无线局域网在军事通信中的应用前景

■解放军理工大学通信工程学院 赵陆文 屈德新
　　无线局域网WLAN以其方便、快捷、廉价等诸多优势，这几年在民用领域取得了长足的发展和巨大的成功。同时无线局域网的诸多特性也符合现代战争对军事通信提出的许多新要求。因此将无线局域网用于军事通信领域，这也是一个值得研究的课题。

　　无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，是以射频RF或者红外IR作为传输媒介的计算机局域网。IEEE 802标准委员会先后发布了WLAN标准——IEEE 802.11和IEEE 802.11b。随后又于2001年11月制定了传输速率更高的IEEE 802.11a标准，目前正在制定IEEE 802.11g标准。

　　一个WLAN大致包括如下组件：无线网卡；无线接入点AP(Access point)；数据终端；天线；软件。
WLAN有四种常见的组网方式：

　　点对点(Point to Point)方式

　　采用这种方式可获得中远距离的高速率链路。由于不存在移动性问题，收发信机的波束宽度可以很窄，虽然这会增加设备调试难度，但可减小由波束发散引起的功率衰耗。采用这种结构的网络，具有用户设备简单，维护费用低，网络管理单一等优点，并可与微蜂窝技术结合，实现空间和频率复用。但是，用户之间的通信延迟较大，网络抗毁性能较差，中心节点的故障容易导致整个网络的瘫痪。

　　对等(Ad hoc)方式

　　这种结构是WLAN最基本也是最小的单元。这种方式不需要无线接入点AP，至少有2台或2台以上的数据终端组成。这些数据终端配备有无线网卡，可以互相通信，但没有连接到有线网络上，在没有基础设施的地方，可以用这种方式快速而轻松地构建无线局域网。在野战条件下，这是一种很好的组网方式。

　　接入(Access)方式

　　这种方式使带有无线通信设备的工作站以及插有无线网卡的数据终端，通过网桥、HUB等无线AP接入有线主干网。像蜂窝电话网络中的小区一样，当用户从一个小区移动到另一个小区时，多个接入点可支持从一个接入点切换到另一个接入点。根据技术、配置和使用情况，一个AP可以支持15到250个用户。通过添加更多的AP，可以比较轻松地扩充无线局域网，从而减少网络拥塞并扩大网络的覆盖范围。这种方式可提供完全分布的数据连接。分布式结构抗毁性能好，移动能力强，可形成多跳网。在军事领域中，分布式WLAN具有很好的应用前景。
　　中继(Relay)方式

　　中继方式将无线链路作为原有主干网的一部分，在2个或者多个有线网之间传输数据。在此，WLAN设备主要充当廉价的、易于安装的互联设备。

　　一个实际的网络往往是这几种结构的融合，而不会是某一种孤立的结构。

　　无线局域网适合军事通信的独特优势

　　现代战争战场态势瞬息万变，对战时通信的机动性和实时性要求也越来越高。由于C4ISR(Command, Control, Communication, Computer, Intelligence, Surveillance & Reconnaissance)等系统的广泛采用，对数据量的需求也大为提高。传统的通信手段在需要不断变换场所的前沿团、营一级的指挥所中已显得有些力不从心。若采用无线局域网就可以较好地解决这些问题。

　　机动性好，开通快捷

　　在战时，只需要把装有无线网卡的PC或者数据终端，按照战术要求进行组网即可，具有“即插即用”的特点。有资料表明，一个民用的WLAN只要30分钟就可以架设开通使用。

　　移动特性好

　　无线局域网支持终端在移动的过程中接入网络。这在军事领域显得尤为重要。单兵背负式或者车载式数据终端可以作为远端站，直接或者通过无线AP实时与指挥部交换信息。在特殊情况下，为一个建制部队组网，当它以一定速度行进时，也可无中断地收发数据。波音公司目前正在为美空军自动编队飞行和空中加油开发的无线局域网，就是WLAN在这方面应用的最好例子。

　　较高的吞吐量

　　现代战争对战时的信息依赖越来越大。从战场电子地图到C4ISR系统，无不需要大量的数据。军事通信也正在向高速率、数据化方向发展。IEEE 802.11b可以提供5.5 ~ 11Mbps的速率，不仅能够提供话音还能提供多媒体等数据业务，适合现代战争数据通信的要求。

　　提供标准的数据接口

　　WLAN提供标准的有线和无线数据接口，如Ethernet、ATM、帧中继等接口。在战时WLAN可以方便地与地面有线网络接口；在没有有线网的地域，可以与卫星或者微波接力接口。通过这些标准接口，可以迅速建立起前线和后方指挥机构之间的通信联络。

　　较好的抗毁性能

　　很显然，WLAN可以避免敌方的“硬杀伤”对脆弱的有线电缆的破坏。并且，如果对传输距离没有太大的要求，天线可以很小，不易暴露目标。另外，利用分布式方式组网，即便是其中的一些节点被摧毁，其它的节点依然可以进行正常的通信。

　　较远的传输距离

　　WLAN和以太网相比，具有更远的传输距离。通过采用不同的天线技术和发射功率，其终端之间的传输距离可以达到几百米至数公里，甚至更远。

　　借鉴民用技术研发军用无线局域网

　　在民用领域，WLAN这几年得到了飞速的发展。2000年WLAN的相关设备总销售额轻松突破10亿美元大关，预计2004年将达到22亿美元。据权威调研机构Cahners In-Stat Group预计，全球WLAN市场在最近几年将保持平均每年25%的增长速度。民用WLAN无论是在技术还是在市场上都取得了很大成功。因此，可以借鉴民用WLAN研发军用WLAN。

　　射频变换

　　因为802.11协议从制定起就是面向民用的，其工作频段在ISM(2.4GHz)波段。这显然不能用于军事通信。因此首要的任务就是RF的变换。有两种办法：

　　* 在现成民用模块的收/发端前面加一级频率变换器，完成ISM波段与军用频段的变换。

　　* 利用民用的基带和中频处理模块，再设计符合军用标准的上下变频模块。当然组成这些模块的元器件要采用军品级的。

　　改善安全性能

　　虽然WLAN采用了直接序列扩频(DSSS)和跳频扩频(FHSS)等本来就是用于抗干扰的扩频技术，并且IEEE 802.11b也制定了有线同等保密WEP协议。就WEP本身而言，它是一种有40位或者104位密钥的加密方案。然而，人们发现WLAN还是并非大家想象得那么安全。在军事领域中，信息安全显得尤为重要。因此，如果要使WLAN用于军事通信，信息安全将是必须要解决的问题。

　　* 采用更先进的扩频技术 802.11的扩频码最多只能有16位，跳频图案最多22种。只有十几个dB的处理增益，显然不能满足军事通信保密和抗干扰的要求。可以采用自适应跳频、混沌跳频、DS/FH等技术，提高系统的抗干扰和保密性能。同时应能依据不同的保密等级，采用不同的数据速率和扩频方案，以期在保密和效率之间取得性能最优；

　　* 信息加密 和任何军事通信技术一样，设置附加的第三方数据加密方案。即使信号被截获，窃听者也无法理解其内容；

　　* 网络管理 设置严密的用户口令及身份认证措施，并且要严格区分网络的使用权限，防止非法用户入侵。

　　主要面临的问题和今后研究的方向

　　WLAN已在民用方面得到长足的发展，在军用方面已有美国TNO物理和电子实验室等组织进行了一些试验。但是要将其用于军事通信系统，还面临以下问题：民用系统发展很快，标准变化太快； 需要更可靠的信息安全机制；抗干扰、抗截获性能有待提高；传输距离不太远；为了适应野战条件和移动通信的需要，要解决功耗和电源问题；要开发出适合野战条件的防水、防震等的数据终端。

　　WLAN也正向高频大容量发展。毫米波(30 ~ 300 GHz)WLAN可提供1 ~ 2GHz的传输带宽。2001年5月，日本通信综合研究所对其开发的60GHz的毫米波WLAN进行了实验。毫米波具有抗多径，方向性好等特点，并且由于毫米波在自由空间中的衰耗较大，传输距离较小，敌方很难进行有效的干扰和截获。因此，毫米波WLAN在军事通信领域中具有极好的发展前景。■

摘自《电子产品世界》