王　煜

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

0　引言

所謂“受保護(hù)衛(wèi)星通信”是指在常規(guī)衛(wèi)星通信傳輸?shù)目煽啃盘?hào)發(fā)射和接收措施之外還采取了其他措施保證衛(wèi)星的安全可靠。受保護(hù)衛(wèi)星通信的保障措施遠(yuǎn)不止提高整體鏈路預(yù)算等典型方法，如增大天線(xiàn)口徑、提高功率、改變調(diào)制類(lèi)型等[1]，還會(huì)使用高定向性點(diǎn)波束、擴(kuò)頻及跳頻技術(shù)等其他措施實(shí)現(xiàn)抗干擾、抗閃爍、低截獲概率、低檢測(cè)概率等能力[2]，其重點(diǎn)是抗干擾、隱蔽、核生存[3]。在競(jìng)爭(zhēng)及敵對(duì)環(huán)境中，寬帶系統(tǒng)性能會(huì)降級(jí)，而受保護(hù)衛(wèi)星通信則仍可正常工作(數(shù)據(jù)速率會(huì)降低)。這些獨(dú)特的能力使得受保護(hù)衛(wèi)星通信非常適合最關(guān)鍵的戰(zhàn)略級(jí)部隊(duì)以及任務(wù)指揮系統(tǒng)，受保護(hù)通信對(duì)保證各級(jí)作戰(zhàn)的指揮控制也至關(guān)重要。

正因如此，美軍的受保護(hù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)成為三大軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)之一，與其他兩大系統(tǒng)(寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)和窄帶衛(wèi)星通信)各司其職但又互為補(bǔ)充、彼此協(xié)作，共同構(gòu)成美軍完整的軍事衛(wèi)星通信體系。美軍的受保護(hù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有避免、預(yù)防和減輕通信服務(wù)的降級(jí)、中斷、非授權(quán)接入或被敵人利用等功能，它為美國(guó)的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)力量在各種級(jí)別的沖突中提供安全、可靠的衛(wèi)星通信，可以說(shuō)是美軍的生命線(xiàn)。

以下將介紹美軍現(xiàn)役受保護(hù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)，然后重點(diǎn)描述了美軍的未來(lái)受保護(hù)衛(wèi)星通信體系。

1　美軍受保護(hù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

受保護(hù)衛(wèi)星通信是美軍近年來(lái)發(fā)展的重要通信能力。目前美軍的受保護(hù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要包括先進(jìn)極高頻(AEHF)和“軍事星”(Milstar)系統(tǒng)以及增強(qiáng)型極地系統(tǒng)(EPS)，它們用高度安全且抗干擾的通信為戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)役級(jí)和戰(zhàn)術(shù)級(jí)部隊(duì)提供支持。其中Milstar和AEHF系統(tǒng)為中緯度地區(qū)的戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)用戶(hù)提供受保護(hù)衛(wèi)星通信，EPS則為北極地區(qū)的少量戰(zhàn)術(shù)用戶(hù)提供服務(wù)。AEHF和Milstar工作于EHF及SHF頻段(上行鏈路EHF、下行鏈路SHF)，具備低數(shù)據(jù)速率(LDR)、中數(shù)據(jù)速率(MDR)和擴(kuò)展數(shù)據(jù)速率(XDR)運(yùn)行模式。由于Milstar及AEHF衛(wèi)星需要強(qiáng)調(diào)抗干擾和核加固等特性，因此通信吞吐量要小于寬帶衛(wèi)星通信[2]。

1.1　Milstar

Milstar是一種多軍種聯(lián)合衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可提供安全、抗干擾的全球通信，滿(mǎn)足高優(yōu)先級(jí)軍事用戶(hù)的基本戰(zhàn)時(shí)要求。

Milstar衛(wèi)星星座位于地球同步軌道，可為美陸軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)、空軍以及其他國(guó)防部用戶(hù)提供互操作能力，將指揮機(jī)構(gòu)與各種資源連接起來(lái)，包括水面艦艇、潛艇、飛機(jī)、地面站等。

Milstar星座有5顆衛(wèi)星：前2顆星(Block I)具備低數(shù)據(jù)速率能力，一條信道(Milstar低數(shù)據(jù)速率幀)最多支持4個(gè)用戶(hù)；后3顆星(Block II)同時(shí)支持低數(shù)據(jù)速率和中數(shù)據(jù)速率，將數(shù)據(jù)速率提升到1.544 Mbps。

Milstar的覆蓋范圍是南緯65°至北緯65°，有星間鏈路，可不依賴(lài)地面站實(shí)現(xiàn)全球通信，這在受干擾時(shí)非常有用，Milstar使用EHF頻段。

Milstar可實(shí)現(xiàn)安全、抗毀、強(qiáng)抗干擾的全球通信、星間通信，采用自主操作，能夠重構(gòu)以滿(mǎn)足戰(zhàn)場(chǎng)需求，能直接支持移動(dòng)部隊(duì)。Milstar在星上進(jìn)行全部通信處理及網(wǎng)絡(luò)路由，擺脫對(duì)易受攻擊的地基中繼站的依賴(lài)，并降低通信在地面上遭截獲的可能性。

Milstar的頻段、波形以及信號(hào)處理算法都很魯棒。在設(shè)計(jì)空間段及任務(wù)控制段時(shí)就考慮了抗毀性及持久性，確保Milstar用戶(hù)在規(guī)定的沖突級(jí)別下，可通過(guò)一定量的終端來(lái)維持基本通信連接，為戰(zhàn)略至戰(zhàn)術(shù)級(jí)的任務(wù)提供支持。Milstar的靈活性為用戶(hù)提供更多的通信服務(wù)配置選項(xiàng)。

1.2　AEHF

AEHF衛(wèi)星系統(tǒng)是一種多軍種聯(lián)合衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可提供安全、受保護(hù)、抗干擾的全球軍用衛(wèi)星通信。AEHF載荷可為用戶(hù)提供75 bps～8 Mbps的數(shù)據(jù)速率，該數(shù)據(jù)速率范圍可兼容Milstar Block II衛(wèi)星上的低數(shù)據(jù)速率載荷及中數(shù)據(jù)速率載荷。

AEHF星座提供與Milstar相同的調(diào)零天線(xiàn)及星間鏈路能力，但吞吐量更大。AEHF依然使用1個(gè)EHF上行鏈路和1個(gè)SHF下行鏈路，但指向可控、方向圖可控的波束更多；戰(zhàn)術(shù)用戶(hù)能夠以更高的數(shù)據(jù)速率使用下列波束：超高增益對(duì)地覆蓋(達(dá)到160個(gè)波束)；中分辨率覆蓋天線(xiàn)(6波束)；波束共享中分辨率覆蓋范圍(6～24波束位置)。AEHF采用加密設(shè)計(jì)。

AEHF為戰(zhàn)略級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)用戶(hù)提升了現(xiàn)有的Milstar系統(tǒng)通信能力，并升級(jí)受保護(hù)軍用衛(wèi)星通信能力。

AEHF系統(tǒng)非常靈活，足以支持針對(duì)各獨(dú)立作戰(zhàn)環(huán)境進(jìn)行通信，且能通過(guò)重構(gòu)。滿(mǎn)足不斷變化的作戰(zhàn)要求。它可保護(hù)關(guān)鍵的話(huà)音、數(shù)據(jù)通信，防止低/中/高數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)被干擾、截獲、檢測(cè)，以及遭到自然和核爆的影響。AEHF衛(wèi)星通信系統(tǒng)有3個(gè)部分：空間段；控制段(任務(wù)控制及相關(guān)通信鏈路)；終端段。

1.2.1AEHF空間段

AEHF空間段是由Milstar和AEHF衛(wèi)星組成的綜合星座，它使用EHF上行鏈路及SHF下行鏈路與系統(tǒng)用戶(hù)通信。AEHF衛(wèi)星可使用V波段星間鏈路與AEHF衛(wèi)星和Milstar交鏈，這樣可以不使用脆弱的地面站而利用整個(gè)星座實(shí)現(xiàn)全球通信。

AEHF系統(tǒng)能同時(shí)覆蓋多個(gè)戰(zhàn)區(qū)，這種覆蓋能力能夠?yàn)樵诘乩砩霞胁渴鸬膽?zhàn)術(shù)級(jí)地面、空中及海上部隊(duì)提供支持。此外，戰(zhàn)區(qū)覆蓋區(qū)域還能進(jìn)一步細(xì)分為高分辨率區(qū)域和中分辨率區(qū)域。

1.2.2AEHF控制段

控制段包括4個(gè)部分：任務(wù)控制(載荷重構(gòu)、衛(wèi)星維護(hù)及重定位)；任務(wù)規(guī)劃(規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，并在任務(wù)規(guī)劃設(shè)備AN/PYQ-19上生成用戶(hù)/部隊(duì)級(jí)終端圖像)；任務(wù)及運(yùn)作支持(任務(wù)規(guī)劃輔助及資源分配，以及來(lái)自區(qū)域衛(wèi)星通信支持中心的監(jiān)控)；訓(xùn)練及仿真，支持控制段全生命周期及其演化全階段的訓(xùn)練開(kāi)發(fā)。這些組成部分綜合起來(lái)提供任務(wù)控制能力，為空間段、控制段及終端段提供支持。

1.2.3 AEHF終端段

終端段包括地面固定、移動(dòng)、背負(fù)式、可搬移式、機(jī)載、艦載、潛艇載終端等多種配置。終端段是可互操作的，可使用通用話(huà)音、數(shù)據(jù)、加密以及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備加入各軍兵種及網(wǎng)絡(luò)。AEHF終端可通過(guò)AEHF及Milstar網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

AEHF終端(包括美陸軍的SMART-T終端)可支持AEHF的擴(kuò)展數(shù)據(jù)速率及Milstar的低數(shù)據(jù)速率或中數(shù)據(jù)速率工作模式。所有傳統(tǒng)的Milstar終端依然兼容Milstar，如果AEHF衛(wèi)星配置后向兼容Milstar服務(wù)，這些終端也可以與AEHF衛(wèi)星兼容。

目前已有3顆AEHF發(fā)射入軌運(yùn)行，AEHF系統(tǒng)已達(dá)到了初始運(yùn)行能力。而原計(jì)劃于2017年發(fā)射的AEHF-4則將發(fā)射時(shí)間推遲到了2018年，第4顆衛(wèi)星將使系統(tǒng)達(dá)到完全運(yùn)行能力。之后還規(guī)劃了另外2顆衛(wèi)星(AEHF-5和-6)提供重疊全球覆蓋和在軌備份，將在A(yíng)EHF-1和AEHF-2達(dá)到使用壽命時(shí)取而代之。

2　美軍未來(lái)受保護(hù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)

雖然美軍的AEHF受保護(hù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)至今仍未部署完成，還未達(dá)到完全運(yùn)行能力，但鑒于未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境將要面臨愈加激烈的反衛(wèi)星威脅和競(jìng)爭(zhēng)的形勢(shì)以及受保護(hù)衛(wèi)星通信的重要作用，美軍早在幾年前就已經(jīng)開(kāi)始考慮下一代受保護(hù)衛(wèi)星通信體系了。美軍在對(duì)未來(lái)軍事需求以及其當(dāng)前受保護(hù)衛(wèi)星能力進(jìn)行分析后認(rèn)為，其當(dāng)前系統(tǒng)在衛(wèi)星數(shù)量、彈性、容量、采購(gòu)成本以及行動(dòng)靈活性方面還不能滿(mǎn)足需求。于是美空軍于2013年9月發(fā)布了“受保護(hù)衛(wèi)星通信服務(wù)(PSCS)信息征詢(xún)書(shū)”文件，開(kāi)始著手推動(dòng)美軍戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)受保護(hù)衛(wèi)星通信體系的替代方案研究并對(duì)未來(lái)受保護(hù)衛(wèi)星通信服務(wù)提出了需求。該文件認(rèn)為，美軍目前的受保護(hù)軍事衛(wèi)星通信服務(wù)目前是利用EHF波段為戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)部隊(duì)提供服務(wù)，未來(lái)它將使用任意波形、頻段和設(shè)備組合，要能保障任務(wù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)和信息通信并在高度競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境中運(yùn)行[4]。

經(jīng)過(guò)數(shù)年努力后，2016年美軍完成了受保護(hù)衛(wèi)星通信方案分析。分析認(rèn)為之前無(wú)論Milstar還是AEHF系統(tǒng)均集戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)受保護(hù)通信能力于一身，而受保護(hù)戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星服務(wù)的任務(wù)和要求其實(shí)差別較大：受保護(hù)戰(zhàn)略衛(wèi)星通信服務(wù)要能在核爆條件、對(duì)抗環(huán)境或者良好環(huán)境等各種作戰(zhàn)環(huán)境下，提供低截獲率/低探測(cè)率和低利用率(LPI/LPD/LPE)、持久、頑存、抗閃爍且抗干擾的通信以及核指揮控制(NC2)服務(wù)；而受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)通信則要在對(duì)抗和良好環(huán)境中提供LPI/LPD/LPE和抗干擾通信能力。二者對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)通信沒(méi)有核環(huán)境工作要求，增加核防護(hù)措施必然要以成本的上升和性能的下降為代價(jià)，對(duì)未來(lái)滿(mǎn)足衛(wèi)星彈性、靈活性、數(shù)量和容量需求不利。因此美軍決定未來(lái)其受保護(hù)衛(wèi)星通信體系將分別使用分離的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星星座為用戶(hù)提供服務(wù)，即將戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星分離[5]，至此美軍未來(lái)受保護(hù)衛(wèi)星通信體系大致框架已基本揭曉。戰(zhàn)略衛(wèi)星通信將繼續(xù)使用擴(kuò)展數(shù)據(jù)率(XDR)波形支持各種作戰(zhàn)環(huán)境下的核指揮控制服務(wù)。受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)通信將遷移至受保護(hù)抗干擾戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信(PATS)系統(tǒng)。利用受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)波形(PTW)支持戰(zhàn)術(shù)服務(wù)，未來(lái)受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)還將同時(shí)覆蓋中緯度與極地地區(qū)。

以下將分別介紹未來(lái)美軍的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)受保護(hù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

2.1　受保護(hù)戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)

2017年5月美國(guó)空軍空間與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心(SMC)發(fā)布了“未來(lái)受保護(hù)戰(zhàn)略衛(wèi)星通信”項(xiàng)目信息征詢(xún)書(shū)，披露了美軍未來(lái)受保護(hù)戰(zhàn)略衛(wèi)星通信體系結(jié)構(gòu)。新一代戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)是AEHF系統(tǒng)的后繼方案，包括戰(zhàn)略XDR通信衛(wèi)星星座和相關(guān)任務(wù)控制段。它具有彈性特征，支持?jǐn)U展數(shù)據(jù)率(XDR)波形。XDR波形是美軍目前最復(fù)雜的低探測(cè)率、低攔截率、抗干擾波形的一種，可擴(kuò)展數(shù)據(jù)速率波形使得數(shù)據(jù)傳輸率比傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)的傳輸率提高5倍以上。該系統(tǒng)將為北極地區(qū)提供戰(zhàn)略衛(wèi)星通信支持能力并增強(qiáng)戰(zhàn)略衛(wèi)星通信的彈性。

新戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)射后最初可能利用后向兼容的RF交叉鏈路與現(xiàn)有AEHF衛(wèi)星構(gòu)成一種混合星座。其中AEHF繼續(xù)支持戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)用戶(hù)，直至戰(zhàn)術(shù)用戶(hù)從XDR遷移至PTW。新衛(wèi)星則首先支持戰(zhàn)略通信，但也可支持具有XDR終端的戰(zhàn)術(shù)用戶(hù)。此外，戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)最終將覆蓋中緯度地區(qū)(北緯65°～南緯65°)和極地地區(qū)(北緯65°～北緯90°)。新戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)將采用符合美空軍“太空企業(yè)設(shè)想(SEV)”和企業(yè)地面服務(wù)(EGS)(一種通用航天地面段體系)的接口，因此可增強(qiáng)任務(wù)保障、彈性和互操作能力。

美空軍預(yù)計(jì)2029年10月向中緯度用戶(hù)提供新的在軌戰(zhàn)略衛(wèi)星通信能力，美軍還希望能夠加快提供新的在軌戰(zhàn)略XDR能力，在征詢(xún)書(shū)中，美軍提出了該戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)的空間段和任務(wù)控制段能力要求。

2.1.1空間段能力要求

空間段除需滿(mǎn)足核加固要求、可在所有作戰(zhàn)環(huán)境中提供核指揮控制服務(wù)外，還需在不依賴(lài)地面中繼站情況下，支持中緯度(北緯65°～南緯65°)和極地(北緯65°～北緯90°)通信覆蓋；

總吞吐量：中緯度用戶(hù)為26 Mbps(良好環(huán)境)，0.4 Mbps(抗閃爍)；極地地區(qū)用戶(hù)1 Mbps(良好環(huán)境)，0.2 Mbps(抗閃爍)；

數(shù)據(jù)率：從75 bps～8.192 Mbps(良好環(huán)境)，19.2 kbps(抗閃爍)(注：75 bps(抗閃爍)適用于極地用戶(hù))；

另外，空間段還需后向兼容XDR波形、Suite A加密以及AEHF的RF交鏈、EHF上行鏈路和SHF下行鏈路；空間段還要有探測(cè)和應(yīng)對(duì)多種網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力，并能夠在受到攻擊后快速恢復(fù)；航天器平臺(tái)能夠容納搭載式受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)波形有效載荷。

2.1.2任務(wù)控制段能力要求

美國(guó)政府現(xiàn)階段希望盡可能重用現(xiàn)有地面系統(tǒng)，但未來(lái)需要從現(xiàn)有AEHF任務(wù)控制段(同時(shí)提供戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)能力)過(guò)渡到新系統(tǒng)(側(cè)重提供戰(zhàn)略能力)。

新系統(tǒng)的任務(wù)控制段提供一種基于軟件體系架構(gòu)的企業(yè)服務(wù)，該軟件體系可與虛擬化環(huán)境兼容，并遵守企業(yè)地面服務(wù)(EGS)的接口和標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)體系必須支持功能與網(wǎng)絡(luò)彈性能力，出現(xiàn)故障或遇到攻擊和破壞時(shí)仍能繼續(xù)工作。任務(wù)和控制段還要提供發(fā)射、早期運(yùn)行、部署、檢驗(yàn)階段的帶外(S波段)指控能力，以及實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星任務(wù)控制、軌道管理、計(jì)時(shí)和報(bào)告的帶內(nèi)(EHF/SHF)指控能力。該任務(wù)控制段可為用戶(hù)提供任務(wù)通信規(guī)劃、系統(tǒng)數(shù)據(jù)生成、通信態(tài)勢(shì)感知與資源監(jiān)控、星座指揮控制與規(guī)劃、數(shù)據(jù)存檔與檢索以及測(cè)試支持等服務(wù)。

在該戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射后，這些衛(wèi)星可能通過(guò)后向兼容交叉鏈路與現(xiàn)有AEHF衛(wèi)星以混合星座的方式一起工作。AEHF衛(wèi)星將繼續(xù)通過(guò)XDR終端向戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)用戶(hù)提供支持，直到戰(zhàn)術(shù)用戶(hù)從XDR過(guò)渡到PTW。新衛(wèi)星將主要側(cè)重支持戰(zhàn)略通信，但會(huì)繼續(xù)利用XDR終端向剩余的戰(zhàn)術(shù)用戶(hù)提供通信支持。

美空軍預(yù)計(jì)2029年10月開(kāi)始為中緯度地區(qū)用戶(hù)提供新的戰(zhàn)略衛(wèi)星通信能力，開(kāi)發(fā)啟動(dòng)不早于2019財(cái)年[6]。

2.2　受保護(hù)抗干擾戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)(PATS)

目前美軍沒(méi)有獨(dú)立的受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)通信衛(wèi)星/載荷，受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)通信由Milstar和AEHF系統(tǒng)提供，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足美軍需求，未來(lái)美軍將建立單獨(dú)的PATS系統(tǒng)提供受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信服務(wù)。2017年2月，美國(guó)空軍空間與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心發(fā)布了“受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)(PTS)信息征詢(xún)書(shū)”，探索新的戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信架構(gòu)，用受保護(hù)抗干擾戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信(PATS)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)未來(lái)的受保護(hù)抗干擾戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信。PATS將向良好及對(duì)抗環(huán)境中的戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)人員提供全球范圍的超視距、抗干擾及低截獲概率(LPI)/低檢測(cè)概率(LPD)通信。

實(shí)現(xiàn)PATS的三個(gè)要素包括：

① 受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)波形(PTW)

PTW是一種新的、彈性更強(qiáng)的無(wú)線(xiàn)電波形，是在衛(wèi)星通信應(yīng)用軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的重要體現(xiàn)。利用這種波形，美軍的非受保護(hù)軍事衛(wèi)星以及商用衛(wèi)星可通過(guò)軟件加載PTW的形式實(shí)現(xiàn)受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)通信功能。它是PATS運(yùn)行概念的重要組成，也是實(shí)現(xiàn)新一代PTS衛(wèi)星的基礎(chǔ)。

PTW是通過(guò)耦合AEHF系統(tǒng)上的軍用XDR波形標(biāo)準(zhǔn)與商業(yè)通信中廣泛采用的數(shù)字視頻廣播-衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)2(DVB-S2)通信體制，開(kāi)發(fā)出的一種不依賴(lài)于通信衛(wèi)星體系架構(gòu)的受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)波形。PTW可減輕對(duì)中、高容量戰(zhàn)術(shù)通信服務(wù)的干擾效應(yīng)。使用該波形，即使是不具備受保護(hù)衛(wèi)星通信能力的WGS衛(wèi)星以及普通透明轉(zhuǎn)發(fā)式商業(yè)衛(wèi)星，只要在終端更換調(diào)制解調(diào)設(shè)備(變?yōu)镻TW調(diào)制解調(diào)器)，并加裝加密模塊，就能夠?qū)崿F(xiàn)良好的抗干擾水平。

2012～2014年期間，美軍空間與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心成功進(jìn)行了受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)波形(PTW)的開(kāi)發(fā)和演示驗(yàn)證，目前正在為其實(shí)施打基礎(chǔ)。美軍通過(guò)受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)部隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)演示驗(yàn)證(PTSFD)開(kāi)發(fā)可由部隊(duì)使用的成熟量產(chǎn)PTW調(diào)制解調(diào)器，升級(jí)當(dāng)前已經(jīng)部署的終端，如海軍多波段終端(NMT)、WIN-T及空基終端。美國(guó)空軍預(yù)計(jì)最早將于2018年在新型調(diào)制解調(diào)器和重新研制的終端上驗(yàn)證受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)波形(PTW)。

② 受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)企業(yè)服務(wù)(PTES)

要利用非受保護(hù)軍事和商業(yè)衛(wèi)星提供受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)服務(wù)，建立統(tǒng)一任務(wù)管理、密鑰管理和服務(wù)系統(tǒng)必不可少。受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)企業(yè)服務(wù)(PTES)就是這樣一種支持PTW運(yùn)行的運(yùn)行服務(wù)系統(tǒng)。PTES是一個(gè)集成系統(tǒng)，包括任務(wù)管理系統(tǒng)、密鑰管理系統(tǒng)和主站。PTES將利用兼容PTW的調(diào)制解調(diào)器或終端通過(guò)WGS衛(wèi)星向用戶(hù)提供受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)通信服務(wù)，未來(lái)還要能向商業(yè)衛(wèi)星通信擴(kuò)展，在C、Ku和商業(yè)Ka頻段商業(yè)衛(wèi)星上實(shí)現(xiàn)PTW，提供受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)服務(wù)。

美軍計(jì)劃2017～2026年開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)PTES，計(jì)劃2023年能向單一戰(zhàn)區(qū)提供PTW WGS服務(wù)，2025年實(shí)現(xiàn)全球PTW WGS服務(wù)，之后則實(shí)現(xiàn)通過(guò)商用衛(wèi)星提供受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)服務(wù)。

③ 受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)服務(wù)(PTS)系統(tǒng)

受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)服務(wù)(PTS)系統(tǒng)是PATS運(yùn)行概念的一個(gè)重要組成部分。PTS將利用運(yùn)行PTW的全處理有效載荷最大限度地提高競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中的抗干擾能力，極大擴(kuò)展作戰(zhàn)人員的受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信容量。PTS包括空間段、地面段和終端段。

PTS空間段包括搭載有效載荷、小衛(wèi)星和大容量衛(wèi)星。其中，有效載荷可搭載在商用衛(wèi)星、美國(guó)軍事衛(wèi)星、美國(guó)其他政府衛(wèi)星以及國(guó)際合作伙伴衛(wèi)星上，運(yùn)行軌道主要是地球同步軌道，也包括高軌或“苔原”傾斜軌道，以滿(mǎn)足北極地區(qū)衛(wèi)星通信需求；大容量衛(wèi)星則采用地球同步軌道和“苔原”軌道兩類(lèi)軌道衛(wèi)星組成的集成星座，其中3顆同步軌道衛(wèi)星覆蓋中緯度(南北緯65°間)用戶(hù)，3顆“苔原”軌道衛(wèi)星覆蓋北極地區(qū)并增強(qiáng)同步軌道衛(wèi)星中緯度覆蓋和空間段彈性。PTS空間段需具有抗干擾及低截獲概率/低檢測(cè)概率/低利用概率特性，通信覆蓋范圍為南緯65°～北緯90°。對(duì)于大容量衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星吞吐量高于1.6 Gbps，對(duì)于搭載有效載荷以及小衛(wèi)星，吞吐量高于400 Mbps。

PTS地面段需符合企業(yè)地面服務(wù)(EGS)架構(gòu)。EGS可提供通用地面系統(tǒng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，打破美軍目前多個(gè)煙囪式專(zhuān)用任務(wù)系統(tǒng)不能互操作的現(xiàn)狀。PTS采用EGS架構(gòu)不僅是為了保證與PATS系統(tǒng)其他構(gòu)件的互操作，還要實(shí)現(xiàn)與美軍其他軍用衛(wèi)星系統(tǒng)的互操作，保證未來(lái)美軍的所有軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)能夠融為一體，共管共用。PTS地面段主要包括測(cè)控單元、任務(wù)管理系統(tǒng)、密鑰管理系統(tǒng)及網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。其中，測(cè)控單元主要完成有效載荷指揮控制、終端和有效載荷重新分配密鑰支持、用戶(hù)星歷消息生成和分發(fā)、有效載荷資源監(jiān)測(cè)、有效載荷時(shí)鐘時(shí)頻管理等；任務(wù)管理系統(tǒng)完成戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信任務(wù)規(guī)劃和衛(wèi)星資源規(guī)劃；密鑰管理系統(tǒng)為終端和有效載荷分發(fā)密鑰(NSA Suite B加密)；PTS任務(wù)管理和密鑰管理地面部分將與PTES任務(wù)管理和密鑰管理地面單元連接或集成，實(shí)現(xiàn)受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信容量的靈活、有效、高效分配；網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)則為北極及中緯度/赤道地區(qū)用戶(hù)提供到國(guó)防部信息網(wǎng)(DoDIN)的受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信連接[7]。

PTS的終端段則要求工作在Ka和EHF頻段，并能利用地球同步和/或“苔原”軌道衛(wèi)星工作。

此外，PTS還應(yīng)具備地面及空間彈性能力，能夠?qū)σ磺幸阎{做出響應(yīng)并能應(yīng)對(duì)未來(lái)威脅。

美軍計(jì)劃通過(guò)三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)PATS。第一階段是PATS WGS階段，利用受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)企業(yè)服務(wù)(PTES)通過(guò)現(xiàn)有WGS衛(wèi)星在X和Ka頻段實(shí)現(xiàn)PTW通信；第二階段是PATS商用階段，將擴(kuò)展PTES系統(tǒng)，通過(guò)商業(yè)衛(wèi)星通信支持PTW，提高彈性及靈活性；第三階段是專(zhuān)用PATS受保護(hù)戰(zhàn)術(shù)服務(wù)(PTS)階段，將通過(guò)專(zhuān)用全處理有效載荷實(shí)現(xiàn)PTW通信。最終形成將三個(gè)階段資產(chǎn)整合為一體的PATS系統(tǒng)。

最終形成的PATS體系，空間段將包括：WGS衛(wèi)星、商用衛(wèi)星以及PTS空間段；地面段則包括PTES和PTS地面段，PTES主要針對(duì)WGS和商用衛(wèi)星完成任務(wù)管理、密鑰管理以及接入，PTS地面段則主要針對(duì)PTS空間段，美軍正在探索如何整合PTES和PTS地面系統(tǒng)，有兩種選擇，一是將PTES的任務(wù)管理和密鑰管理系統(tǒng)擴(kuò)展至為PTS可用，二是PTS提供任務(wù)管理系統(tǒng)和密鑰管理系統(tǒng)與PTES任務(wù)管理和密鑰管理系統(tǒng)的接口。最終PTES的任務(wù)管理和密鑰管理以及PTS同類(lèi)地面段系統(tǒng)都將整合到PATS運(yùn)行中心中[8]。

3　結(jié)束語(yǔ)

受保護(hù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為三大軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)之一，作為戰(zhàn)時(shí)的基本通信保障手段，美軍一直十分重視其建設(shè)，目前正在進(jìn)行新一代受保護(hù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)AEHF的建設(shè)和部署。但美國(guó)防部依然認(rèn)為其衛(wèi)星通信系統(tǒng)難以滿(mǎn)足未來(lái)作戰(zhàn)需求，因此已經(jīng)開(kāi)始啟動(dòng)了下一代受保護(hù)衛(wèi)星通信體系研究。目前，美軍下一代受保護(hù)衛(wèi)星通信體系已大致確定，它將采用戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)受保護(hù)衛(wèi)星通信分離的方式，充分利用包括商用、政府和其他軍用衛(wèi)星在內(nèi)的各種資產(chǎn)，以提高系統(tǒng)彈性、抗毀性、業(yè)務(wù)靈活性和容量為目標(biāo)，與其他衛(wèi)星系統(tǒng)融為一體，共同為美軍提供通信保障。

[1]Williams S．The Convergence of DoD + Commercial Protected Comms Applications.[DB/OL]．http://satmilmagazine.com．

[2]Headquarters,Department of the Army．ATP 6-02.54 Techniques for Satellite Communications.[R/OL]．http://www. apd.army.mil.

[3]張冬辰，周吉，吳巍，等．軍事通信 [M]．2版.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008．

[4]USAF Space and Missile Systems Center．Request for Information (RFI): Protected Satellite Communications Services (PSCS) [R/OL]．https://www.fbo.gov/.

[5]Los Angeles Air Force Base．Looking Ahead: the Future of Military Satellite Communications [DB/OL]．http//www.losangeles.af.mil/News/Article-display/Article/950480/looking-ahead-the-future-of-military-satellite-communications/.

[6]USAF Space and Missile Systems Center．Request for Information (RFI): Future Protected Strategic SATCOM System [R/OL]．https://www.fbo.gov.

[7]USAF Space and Missile Systems Center．Request for Information (RFI): Protected Tactical Service Communication System[R/OL]．https://www.fbo.gov.

[8]USAF Space and Missile Systems Center．Request for Information (RFI): Future Protected Strategic SATCOM System [R/OL]．https://www.fbo.gov.