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美专家:移动用户目标系统可补战场卫星通信断层
中国网 china.com.cn  时间: 2008-10-22  发表评论>>

第11颗也是最后一颗UFO卫星于2003年12月从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空。这颗卫星的使命就是维持UFO卫星群的正常运转,直到下一代的MUOS系统2010年3月开始运行为止。

对于越来越依赖移动性,网络化环境以及卫星通信支持的美国军队来说,卫星通信质量以及不断增加的带宽是他们取得成功的关键。

目前,部署在世界各地的美国士兵使用的是不同种类的通信平台。但是,他们中的很多人马上就会用上下一代的军用卫星通信系统——移动用户目标系统,即MUOS。这些卫星以及相关的地面站将为军方提供一种新的蜂窝移动通信技术,这种技术可以克服丛林树叶,城市地形以及恶劣天气条件等环境因素的影响,实现安全,可靠,即时的战场通信。

为了获得这种至关重要的语音,视频以及数据传输能力,国防部专门指定位于弗吉尼亚州尚特莉(Chantilly, VA)的海军计划执行办公室空间系统组牵头负责这项窄带卫星系统的研发。计划执行办公室空间系统组,研究设计审批处,通信卫星计划办公室(PMW 146)以及海军网络站司令部正密切合作,争取早日让这套系统装备部队。作为MUOS项目的职能司令部以及实际执行的验收机构,网络战司令部负责该项目的地面网络建设,而整个系统则必须通过国防部信息技术安全认证和许可程序以及国防信息安全认证和许可程序的检验。

性能以及对战场的影响

特高频卫星通信的面貌将因为MUOS系统的问世而大为改观。下一代的通信系统将在话音及数据服务方面取得显著进步,这里面包括话音网络,广播服务,战术数据网络,网络管理支持以及通信规划等。诸如联合打击战斗机(JSF)这样新近问世的武器平台,以及特种部队这样的终端用户都将会激发卫星通信领域出现一些新的应用和服务。除了上述功能以外,MUOS系统的设计也要满足国防部提出的多项要求,包括符合网际协议第6版(IPV6),采用开放架构以及满足网络中心化需求。

“特高频卫星通信十分重要,因为它能突破现代战场上小型移动终端只能实现视距通信的局限,”PMW 146项目的负责人韦恩•科尔斯这样说。“MUOS系统将会提高所有环境和地形下小型终端的通信能力和联通水平。这将确保今天战场上的战术执行者能够在隐蔽电磁行踪的原则下,始终与其他部队保持至关重要的通信联络。”

特高频频段的范围与窄带卫星通信的频段范围是一样的,都只能承受64k比特每秒的数据传输速率。尽管窄带卫星通信不能像宽带通信那样进行大量数据的传输,但它的波长特性使得特高频频段成为能穿透以上所说的那些环境因素限制的唯一频段。这正是那些处于战术体系边缘的地面士兵完成任务所迫切需要的。

针对舰船或者飞机,MUOS系统会和现在的特高频后续窄带系统一样,提供网络式以及点对点式的话音服务和数据呼叫,只不过数据传输速率更高,呼叫容量更大,连接更稳定而且网络和呼叫的建立更加便利。当获得海军认可之后,MUOS技术将被用在海军远程传感器,单兵背包以及手持终端上。

MUOS系统吸收了第三代商用蜂窝通信的网络架构思想,并将其与地球同步卫星的应用相结合,从而获得了更先进的卫星通信能力。MUOS系统将包含一个卫星群,一个地面控制与网络管理系统,以及一个作用于用户终端的新波形。太空部分将包括四颗地球同步卫星以及一颗在轨备用卫星。每颗卫星都将携带两种有效载荷:一种用来与现有系统的用户相连,而另一种则采用先进的下一代通信技术。地面系统则包括信号传送设备,网络管理以及相关的基础设施,以支持卫星的飞行和管理用户的连接。

终端用户能够感受到的改进包括真正的移动通信能力,更好的连通性以及显著增加的用户容量。旧的系统只能同时应付1,000多一点的用户连接数,而MUOS系统将可以同时容纳17,000个用户以2.4 Kbps的速率进行数据传递。不仅如此,MUOS系统还将会向下兼容,以便使现有的窄带卫星系统继续发挥作用。相比于总传输速率为2.7 Mbps的旧系统,MUOS系统所有用户的总传输速率将大大提高,可能达到接近40 Mbps。

第一颗MUOS系统卫星计划于2009年晚些时候发射升空,并于2010年实现在轨运行。整个MUOS系统计划于2014年实现全部设计功能。“随着第一颗卫星发射时间的临近,PMW 146和网络战司令部将会加紧进行使用者培训,以使他们尽快掌握系统性能和使用方法。”科尔斯这样说。“作为一个基于地面蜂窝通信模式而设计的系统,MUOS系统的设计和运行都与目前的UHF卫星通信系统的网络架构有很大的不同,它要简单的多。”

填补断层

现在的UFO系统卫星群包括了8颗地球同步卫星,它于1993年初步实现功能运行,于2000年实现全功能运行。最后一颗UFO系统卫星—UFO F-11于2003年12月由佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射升空,它的设计使命是维持UFO系统卫星群的正常运行直至MUOS系统开始发挥作用。

据估计总共有20,000个UHF终端在使用。特高频通信系统250%的订购率说明了联合部队对通信网络不断增长的需求。尽管UFO系统目前是国防部军事卫星通信的骨干,但仍然有人质疑在MUOS系统投入使用之前,这套系统可能已经不能适应战场发展的需要了。

“UFO 断层”描述了可能性分析的结果,通信卫星计划办公室据此认定UFO卫星群仍然是可行的。这种分析考虑到了每颗卫星的可靠性和冗余度。从2007年11月开始的研究表明,2009年1月至2010年3月期间,由8颗卫星组成的现在的这个UFO卫星群有70%的可能性还可以工作,那时候MUOS卫星已经上天了。

人们从2005年开始就注意到了这个可能存在的断层,但由于后续卫星出色的性能,断层被缩小了。海军和国防部方面已经尝试了多种弥补特高频卫星通信断层的方法,包括调整频道分配,以及鼓励还在服役的UFO系统卫星出租额外的特高频信道。

里程碑和挑战

MUOS系统投入运行之后,用户间的信息流动会跟今天的系统很不一样。用户首先是通过特高频信号与卫星连接,然后卫星再把所要传递的信息转发给四个地面站其中的一个,这四个地面站分别部署于:夏威夷,诺福克(弗吉尼亚州),西西里(意大利)和澳大利亚。这四个地面站与位于夏威夷和弗吉尼亚的交换中心相连接,交换中心的任务是识别通信请求的目的地信息,然后把信息传递到相应的地面站,上传卫星,或者把特高频信号向下发送到所对应的用户。网络管理设备将会放置在夏威夷,并且负责规划和记录MUOS系统的运行。这个网络将采用政府控制的,基于优先级的资源管理模式,以适应不断变化的业务需求。除此之外,MUOS系统将会提供一个选择国防信息资料系统的网络服务,话音服务以及数据服务的入口,而过去的特高频军用卫星通信是不可能做到这些的。出于卫星遥测、跟踪和指令方面的考虑,MUOS将会采用现有的控制系统,由位于加利福尼亚州莫古角的海军卫星测控中心进行控制,而位于科罗拉多州谢里佛尔空军基地的空军卫星控制网则充当备用控制中心。

这个项目在2007年取得了一些重要进展,包括完成了关键设计的评审,开始着手进行硬件设备的制造,软件代码的编写,以及系统评估和测试的准备工作。所有系统运行所需要的卫星以及备用卫星都将由美国空军演进型不可重复使用运载火箭(EELV)从卡纳维拉尔角发射,送入太空。

到目前为止,MUOS已经成为了美国国防部最成功的高透明度项目之一。然而,未来的成功仍然取决于对当前所面临的挑战的解决情况,比如锁定火箭发射的经费,保持与联合战术无线电系统(该系统致力于为战场上的士兵提供点到点的通信能力)的发展同步等等。

其他的一些说法

“我现在担心的是要把我们现有网络都连接在一起的卫星的数量。我也担心我们现在的地面链路以及带宽净容量的限制。我并不认为网络带宽需求的高峰期已经过去了,我们要做好应对容量激增的准备。我们的任务就是为这个网络提供一个信息栅格,要想完成这个任务,我们需要在考虑安全因素之外,从网络内部好好审视一下它的容量以及可靠性。”

MUOS项目的相关人

海军网络战司令部,美国战略司令部,海军卫星运行中心以及所有的相关服务部门在MUOS系统中都有职责分工:

 空军是国防部空间计划的执行人。

 负责一体化作战的海军作战部长(CNO N6F)是海军卫星通信计划的发起人。

 位于弗吉尼亚州尚特莉的海军计划执行办公室空间系统组负责海军空间系统的执行管理。

 位于圣迭戈的通信卫星计划办公室(PMW 146)是探测以及系统开发方面的负责人。

这个项目主要的承包商是洛克希德•马丁公司,它的团队包括通用动力公司,波音卫星公司,诺思罗普•格鲁曼公司,InterDigital通信公司以及哈里斯公司。

(作者:史蒂芬•a•戴维斯,美国空间和海战系统司令部(SpaWar)公共事务部

译自:《信息域》杂志2008年春季刊

编译:知远/靛亮)

文章来源: 中国网 责任编辑: 飘落
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