数据链技术的发展历史
50年代:战术协同需求催生数据链。
在当今世界的陆军中,美国海军最早开始数据链的建设。美国海军由水面舰艇、水下潜艇、航空兵、海军陆战队等兵种组成。其作战特点是海域广阔、平台众多、兵力分散、组织复杂。每个作战平台都是一个相对封闭、独立的作战个体,无线通信是每个作战平台与外界联系的唯一手段。因此,与其他军兵种相比,美国海军对战术协同的需求尤为迫切。
20世纪50年代,为解决舰艇(主要是航母)机协同问题,美国海军提出在各型舰载作战飞机与水面舰艇之间建立数据链关系,以实现舰艇对舰载作战飞机的指挥引导,并由此研制出第一个数据链设备:LINK4。早期的LINK4功能有限,技术简单,只能单向传递信息。战斗机只能接收信息。
数据链最早用于解决舰机协同问题并非偶然,因为“平台移动速度越快,对战术协同的需求就越迫切”,战术协同的反应时间必然远长于作战平台的交互。需要指出的是,导弹不仅是一种武器,更是一种特殊的作战平台。导弹的出现,尤其是其攻击距离的大幅延长,使得战场的每个角落对战术协同的需求都很迫切,无论是对攻防双方,对战术协同的反应时间都要求极高。速度极快的作战平台的出现,是数据链产生并迅速发展的主要原因。
70年代:实现点与点之间的双向互联
继LINK4之后,美国在60年代开发了LINK11数据链。LINK11可以利用现役的各种HF、UHF电台,使用轮询协议组网,数据速率一般不高于2500bps。LINK11B采用与LINK11相同的信息编码标准,可用于各种渠道建立点对点链接。LINK11主要用于舰艇之间、舰艇与飞机之间、舰队与岸上指挥机构之间的信息交换。美军的EP-3系列预警机装备了数据链的终端设备。LINK11B的信息传输标准与物理信道无关,可以在任何点对点的数据链路上传输,包括模拟语音信道和通过调制解调器的数据信道。
美军在LINK4的基础上,于70年代末开始研制两套LINK4A/C系统,以半双工方式实现双向通信,并于1983形成了TADILC传输技术标准。LINK4A数据链工作在UHF频段,采用FSK调制方式,使用命令/响应协议和时分复用(TDM)技术,数据速率为600~5000bps,基本无保密和抗干扰能力,主要用于海军指挥和舰载机引导。LINK4C从80年代开始装备,采用与LINK4A相同的技术体制,并增加了抗干扰措施。LINK4A/C用于被制导飞机与被制导飞机之间传输指挥引导命令和目标数据,在超短波信道中传输串行时分复用信号。一旦发现敌方目标,飞机上的计算机可以自动跟踪计算目标的未来位置,向准备拦截的飞机发送信息,引导飞机到达拦截点或目标。同时,被引导的飞机可以通过引导信息触发专门的响应消息做出响应。
90年代:具备跳频抗干扰能力。
LINK16(北约国家称为chain 16)是由美国普莱西和柯林斯公司研制的JTIDS(三军联合战术信息分发系统)实现的,在90年代初正式加载到平台中。它是一种双向、高速、保密、抗干扰的数据链,用于在美国武装力量和北约国家之间传输监视、武器控制等八类信息。16链大大扩展了11链和4A/C链的信息流,工作在960~1215MHz频段,传输速率为28.8kbPs~238kbPs。网络以TD-MA方式组织,具有跳频和扩频相结合的抗干扰方式。它具有语音/数据加密传输、抗干扰、组网灵活、无中心节点等特点,可同时支持30个左右的网络,网络内成员数百个或更多,在使用大功率对流层散射信道的情况下,可覆盖480×960km2的区域。每个成员使用一个或多个分配的时隙轮流发送信息,并可以通过中继实现超视距数据传输。目前,为了实现各种作战飞机之间的信息传输,北约国家提出了多功能信息分发系统(MIDS)的发展计划,主要研制类似LINK16信息标准的小型化终端机,用于装备作战飞机和地面部队。
未来:传输安全,抗干扰性能更好。
LINK22是北约联合开发的下一代数据链系统,也称为北约的改进型11链(NILE)。LINK22有两大设计目标,一是替代link 11;+0;二是信息格式兼容LINK16。因此LINK22采用了LINK16派生的信息标准和LINK16的结构和协议。同时,LINK22在其HF和UHF工作频段采用跳频提高抗干扰能力,通信距离为300英里,主要用于海军舰艇的数据传输。LINK22是一种保密抗干扰的战术数据通信系统,采用TDMA或动态TDMA组网控制,最多可支持40个不同传输介质的网络同时运行,支持F系列和F/J系列报文的传输和转换。在数据传输方面,LINK22既支持JTIDS,也支持单音LINK11。UHF频段采用JTIDS系统,传输速率12.6kbPs,HF频段采用单音LINK11,传输速率500至2600kbPs。
除上述数据链外,法国军方研制的W链和意大利研制的“ES”链的基本性能和功能与LINK11相同。主要工作方式是点名,但传输帧格式不同。以色列自己开发了ACR-740数据链,并在该数据链中加入了CSMA模式。此外,俄罗斯还在各个时期发展了自己的数据链系统和设备。