商用信息通信技术在美军的战术应用

作者：王煜

1 引言

美军2012年发布的“联合作战顶层概念（CCIO）：联合部队2020”称，全球一体化作战将是未来美军联合部队作战的基础概念。而实现全球一体化作战的关键要素是任务指挥，它是一种以去中心化为特征并以信息和通信技术（ICT）及以移动计算技术进步进行加强的指挥哲学体系。

过去十年间，商业界已经在ICT和移动计算方面取得了巨大进步，产生了诸如智能手机、平板电脑、应用商店、新一代蜂窝网等诸多创新。在士兵需求的推动下，将商用设备推到作战前沿也已变为现实。美国防部利用这些创新获得各种能力并节约资金已成必然。应用商业现货技术的优势包括：1）先进的性能（如，处理能力，存储器、通信媒体，通信速度，GPS，摄像机，USB等）和功能（如，app，聊天，地图）；2）推入市场速度更快；3）成本更低；4）减少政府研发工作；5）相比同类军用系统，体积、重量、功率更低。

但由于战术边缘作战人员的特殊要求，应用商用技术也有局限，主要包括技术、环境和采购方面的限制。典型环境限制有面对敌方行动时的抗毁能力、缺乏固定基础设施、高机动性以及加固化处理。技术限制则包括鲁棒性（面对信号损失）和安全性。而采购限制则涉及美国防部各种规章和过程的限制。

一般来说，毫不修改直接在战术边缘应用商业现货能力并不现实。更普遍的情况是为满足军事需求，由原开发者或第三方厂商对商业现货产品进行改造后使用。然而，军方更欢迎的方式是采用模块化方式改造商业现货设备，这样军用设备就可以随着商业设备的迅速发展而不断进步。

本文将首先确定驱动商用ICT战术应用的主要因素，然后研究在战术边缘应用ICT面临的挑战，研究几个美军正在应用商用ICT技术的实例，最后则指出几种未来很有可能得到战术应用的商用ICT技术。

2 推动商用ICT战术应用的技术、政策和采购因素

驱使美国防部在战术边缘应用商业ICT主要源于近些年的几个因素：

●美国防部对ICT领域的影响力不断下降。目前，军方市场在整个ICT市场的占比逐渐萎缩，对ICT业的影响力也逐年下降，ICT技术逐渐向开放标准商用现货产品和开源软件解决方案方向发展。

●ICT消费化。战术边缘的士兵希望能够获得无线连接能力，获得与其个人设备相当的体验，可以连接到同级、下属及上级指挥人员以及互联网和全球蜂窝网。此外，他们还期望能够下载和使用种类繁多的军用和其他应用。军方高层领导也希望与士兵们一样能够使用现代ICT技术。

●网络安全解决方案需求不断增长。不仅仅是国防部需要网络安全解决方案，国家关键基础设施部门、个人和各种规模的公司，也需要网络安全解决方案。

● 各种互相竞争的需求间的权衡。例如，信息交换的紧迫性与安全间的权衡。在2009年的一次会面中，美国陆军当时的CIO确认，确实有时要在严格的安全要求与时间间进行权衡。他说：“某些情况下，金融业已经建立了强大的加密系统，美国陆军完全可以利用，足够安全，满足士兵战场需求，而没有限制陆军的网络交付能力。”

● 美国防部远程工作政策。为响应“2010远程工作增强法案”，美国防部发布了远程工作政策，这一政策将移动计算需求从战术边缘延伸到整个国防部企业。

● 最近ICT在案项目的成果。美国防部在案项目，如联合战术无线电系统(JTRS)，饱受成本削减和计划拖延之苦，最终为商用ICT的巨大进步碾压，这也导致美国防部不得不重新考虑其采办战略。目标是建立敏捷的采办程序，帮助国防部克服创新力的不足。蜂窝市场的发展以及JTRS项目的发展可充分说明以上情况。JTRS始于1997年，于2012年取消，花了67亿美元，只在近期装备了部分电台。JTRS电台确实纳入了关键的传输安全能力并可支持商用蜂窝电话中没有的战术波形，但传输率低很多。“步枪手（Rifleman）”电台采用士兵无线电波形（SRW），数据传输率为200kbps~1Mbps，而宽带波形规定最高传输率为5Mbps。

为实现敏捷的采办政策，美国陆军正在进行一系列一年两次的网络集成评估（NIE），旅战斗队环境下对商用ICT进行测试。NIE要求厂商在真实环境下演示其设备可与其他现有设备互操作。然而，为了保持对业界的推动和参与，仍需采办一些从时间上看有前景的设备。

3 商用ICT设备战术应用面临的挑战

虽然商用设备在商用环境下运行良好，但在战术边缘要实现其价值却有许多困难。士兵在战术边缘面件与大多数商用ICT产品的假定使用场景区别很大，因此美国防部长期以来始终要开发自己的通信和计算应用解决方案。

在战术边缘，网络和计算基础设施要随士兵及其设备一起部署。战术边缘可能有既有商用基础设施，也可能没有。战术边缘网络必须具备便携性且支持移动性，因而十分重视无线技术以及设备的轻小性。开发战术边缘ICT产品和能力的一些独特要求如表1所示。

表1 通信技术和环境的关联

还有一个关键需求是要保证新设备和新能力与现有遗留设备的互操作性。全球信息栅格（GIG）是美国国防部提供企业和战术通信与计算解决方案的通信基础设施。GIG本身就混合使用了多种专用和商用技术，如卫星、光纤通信设备、路由器、交换机、安全传感器等等。而GIG有几个部分是专用于战术边缘的士兵的，纳入了针对徒步士兵、车辆、舰船和飞机的各种解决方案。为有效使用，在战术边缘纳入的商用技术必须要与现有战术部分整合和互操作。

另一关键需求是在面对敌方破坏行动时仍能继续运行。敌方行动会导致大部分基础设施不能运行，并且敌方行动经常目标明确，会导致最大范围破坏。商用系统在面对设备和链路故障时必须鲁棒，虽然商用时可接受的恢复时间可能更长。断续连接情况下的持续工作方法，如容迟网（DTN）协议仍在开发当中，但市场需求却很有限。美国防部很长时间一直为鲁棒移动Ad Hoc网（MANET）研究提供支持。目前，它们已在几种军用系统中实现，但在商用环境中使用有限。以上情况可能会随着车辆网的出现而有所改变。

安全性也是制约商用现货利用的主要因素。在作战领域安全措施被突破或出现其他安全问题的几率比其他领域高得多。美军曾经开发了大量战术电台技术，旨在通过实现LPI/LPD、防欺骗和抗干扰保证传输安全。防欺骗和LPI可通过加密技术减轻，但商用环境从未真正解决LPD问题，一般都是通过降低发射功率以及使用越来越灵敏的接收机。众所周知，各种干扰一般都是直接冲着商用接入点或基站去的。大多数商用信号（如WiFi或蜂窝信号）的测向也相对简单。而跳频、扩频、超宽带等军用技术还未被商用界广泛使用。

美国防部还有相对独特的多密级需求，需要更好地共享组网基础设施并允许跨域解决方案。而这在商用市场似乎并未予以解决。

加密曾经是国防部的独特需求，采用受NSA严格控制的软硬件方法，解决驻留数据和传输数据保护问题。在安全领域，军方的要求比商用界更严格。美国防部曾经有一种看法是所有通信都要高度安全，需要采用专门的硬件加密。然而，最近有一种认识是，并不是所有通信都需要这一级别的保护，可以使用许多商用软件加密方式。例如，某些暂时信息可以采用通用方法加密，如AES，因为当敌人解密该消息时，它其实已经没什么价值了。

另一安全问题是对网络攻击的脆弱性。对军用和商用系统的黑客攻击愈演愈烈。军民部门都在研究解决方案。商业现货设备，如基于安卓系统的智能手机由于市场份额巨大，会吸引大量潜在黑客的注意。而另一方面，军用系统虽数量相对较少但却是能力更强的网络攻击者的高价值目标。相关问题包括对设备软件进行升级和打补丁。如果采用了商业现货设备，则厂商要提供补丁，并且必须通过战术网管理和分发。需要在分发前对补丁进行测试和检验。某些情况下，必须对多个提供商补丁进行管理，如智能手机或平板电脑上的安卓操作系统可能来自开发商（Google）、设备制造商（如三星、HTC）以及蜂窝通信提供商（如，Verizon）。此外，如果有定制设备，则可能会导致定制补丁或升级问题，国防部厂商必须迅速解决，需要这些厂商长期合作。

军用和商用系统的认证也是一个难题。对于战术边缘，需要能够适合极端压力条件的简单有效方法。采用生物测定技术和硬件令牌比复杂口令更适合。在商用领域，随着消费者金融和个人交易数量的上升，认证技术也在提高，但仍在利用一些复杂麻烦的方法。

军用系统还需加固处理。其他还有一些独特需求，比如需要显示器带夜视设备等。同样，ICT设备的体积、重量和功率（SWaP）对于已经负担了大量设备的士兵来说也很重要。降低SWaP符合商业市场的发展趋势，还需进一步发展。

与商用提供商一样，美国防部还需要具备对网络的严格控制能力和态势感知能力，但由于战术网的高移动性、隐蔽性和动态性等特点，实现起来非常困难，造成美国防部需配备大量专门工具。具备战损评估和网络快速重构能力也至关重要。目前有大量针对网络运行和管理问题的开发活动，特别是网络防御问题，要实现网络并让网络从物理和网络攻击中恢复过来需要更好地了解实时状态和网络，两个领域都需要通过扩展AAA获得诊断和纠正问题的取证信息。

战术边缘设备落入敌手可能会泄露友军的位置，因此具备设备远程信息擦除能力至关重要。此外，还希望能远程控制设备上的外设完成感知和其他管理功能。商业厂商也在研究这些问题，近期可能会提供解决方案。

军用和商用系统安全的另一区别是要考虑供应链问题。设备中的大部分电子器件以及越来越多的软件由国外厂商提供。这导致器件可能会被篡改或修改从而威胁到设备。美国国防部有时会要求设备制造可控，但实现这一过程代价昂贵。购买普通商用产品但不让厂商知晓产品将用于军用这一策略可降低这一风险。

在智能手机和平板电脑应用程序领域，需要改善应用开发-验证-采购-分发整个生命周期的管理。需要开发专用于战术边缘的app，但对现有商用app进行有限定制的方式似乎更有前景。不太可能营造出一个专门针对国防部用户app的开发群体，因为用户数量不足。采用军用现货模式似乎更为审慎。

美国防部许多需求有明显的军民两用性，但解决方案不完美常常对军用影响更大。因此，可能需要基础和实用的研发和定制。

4 商用ICT目前和近期的战术应用

尽管在战术环境下应用商用技术会遇到这样那样的挑战，但美国国防部仍然在引入商用技术。本节将讨论三种技术：1）终端用户设备，如智能手机、平板电脑等；2）终端用户设备相关的应用和应用商店；3）支撑通信基础设施。

4.1

战术边缘通信基础设施

美军各军种正在研究和应用商用解决方案增强战术边缘的通信基础设施。图1中就是正在考虑用于战术网应用的商用技术。经常会根据通信距离选择商用组网技术，如个域网（PAN）或体域网（BAN）用于10米以下通信，局域网则可达100米，园区网（CAN）为100米到10千米，包括回程，城域网（MAN）和广域网（WAN）则用于更长距离。美国防部对所有这些距离范围都有通信需求，由于部队有移动要求以及偏远地区缺乏基础设施，因而经常只能采用无线解决方案。

图1 商业技术在战术网中的应用

适用于PAN的技术包括连接耳机-话筒的蓝牙技术。其他实例包括可穿戴设备，如佩戴在胳膊上的掌上电脑PDA，头戴显示器或与战术电台的接口塞孔。适用于LAN的技术有各种选择，如WiFi和各种改造蜂窝技术，如femto微蜂窝和picocell微微蜂窝。许多智能手机和手持设备既支持WiFi，经常也支持好几种商用蜂窝连接。WiFi的优势是数据率高，使用范围广，易架设，以及可实现ad hoc或网状组网。长距离组网可利用现有GIG、商用蜂窝、全球光纤网或商用卫星，提供多种回传通信选择。GIG既使用军用卫星也经常租用商用提供商能力。

表2给出了从PAN到WAN体制概要。以下，本文将主要讨论LAN到MAN体制并描述了两类解决方案：1）蜂窝体系，包括小蜂窝基站；2）设想的战术电台备选方案，某些情况下可由JTRS在案项目提供。

表2 商用技术和军用类似技术

4.1.1

蜂窝基础设施

蜂窝基础设施迅速部署能力过去是为了解决第一应急响应人员界对自然灾害或诸如卡特里娜飓风或9/11事件等其他灾难的反应需求。卡特里娜飓风之后，在新奥尔良市区的屋顶上部署了3G Pico Cell。因为当地通信公司的服务已经被飓风摧毁了，因而这些公司允许使用它们的频谱。将提前注册的手机发放到了重要官员手中。官员拿到手机后可实现到专网上其他人的本地呼叫，并用卫星终端作为连到加利福尼亚州其他仍在工作的蜂窝网的网关。

典型蜂窝基站提供某些链接服务必要的功能并且依赖现有蜂窝基础设施通过回程链路提供其他功能。除收发基站外，蜂窝系统（从GSM标准宽松修改而来）的主要功能还包括用于资源分配、用户注册服务并支持连接到电话、蜂窝和互联网的基站控制器。在4G系统中，所有业务都是IP业务，因此以上某些功能可组合。在军事应用中，抗毁基站应是自供型的，包括不依赖回程服务配置和管理网络服务所需的所有软硬件。这样，即使没有回程连接（商业场景一般不要求），覆盖区内用户间仍可继续通信。

皮蜂窝（Pico cell）和飞蜂窝（Femto cell）等微蜂窝本质上是功率更低的简化宏蜂窝基站，可提供局部蜂窝服务。它们需要到蜂窝服务器的回程连接，如通过互联网，以获得蜂窝基站基础设施正常提供的某些功能。Femto蜂窝一般可处理几十个用户，距离可达100米，而Pico蜂窝可处理10~20个用户，覆盖范围为500~1000米。这些设备的优势是与商用蜂窝系统兼容，并且架设相对容易。Femto和Pico蜂窝的回程需求并不需要完整蜂窝基站那么高的容量，虽然蜂窝性能取决于为提供缺少的蜂窝服务而往返后端服务器的反应时间。这些微蜂窝都是轻小型便携式蜂窝基站，经常可配置为在没有回程链路的情况下处理同一小区内用户间本地通信。它们经常还能提供WiFi热点能力。对于车辆通信，Pico和宏蜂窝技术可提供车速运动条件下的通信解决方案。它们一般需要更大功率的基站以及适当天线和发电能力，一般安装在车上。

在支持作战人员的大型固定基地应用中，可采用标准（加固）商用基站有效支持徒步和车载用户。可用到商用基础设施或GIG的有线或无线连接实现回程链路。有线连接可以是铜线或光纤连接，但无线连接一般是基于卫星的，虽然已经推出了无线网状网回程方案。

对于移动指挥所或临时部署，需要可迅速部署并在各种平台（如装甲车）上使用的加固移动基站。这些移动指挥所一般采用回程连接实现到GIG的回传，且一般都由与车辆共址的卫星通信终端提供服务。基站设计有足够的计算能力，可处理额外蜂窝功能，经常还具备各种商用和军用网络间的网关或桥接功能。

（1）针对通用市场的商用产品

AT&T公司开发了一种可部署在偏远地区的民用蜂窝基站，称为AT&T远程移动区（ARMZ）系统。它可提供GSM Picocell基站，这种基站可连接卫星链路实现到AT&T蜂窝核心网的回程链路。它还可通过其他类型的回程方案接口互联网。每个picocell对话音和数据业务运行2.5G EDGE协议，并可支持两部电台，每部电台可同时承载14个用户，需要回程容量384kbps。该系统可以固定或移动模式部署，架设容易。该系统仅可在美国国内运行。

（2）针对战术边缘的商用技术

哈里斯公司的KnightHawk系统可装在一个小盒子中提供商用蜂窝能力，可固定位置运行，也可车载运行。它支持3G UMTS和HSPA组网协议。该系统支持配备专用SIM卡的智能手机。基站可自主运行，也可作为由多个KnightHawk链接构成的更大网络的一部分运行，提高覆盖范围及用户和数据容量。KnightHawk是一种完备的独立WCDMA蜂窝网，运行于2100MHz频段。这种单载波大容量无线基站可提供10W输出功率，容量上可同时容纳20个话音呼叫和14条HSPA数据连接，可扩展至同时60个话音用户。该设备重36磅，带有配置和管理软件。还有一种称为KnightLite的单人可携带版，可装在车上或背负携带。这种背负式版本带电池，可接口战术无线链路作为回程链路。

2012年，美国海军开始在几艘舰船上部署了基于4G LTE的无线广域网（WWAN）。该系统2009年开始开发，目前正在进行最终测试，是一种加固LTE网络，类似商用版，可在海洋移动环境中运行。美海军WWAN工作距离可达20海里，汇聚吞吐量高达300Mbps。该系统让海员和陆战队员能与覆盖区内使用安卓蜂窝电话的其他用户、附近的巡逻艇、舰船、无人机、飞机和直升机进行话音和数据通信。WWAN可提供大量所需的通信容量，同时释放了本地需求连接，而以前只能通过容量有限的卫星连接提供广域通信。例如，可接收直升机馈送视频，可用于在打击海盗行动中增强态势感知能力。目前，美海军WWAN还未连接到卫星战术网。

美国航空航天业也曾推动在商用飞行器上纳入Pico和Femto基站技术，让飞行员能使用蜂窝电话。一般使用卫星链路作为回程。有很多种方法将蜂窝基站技术放到飞机、无人机或比空气轻的平台上，提供比发射塔或建筑物屋顶基站更大的地面蜂窝覆盖。随着无人机技术的进步以及基站器件的小型化和电池的进步，无人机也成为一种很有吸引力的蜂窝通信方案。无人机在某一区域上空盘旋巡航提供覆盖的能力越来越强，如“捕食者”无人机可以巡航24小时。一个实例是小型GSM全功能蜂窝基站已经能够装到小型无人机平台上，并且已经演示了到商用手机的连通能力；然而目前为止只报道了有限几次可行性测试。开发的另一军用系统是前沿机载安全传输和通信（FASTCOM）系统，这是一种可放到无人机上的移动安全战场蜂窝网。FASTCOM将Pico cell基站放到无人机吊舱中，与地面智能手机用户通信，采用地基数据终端作为到战术网的回程。

美国空军已经成功部署了一种称为“战场机载通信节点（BACN）”的机载网关系统，它可延伸通信距离并作为各种战术和民用蜂窝链路（如UHF/VHF、第一响应人员电台和商用蜂窝系统）间的桥接器。然而，目前还没有蜂窝性能数据。BACN目前正在几架E-11A Global Express远程商务喷气机和EQ-4B“全球鹰”Block 20无人机上使用。

4.1.2

战术电台：在案项目设备备选方案

JTRS在案项目的失败促使美国国防部从政府控制的长期大型开发工作转为由厂商的国内开发活动推动的更为敏捷的采办方式。以下我们将简要介绍美国国防部在这方面采取的各种步骤。

（1）中间层车载无线电（MNVR）：用敏捷采购方式替代失败的在案项目

美军于2002年发布的的JTRS地面移动无线电（GMR）项目目标是开发一种能够容纳7种波形的多波段多模式车载软件定义电台，波形包括宽带组网波形（WNW）、士兵无线电波形（SRW）以及传统SINCGARS波形，试图在整个战术域提供通信。但经过十年数十亿美元的投入后，这种电台仍不能满足要求，于是美国国防部终止了JTRS GMR项目。然而，美国国防部并未放弃整个GMR概念，而是决定采购一种备选方案，一种只运行2种而不是7种波形的经济可负担的、更聚焦的小型电台。正如美国国防部负责采办、技术和后勤的副部长提交国会决定终止GMR项目的信中所说：

“作为美国国防部投资软件无线电、软件通信体系（SCA）和开放共享波形的结果，出现了一个竞争的市场，有可能能以更低的成本提供满足能力需求的电台……。确定了非开发项目采购方式是满足这一要求的最可行方式。”

MNVR合同达1.4亿美元。希望提供解决方案的厂家包括通用动力、哈里斯、雷声、BAE系统以及诺格/ITT Exelis公司。特别是哈里斯公司通过了JTRS认证的Falcon III PRC-117G电台已经在美陆军的能力集13（CS13）中充当了MNVR。此外，雷声公司的Maingate电台也已部署到了阿富汗。

（2）JTRS“步兵（Rifleman）”电台：在案项目能力全速生产的开放公平竞争

“步枪手”电台是JTRS手持、背负、小型（HMS）电台族的一员，用于排级及以下士兵，通过与通用动力和泰勒斯通信公司的在案项目开发。它使用SRW波形，提供话音、数据和位置服务。美国陆军已经通过与通用动力和泰勒斯公司的低速生产合同购买了近2万部“步兵（Rifleman）”电台。然而，由于对利用商用技术感兴趣，美国陆军决定后续8万部或更多电台的全速生产合同采用公平开放竞争的方式。

（3）SRW Applique：灵活采购新定义的需求

美国陆军正在通过一种敏捷招标过程采购一种称为SRW Applique的能力，因为它可通过现有SINCGARS电台设施为车辆增加SRW组网能力，将支持JTRS“步兵（Rifleman）”电台与更广的战术网间的通信。通用动力C4系统公司、哈里斯公司、ITT Exelis和泰勒斯公司都可能是投标者。通用动力的标书基于其“步兵（Rifleman）”电台，而哈里斯的标书基于Falcon III AN/PRC-152A手持电台。

4.2

智能手机和平板电脑

商用终端用户设备技术已经应用到了战术环境。某些情况下，使用的就是普通的商用智能手机；然而，在另一些情况下，需要针对战术环境的特殊需求对商用设备进行改造。多家厂商正在进行某些改造，因为他们看到了安全加固设备市场的不断增长，这些设备不仅可用于军事领域，还可用于公共安全、灾难救援、人道主义援助和野外领域。美国防部和情报界还在进行其他改造。这些场合，保留了设备的基本属性，例如仍采用安卓操作系统，保留了运行第三方应用的能力。也在使用商用芯片组，如LTE芯片组。

（1）针对军用和相关市场的商用移动设备技术

厂商们，包括国防承包商和其他厂商，正在提供更多安全固化版智能手机和平板电脑，保留关键功能并增加其他特征，如图2所示。图中显示的一个设备是哈里斯公司的RF-3590加固化平板电脑，特征包括内置GPS、陀螺仪和数字罗盘；前后800万像素摄像头；降噪麦克风；内置蓝牙；WiFi；宽带视频、话音、位置和文本通信；SD和USB端口；可更换大容量电池；安卓平板操作系统。

BriCom Solutions公司采用了另一种针对专业环境改造商用设备的方式，如公共安全，它可提供便携扩展坞，把商用智能手机完全当做全功能双向电台使用。智能手机加扩展坞还可一同提供安全的传统双向个人无线通信能力，并可接入互联网、视频、照相机和应用。

图2 商用、军用、公共安全终端用户设备的融合

（2）智能手机作为战术电台补充：“奈特勇士”项目

“奈特勇士”是一个快速通道项目，为地面徒步士兵实现指挥控制网络能力。它是一个基本型加固化智能手机，佩戴在士兵手腕或胳膊上。该设备可插接现有AN/PRC-154“步枪手”电台，这是一种已装备的JTRS电台，可通过战术网通信。系统可向用户投射战场地图和部队位置数据。目前，正在尝试新的采购过程，这样可由多个厂商竞争提供智能手机，在2012年5月的NIE中测试。“奈特勇士”项目没有为每名士兵都配备智能手机，只提供给四人小队的队长。“奈特勇士”项目的早期优势之一是用智能手机设备替换了原来有一个可翻下来放到一只眼上的显示屏、重14磅的背负式计算机。该设备可与JTRS电台互操作，可大幅提升其顽存性。然而，早期现场测试报告显示，“奈特勇士”设备还未准备好实用，主要原因是定位同样持有奈特勇士设备的相邻友军士兵还存在问题。

（3）美国防部和情报界正在进行增强可信和安全性工作：美海军陆战队可信手持平台和NSA“鱼缸（Fishbowl）”测试

美国海军陆战队最近启动了“可信手持平台”项目，旨在针对安全通信改造商用移动设备。该项目的目标是装备带有标准软硬件、可访问军用保密和非密网的商用智能手机。该手机可跨域发送和接收安全数据和视频。设备中纳入了多项商用关键技术，包括虚拟化和隔离方法，如域隔离、处理隔离、资源封装。预想的另一特点包括硬件可信根、可信引导、满足NSA FIPS 140-2认证的Suite B加密。必须以模块化方式设计解决方案，避免需要重新设计商用设备。该项目还涉及与政府和工业界的协作，从而加速认证过程并最终实现可纳入未来商用版的设备能力。军用和商用市场都有一个共同的需求，那就是需要高安全、低成本的移动设备解决方案，从而能够跨网络共享和管理敏感内容。AT&T公司提供了450种基于安卓操作系统的原型设备，但最终可信平台还应支持其他设备和操作系统。

NSA的“鱼缸（Fishbowl）”试验项目是一个利用商业现货安卓智能手机在商用蜂窝网上提供安全通信的项目。其安全解决方案是除厂家提供的加密措施外还利用二层软件加密的加密VoIP提供话音业务。未来还可扩展至提供数据能力。这种电话可让两个有Fishbowl设备的用户在商用蜂窝网上进行安全保密对话。目前，该试验计划正在利用100多部已列装电话测试设备性能和安全性。该项目获得的经验为利用工业安全指导原则开发“移动能力包”提供了非常重要的输入。该项目仍在研究的问题包括如何做到无线更新，如何从安全SCIF迁移到非安全网络。

（4）美国防部正在进行的增强鲁棒性工作：MACE

美国国防部的一项用商用智能手机技术提高C3能力的工作是“多址蜂窝扩展（MACE）”项目。采用智能手机技术的好处是它支持将很多功能，如话音、数据、军用智能手机应用以及位置/定位信息等，放入一个设备中，从而减小设备体积、占用空间和功率。MACE采用RF测距技术实现GPS挑战环境下的定位问题。MACE采用了一种连接到战术网（如WIN-T）的WiFi蜂窝混合基站。WiFi网状网让一群士兵可构成局域网并在基站不可用时仍能通信。

4.3

应用和应用商店

智能手机之所以广受欢迎，部分原因是其体积小、可用的应用程序范围广、成本低并可直接从应用商店下载应用。据报道，2012年10月安卓应用的数量已达70万个，Apple IOS的应用数量也差不多。各厂家已经围绕各种移动手机操作系统（如安卓和IOS）建设了应用基础设施，这两个操作系统既支持智能手机也支持平板电脑。安卓操作系统非常受开发人员欢迎，因为它采用开源代码和接口，可支持软件定制，与硬件的交互比其他操作系统更密切。

表3 模拟军事能力的商用应用

表3中给出了可为作战人员提供有用功能或可作为所列商用功能模板的商用应用程序实例。例如，WAZE是一款导航应用，用户可在公共地图显示上张贴交通信息、测速照相和其他有用信息。另一实例WICKR可提供朋友间安全对话加密。Electronic Flight Bag（电子飞行包）则是美国空军的一款应用，它用iPad平板电脑地图取代飞行员的纸质地图。

除通信能力外，美军还希望应用可以利用这些设备的计算能力，一般是预装或下载应用。可下载应用一般由提供商通过应用商店进行管理和审查（提供品质和验证检查以及认证）。即使应用是预装的，通常也需要连接数据服务器定期更新，实现安全和功能升级。

美国国防部已经选定Army App Store和US Army Marketplace作为分发批准应用的途径。2013年2月，应用商店有25款应用。

5 未来商用ICT在战术边缘的应用

很明显，商用技术的军事应用还在继续发展，但其应用快慢取决于是否能及时采购。显然，当军事需求与企业或消费者市场需求一致时，商用产品可轻松得到应用。未来发展要从两方面考虑。一是商业研发活动会有哪些技术成果可应用于军事需求，其二则是军事需求中还有哪些空白领域未被当前新兴研发解决。

后一种情况中，美国国防部可能需要投资一些基础或应用型研发项目，开发可填补这些空白的技术。需要更多研究但还没有大型商业应用的实例是机载组网。然而，由早期评论可知，很明显，需要在了解新环境的情况下采纳这些领域的研究投资成果。美国国防部过去已经成功投资了一些成功导致商用成功和革命新技术出现的研究，如国际互联网。然而，这些技术真正取得成功和进步要源自商业的发展和能够建立起大众消费市场，而不是只凭美国国防部应用就能办到的。

此外，如早前许多实例所见，对商业现货产品进行有限修改定制在许多情况下似乎是条捷径。需要的特质是能够以模块化方式设计修改，这样，最终产品才能仍能随着底层基础商业产品的发展而发展。这种产品可称为模块化现货（MOTS）系统。由于产品周期过快，开发这一特质的最经济有效方式还不知道。在此条件下，美国国防部的科技投资应集中在早期基础研发和应用型研发，瞄准开发MOTS和管理MOTS生命周期的方法。

以下将给出一些可能会影响到战术网的新兴科技实例。如前所述，标准化是降低商业应用风险的关键。有几种很受关注的未来网络设计概念正处于网络标准化讨论阶段，包括软件定义网络（SDN）、自主组网和认知无线电频谱共享。

软件定义网络定义了一个可根据特定应用进行裁剪的抽象虚拟网络。SDN的概念利用开放式语言（如OpenFlow）以及与当前网络路由和交换设备相比价格较低的商品硬件中的开放式接口。开放网络基金会（ONF）和互联网工程任务组（IETF）之类的标准组织正在研究SDN。美国国防部有许多战术网SDN潜在应用，如创建快速可重构网络，实现联军网，创建高安全性飞地，例示安全性感知网络，所有应用都使用商品网络路由设备。这一领域的学术研究也在继续飞速发展。商业厂商目前正开始为特定应用，如数据中心，提供实现各种程度SDN能力的产品，不远的将来SDN将是一项越来越重要的能力。

自主网活动正在研究几个概念，如自组织网（SON）和自主体系。自组织网概念，如Femto或Pico蜂窝的即插即用可解决小基站以分布式方式而不是集中方式为用户分配无线电和网络资源能力的问题，如信道和速率。3GPP标准组织正考虑自配置、自愈和自优化。LTE自组织网的初步结果已经发布。ITU和3GPP论坛正在解决标准问题。ETSI的“增强ETSI网络活动”项目的相关活动正在研究针对自管理未来互联网的自主网络工程。它们还带来“自主意识”体系，在自管理未来互联网中纳入一定程度的智能行为。很明显这些能力有可能提高战术网的抗毁性和架设便捷性。

认知无线电或频谱共享研究曾经主要由美国国家科学基金委员会（NSF）和美国防部之类的政府投资驱动。认知无线电一般都是频率捷变的，有一定智能，可择机合作共享一系列已经有主要或优先用户的频率信道，如UHF电视信道。由于全世界商用无线系统的多样性，存在多种标准化活动，如国际电信联盟（ITU）、IEEE、欧洲电信标准协会（ETSI）、欧洲标准化信息和通信系统协会。许多认知无线电技术都以JTRS项目的前身—DARPA上个世纪90年代的Speakeasy项目—中的软件无线电技术为基础。采用认知无线电可便于解决战场频谱管理问题，允许优先电台访问可用频段。

还有许多领域可支持解放双手的操作方式，如面部识别、语音理解、手势输入、增强现实以及图像分析，但这些技术在广泛军事部署前还需要进一步开发。这些领域既需要政府研发也需要商业研发。

6 结语

有几种技术、政策和采办趋势可共同（1）提高可行且经济有效的商用ICT解决方案的可用性；（2）驱动在战术边缘应用商用ICT的需求；（3）致使美国防部不必放松严格的鲁棒性和安全性限制；（4）改变国防部采办和使用ICT的方式。

这些趋势已经让网络中心战的设想越来越接近现实，很大程度是由于商用部门的进步和美国防部向敏捷采办方式的转变使美国防部能及时利用商业界的创新。为能继续沿这一途径发展，美国防部把设计和工程权衡问题留给了业界，汲取最近的经验教训，将资源集中到体系开发、研究、集成和测试方面。