云计算技术为美陆军下一代指挥所提供连续的数据和服务

战略前沿技术

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来源：防务快讯

作者：赵锋

简介：美国陆军正在开发下一代分布式远征指挥所，其技术突破的重点在于分散指挥所节点以提高其生存性的同时，还必须以可靠的方式向各分散节点提供连续的数据和服务。美陆军C5ISR中心正在利用数据复制和同步等云计算解决方案来实现多方无缝数据共享，从而实现真正意义上的任务式指挥。

1、背景

传统的指挥所通常由几个半固定的帐篷、方舱和车辆组成。美陆军正试图将指挥所拆分成多个分散的可移动节点，使对手难以定位和瞄准，从而增强其机动性和可生存性。即使其中一个节点被摧毁或破坏，仍可以通过其他指挥所节点继续执行任务。

但是，指挥所节点越分散，士兵与士兵之间，以及在各节点内的战术服务器基础设施（TSI）上运行的数据和服务之间断开连接的风险也随之不断增大。在偏远地区巡逻或在反介入/区域拒止环境中的陆军和海军陆战队小分队，经常因为无法访问中央服务器而不能快速地与后方部队共享实时的情报信息与影像。整个部队只能等这些小分队回到营地并将情报与影像信息上传中央服务器后，才能够下载这些最新信息。无法及时获取战术边缘信息会使整个部队错失许多任务机会。

为了解决这些问题，在2018年8月召开的“战术云技术交流会”上，美陆军网络跨职能团队与战术指挥、控制、通信（C3T）项目办公室提出了“实现多方无缝数据共享”的军事需求。美陆军提出需要开发一种能够确保物理分散的节点在偶尔出现网络资源连接中断的情况下保持同步的体系结构和技术解决方案。为解决这一军事需求，美陆军指挥、控制、通信、计算机、网络、情报、监视和侦察（C5ISR）中心正在探索数据复制和同步解决方案，以确保提供“持续执行任务”所需的基本功能。

2、数据复制和同步解决方案

数据复制和同步解决方案将确保即使在数据和服务与主要数据源断开连接的情况下，分散部署于指挥所各个节点的指挥官和作战人员仍然可以使用数据和服务。如果与TSI上运行的平台断开连接，冗余和弹性的数据复制和同步功能将确保其他指挥所节点中的士兵仍将及时获得最新的相关信息。

这种数据复制和同步技术是实现美陆军战术云的基础。战术云是一种在无连接、时断时续、低带宽的恶劣网络通信环境及节点的高动态、高移动性、高强度对抗、资源受限的战术前沿环境中向终端用户提供计算和信息服务能力的一种云计算环境，旨在解决移动环境约束下，数据和服务能力的快速、稳定、高效提供的问题。其本质是在战术前沿向终端用户提供态势感知、任务规划、辅助决策、等计算和信息服务能力支持。其特点是轻量化、移动性、动态性。

图1 美陆军“战术云”部署示意图

为了解决在无连接、时断时续、低带宽（DIL）的战场边缘环境中的士兵们对云计算能力的迫切需求，美国防高级研究计划局（DARPA）曾于2011年开展了 “基于内容的移动边缘组网（CBMEN）项目。卡内基梅隆大学工程研究所于2012年开展了“战术薄云”研究。陆军研究实验室（ARL）、德克萨斯大学等也相继开展了多项针对“战术云”的研究，如战场决策赋能、战术高性能计算等。美陆军C5ISR中心的数据复制和同步解决方案在这些研究的基础上进一步推动了分布式云计算技术在战术边缘作战中的应用。

3、演习及与业界开展合作

C5ISR中心除了为指挥节点的连通性开发数据复制和同步自动化工作流程之外，还对商用服务器和数据分发软件进行改进以适应作战任务需求。在2020年“网络现代化实验（NetModX”）演习期间，C5ISR中心成功地在战术环境中实现了多方无缝数据共享，为分散部署的指挥节点提供了确保“持续执行任务”所需的基本功能，同时验证了带宽使用率、数据块大小、数据发送量等相关参数，以及使各节点保持最新数据的方法和规范。

C5ISR中心现在正利用合作研究与开发协议（CRADA）与业界开展合作，包括在提高服务器的韧性、数据恢复能力，提高系统灵活性和效率，减小系统尺寸、重量和功耗等方面的软件和硬件解决方案。CRADA是政府机构与行业或学术界之间合作开展特定的研究、开发和集成工作的法律协议，旨在研究适合战术环境的商业技术，从而帮助美陆军了解最新的技术发展方向。同样，工业界亦有机会深入了解陆军的作战需求和技术差距，并在进入竞争性采办流程之前为美军的特定需求量身定制开发产品。

4、未来发展

C5ISR中心指挥所概念团队将在2021年秋季与第四步兵师进行作战评估，计划将“数据复制和同步”技术及其在“可生存指挥所”研制过程中的其他技术与指挥所综合基础设施（CPI2）系统和车辆进行整合。CPI2是美陆军增强多域作战指挥所机动性和生存性的解决方案。美陆军希望通过提供移动、可裁剪、分布式的抗毁平台改进远征指挥所的能力，以取代大型的帐篷式固定指挥所。CPI2将为军、师和旅战斗队提供移动指挥所方案，并确保通信硬件与任务指挥应用集成。C5ISR中心将利用士兵的反馈和以往的经验教训进一步开发和完善这些技术，以便在2022年将这些技术应用于CPI2，并将这些技术成果列入到“能力集23”中。

5、结语

为适应未来多域作战环境，美陆军正与业界合作，利用最前沿的技术打造下一代分布式指挥所，以提高指挥所的机动性和生存性，而“数据复制和同步”等分布式云计算技术能够在无连接、时断时续、低带宽（DIL）的战场边缘环境中，为分散的指挥所节点和作战人员持续提供数据和服务，使前线指挥官和作战人员始终能够了解最新的战场态势，从而实现真正意义上的任务式指挥。

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