盾和弹之间的那点事（十六）——话外篇：数据链

　　何为数据链？

　　数据链就是指互通数据的链路，从军事角度讲就是不同作战单位之间相互传输信息所使用的链路。从本质上讲数据链就是一种通信链路，它跟传统的无线电通信一样，都是通信方式的一种，只不过数据链作为一种通信手段比传统的无线电通信更高级，技术更先进，功能也更加强大。对于军事装备来说，如果说雷达是眼睛，指挥系统是大脑，武器装备是肌肉，那么数据链就是将“眼睛”、“大脑”和“肌肉”相互连接起来的“神经”，没有数据链，高科技武器装备就不可能发挥任何作用。而且与“眼睛”、“大脑”、“肌肉”不同的是，作为“神经”的数据链不显露于表面，其重要价值往往被人所忽视。如果一支现代化军队没有强大的数据链系统提供支持，那么即使它的武器装备再先进，也注定是战斗力低下的。没有强大的“神经”将它们连接起来，则“眼睛”（侦察系统）发现的情报不能及时传送给“大脑”（指挥中心），“大脑”作出的决策不能快速传递给“肌肉”（作战单元），则打出去的拳头要么打歪了，要么就绵软无力。因此数据链是实现高科技、信息化作战的关键技术之一。

　　那么数据链作为一种通信手段与传统的无线电语音通信有什么不同呢？首先，无线电语音通信大多采用频率较低、波长较长的通信频段（如短波、超短波），因此传输范围大，不易受障碍物阻隔，可以实现远程超视距传输。但它的保密性较差，容易遭到侦察和监听。数据链则正好相反，为了保证通信带宽和传输速率，数据链系统通常都采用频率较高、波长较短的通信频段，其发射波束较窄，传输范围有限，视距外的远距离传输往往需要通过中继才能实现，多采取定向传输方式，传输中要求没有大型障碍物的阻隔。但它的优点是难以被侦听，保密性较好，安全性高，且不容易暴露目标，敌方电子侦察系统难以探测到传输信号。其次，早期的无线电语音通信多采取了模拟信号，保密性差，容易被侦听，且功能非常有限，也难以实现多平台组网，一般多采取了点对点或广播式的传输方式。但无线电语音通信的终端设备较为简单，技术实现的难度较低，使用成本低。数据链通信采用的则是数字信号，可以编码，容易加密，破解困难，难以被干扰，并且可以传输包括指令、语音、图像、视频在内的各类信息，拥有标准的数据格式和通信协议，容易实现多平台组网。但它的缺点则是终端设备复杂，技术实现难度高，大规模普及应用的投入成本高。最后，无线电语音通信的信息传输速度较慢，传输的信息量少，反应速度也很慢，难以实现自动化交战，并且传输过程中非常容易出错，已经越来越不适应高科技现代化战争。而数据链系统的通信带宽高，数据传输速度快，信息容量大，因此具备了很强的功能扩展性，只要有足够的带宽，就可以通过数据链传输任何形式的信息，并且有利于实现多平台的自动化交战、联网作战与协同作战。

　　总结来说，传统的无线电语音通信相当于现实生活中的对讲机，功能有限，技术含量也很低。数据链严格来讲更像我们日常生活中使用的3G/4G无线网络，不过为了方便理解，此处还是把它形容成传统的互联网比较好。我们可以看到，数据链作为一种通信方式，它与互联网通信技术有着太多的相似之处，比如专用的信息格式和通信协议，可以编码、加密，同样追求带宽和数据传输速率，可以通过中继进行传输，可以组成网状网络，并且同样追求数据传输的实时性、可靠性、安全性等等。事实上，现在的英特网技术就是从军用通信技术转化而来的，在民用领域普及开来，最终形成了现在的规模。无论是民用的英特网还是军用的数据链，都已不再是单纯的通信系统，而是更高一级的信息系统。

　　数据链的分类

　　一般来说，数据链按照适用范围大致可以分为三类：通用战术数据链、情报级数据链和武器级数据链。通用战术数据链，顾名思义其最大的特点就在于“通用”二字上，用于各军种、多平台之间的信息交换，一般工作在频率较低、波长较长的通信频段，对数据传输速率的要求相对较低，主要用于传输报文信息，但通用性一定要好，可以实现多个军种（海、陆、空）和多种平台（地面装备、空中飞机和海上舰艇）之间的信息传输。通用战术数据链的典型代表就是美军的Link 16数据链，它不但装备了美军水面舰艇、战斗机/预警机、防空系统等各种作战平台，还装备了美国的众多盟国，是全世界使用最普遍的一种通用战术数据链系统，我国台湾也从美国引入了Link 16数据链。那么通用战术数据链有什么优势呢？比如我国台湾在引入Link 16数据链系统后，其配备了数据链终端的战斗机和作战舰艇就可以直接从美军那里获得战场情报，美军侦察机、预警机、“宙斯盾”舰甚至天基侦察卫星侦察到的战场情报都可以通过Link 16数据链直接或间接地传送给台军，甚至美军可以通过Link 16数据链直接指挥台军。Link 16数据链就相当于是一条“神经”，把两个本不相干的人连为一体，实现两者的共同反应与协同行动，可见通用战术数据链的巨大作战价值。

　　情报级数据链，主要用于预警机、侦察机、无人机等各类空中侦察平台，可以将光电、红外、合成孔径雷达等传感器所获取的图像、视频信息传回地面控制站，并使后方的指挥部门获得第一手的情报信息。可见情报级数据链的一个基本要求就是带宽一定要足够大，因为传输图像、视频信息对数据传输率的要求非常高（经常用手机上网的读者对此应该深有体会）。情报级数据链的典型代表是美国CDL“公共数据链”。CDL主要用于U-2、“全球鹰”等大型有人/无人侦察平台，其传输带宽高达274Mbps，对这个数值没什么概念的读者可以和家里的20兆有线宽带对比一下。相比之下Link 16的最高传输速率只有238Kbps，也就是拨号上网的速度。所以我们可以看到美国“全球鹰”无人机可以卖到几亿美元的天价，就是因为这个价格不光包括了硬件的价格，还包括了相关配套软件的价格。不过情报级数据链的带宽虽大，但相比Link 16这样的通用战术数据链而言，它对通用性的要求相对较低，更多的是“专链专用”，使用范围和装备规模是不能和Link 16相比的。

　　武器级数据链，主要是相对于通用战术数据链而言的，它的通用性要差的多，一般专用于某一种武器系统，比如美国“爱国者”防空系统专用的武器级数据链PADIL。本系列的主题——舰空导弹系统一般也都采用的是专用的武器级数据链，用于实现舰载雷达以及舰上指挥控制系统对舰空导弹的引导。武器级数据链的技术实现难度比通用战术数据链要小，其通信带宽并不固定，不同类型的武器装备对数据链带宽的需求也不同。武器级数据链往往是作战平台对各种精确制导武器实现远程遥控制导的关键，比如韩国F-15K战斗机为了实现对“斯拉姆”增程型（SLAM-ER）远程空地导弹的精确制导，从美国引进了AN/AWW-13数据链吊舱，可在SLAM-ER导弹的飞行过程中随时更新导弹的瞄准信息，同时还可以接收导弹通过数据链回传的由导引头探测到的视频图像，并显示到飞行员的座舱视频显示器上。而对于很多海军武器装备（如反舰导弹和舰空导弹）来说，如果没有配备专用的武器级数据链，那么导弹就不能实现中段引导/中段指令修正的功能，这将使导弹的有效射程和制导精度受到极大的限制，并直接影响到导弹的整体性能。

　　此外，数据链按使用不同的数据终端，可以分为三类：一类用于大型飞机（如预警机、大型侦察机等）、水面主战舰艇和地面控制站的网关设施；二类用于战斗机和轻型舰艇这样的中小型主战装备；三类用于地面移动部队和小型无人机等。数据链按组网方式可以分为点对点式和网状网，按传输方式可以分为单向数据链和双向数据链，按传输带宽可以分为宽带数据链和窄带数据链，按应用范围可以分为专用数据链和通用数据链，按功能应用可以分为态势感知数据链、指挥控制数据链和综合型数据链。

　　数据链系统组成

　　以Link 16数据链为例，该数据链系统由三大模块组成：任务计算机、数据链终端机和收发天线。任务计算机负责数据处理和数据加密，数据链终端机负责对数据的调制解调以及生成波形，收发天线则负责收发无线电信号。不过这个定义只代表Link 16数据链系统，实际上大多数情况下任务计算机、终端机和天线被统称为数据链终端，这里分开介绍只是为了方便理解。任务计算机这个没什么好说的，随着集成电路技术的发展，现在的计算机/处理器在体积、重量、成本大幅下降的同时，数据处理能力却得到极大的提高，已足以支持宽带数据链技术的发展。收发天线也称为数据链天线，用于数据链信号的发送与接收，它与雷达天线的工作原理其实是大同小异的，都是收发电磁波，只不过用途不同而已。数据链天线在大多数情况下都是单独设置的，比如在战斗机和军舰上就经常能看到单独设置的数据链天线，有的还设置了多种不同用途的数据链天线，其天线尺寸与雷达天线相比通常都要小的多，一些先进的数据链收发天线还采取了相控阵天线技术。也有的数据链天线是直接集成在雷达上的，比如美国“爱国者”PAC-2防空系统的AN/MPQ-53相控阵雷达，就在雷达天线主阵面下方单独设置了一个指令收发天线，用于对空中飞行的“爱国者”导弹发送控制指令。

　　此外，有源相控阵雷达天生就具备实现数据链通信的潜力。由于有源相控阵雷达的每个T/R模块都具备独立的信号收发能力，因此有源阵的T/R组件使用非常灵活，只要后端软件支持，可以随意分出一部分T/R模块用于实现通信、电子战、导航、识别等多种功能，收发数据链信号自然也不在话下。并且有源相控阵雷达还能实现宽带瞬时通信，这一点美国已经在战斗机机载AESA雷达上试验过了，通信带宽达到了情报级数据链的水平，这意味着装备了AESA雷达的战斗机已经可以实时下传合成孔径雷达的侦察数据，战斗机也可摇身一变成为侦察机。除了战斗机以外，某些舰空导弹系统也可以直接通过相控阵雷达对空中飞行的舰空导弹发送制导指令，不过由于雷达的工作频段一般都是固定的，即只能发送固定频段的无线电信号，因此有源相控阵雷达的收发数据链信号功能只能用于某些特定的武器型号，对于频段不“匹配”的数据链信号是无法收发的，其通用性比较差。总结来说，数据链天线既可以单独设置，也可以集成在雷达上，或者雷达天线本身就是数据链天线，具体采取哪种形式就要看实际情况而定了。

　　最后再重点谈一下数据链终端。它的作用简单来讲就是：如果你有一台终端机，你就可以从整个数据链网络中获取你所需要的信息，同样你也可以通过终端机向这个网络里的所有用户发送信息，就好比家庭宽带上网，电脑有了，网线也接好了，要想连入互联网就只差一个网卡或MODEM，终端机就是这个网卡或MODEM。也就是说，不管是哪种作战平台，要想接入数据链网络，实现与其它作战平台的互联与通信，数据链终端都是必不可少的。通过前文介绍知道，不同平台使用的数据链终端也是不同的，大型平台如预警机和大型水面舰艇由于自身体型较大，有足够的空间容纳大型数据链终端设备，但中小型作战平台就不一定具备这个条件了，这就涉及到数据链终端的体重和成本问题。

　　还是以Link 16数据链为例，其最初研制的JTIDS终端就存在体积、重量、成本均偏高的情况，难以安装在中轻型战斗机上。为此美国又继续研发了体重更小、成本更低的MIDS终端，才最终实现Link 16数据链系统的大规模普及应用，并成为美国和北约盟国的标准Link 16通信终端，装备的作战飞机型号多达14种，数量超过8000架。随着新一代数据链对通信带宽的要求越来越高，数据链组网用户的数量越来越多，数据链终端的技术含量也将越来越高，构造也越来越复杂，这使得数据链终端的体重难题始终伴随着新一代数据链系统的发展过程。如何在保证通信带宽的前提下控制数据链终端的体型和重量，并使其可以在各种大小作战平台上得以普遍应用，即使对美国来说也是个头疼的问题，并直接影响到新一代先进数据链系统的发展和普及。美国目前的解决方法是同时装备多种不同级别的数据链，比如不同大小的作战平台配备不同的数据链终端，或者同一平台上配备多种功能不同的数据链系统。不过这种解决方式也存在弊端，那就是整个数据链网络难以实现通用化，不同平台的数据链技术体制和数据格式无法实现统一化，显然这将影响到数据链组网用户的数量、规模，并直接影响到整个体系的作战效能，目前来看这个矛盾仍然很难彻底解决。

　　数据链的应用

　　数据链的作用虽然重要，但它也只是C4ISR体系的一个组成部分，数据链是“神经”，则C4ISR体系就是现代军队的“神经中枢”。所谓C4ISR，就是指挥、控制、通信、计算机、情报、监视和侦察的英文单词缩写，数据链作为其中的通信一环，其强大与否与整个C4ISR体系有着直接联系。有了强大的C4ISR体系，才会对数据链的性能产生直接需求，换句话说，强大的数据链本身就是C4ISR体系强大与否的体现。对于C4ISR体系而言，美军是最有发言权的，不过其他国家也在奋力追赶。除美国以外的其他几个主要军事大国如中国、俄罗斯、法国、以色列等，也都分别研发了各自的数据链系统，只不过这些国家无论是硬件还是软件暂时都还难以追上美军的水平。

　　数据链，最关键的莫过于通用战术数据链，也是各国争相研发的一种重要数据链系统。通用战术数据链之所以重要，关键就在于它的“通用”二字上。设想一下，假如一支现代化军队的每种作战平台都单独配备一种数据链，比如海军作战舰艇之间的通信单独使用一种数据链，空军战斗机跟预警机之间的通信又使用另一种数据链，海军陆战队的登陆舰艇之间也自己单独搞一套数据链系统，那么结局只有一个，就是战场上每个军种和作战单元都各自为战，互不相通，这显然违背了现代战争多军种、多平台联合化体系作战的发展趋势。美军的作战模式从“平台中心战”向“网络中心战”的转变过程中，所依托的就是通用战术数据链技术的发展。不过通用战术数据链的概念看起来简单，实现起来却并不容易，难度非常大。首先存在的一个难题就是数据链终端问题。数据链终端的体重和成本是通用战术数据链实现大规模普及的一道门槛，小型作战单元（如无人机）要容纳大型数据链终端存在着困难，一些辅助性装备如加油机、运输机要配备数据链终端则又存在成本问题。不过随着技术的发展，终端机在性能越来越强大的同时，也可以逐步实现小型化，而且随着终端机的大规模批量装备后，成本最终也可以得到控制，这一点从美军Link 16数据链的发展历程就可以看出来。

　　通用战术数据链研发和装备真正的难题还是在于“通用”二字，正所谓成也萧何、败也萧何，通用战术数据链要想真正走向通用化仍然存在着很大的现实障碍。打个比方，同一架预警机在用于引导导弹攻击目标时，只需要传递制导与控制指令即可，对数据传输率的要求不高，加上导弹的弹体尺寸有限，也不可能容纳大型数据链终端和收发天线，因此这种情况下多采用的是专用的武器级数据链；而当预警机与地面指挥中心进行通信联系时，传输的是整体的战场情报信息，这种情况对传输带宽的要求就比较高了，这时就需要用上大容量的情报级数据链，以Link 16的数据传输速率是很难满足要求的，因此又需要单独配备一种宽带数据链；如果预警机与其它作战平台（如战斗机）进行战术数据交换时，这时才会用上Link 16这样的通用战术数据链，其带宽不大不小，既可以用于传输指令信息，也可以传输有限的战场态势信息。这种情况我们在日常生活中也会遇到，比如电脑上最常见的通用接口——USB接口，其可以支持绝大多数的外接设备，然而它也不是万能的，当用于连接显示器时它的传输速率跟不上，连接耳机、键鼠等小设备时它的传输速率又存在着浪费，并且占用了有限的接口数量，因此电脑上也存在USB接口和其它各种类型接口共存的现象。总结来说，作战平台与精确制导武器之间的联系需要一种数据链，作战平台与指挥控制中心之间的联系也需要一种数据链，作战平台相互之间的联系则又需要一种数据链，而且这几种数据链由于任务不同、所需带宽不同，很难实现通用。

　　由上可见，即使是在同一平台上也很难做到一种数据链包打天下，而必须根据不同的作战任务配备多种不同类型的数据链系统，更何况现代战场上投入的装备数量之多、种类之繁杂，已超出一般人的想象。所以，没有一种通用战术数据链能真正做到“通用”二字，即使是大规模装备的Link 16数据链也只能实现作战平台之间的通用化。因此我们可以看到美军装备了种类繁多的数据链系统，而且即使在通用战术数据链领域，也是Link 4、Link 11、Link 16等多种战术数据链共存的局面。

　　此外，不光装备平台之间难以实现数据链系统的统一，美国各军种之间也在数据链系统的组网方式、信息格式等方面存在分歧（不同军种之间的作战任务和作战需求存在着巨大差异），各军种谁也说服不了对方，因此美军也无法通过Link 16数据链实现多军种统一指挥控制，各军种都研发了自己独立的指挥控制系统，Link 16数据链只是在有限的领域内实现了海陆空三军通用，离真正意义上的“通用数据链”仍然非常遥远。美军也为此付出了艰苦的努力，从海湾战争到科索沃战争，再到新世纪以来的阿富汗战争和伊拉克战争，美军对通用战术数据链系统的建设与投入一直没有停止。从海湾战争中数据链种类繁多、组成复杂、Link 16首次投入实战，再到伊拉克战争中Link 16数据链得到大规模改装应用，美军用了十余年的时间才建成了规模化的通用战术数据链体系。从某种角度上讲，通用战术数据链系统的发展就代表了整个C4ISR体系的进步。我们可以看到，美军从海湾战争到伊拉克战争这十余年的时间里，主战装备的变化其实并不大，但信息化程度却是翻天覆地的进步，老装备在完成信息化改造后作战效能得到了进一步的提升。

　　文/涂林峰