摘 要：互操作性是在聯(lián)合作戰(zhàn)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)電子信息系統(tǒng)整體作戰(zhàn)能力的基石，也是戰(zhàn)場(chǎng)上奪取信息優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵所在。為了能夠更為全面地評(píng)估軍事信息系統(tǒng)的互操作性等級(jí)，對(duì)比了現(xiàn)有的幾個(gè)系統(tǒng)互操作性等級(jí)評(píng)估方面的參考模型，分析了各模型的特點(diǎn)，指出了實(shí)現(xiàn)互操作性所涉及的各個(gè)領(lǐng)域及面臨的各種挑戰(zhàn)，提出了用于判斷規(guī)劃領(lǐng)域互操作性等級(jí)的PIM模型。該模型對(duì)軍事信息系統(tǒng)建設(shè)具有指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：軍事信息系統(tǒng)；互操作性；等級(jí)模型；規(guī)劃域

中圖分類號(hào)：TP301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004373X(2008)0302403

Research on Interoperability Models of Military Information System

CHEN Bo，LIU Xinsheng，GAO Fuxiang

(Institute of Command Automation，PLA University of Science and Technology，Nanjing，210007，China)

Abstract：Interoperability is the foundation of effective joint and interagency operations.Interoperability to achieve information superiority is the keystone on which future combat systems will be constructed.To evaluate the level of information systems comprehensively，evaluating several models which define the levels of information system interoperability，points the domains which interoperability occurs and the challenges to achieve it.Finally，a PIM model is proposed here to determine the program management interoperability.This is valuable to guiding the military information system design.

Keywords：military information system;interoperability;level model;programming domain

1 引 言

迄今為止，國(guó)內(nèi)外的許多研究組織都提出了不少軍事信息系統(tǒng)互操作性等級(jí)模型。然而由于互操作性在不同場(chǎng)景下的含義有著很大的差異，因此仍然很難給互操作性下一個(gè)精確的定義。例如，兩個(gè)指揮部之間在下達(dá)作戰(zhàn)計(jì)劃時(shí)的互操作性可能僅需一個(gè)電子郵件即可完成，而在預(yù)警系統(tǒng)中互操作性的實(shí)現(xiàn)就需要各雷達(dá)設(shè)備之間快速、自動(dòng)的互相交換信息。美國(guó)國(guó)防部在綜合各方意見(jiàn)后于2001年給出的互操作性定義是：“互操作性是指系統(tǒng)、單位或軍事力量之間相互提供和接受服務(wù)，以使他們能夠有效共同運(yùn)作的能力[1]?！毙枰J(rèn)識(shí)到，互操作性仍然是一個(gè)不斷演化的概念，新技術(shù)新理論的出現(xiàn)會(huì)不斷為其賦予新的內(nèi)涵。

工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)表明，問(wèn)題領(lǐng)域的抽象模型對(duì)系統(tǒng)的創(chuàng)建和維護(hù)具有重要的參考價(jià)值。例如Internet協(xié)議模型，其良好的擴(kuò)展性和魯棒性至今還為無(wú)數(shù)用戶提供著優(yōu)良的服務(wù)。還有一些抽象模型可以被用于輔助開(kāi)發(fā)者進(jìn)行需求分析，預(yù)知耗費(fèi)等。因此人們也在尋求針對(duì)軍事信息系統(tǒng)的互操作性建立模型，以達(dá)到：

(1) 建立一個(gè)共享的詞匯集，便于進(jìn)行討論和分析。

(2) 為解決系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題提供指引。

(3) 為新理論、新方法的評(píng)估提供準(zhǔn)繩。

2 幾種不同的信息系統(tǒng)互操作性等級(jí)模型

2.1 信息系統(tǒng)互操作性等級(jí)模型（LISI）

一個(gè)廣為認(rèn)可的互操作性模型是美軍軍事信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)工作組于1998年提出的信息系統(tǒng)互操作性等級(jí)模型LISI[2]。該模型的目的是為美國(guó)國(guó)防部提供一個(gè)成熟的模型和流程，以便于確定互操作性需求、評(píng)估現(xiàn)有系統(tǒng)的互操作性等級(jí)，以及為系統(tǒng)向更高級(jí)別的互操作性等級(jí)遷移提供技術(shù)指導(dǎo)。如表1所示，LISI模型按照從低到高將系統(tǒng)互操作性分為5級(jí)。 LISI在技術(shù)領(lǐng)域?yàn)槎x、評(píng)估和度量信息系統(tǒng)互操作性提供了一個(gè)可供參考的公共框架。其應(yīng)用包含從需求分析到系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、采購(gòu)和后續(xù)升級(jí)的生命周期的各個(gè)階段，可以幫助體系結(jié)構(gòu)分析員及時(shí)發(fā)現(xiàn)互操作性方面存在的問(wèn)題并確定可供選擇的技術(shù)方案，從而強(qiáng)化了對(duì)信息系統(tǒng)的有效管理。

2.2 概念互操作性等級(jí)模型（LCIM）

基于LISI的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)互操作性等級(jí)模型的研究廣泛展開(kāi)。然而隨著實(shí)踐活動(dòng)的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)僅依靠LISI模型來(lái)評(píng)估系統(tǒng)的互操作性日益捉襟見(jiàn)肘。一些根據(jù)LISI模型評(píng)估出來(lái)的系統(tǒng)并不能像預(yù)期那樣工作。2003年，Tolk在其論文中指出：“在技術(shù)領(lǐng)域，各種各樣的互操作性模型已經(jīng)存在并被成功的運(yùn)用于劃分系統(tǒng)的互操作性等級(jí)，然而這些模型并未涉及概念領(lǐng)域的建模[3]?！币虼?，他提出了概念互操作性等級(jí)模型LCIM，并于其后對(duì)模型進(jìn)行了改進(jìn)，形成了概念域的6層互操作性等級(jí)模型[4]：

(1) 0級(jí)：系統(tǒng)之間不具備互操作性，數(shù)據(jù)在每個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部被私有化的使用。

(2) 1級(jí)：在技術(shù)層上，物理連接的建立使得系統(tǒng)間可以進(jìn)行比特流的交換。

(3) 2級(jí)：在語(yǔ)法層上，數(shù)據(jù)可以以標(biāo)準(zhǔn)化的格式進(jìn)行交換，支持相同的協(xié)議和格式。

(4) 3級(jí)：在語(yǔ)義層上，不僅數(shù)據(jù)本身，也包括其上下文關(guān)系都可以進(jìn)行交互，數(shù)據(jù)的含義由一個(gè)共同的參考模型進(jìn)行定義。

(5) 4級(jí)：在規(guī)劃層上，系統(tǒng)之間可以進(jìn)行知識(shí)的交互，信息的適用性被明確的定義。

(6) 5級(jí)：在概念層上，建立了對(duì)環(huán)境的公共視圖，此級(jí)別的信息交互不僅包括知識(shí)，也包括這些元素之間的相互關(guān)系。

4—跨域級(jí)能夠?qū)崿F(xiàn)跨領(lǐng)域的信息和應(yīng)用程序共享系統(tǒng)可以跨領(lǐng)域的使用全球信息空間，多個(gè)用戶可以同時(shí)存取復(fù)雜的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序完全達(dá)到分布式共享，使得更高形式的協(xié)作成為可能。

3—領(lǐng)域級(jí)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)共享并進(jìn)行復(fù)雜的協(xié)作（如協(xié)同標(biāo)繪等）系統(tǒng)處于集成的廣域網(wǎng)環(huán)境中，不同應(yīng)用之間能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享。在指揮自動(dòng)化系統(tǒng)的各領(lǐng)域范圍內(nèi)有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型。利用這些數(shù)據(jù)模型，系統(tǒng)間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)到數(shù)據(jù)庫(kù)的信息交換。

2—功能級(jí)能夠交換異構(gòu)信息（如多媒體文件、電子地圖等）系統(tǒng)處于分布式的局域網(wǎng)環(huán)境中，能夠進(jìn)行比較復(fù)雜的異構(gòu)信息的交換（如多媒體文件、電子地圖等），系統(tǒng)或應(yīng)用均已建立了數(shù)據(jù)模型。但是，在這一級(jí)項(xiàng)目之間只有邏輯數(shù)據(jù)模型是共同的，其物理數(shù)據(jù)模型卻不盡相同。

1—連接級(jí)能夠交換同構(gòu)信息（如話音、文本文件、電子郵件等）系統(tǒng)間建立了電子連接并且能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的信息交換，但通常交換的是同構(gòu)的數(shù)據(jù)類型（例如話音、沒(méi)有附件的電子郵件、GIF格式等圖形文件）。

0—隔離級(jí)通過(guò)人工方式（利用紙質(zhì)文件、磁盤、磁帶等）交換信息系統(tǒng)間沒(méi)有建立任何形式的電子連接，通過(guò)人工方式利用軟盤、硬盤、光盤或紙質(zhì)文件等進(jìn)行信息交換。

LCIM模型在軍事信息系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)之間架起了一座橋梁，彌補(bǔ)了LISI在為系統(tǒng)間的所有語(yǔ)義關(guān)系建模方面的不足。如LCIM所述，為了達(dá)到高級(jí)別的互操作性，系統(tǒng)間如何理解信息和處理信息必須明確的予以規(guī)定。數(shù)據(jù)格式、結(jié)構(gòu)、甚至語(yǔ)義和接口的一致性并不能完全保證互操作性的順利實(shí)現(xiàn)，同時(shí)需要的還有一個(gè)共享的模型，該模型可以提供對(duì)周圍環(huán)境的公共視圖以及系統(tǒng)間共享的數(shù)據(jù)和信息的相互關(guān)系。然而，至今仍然沒(méi)有一個(gè)良好的模型滿足這一要求，對(duì)這一領(lǐng)域的研究也將繼續(xù)深入下去。

2.3 組織結(jié)構(gòu)互操作性等級(jí)模型（OIM）

Clark 和 Jones指出，組織結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的互操作性也是實(shí)現(xiàn)軍事信息系統(tǒng)互操作的一個(gè)關(guān)鍵因素?；谝陨险J(rèn)識(shí)，他們提出了組織結(jié)構(gòu)互操作性等級(jí)模型OIM[5]。OIM模型對(duì)LISI模型進(jìn)行擴(kuò)展，其定義了組織結(jié)構(gòu)互操作性的5個(gè)等級(jí)：

圖2 OIM模型和LISI模型的聯(lián)盟關(guān)系

(1) 0級(jí)：獨(dú)立級(jí)。該級(jí)別描述那些相互獨(dú)立的組織，這些組織之間通常沒(méi)有共同的目的和任務(wù)，只依靠電話、傳真和單個(gè)人員等進(jìn)行一些偶爾的聯(lián)系。

(2) 1級(jí)：自組織級(jí)。這一級(jí)別的組織具有有限的指導(dǎo)方針來(lái)描述互操作性如何進(jìn)行，但在本質(zhì)上這些規(guī)劃仍然是無(wú)計(jì)劃的。這些組織之間存在共同的目的，但卻被放在組織自身目標(biāo)之下。

(3) 2級(jí)：協(xié)作級(jí)。這一級(jí)別的組織享有共同的目標(biāo)并被分配不同的角色，并且會(huì)進(jìn)行一定程度的溝通以達(dá)到知識(shí)共享，但是這些組織的內(nèi)部框架影響仍然非常巨大。

(4) 3級(jí)：集成級(jí)。這一級(jí)別的組織之間有共同的目的并為相互協(xié)作做好充分準(zhǔn)備，有詳細(xì)的條令來(lái)指導(dǎo)組織間的溝通，但是這些的組織內(nèi)部框架仍有殘余的影響。

(5) 4級(jí)：統(tǒng)一級(jí)。一個(gè)統(tǒng)一的組織具有共享的目標(biāo)、指揮結(jié)構(gòu)和知識(shí)基礎(chǔ)等，組織之間實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙的完全互操作。

需要指出的是，OIM模型并非關(guān)注于創(chuàng)建系統(tǒng)的組織，其焦點(diǎn)是軍事行動(dòng)中的人員活動(dòng)和用戶方面，主要用于在聯(lián)合作戰(zhàn)中進(jìn)行問(wèn)題識(shí)別和評(píng)估。事實(shí)上，OIM為互操作性在另外一個(gè)領(lǐng)域建立了和LISI類似的結(jié)構(gòu)，但其不同之處在于OIM模型更強(qiáng)調(diào)人的因素，而LISI模型則更關(guān)注于技術(shù)因素。

3 規(guī)劃管理互操作性等級(jí)模型（PIM）

認(rèn)識(shí)到軍事信息系統(tǒng)互操作性涉及領(lǐng)域的廣泛性，卡耐基梅隆大學(xué)軟件工程實(shí)驗(yàn)室提出了SOSI模型以描述創(chuàng)建和維護(hù)可互操作的系統(tǒng)所需要的各種活動(dòng)。模型指出，為了使一個(gè)系統(tǒng)能夠有效運(yùn)行，必須進(jìn)行圖3所示的3種類型的活動(dòng)[6]，因而軍事信息系統(tǒng)的互操作性也要相應(yīng)的從這3個(gè)方面衡量。

圖3 SOSI模型系統(tǒng)活動(dòng)圖

雖然SOSI模型在涵蓋技術(shù)互操作性和組織結(jié)構(gòu)互操作性的同時(shí)進(jìn)一步提出了互操作性的規(guī)劃管理方面[7]，但是SOSI模型并沒(méi)有明確為提供一個(gè)衡量規(guī)劃管理互操作性等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。因此，文中提出了一個(gè)5層的模型以評(píng)估軍事信息系統(tǒng)規(guī)劃管理互操作性等級(jí)。規(guī)劃管理互操作性等級(jí)模型各等級(jí)的特性與效應(yīng)對(duì)照表如表2所示。

4 模型分析

LISI是一個(gè)用以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分類的技術(shù)模型;LCIM的目的是彌補(bǔ)互操作性概念設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)之間的鴻溝;OIM模型將LISI模型擴(kuò)展到更為抽象的組織結(jié)構(gòu)層;PIM模型根據(jù)系統(tǒng)活動(dòng)提出了規(guī)劃管理互操作性的等級(jí)劃分。對(duì)比上述模型，可以發(fā)現(xiàn)：

(1) 這些互操作性模型之間并不是相互替代的，更不是相互排斥的，而是反映了軍事信息系統(tǒng)互操作性的各個(gè)不同領(lǐng)域。這表明互操作性是一個(gè)多維的概念，其構(gòu)成不僅包含技術(shù)因素，同時(shí)還有組織管理因素。為了更為深刻的理解互操作性的本質(zhì)，必須把所有這些因素列入建模的考慮范圍。

(2) 對(duì)互操作性的等級(jí)應(yīng)該有更為全面的度量方法，僅僅采用其中的任何一個(gè)模型都不足以完整地反映互操作性地所有特性。

(3) 互操作性各維之間的關(guān)系是非線性的，即互操作性在某一維上的提高并不一定必然帶來(lái)其他維上的提高。舉例來(lái)講，兩支裝備有高互操作性級(jí)別指揮控制系統(tǒng)的部隊(duì)在進(jìn)行作戰(zhàn)時(shí)，并不一定能夠做到很好的相互協(xié)同；相反，兩只指揮控制系統(tǒng)落后的部隊(duì)之間也有可能完成良好的協(xié)同作戰(zhàn)。

(4) 這些模型之間的不同不僅表現(xiàn)在其關(guān)注的問(wèn)題域上，也體現(xiàn)在他們各自不同的用途上。技術(shù)模型主要用于根據(jù)互操作性的特性對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分類，而其他一些更為抽象的模型主要用于討論在實(shí)現(xiàn)互操作性的活動(dòng)中面臨的各種挑戰(zhàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

軍事信息系統(tǒng)的互操作性是一個(gè)多維的概念，現(xiàn)有的任何模型孤立的使用都難以對(duì)互操作性進(jìn)行準(zhǔn)確的度量。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)軍事信息系統(tǒng)互操作性要求的不斷提高，未來(lái)的研究將更加關(guān)注于如何對(duì)互操作性的相關(guān)特性進(jìn)行細(xì)化和分類，如何解決遺留系統(tǒng)的互操作性問(wèn)題，以及如何進(jìn)行有效的聯(lián)合風(fēng)險(xiǎn)控制等方面。

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作者簡(jiǎn)介陳博男，1981年出生，河南南陽(yáng)人，碩士研究生。主要從事軍事信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)方向的研究。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。