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Iot in Military IT

來源：空天防务观察作者：刘亚威

万物互联网：终极军用物联网

萬物互聯網(IoE)是人、流程、數據和物聯網(IoT)的網路連接，之前未被連接的人、流程和數據的互連，有機會讓軍隊減少成本、變得更高效，並且提高作戰效能，增強軍隊的作戰和保障能力。

軍隊作戰和保障職能，一般來說有4類：情報、監視和偵察(ISR，「情監偵」)，作戰，後勤保障，基地和艦船甲板。以海軍為例，艦船的IP網路可以作為實現IoE，所必需的基本組織，連接海軍的船艦，以及相關係統如飛行器、無人系統和武器等。

IoE加上強大的基於IP的使命任務組織，可以使軍隊利用相關技術，提高自動化水準，提升多任務能力，減少工作負荷，並極大增強ISR系統、作戰、後勤保障，以及基礎設施職能的效能。IoE將實現系統性能預測、態勢感知增強、資訊管理優化，以及敏捷決策，軍隊可在現有基礎設施上，逐步建構相連的關鍵系統、設備、數據、流程、應用程序和人員。

IoE給了軍隊跨作戰和保障職能、更加全面地實現網路中心作戰的機會，將提升作戰人員效能，確保軍隊可以划算地維持，未來對敵軍的作戰優勢。

1相連的情監偵概念

以海軍為例，強健的ISR能力，允許海軍在遠洋或遙遠的濱海有效作戰。共享的狀態感知能力，以及一個對友軍和敵軍精確位置的共同圖像，對於海軍控制空、面、水下和資訊來說，是關鍵能力。IoE帶來擴展船塢IP網路的能力，透過IP網路安全地連接，有人飛行器和艦船或者無人平台(空、面和水下)，並且極大增強任務分配、收集、處理和利用能力，以有效採集、檢查和共享ISR資訊。

隨著海軍提升有人系統的ISR能力，並擴大無人系統的使用，海量ISR數據將被創建，而軍方將面臨頻寬的約束，邊緣計算能夠解決這一問題。

無人系統和其它系統，會以海量數據快速佔滿通信網路，發送到其它平台或地面站去處理，艦載/機載和嵌入式計算能力，讓處於戰術邊緣的艦載/機載平台的設備，處理數據成為可能。

在戰術邊緣集中數據、處理和應用的概念，稱作霧計算，它將允許海軍使用來自戰術邊緣的海量數據，並減少通信網路中的頻寬負擔。

位於戰術邊緣的圖像、信號和通信分析，將實現對關鍵、可執行資訊的更快分發，從專用計算平台，到組件(如路由器)板卡中嵌入的計算能力，邊緣計算或霧計算可以由多種方式提供。

嵌入式和虛擬解決方案，允許ISR和其它系統加入IP網路，不會影響艦上/機上，高度受約束平台的空間、重量、功率和成本(SWaP-C)。小型形態因數嵌入式網路解決方案，可以在提供連通性和計算能力的同時，使SWaP-C最小化。

虛擬解決方案，可以使用艦載/機載計算能力，並以軟體的方式交付能力，虛擬解決方案消除了軟體和硬體的相互影響，極大增強了，無需新硬體而升級能力的能力，將助力跨平台壽命週期，總擁有成本的最小化。

2相連的作戰概念

已部署系統產生海量數據，比如任務環境中的ISR系統，無人機、無人艦船和無人潛艇，都在戰術邊緣捕獲海量數據。海軍設想這些數據，透過一個戰術雲來共享，並且正在開發其雲能力，以在戰術邊緣使用。

初始的戰術雲工作聚焦在遠徵任務、反潛戰和綜合空中/導彈防禦的規劃與執行上，但是很快將擴展至其它任務領域。綜合海上網路，與複雜組織體服務(CANES)計劃，將為大部分艦船和潛艇提供主幹網，用作海軍戰術雲的關鍵硬體組件。

海軍研究辦公室，開發了海軍戰術雲參考實施模型，支撐海軍戰術大數據工作，聚焦數據科學、分析學和雲安全。IoE將極大擴展在海事環境中，連接的人、流程和物，每個連接都將成為數據源，用以增強戰爭優勢。

IoE和大數據解決方案，可幫助海軍確保更好地跨使命任務訪問數據，將計算和分析從數據中心帶到邊緣，以實現更快的洞察、更好的狀態感知，和更有效的執行，以創造戰術、作戰行動和戰略上的戰爭優勢。

隨著海軍雲能力的成熟，軟體定義網路(SDN)，和應用中心基礎設施(ACI)解決方案，將確保網路傳輸策略，將數據包區分優先級，以最好地支持最緊急的功能。

SDN和ACI解決方案，可以允許應用策略在工作負荷變化時，自動地重新部署計算和儲存功能，從而優化網路和應用效率，保有成長容量，並使總擁有成本最小化。

SDN提供用戶和數據隔離，即使數據在運用中，也可跨網路保留數據訪問限制。

賽博安全對使命任務成功非常重要，特別是在沒有後備方案，或任何重置能力的海事環境中。一個擴展的安全防護架構，將在IoE遍布海軍作戰環境時，解決這些挑戰。

戰鬥人員將依賴賽博防護能力，持續分析和回顧安防能力，安防方案，將帶來更高的自動化，以降低操作人員的工作負荷，並提速威脅響應。

隨著海軍戰術雲工作的成熟，混合雲能力和思科公司「InterCloud Fabric」解決方案，將支撐工作負荷的可移植性，而不會影響可用性、安全性和性能，這將極大增強跨系列場景的、基於雲的作戰能力，以及使命任務敏捷性。

組成海軍攻擊群的大量艦船、飛行器、潛艇，和海上單元的作戰，傳統上嚴重依賴衛星連通性，以實現全球到達和持久作戰。海軍攻擊團體使用的衛星通信鏈路，可以透過空中平台提供的 IP 網路能力得到增強，特別是長航時無人機。

「聯合空中層網路——海事」(JALN-M)是海軍不依賴衛星，提供任務持續連通性的一個計劃，使其能在包括「反介入/區域拒止」(A2AD)的多種場景中作戰。

此外，海軍將繼續開發備選的「視線」和「視線外」網路系統，如戰鬥力戰術網路(BFTN)，以支撐相連的作戰。當前商業網路解決方案，在機載系統中的使用，表明正在發展的如JALN-M和BFTN的系統，也可能依賴商業產品，來實現聯網能力。

3相連的後勤概念

提升海軍的協同工具，將提供更好的知識管理，以支撐自助能力，讓海軍攻擊群更加自給自足。

協同工具可以讓海員，透過網路訪問維修和修理影像庫，尋找有用的影像或其它資訊，以利用船塢設備修正問題。

當自助失敗或面對一個更難解決的問題，或任務需求要求更緊急的響應時，增強的協同，以及遠端輔助方案，將允許海員高效找尋在另一艘艦艇上，或岸上的合適的專家，快速解決這些問題。

IoE能力將允許在這些案例中，遠端解決問題和提供技術輔助，解決方案可用來創建一個虛擬專家池，使他們能夠最好地支撐，多個已部署的行動，並保持在複雜技術領域中的精通度。

IoE感測器和連接，將實現增強的診斷和健康管理，允許評價在實際運行條件下的系統。允許在原位進行健康評價的IoE感測器數據及模型，將持續實施健康監測，並自動警告操作人員與預期參數的偏差，或者預計性能的衰退，甚至可以預測未來系統狀態，讓作戰指揮官基於實際設備性能和狀態，根據當前的與預期的使命任務環境，和作戰必要性，做出有充分依據的決策。

面向資產管理和倉庫/供應管理的IoE能力，將針對關鍵資產的位置提供完整的可視度，甚至使用先進標籤設備獲知資產狀態。IoE能力和諸如身份服務引擎(ISE)的設備，為海員提供基於背景環境的能力，允許他們使用網路精確定位，和管理資產、人員與庫存，並且執行策略。

這將透過無縫的操作、降低的成本、提升的安全，和資產的利用，增加維修、供應等方面的生產能力，並減少其週期，實現更高的運行效率。RFID能力也可以用於監測人員位置，以提升安全性。

4相連的基地概念

針對典型機艙和其它船塢環境中的海員，IoE將透過遠端監測，以極大減少或消除，海員暴露在有害條件下的風險。嵌入式感測器或遠端影像監測，將允許海員從牢固和安全的位置，監測有害或勞動密集的任務(如警戒職能、容量監測和物理完整性檢查)。

物理安全防護也可以透過IoE顯著增強，以顯著提升海軍的反恐部隊保護(ATFP)能力。影像監視能力將允許在使命任務，和作戰狀態要求時，透過電腦或行動設備上，對關鍵區域進行即時監測。

物理訪問控制，可以增強為自動化管理成百上千個訪問點，提升安控並減少工作負荷，諸如臉部和門卡辨識這樣的能力，可以進行整合，以使某些安控功能自動化並提速。

照明可以透過網路管理，並且連接或整合到其它物理安控能力中，智慧照明設備也可以扮演環境感測器，監測運動、特殊物質、濕度、大氣組成、聲音、影像等等。

智慧照明可以用來提供異常探測和即時警報，並且可改變照明條件，以更好地支撐當前實際的物理安控條件、狀態感知和響應。物理安控條件可以透過自動執行快速變化，如基於即時數據或預測分析鎖閉，或限制各種訪問點。