电台( 即一种软件定义 无线电技术或 SDR) , 且两者均成功地示范了十多 种与 美 军 现 役 电 台 互 通 的 波 形。 Speakeasy 与 PM CS 的成功实施, 为后续 JT RS 的开发工作奠定 了基础。
