【专题】美国强化全球海洋通信能力-通过Starlink以增强全球连接

系统技术交流 2024-09-25 16:43:59
制海权:为什么它对美国海洋战略至关重要

当前情况与之前的情况不同,但这并不意味着制定新战略是不可能的。这样的努力将包括两个要素:对新战略构成的理解,以及像支撑早期努力的组织概念一样。这个概念应该是制海权。

拉斐尔·佩拉尔塔号航空母舰 (DDG-115) 和太平洋上的邦克山号航空母舰 (CG-52) 作为西奥多·罗斯福航母打击群的一部分。美国海军 (Brandie Nuzzi)

跨洋战略

让我们首先认识到美国已经有了一项海事战略,该战略自 1940 年代后期以来就已经实施。简单地说,美国用海上力量包围了欧亚大陆,以保护盟军在二战后建立的自由贸易体系。塞缪尔·亨廷顿 (Samuel Huntington) 在 1954 年 5 月的论文集文章“国家政策和跨洋海军”中正式提出了这一策略。3亨廷顿表示,海军的战略概念侧重于将力量投射到岸上,即“环绕欧亚大陆的决定性沿海地带”。41940 年代后期统一指挥计划 (UCP) 的建立将世界划分为联合战区,其指挥官负责战争规划和战区安全。海军的 Title X 职责是为这些指挥官提供力量。这种全球努力构成了美国的实际海事战略,无论海军发布的各种文件叫什么。

作为海军的基本理论,NDP-1 预计将在海军行动的几乎每个方面产生深远的影响——从个人入伍训练到大规模舰队演习和实际行动。为了最大限度地提高其覆盖范围和相关性,它简短且易于阅读。从第一个小插曲开始,详细介绍了约翰斯顿号航空母舰 (DD-557) 指挥官欧内斯特·埃文斯 (Ernest Evans) 指挥官的英勇事迹,以及 1944 年 10 月 25 日萨马岛海战中传说中的“太妃糖 3”的其余部分,NDP-1 将历史和清晰的解释与逻辑和知识严谨性相结合,传达了美国海军的基本原则、思想和理想。

NDP-1 概述了被赋予穿制服的人和支持军装的人的巨大责任。海权是海军少将阿尔弗雷德·塞耶·马汉 (Alfred Thayer Mahan) 制海理念的基础,即不受阻碍地使用海域是国家繁荣的必要条件。海军有责任保护和维护这一战略状况——为了国家和建立在美国海上力量所展示的全球经济秩序。

其基于信息的能力(通信、网络、情报、海洋学、气象学、密码学、电子战、网络空间行动和太空)的综合运用,以削弱、否认、欺骗或摧毁敌人的信息环境或提高友军行动的有效性。海军陆战队认识到信息环境 (OIE) 中行动的七项功能:确保 C2 和关键系统;提供战场意识;攻击和利用对手网络;通知国内和国际观众;影响外国目标受众;欺骗对手目标受众;并控制信息能力、资源和活动。海岸警卫队使用术语信息行动 (IO)。

美国海军表示,由于一个利用 SpaceX 的 Starlink 等商业卫星星座的项目,它即将改善其舰队中持久、可靠和安全的高速互联网连接。这是一次急需的连接性升级,为海军舰艇的船员提供了重要的运营和士气提升好处,无论他们在哪里航行。

正式名称为 Sailor Edge Afloat and Ashore (SEA2) 的计划最初是作为尼米兹级航空母舰亚伯拉罕·林肯号上的临时工作开始的。现在,它“即将在每艘海军舰艇和更多岸上站点上使用”,根据海军信息战系统司令部 (NAVWAR) 最近的一则新闻。

根据 NAVWAR 的说法,“为了利用低轨道卫星满足海军舰艇的需求,需要实现三个关键目标:激光交叉链接能力,以便卫星可以相互通信,岸上站点可以连接到互联网的下行链路,以及移动代码,以便船舶终端即使在穿越海洋时也可以保持与卫星的连接。

作为 SEA2 开发的一部分,NAVWAR 的“项目执行办公室指挥、控制、通信、计算机和情报 (PEO C4I)......的任务是通过其 PMW 170 通信和全球定位系统导航计划办公室开发克服这三个障碍的能力。PMW 170 建立的连接被称为 STtNG,即卫星终端(可移动)非对地静止,它允许船舶的战术馈送安全地访问低轨道卫星,“根据该司令部最近的新闻。“它提供中端吞吐量,大约每秒 30 到 50 兆比特。从那里开始,通过连接多个 Starlink 天线来扩展带宽,以实现每秒 1 Gb 的目标。

从运营角度来看,在所有海军舰艇以及岸上站点提供持续的高带宽 Internet 访问具有明显的好处。这包括能够使用互联网(包括通过视频通话)进行更可靠的通信,从而帮助简化日常运营。SEA2 也为更广泛的弹性超视距通信能力提供了一条清晰的途径。

此外,根据今年早些时候发表的另一篇关于 SEA2 的海军新闻报道,许多“战术”计算机应用程序,甚至某些旨在处理加密机密数据的应用程序,“已经设计为与商业互联网一起使用”。那篇文章以对亚伯拉罕·林肯号上的战斗系统军官凯文·怀特中校的采访为中心,他被认为是 SEA2 开发背后的推动力。

据 The Warzone 报道,美国海军即将通过一个雄心勃勃的项目来改变其舰队的通信,该项目利用商业卫星星座,包括 SpaceX 的 Starlink。该项目被称为 Sailor Edge Afloat and Ashore (SEA2),旨在为所有美国海军舰艇提供高速、可靠和安全的互联网连接,无论他们身在何处,都能提高运营和船员士气。

SEA2 始于尼米兹级航空母舰亚伯拉罕·林肯号,现在将扩展到所有海军舰艇和众多岸上站点。在过去的 30 年里,船舶通信主要依赖于地球上方约 36,000 公里的地球静止轨道上的国防部卫星。虽然有效,但由于信号必须传输很长的距离,这些系统提供较慢的数据速率。

船上现有的商业互联网解决方案通常是临时的,缺乏适当的运营权限。COVID-19 大流行增加了对改善连接性的需求,因为港口限制切断了对地面网络的访问,进一步将船员与世界其他地区隔离开来。

最近的技术进步,尤其是 Starlink 和 OneWeb 等近地轨道卫星,使更快、更可靠的选择成为可能。这些星座位于地球上方 600 至 1,200 公里之间,可增强对电子和物理攻击的抵御能力,在发生威胁时使通信更加安全。

为了使 SEA2 与这些卫星有效协作,需要实现三个关键目标:通过激光链路实现卫星到卫星通信,建立下行链路以将岸上站点连接到互联网,以及开发移动代码以保持船舶在行驶中的连接。NAVWAR 的 PMW 170 办公室解决了这些挑战,该办公室设计了卫星终端(可移动)非对地静止 (STtNG)。该系统允许船舶以每秒 30 至 50 兆比特的速度安全地访问近地轨道卫星,并通过多个 Starlink 天线扩展到每秒 1 吉比特。

SEA2 还集成了 OneWeb 等网络和 Kymeta 等商用天线。这种架构与网络无关,还可以利用军事通信星座。从运营的角度来看,持续的高容量互联网可用性提供了明显的好处,包括更可靠的通信和简化的日常运营。此外,许多战术计算机应用程序,其中一些旨在处理机密数据,已经与商业互联网兼容。

但是,SEA2 尚未获得传输机密数据的完全授权。尽管如此,即使对于非机密信息,该系统也标志着重大改进,简化了后勤操作和其他日常军事活动。

除了运营优势外,SEA2 还显着提高了海上船员的士气。该网络现在支持水手与其家人之间更频繁地进行视频通话和通信,以及访问直播电视服务,例如亚伯拉罕·林肯号航空母舰上转播的 2 月超级碗。

尽管目前存在一些限制,但 SEA2 代表了在增强美国海军舰艇连接性方面向前迈出的关键一步,同时也为军舰通信网络的未来发展铺平了道路。随着人们对商业卫星互联网服务的兴趣日益浓厚,这项技术可能会在未来的军事行动中发挥越来越重要的作用。

这项被称为 Sailor Edge Afloat and Ashore (SEA2) 的新功能正在改变水手与外界保持联系和在海军战舰上执行关键任务的方式。

从历史上看,由于互联网连接不可靠,一次部署数月的水手在与朋友和家人保持联系以及履行专业职责方面面临重大挑战。

对可靠、高速的互联网连接的需求对于个人和运营目的都至关重要,特别是对于安全地处理舰上的战斗、导航和通信系统。

SEA2 利用低轨道卫星技术为船舶和岸上站点提供高速互联网接入,与以前对地球静止国防部 (DOD) 卫星的依赖相比,这是一个显着的改进。

与位于地球上方约 22,300 英里处的旧卫星不同,由于信号必须传输长距离,因此数据速率较慢,而较新的低轨道卫星位于地球上方 375 至 750 英里之间。这种接近性以及由大约 7,000 颗卫星组成的网络可实现更快、更可靠的连接。

为了有效实施 SEA2,NAVWAR 专注于三个关键目标:在卫星之间建立激光交联能力,为岸上站点创建下行链路,以及开发移动代码以在船舶穿越海洋时保持与卫星的连接。

项目执行办公室指挥、控制、通信、计算机和情报 (PEO C4I) 与 NAVWAR 的 PMW 170 通信和全球定位系统导航项目办公室合作,开发了卫星终端(可移动)非对地静止 (STtNG)。该系统允许安全访问低轨道卫星,中程吞吐量为每秒 30 至 50 兆比特,通过连接多个 Starlink 天线可扩展至每秒 1 吉比特。

SEA2 已经在亚伯拉罕·林肯号航空母舰 (CVN 72) 上展示了其变革潜力。SEA2 的速度和功能的提高也为进一步的进步铺平了道路,例如 Flank Speed Edge,这是一个基于云的系统,旨在将大量数据传输到船舶。

海战的发展一直与通信技术的进步密切相关。在当今互联互通的世界中,在全球范围内保持安全、可靠和高速通信的能力比以往任何时候都更加重要。美国海军的最新倡议 Sailor Edge Afloat and Ashore (SEA2) 项目代表了该领域向前迈出的革命性一步。利用 SpaceX 的 Starlink 等商业卫星星座,SEA2 有望增强海军的作战能力,提高船员士气,并在面对现代威胁时提供弹性通信网络。本文深入探讨了 SEA2 的开发、实施和影响,探讨了其技术基础、战略重要性和未来潜力。

海军通信的历史背景

几个世纪以来,海军通信发生了重大变化,从使用信号旗和信号灯到采用无线电和卫星技术。每一次技术飞跃都带来了新的功能和挑战。过去三十年对地球同步卫星的依赖标志着海军在全球通信方面的重大进步,但也暴露了带宽、延迟和易受电子战影响方面的限制。Starlink 和 OneWeb 等近地轨道 (LEO) 卫星星座的引入为克服这些限制并重新定义 21 世纪的海军通信提供了机会。

SEA2 的技术基础:克服关键挑战

SEA2 的开发需要克服几个重大的技术挑战。海军使用的传统地球同步卫星受到与地球距离的限制,导致高延迟和带宽有限。相比之下,LEO 卫星的轨道离地球更近,提供更低的延迟和更高的数据速率。然而,为了将 LEO 卫星充分利用用于海军行动,必须实现三个关键目标:

激光交叉链接能力:LEO 卫星需要相互通信,以便在船舶穿越海洋时保持持续连接。激光交联允许在卫星之间传输数据,而无需地面站,从而确保无缝通信网络。

岸上站点的下行链路:为了将船舶连接到全球互联网,需要可靠的下行链路到岸上站点。这涉及开发能够接收来自 LEO 卫星的高速数据并将其分发到海军网络的地面基础设施。

持续连接的移动代码:当船舶穿越很远的距离时,它们需要保持与卫星网络的稳定连接。移动代码的开发确保了船舶的终端可以根据需要在卫星之间无缝切换,而不会失去连接。

STtNG:安全海军通信的突破

SEA2 项目中最重要的创新之一是卫星终端(可移动)非对地静止 (STtNG) 系统。 该系统允许海军舰艇安全地访问 LEO 卫星,提供每秒 30 到 50 兆比特的中线吞吐量。通过连接多个 Starlink 天线,该系统可以实现高达每秒 1 Gb 的数据速率。这是海军通信的游戏规则改变者,允许实时传输大量数据,这是以前传统卫星系统无法实现的能力。

SEA2 和 Starlink 的未来计划升级和增强功能

与 AI 和机器学习集成:SEA2 的未来升级可能包括人工智能 (AI) 和机器学习算法的集成。这些技术可以增强对卫星连接的预测分析,优化带宽分配,并提高整体系统效率。

扩展到其他军事部门:虽然 SEA2 目前专注于海军应用,但有可能扩展到其他军事部门,例如陆军和空军。这将创建一个跨越所有领域的统一通信网络,进一步加强联合行动。

挑战和注意事项

网络安全威胁:与任何网络系统一样,SEA2 容易受到网络攻击。需要不断努力来增强系统对黑客、恶意软件和其他形式的网络入侵的防御。

地缘政治问题:依赖 SpaceX 这样的商业实体进行关键的军事通信会引发潜在的地缘政治问题。海军必须谨慎管理其与 SpaceX 的关系,以确保国家安全利益不受损害。

SEA2 在塑造未来海战中的作用

Sailor Edge Afloat and Ashore (SEA2) 项目与 SpaceX 的 Starlink 合作,代表了海军通信的变革性发展。通过利用尖端卫星技术,美国海军已准备好提高其作战能力,改善其人员的福利,并在竞争日益激烈的全球环境中保持战略优势。随着 SEA2 的不断发展,它无疑将在塑造海战的未来和确保海军在数字时代有效行动的能力方面发挥关键作用

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