“作戰(zhàn)云”體系構建初探

羅金亮，宿云波，張恒新

(1.解放軍電子工程學院，合肥230037;2.空軍指揮學院，北京100091)

0 引言

“作戰(zhàn)云”是一種通過戰(zhàn)場通信網(wǎng)絡互聯(lián)的彈性作戰(zhàn)資源集群，是“云計算”理念在軍事領域的全新運用。自美國空軍空戰(zhàn)司令部邁克·霍斯蒂奇將軍于2013年1月首次提出“作戰(zhàn)云”一詞以來，美軍便開始著手對其進行研究，認為其是有效解決“跨域協(xié)同”問題的有力手段，且其具備虛擬化、連通性、分布式、易擴展和按需服務等特點，但美至今對“作戰(zhàn)云”的概念及構建方式均沒有統(tǒng)一、明晰的認識;我軍自“云計算”一詞于2006年出現(xiàn)以來，便試圖將“云計算”技術引入軍事領域，以應對信息化進程不斷推進所帶來的軍事信息“大數(shù)據(jù)”挑戰(zhàn)，2013年戴峰教授將“云計算”服務理念融入作戰(zhàn)行動，并撰文提出“云作戰(zhàn)”理論，認為其是一種將所有分散的相關作戰(zhàn)資源迅速、靈活地聚焦于一個或多個目標實施攻擊或防御，并在作戰(zhàn)任務完成后消散無形的作戰(zhàn)行為。但在這“云聚云散”間為“云作戰(zhàn)”提供物資基礎及力量支撐的是“作戰(zhàn)云”，但究竟何為“作戰(zhàn)云”，如何構建“作戰(zhàn)云”體系在其文中并未涉及。正所謂“皮之不存，毛將焉附?”因此，無論是為有效解決“跨域協(xié)同”問題，還是為發(fā)展“云作戰(zhàn)”提供物資基礎，進行“作戰(zhàn)云”體系構建問題研究顯得十分必要。

1 “作戰(zhàn)云”的基本內(nèi)涵及特點

1.1 “作戰(zhàn)云”的基本內(nèi)涵

“作戰(zhàn)云”是指綜合運用網(wǎng)絡通信技術、虛擬化技術、分布式計算技術及負載均衡技術將分散部署的作戰(zhàn)資源進行有機重組而形成的一種彈性、動態(tài)的作戰(zhàn)資源池?？杀弧俺亍被淖鲬?zhàn)資源通常必須具備快速入網(wǎng)及快速部署能力，以便其在被使用過程中可實時、準確、快速地受領并完成任務，其通常包含數(shù)據(jù)類資源和實體類資源兩大類型。

“作戰(zhàn)云”并非是一種憑空創(chuàng)造出來的新興事物，而是綜合運用現(xiàn)代化的技術手段，將原有的作戰(zhàn)資源(如情報資源、火力資源及保障資源等)進行創(chuàng)新性的重組所形成的有機整體。它與美軍所提的“網(wǎng)絡中心化”及我軍所提的“基于信息系統(tǒng)的體系化”思想并無本質(zhì)區(qū)別，而是在二者基礎之上對作戰(zhàn)資源的建設及使用方式進行了相應的繼承和創(chuàng)新的發(fā)展，主要體現(xiàn)在:一是建設理念上從為我所有到為我所用。隨著信息化進程的不斷推進，作戰(zhàn)方式已由原來的單一行動轉(zhuǎn)為現(xiàn)在的體系支撐、整體聯(lián)動，某一作戰(zhàn)力量的出動將需要其他各類情報、輸送、防護及保障等資源的支撐，以達成快速、精確、有效的作戰(zhàn)效果。但在當前的作戰(zhàn)行動過程中，作戰(zhàn)所需的各類資源絕大多數(shù)來源于上級配屬或本部所有，這種方式將導致資源重復建設、各軍種為建立健全相關資源耗費大量精力且各軍種間資源不能互通互用等問題出現(xiàn)，“作戰(zhàn)云”就是要將對作戰(zhàn)資源追求由“為我所有”向“為我所用”轉(zhuǎn)變，將各類作戰(zhàn)資源集約化、模塊化及池化，此時的部隊建設將從追求“合成化”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩I(yè)化、模塊化”，不再以自身功能全面化來應對未來挑戰(zhàn)，而是以專業(yè)力量模塊化動態(tài)組合的形式進行作戰(zhàn)，如未來的防空部隊甚至可以不配備制導雷達，而是由空中作戰(zhàn)飛機通過數(shù)據(jù)鏈對發(fā)射后的防空導彈實施控制引導;二是使用方式上從按能思用到按需索能。在當前的作戰(zhàn)行動過程中，指揮員或作戰(zhàn)行動人員往往是根據(jù)當前所配屬的部隊或裝備所具備的能力去籌劃如何將其運用的更好，使其作戰(zhàn)效能發(fā)揮到最大，當行動受阻或力量傷亡到一定程度時，便向上級申請并等待支援，但在這“一申一等”間作戰(zhàn)時機的錯失及力量的傷亡也是難以估量的，倘若隨著“作戰(zhàn)云”建設的不斷發(fā)展并完善，對作戰(zhàn)資源的使用方式將由“按能思用”轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍葱杷髂堋保谧鲬?zhàn)行動過程中指揮員或作戰(zhàn)行動人員可以根據(jù)自身需求較為便捷、快速地獲取相關作戰(zhàn)資源，其不再局限于自身所屬的資源去思量如何將作戰(zhàn)效能最大化，而是著眼全局、面向任務去思考為有效地完成任務需要何種資源并如何運用這些資源，在作戰(zhàn)實施過程中，“作戰(zhàn)云”甚至可以根據(jù)當前態(tài)勢，預測作戰(zhàn)發(fā)展趨勢并為指揮員或作戰(zhàn)行動人員主動推送作戰(zhàn)資源，從而實現(xiàn)作戰(zhàn)力量間的“自協(xié)同”;三是管理模式上從分建分管到統(tǒng)籌統(tǒng)管。當前，世界各國軍事力量均進行了相應的軍種劃分，各軍種為確保其在作戰(zhàn)行動中能夠形成對敵優(yōu)勢，其通常根據(jù)自身需求建立相應的作戰(zhàn)資源，其中不乏資源重復建設、相似資源無法共享互通及資源緊張時以利己為主等問題出現(xiàn)，“作戰(zhàn)云”就是要將作戰(zhàn)資源的管理模式由“分建分管”向“統(tǒng)籌統(tǒng)管”轉(zhuǎn)變，以有效破除作戰(zhàn)資源各自建設的“壁壘”，實現(xiàn)作戰(zhàn)資源“分布一體化、動態(tài)共享化”。所謂“統(tǒng)籌”是指根據(jù)需求統(tǒng)一籌劃作戰(zhàn)資源的建設類型、數(shù)量及其所擁有的能力等，在統(tǒng)一籌劃過程中最為重要的便是全面、準確地估量對作戰(zhàn)資源的需求，及符合各軍種運用習慣和要求對作戰(zhàn)資源的進行虛擬化描述;所謂“統(tǒng)管”是指對通過網(wǎng)絡互聯(lián)的虛擬化作戰(zhàn)資源進行統(tǒng)一化、動態(tài)化及智能化的管理，管理的內(nèi)容主要包括作戰(zhàn)資源建設、部署、關聯(lián)、調(diào)度及安全等方面的管理。

1.2 “作戰(zhàn)云”的特點

“作戰(zhàn)云”作為“云計算”理念在軍事領域的全新運用，其雖與“網(wǎng)絡中心化”、“基于信息系統(tǒng)體系化”理論一脈相承，但同時又具備“云計算”服務的典型特征，具體表現(xiàn)為:

(1)形散力聚?！白鲬?zhàn)云”通過網(wǎng)絡通信技術及虛擬化技術將地理位置高度分散的作戰(zhàn)資源進行統(tǒng)一“池”化，通過分布式計算技術對戰(zhàn)場各類資源所獲取的情報、資源自身的當前狀態(tài)及資源內(nèi)部所蘊含的信息等海量戰(zhàn)場數(shù)據(jù)進行關聯(lián)分析及趨勢預測，并利用負載均衡技術對作戰(zhàn)資源進行統(tǒng)一調(diào)度或按需推送。它能夠?qū)?zhàn)場上大量分散的作戰(zhàn)資源迅速聚合以形成一個完整的資源網(wǎng)絡，并按照戰(zhàn)場當前態(tài)勢需求進行資源重組、調(diào)度、部署及釋放，從而有效實現(xiàn)了戰(zhàn)場上零散、小型、模塊化作戰(zhàn)資源的快速聚合、集中釋能。

(2)彈性可擴。彈性可擴是“云計算”中“云”的典型特征，這是用戶對“云計算”中各類資源需求變化無常的基本要求，同樣也是確?！霸朴嬎恪狈辗€(wěn)固可靠的根本保障。所謂“彈性”是指柔韌、易彎曲，受外力不會被破壞，引申為可適應、可靈活改變的特征。

“作戰(zhàn)云”的“彈性”是指在作戰(zhàn)過程中，作戰(zhàn)資源能根據(jù)作戰(zhàn)進程的推進、當前的態(tài)勢及需求的變化等情況進行快速地調(diào)整，更多地展現(xiàn)出“作戰(zhàn)云”中作戰(zhàn)資源的靈活性、適應性及可塑性?！翱蓴U”即為作戰(zhàn)資源可擴展，擴展不僅限于在原有的作戰(zhàn)資源之上進行同型累加，更多的擴展方式是在相對便捷且適用的位置進行同型異構資源補充，并將該資源進行虛擬化描述擴充進“作戰(zhàn)云”中，如需對空中對地突擊力量進行補充時，可采用空軍航空力量補充也可采用海軍航空力量補充。彈性可擴所追求的是作戰(zhàn)資源迅速、動態(tài)并最大限度地滿足作戰(zhàn)需求。

(3)面向服務?！霸朴嬎恪卑葱璺盏睦砟罱档土巳藗儗π畔⒓夹g使用的門檻，更大程度地滿足了人們便捷獲取、分享和創(chuàng)新知識的需求，并極大降低了成本。“作戰(zhàn)云”有效的繼承了“云計算”按需服務的特點，將原有的“人找資源”、“人等資源”轉(zhuǎn)變?yōu)椤百Y源為服務”、“資源等人”，使得作戰(zhàn)人員能夠更為便捷地獲取所需的作戰(zhàn)資源，分享所有的作戰(zhàn)資源以及創(chuàng)新作戰(zhàn)資源的運用方式，最大程度地發(fā)揚整體作戰(zhàn)效能。但同時出于“作戰(zhàn)安全”及“作戰(zhàn)保密”的考慮，“作戰(zhàn)云”中的作戰(zhàn)資源不可能實行“按需服務”，其必須在確保安全的前提下，按權限實行“有限服務”。由此可見，在面向不同的對象、不同的時機及不同的安全條件下“作戰(zhàn)云”將提供不同的服務，呈現(xiàn)出“面向服務”的特征。

(4)積木重組?！耙粋€特定的組織結構是與在特定的條件下，在特定的時間執(zhí)行特定的任務相匹配的”，為不斷滿足變化的任務需求則需要動態(tài)的調(diào)整其組織機構，但組織機構的重組往往帶來業(yè)務流程、信息流轉(zhuǎn)及數(shù)據(jù)交換等一系列問題，由此人們便希望組織機構的重組能像“搭積木”一樣選擇相應模塊進行動態(tài)組合?！胺e木重組”的關鍵在于其必須具備通用的拼插接口，而“作戰(zhàn)云”通過作戰(zhàn)資源虛擬化技術和跨機構互操作技術可有效屏蔽同類異構資源和跨機構業(yè)務流轉(zhuǎn)的差異，從而有效實現(xiàn)作戰(zhàn)資源的快速重組，來滿足不同的作戰(zhàn)行動的需求，甚至有可能引起作戰(zhàn)行動方式的變革。

2 “作戰(zhàn)云”體系架構設計

“作戰(zhàn)云”可以為依權按需提供彈性作戰(zhàn)資源，它的外在表現(xiàn)形式是一系列服務的集合。結合當前“云計算”的應用與研究，并根據(jù)軍事行動的實際需求，可將“作戰(zhàn)云”體系架構劃分為資源層、能力層、平臺層、應用層及管理層等5 層，如圖1所示。

圖1 “作戰(zhàn)云”體系架構圖

2.1 資源層

資源層主要通過虛擬化技術將分散部署的同型異構作戰(zhàn)資源進行抽象聚合，以形成各類簡明易用且彈性可擴的資源池。其內(nèi)容主要包括存儲池、力量池、通信池等。

(1)存儲池主要包含虛擬聚合化的各類存儲資源。存儲池主要用于存儲各類作戰(zhàn)數(shù)據(jù)，既包括結構化數(shù)據(jù)也包括非結構化數(shù)據(jù)。

(2)力量池主要包含虛擬聚合化的各類軍事力量，主要包括作戰(zhàn)力量及保障力量。作戰(zhàn)力量資源化是“云計算”服務理念在軍事領域運用的重要體現(xiàn)，是全面實現(xiàn)跨域聯(lián)合作戰(zhàn)的必然選擇。但并非所有作戰(zhàn)力量均可被資源化，由于部分作戰(zhàn)力量存在聚集重組難、機動輸送慢、效能體現(xiàn)周期長等特點，導致其難以保證按需服務理念的時效性，因此可被資源化的作戰(zhàn)力量必須具備模塊化、快速化及高效化等能力。

(4)通信池主要包含虛擬聚合化的各類戰(zhàn)場通信網(wǎng)絡。通信池可根據(jù)用戶通信等級及當前各網(wǎng)路使用狀態(tài)，運用負載均衡技術以提高戰(zhàn)場通信的穩(wěn)定性、可靠性以及戰(zhàn)場通信網(wǎng)絡的利用效率。

2.2 能力層

能力層主要依托資源層所提供的各種作戰(zhàn)資源，以作戰(zhàn)為目的將其封裝成相應的作戰(zhàn)能力。具體包括隨遇網(wǎng)絡接入、分布式數(shù)據(jù)存儲、分布式計算框架、快反式力量部署、網(wǎng)絡化集群作戰(zhàn)等能力。

(1)隨遇網(wǎng)絡接入能力主要依托通信池所提供的戰(zhàn)場基礎通信網(wǎng)、戰(zhàn)術互聯(lián)網(wǎng)及戰(zhàn)場Ad Hoc 網(wǎng)絡等戰(zhàn)場網(wǎng)絡通信鏈路及設備，從而在作戰(zhàn)過程中實現(xiàn)快速展開且能以任意方式接入戰(zhàn)場通信網(wǎng)絡的隨遇接入能力。

(2)分布式數(shù)據(jù)存儲能力主要依托存儲池所提供的去差異化的存儲介質(zhì)，運用多介質(zhì)混合存儲管理、存儲器結構感知的數(shù)據(jù)管理以及大數(shù)據(jù)分布式協(xié)同存儲等技術以實現(xiàn)戰(zhàn)場海量數(shù)據(jù)的存儲和管理。

(3)分布式計算框架主要采取面向服務架構(SOA)的設計方法，運用協(xié)同分配、同步計算及負載均衡等技術實現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析與計算。

(4)快反式力量部署能力主要依托力量池中作戰(zhàn)力量和保障力量的快速機動能力，改變原有的作戰(zhàn)力量部署慢或作戰(zhàn)力量部署快而保障力量無法迅速跟進的現(xiàn)狀，從而實現(xiàn)作戰(zhàn)系統(tǒng)的整體快速部署，滿足指揮員實時、按需獲取作戰(zhàn)力量的需求。如2014年5月美軍太平洋司令部在阿拉斯加埃爾門多夫空軍基地已成功驗證了“急速猛禽”的快速部署概念。

(5)網(wǎng)絡化集群作戰(zhàn)是實現(xiàn)“破敵制勝”這一終極目標的實質(zhì)性行動，其是在上述四種能力的支撐之下，以作戰(zhàn)目標為中心，按需調(diào)度空間上分散配置的各種作戰(zhàn)資源實現(xiàn)基于速度優(yōu)勢的、多方向的非線式作戰(zhàn)。

2.3 平臺層

平臺層將能力層封裝好的能力按作戰(zhàn)階段及流程組合成具體的作戰(zhàn)功能，具體包括情報分析、方案生成、態(tài)勢推送、指揮控制、作戰(zhàn)及保障等功能。

(1)情報分析主要通過“云計算”技術將大量情報數(shù)據(jù)進行情報印證及數(shù)據(jù)挖掘，從而得到更為真實有效的情報。

(2)方案生成主要根據(jù)戰(zhàn)場各類傳感器所獲取的戰(zhàn)場綜合布勢對作戰(zhàn)方案庫中的方案進行優(yōu)選重組，并為用戶實時主動推送方案。作戰(zhàn)方案庫中的作戰(zhàn)方案主要來源于作戰(zhàn)實驗、演習及實戰(zhàn)等經(jīng)過實踐檢驗的作戰(zhàn)方案，既可收入成功的作戰(zhàn)方案也可囊括失敗的作戰(zhàn)方案，在方案優(yōu)選重組時，可根據(jù)情況類比進行尋優(yōu)避劣。

(3)態(tài)勢推送主要運用分布式計算框架對所獲取的作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)敵情、我情及戰(zhàn)場環(huán)境等數(shù)據(jù)進行綜合分析，從而形成統(tǒng)一的戰(zhàn)場綜合態(tài)勢，而后根據(jù)各用戶權限、申請、當前狀態(tài)及其作戰(zhàn)行動發(fā)展趨勢進行態(tài)勢數(shù)據(jù)分發(fā)。

(4)指揮控制主要通過戰(zhàn)場通信網(wǎng)絡及隨遇網(wǎng)絡接入能力，可實現(xiàn)同步式多線指揮、便捷式越級指揮及委托式作戰(zhàn)控制以達成自適應協(xié)同作戰(zhàn)。

(5)作戰(zhàn)及保障主要通過快反式力量部署實現(xiàn)作戰(zhàn)及保障力量的快速部署，并通過網(wǎng)絡化集群作戰(zhàn)實現(xiàn)作戰(zhàn)行動過程中各種力量的分布式集中釋能。

2.4 應用層

應用層由基于平臺層提供的作戰(zhàn)功能來按作戰(zhàn)行動的類型需求進行動態(tài)組合所形成的業(yè)務模塊構成。應用層可進行的業(yè)務主要包括戰(zhàn)爭行動、非戰(zhàn)爭軍事行動及其他業(yè)務。

(1)戰(zhàn)爭行動主要包括進攻和防御等兩大類型作戰(zhàn)行動。

(2)非戰(zhàn)爭軍事行動主要包括反恐維穩(wěn)、搶險救災、維護權益、安保警戒、國際維和、國際救援等行動。

(3)其他業(yè)務分析主要包括作戰(zhàn)實驗、兵力推演及戰(zhàn)法驗證等。

2.5 管理層

管理層主要對“作戰(zhàn)云”各層服務實施管理。所包含的管理功能主要包括安全管理、服務組合、質(zhì)量管理、部署管理及服務監(jiān)控等。

(1)安全管理提供對服務的授權控制、用戶認證、審計、一致性檢查等功能。

(2)服務組合提供對已有“云計算”服務進行重組以形成全新服務的功能。

(3)質(zhì)量管理提供對服務的性能、可靠性及可擴展性進行管理等功能。

(4)部署管理提供對作戰(zhàn)資源的位置實時感知及統(tǒng)籌部署等功能。

(5)服務監(jiān)控提供對服務的運行狀態(tài)進行記錄的功能。

3 結束語

“作戰(zhàn)云”以虛擬化形式存在于戰(zhàn)場，具備快速部署能力的作戰(zhàn)資源扮演了“云”來“云”往的角色，為作戰(zhàn)按需獲取資源提供可能、為達成“跨域協(xié)同”提供支撐、為實現(xiàn)“云作戰(zhàn)”奠定基礎。目前“作戰(zhàn)云”概念還處于探索階段，其有效實現(xiàn)還亟待提升戰(zhàn)場通信的隨遇接入、海量數(shù)據(jù)的分布存儲、異構信息的數(shù)據(jù)挖掘、作戰(zhàn)力量的快速部署等相關能力。

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