无线通信新技术在军事领域中的应用
通信作为具有重要战略意义的“千里眼”、“顺风耳”,在现代高技术战争(特别是在信息化战争)中的地位和作用尤为突出。打赢未来信息化战争,必须夺取制信息权,而夺取制信息权离不开信息传输手段,离不开强有力的军事通信保障。通信被誉为信息化战争综合信息系统敌我较量的“生命线”,是作战指挥的“网络神经”。在战争中,由于无线通信有着无可替代的优越性(移动性和灵活性),可实现随时随地获取和处理信息,已成为各国军事通信专家研究的重点。其中,短距无线通信技术的发展引人瞩目,尤其是无线局域网IEEE 802.11、蓝牙技术(Bluetooth)和全球移动定位技术(GPS),它们扮演着重要角,其产品将成为未来作战人员随身必备的装置。在无线通信技术中,各种技术具有各自的特,相互补充,各有用武之地。如何将这些技术综合应用,为未来高技术战争提供最可靠的通信支持,是各国军事技术专家考虑的重要方面。 1.无线通信新技术的特点
无线局域网(WLAN)是当前发展最迅速的领域之一,与其相应的新技术层出不穷。目前,无线局域网技术主要有IEEE 802.11和蓝牙等,它们都可工作在2.4GHz频段。
1.1蓝牙技术的特点
蓝牙技术是一种无线话音和数据通信的开放性全球规范,是一种以低成本近距离无线连接为基础,为固定和移动设备通信环境建立特别连接的短程无线电技术。开发蓝牙技术的初衷是取消各种电器设备之间的电缆,随着技术的发展和深入,蓝牙技术已转为主要面向通信、计算机和消费电子领域中的各种小型移动设备,它的应用不仅涵盖通信、计算机和家电领域,而且有望扩展到更广泛的领域。它可以同步传输话音和数据,使话音、文字和图像等在网络传输各个方面的技术要求得到满足。蓝牙的实质内容是建立通用无线电空中接口及其控制软件的公开标准,使通信与计算机进一步结合,使不同厂家生产的便携设备在没有电缆连接的情况下,能在近距离范围内具有互通、互操作功能。
蓝牙采用内置在(9*9)mm2微芯片上的短程射频连接。该协议能使蜂窝电话、掌上电脑、笔记本电脑、相关外设和家庭hub等众多家庭设备相互交换信息。一般来说,它的连接范围为10cm~10m;如果增加传输功率,连接范围可扩展到100m。蓝牙软件构架规范要求与蓝
牙相顺从的设备支持基本水平的可操作性,这种顺从水平由不同应用决定。蓝牙技术的特点有:
(1)蓝牙系统以芯片模块为节点,无需建立就可把各种信息设备及其配件无线互连成个人局域网(PAN),并提供接入网功能。蓝牙可为各种移动便携信息设备提供一种无线接入因特网、公用电话交换网(PSTN)、蜂窝移动通信网、综合业务数字网(ISDN )、非对称数字环路(ADSL)和局域网(LAN)等的手段,解决无线接入网“最后10m”问题。它无需增加任何基础设施建设费用,同时也不对现有的固定通信网产生任何压力。
(2)蓝牙体积小、功耗低,完全可嵌入到各种移动通信设备中使用,而且蓝牙可同时支持数据和话音信号,它的应用对象和服务范围相当广泛。
(3)蓝牙工作于2.4GHz的ISM频段,目前世界多数国家的无线电管理机构只规定了该频段的带外辐射和最大发射功率,只要满足这一要求就无需申请频率使用许可证。
(4)蓝牙采用1600次/s的快速跳频技术,这使它既具有较强的抗干扰能力,又具有一定程度的物理层安全保证。此外,蓝牙还具有会话密钥生成功能,在其基带协议中有鉴权和加
密措施,可防止对关键数据和功能的非法访问,防止黑客试图伪装成授权用户侵入网络,同时还可保持链路的机密性。
(5)蓝牙支持点到多点通信,即系统可同时与多台设备建立无线连接,形成一个围绕个人区域的微微网,在其范围内的各种移动便携信息设备能实现无缝资源共享。相邻的微微网之间可通过同时跨越两个微微网的设备相连,使无线连接的范围得以延伸。蓝牙具备“自动接入”能力,能自动寻周围的蓝牙设备,一旦搜寻到另一个蓝牙设备,马上自动建立连接,即连即用,无需用户进行任何设置。蓝牙采用自动寻道技术,每隔一段时间就从一个频率跳到另一频率,不断搜寻干扰较小的信道,在无线电环境嘈杂的情况下优势明显。蓝牙的另一大优势是应用全球统一的频率设定,消除“国界”障碍。
(6)在有效范围内,蓝牙可越过障碍物进行连接,没有特别的通信视角和方向要求,支持话音传输,组网简单方便。
蓝牙只是WLAN中重要的技术,有其局限性,WLAN网的实现需要几种技术的结合。日前,推进10m近距离无线通信技术标准化的IEEE 802.15委员会采纳了可使蓝牙与IEEE 802.11b共存的技术提案。Silicon Wave公司宣布开发兼容蓝牙和IEEE 802.11b标准的WLA
N解决方案。Ashvat tha半导体公司宣称已开发出RF单芯片系统,利用该系统可同时收发GSM、蓝牙和GPS信号。
1.2无线局域网IEEE 802.11的特点
IEEE 802.11是IEEE最初制定的一种无线局域网标准,主要用于解决办公室和校园局域网中用户终端之间的无线接入,业务主要限于数据存取,速率最高仅达2Mb/s。由于IEEE 802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要,因此,IEEE小组又相继推出IEEE 802.11b和IEEE 802.11a两种新标准。三者之间技术上的主要差别在于MAC子层和物理层。无线局域网*IEEE 802.11的特点有:
(1)IEEE 802.11a工作在5GHz U-NII频带,物理层速率达54MB/s,传输层达25Mb/s。采用正交频分复用(OFDM)的独特扩频技术;可提供25Mb/s的无线ATM接口、10Mb/s的以太网无线帧结构接口和TDD/TDMA的空中接口;支持话音、数据和图像业务;一个扇区可接入多个用户,每个用户可带多个用户终端。
(2)IEEE 802.11b的传输距离更广,比蓝牙的传输能力更强。迷你室外传输距离为3
00m,室内为120m;企业用无线迷你同时可供2048个用户使用,经济型可供128个用户使用;具有漫游功能,用户可在不同楼层使用而不受干扰;无线终端WLAN卡,数据传输速率为11Mb/s;数据传输距离为室外300m,室内120m。
(3)IEEE 802.11b可方便地对现有线缆局域网进行扩展、只需要在现有网络中接入一个或多个接入点收发器、传输距离长、受方向或物质阻拦限制小、数据传输带宽大、支持数据加密。
1.3全球卫星定位系统技术的特点
无线电定位系统利用无线电波传输的特性,在已知参考点和待定位置点之间进行距离或方位测量,由多个已知参考点的测距或测向结果计算待定点的位置信息。通过差分方式,该系统能向用户提供精度高达厘米级的地理位置信息。全球卫星定位系统的特点如下:
(1)全球、全天候工作:GPS的卫星数目多,分布合理,在地球上的任何一点都可连续同步观测至少4颗卫星,实现用户连续、实时导航和定位的要求,能为用户提供连续实时的三维位置、三维速度和精密时间,不受天气影响。
(2)定位精度高:单机定位精度优于10m,采用差分定位,精度可达厘米级和毫米级。
(3)抗干扰性能好,保密性强,GPS采用伪随机码技术,其卫星所发送的信号具有良好的抗干扰性和保密性。
(4)功能多、应用广:随着人们对GPS认识的加深,GPS不但在测量、导航、测速和测时等方面得到广泛应用,而且应用领域不断扩大。
2.无线新技术在军事领域应用的优势
(1)灵活性
无线局域网技术具有传统局域网无法比拟的灵活性。无线局域网的通信范围不受环境条件的限制,网络的传输范围大大拓宽,最大传输范围可达几十公里。在有线局域网中,两个站点的距离在使用铜缆时被限制在500m,即使采用单模光纤也只能达到3000m,而无线局域网中两个站点间的距离目前可达50km,相距数公里建筑物中的网络可集成为同一个局域网。相对于有线网络,无线局域网的组建、配置和维护较为容易,一般计算机工作人员就可胜任网络管理工作。
(2)便携式
主要表现在两个方面:体积小,无论是蓝牙、GPS,还是IEEE 802.11均可直接嵌入到军用微、小型移动设备中,实现装备之间快速、灵活的话音和数据通信;省去大量电缆,方便携带,节省时间,装备可很快投入战斗,提高机动能力和快速反应能力。