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摘要：論文結合海戰場信息網絡的現狀和需求，采用體系結構設計方法，構建海戰場智能信息網絡的邏輯視圖、功能視圖和平臺視圖，提出海戰場智能信息網絡的信息關系和業務流程，研究智能信息網絡技術在智能戰爭中的應用方法。海戰場智能信息網絡具備智能可認知、柔性可重組和彈性可伸縮等特性，可支持信息網絡拓撲的快速調整和新型戰術業務的敏捷部署能力，為海戰場智能戰術云網絡的構建奠定基礎。

關鍵詞：智能網絡；網絡虛擬化；認知通信；網絡重構；通信服務

1引言

海戰場智能信息網絡將人工智能技術［1］與海上戰術應用［2］相結合，以多樣化服務承載需求和網絡資源提供的最佳匹配為目標，以動態全局服務提供能力為核心，通過認知決策反饋環自適應控制網絡基礎設施。海戰場智能信息網絡實現網絡拓撲自主適變、網絡功能智能重組、網絡資源動態調配、網絡參數自主配置等功能，為智能化海上作戰提供通信保障。

2智能信息網絡技術

智能信息網絡技術是指通過網絡智能感知、決策和重構，對網絡功能、性能或相應關系進行調整，從而能夠滿足變化的業務需求的一種信息網絡技術。智能信息網絡技術利用機器學習機制構建資源自適應分配和業務流量智能調度模型，具備彈性和快捷的網絡拓撲動態調整能力，支持戰術機動服務智能適配，為智能海戰提供全維無縫、可靠連接、動態接入、柔性重組、按需服務能力，為海上作戰平臺提供所需的帶寬、靈活的接入、可靠的連接和多樣的戰術服務能力，實現海上強對抗戰場環境對信息系統的網絡環境可認知、路由自優化、資源自配置、網絡自恢復等功能，提升信息網絡的智能化運用水平。智能信息網絡技術通過將智能認知［3］和決策機制引入信息系統，將人工智能技術與軍事信息系統技術進行結合，提升信息網絡智能控制和服務能力。美國高度重視人工智能技術的發展，2011年以來美國在人工智能領域各方面取得顯著進步。美軍先后開展了以自適應行為學習（BLADE）項目［4］為代表的多個人工智能項目。

3邏輯視圖

海戰場智能信息網絡可分為認知面、轉發面和服務面等三個邏輯平面，可實現網絡智能重構［5］。服務面提供各類智能通信服務，其中編隊指揮艦可進行信息網絡資源調配智能決策、實現信息網絡控制策略的生成和下發。認知面提供信息網絡感知能力，對編隊通信網中的短波通信網、超短波通信網、微波通信網、衛星通信網等通信網絡的無線環境和網絡環境進行監測，獲取網絡運行信息。轉發面實現信息網絡業務的統一承載［6］，海上編隊內的艦艇、飛機、潛艇等作戰平臺通過配置業務設備，在編隊內進行業務互通。海戰場智能信息網絡通過將網絡分片技術和人工智能技術相結合，按需構建智能服務業務網絡，提升信息網絡的靈活性和可伸縮性。海戰場智能信息網絡的邏輯視圖如圖1所示。

4功能視圖

海戰場智能信息網絡的核心功能包括海戰場智能認知［7］、編隊業務智能控制、智能戰術應用服務、智能網絡組織運維等。海戰場智能信息網絡是具備人工智能的網絡，可通過自治方式完成通信網絡智能認知、控制、服務和運維，支持智能服務部署與自動遷移，提供智能服務發現與協同機制，提升對作戰用戶的網絡化智能服務水平。

5平臺視圖

海戰場智能信息網絡的平臺視圖如圖3所示。海戰場智能信息網絡主要依托基礎信息網絡設施進行構建，支持高性能轉發控制和高可靠性管理要求、采用網絡切片技術，實現信息網絡資源動態調配、按需組網控制和定制化功能部署。海戰場智能信息網絡支持虛擬化資源的動態配置和高效調度，通過進行統一的業務編排實現全網功能部署和資源調度，使用統一部署的服務軟件，實現軟硬件解耦。海戰場智能信息網絡在艦艇平臺上將網絡切片與智能服務、智能運維、智能控制、智能決策、網絡感知、網絡重構等功能進行結合，提升海戰場信息網絡智能化應用能力。海戰場智能信息網絡通過智能認知空基智能通信網、海上智能通信網、無人智能通信網、水下智能通信網的無線網絡環境，進行認知學習，獲取網絡最優參數，通過智能決策，編隊指揮艦將調整后的網絡策略和為網絡參數下發至編隊內各個成員，由編隊內各個成員進行網絡參數配置，調整網絡運行狀態，實現編隊信息網絡的自配置、自維護和自優化。

6信息關系

海戰場智能信息網絡以智能認知技術［8］和網絡重構技術為基礎，通過網絡編排組件、智能決策組件、智能控制組件、智能運維組件和智能認知組件之間的信息交互，實現網絡功能模塊化和資源調度自動化，支持動態資源發現和連接，完成網絡功能的按需配置和定制，滿足業務的多樣化需求。智能認知組件自動探測信息網絡的特征參數和環境屬性。編隊指揮艦通過網絡編排，根據戰術任務需求，提出信息網絡的網絡拓撲和業務應用要求，生成信息網絡運行策略，并下發給編隊成員艦。編隊成員艦的智能決策組件結合網絡認知信息和網絡運行策略，通過輔助決策機制，根據網絡全局運行指標要求生成網絡調整指令。智能運維組件通過采集空基智能通信網、海上智能通信網、水下智能通信網、無人智能通信網等通信網絡的運行狀態，結合網絡管理策略，進行網絡自主管理，保障網絡正常運行。海戰場智能信息網絡采用如圖4所示的信息關系。

7業務流程

海戰場智能信息網絡的業務流程包括編隊指揮艦網絡編排、編隊成員艦網絡運行、編隊成員艦智能網絡認知、編隊指揮艦智能決策、編隊指揮艦資源分配、編隊成員艦網絡重構配置等階段，具體流程如圖5所示。海戰場智能信息網絡業務流程典型階段包括：1）智能決策：編隊指揮艦對比當前信息網絡運行指標與預設的網絡全局指標要求，當發現信息網絡運行情況不滿足全局預設指標要求時，通過機器學習算法進行通信網絡輔助決策，生成信息網絡調整指令;2）資源分配：編隊指揮艦根據信息網絡調整指令后，結合當前信息網絡資源情況，通過信息網絡智能重構算法，計算出優化配置方案進行信息網絡資源分配；3）重構配置：編隊成員艦根據信息網絡資源分配結果對相應網絡交換設備和空基智能通信網、海上智能信息網、無人智能通信網絡、水下智能通信網等通信網絡，發起信息網絡重構命令，網絡交換設備和空基智能通信網、海上智能信息網、無人智能通信網絡、水下智能通信網等通信網絡，接收信息網絡重構命令，進行信息網絡資源重分配和網絡參數配置，完成信息網絡重構。

8算法需求

海戰場智能信息網絡需要支持聲、光、電、磁等多種維度的信息互通，實現天基、空基、水面、水下等多個空間域柵格化互聯；同時強對抗環境下電磁環境惡劣，網絡干擾嚴重，在戰場上廣泛分布的作戰平臺需要隨作戰編組激動部署，不但可隨時因任務需求加入網絡，也可隨時因為故障損毀等意外情況或任務需要退出網絡，網絡拓撲變化快，網絡節點數量多，網絡結構復雜。這些特殊要求導致海戰場強對抗環境下信息網絡設計難度大，依靠現有軍事信息網絡技術難以滿足海戰場信息互通需求，需要結合人工智能技術，通過軍民融合方式，將人工智能最新成果應用于軍事信息系統方面，突破智能信息網絡構建技術，推動海戰場向智能化戰爭的轉變，為海戰場戰爭模式的變革奠定網絡基礎。傳統的人工智能算法需要通過長期監測積累大量的運行數據，通過對這些數據集的學習和訓練，建立網絡模型。一方面信息網絡的運行數據獲取較為困難，由于已有信息網絡在系統設計時未考慮信息感知需求，不能提高所需的運行數據。而網絡數據長期采集和監測尚未形成常態機制，難以積累足夠數量的測試數據集。另一方面傳統的人工智能算法只能針對特定場景進行數據訓練和建模，建立靜態網絡運行模型。海戰場強對抗時戰場環境瞬息萬變，作戰集群隨時動態編組，根據作戰任務需要快速高效地調整網絡拓撲和網絡組成結構，傳統的人工智能算法針對特定場景進行訓練和學習得到的靜態網絡模型難以滿足實際戰場需求。海戰場智能信息網絡可采用群體智能算法，基于群體智能的分布式、自主性、自組織和自適應性，不需要歷史數據的積累，僅通過個體的啟發式隨機搜索，表現出求解復雜問題的能力等特點，為海戰場等動態環境下跨域互聯和戰術信息智能傳輸等問題提供了最佳的解決方案，海戰場智能信息網絡可采用基于蟻群的路由算法來實現域間網絡互通。在海戰場環境下有人和無人作戰平臺分布式部署，網絡拓撲會實時變化。基于群體智能的海戰場路由算法充分利用螞蟻節點分布式特點收集網絡環境信息并傳遞給網關節點，然后網關節點利用遺傳算法的快速性，確定最終路由表。海戰場智能信息網絡的最大特點是全動態性，也就是在一個新的環境中，作戰集群能夠協同工作以建立網絡拓撲，并且自動適應環境的變化。對于海戰場廣域聯合作戰，多個空中、水面和水下大規模部署的移動平臺集群內部，移動平臺可以根據任務需求和戰場變化，動態接近或離去，從而使作戰集群重新編組，導致區域內出現網絡合并或分拆等網絡事件。當突發的網絡合并或分拆等網絡事件在網絡節點感知范圍內出現，需要網絡節點依托群體智能算法，重新加入新的智能信息網絡，實現智能信息網絡重組織，完成智能信息網絡拓撲結構的調整。通過構造一種基于螞蟻節點的網絡重組織算法，可將網絡重組織問題映射為分布式群體智能優化方法。每個螞蟻節點可視為一個網絡感知節點，鄰近移動平臺的出現或離去的網絡事件作為目標，可看作食物。每個螞蟻節點根據信息素會周期的發起感知，發現網絡事件就增加信息素，未發現網絡事件則減小信息素，這樣感知任務會自動地平衡，最終會完成網絡重組織。

9結語

海戰場智能信息網絡通過采用智能信息網絡技術，支持網絡認知、智能決策和網絡重構機制，實現人工智能技術與海上信息網絡的結合，可根據戰術任務需求對信息網絡進行智能調整和動態重構通信網絡，推動了海戰場信息網絡向智能化發展。海戰場智能信息網絡加強了網絡靈活性，可以根據業務需求定制網絡，實現差異化服務，提升了網絡的智能應用水平。海戰場智能信息網絡需要以人工智能技術為基礎，結合海上作戰使命任務，進一步開展海戰場信息系統體系架構和實現方法的研究，提升海戰場信息網絡的彈性部署和動態擴展能力。

參考文獻

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作者：苗洪志 鄭亮 單位：中國船舶集團公司第七二二研究所