服务构件化在海战场信息体系中的应用构想∗

（海军装备修理监修室 大连 116041）

1 引言

未来一体化联合作战的本质特征其实是系统与系统的对抗。作战系统之间的对抗，实质就是信息的对抗，而信息对抗就是作战双方保护和利用己方信息流，破坏和切断敌方信息流。综合信息系统，美军已经形成由GCCS、GIG、C4ISR构成的有机体系［1］，其它还包括俄罗斯的C3I，日本的C4I等系统，都是为控制和使用战场“信息流”，确保战场信息流能够快速、准确、交互流动，而搭建的信息网络平台，是作战系统的核心。

海战场综合电子信息体系接入来自陆、海、空、天、电多种传感器信息，种类多、数据量大，信息格式类型各异，处理流程也各不相同，同时各平台装备不同，作战任务多样使得海战场作战信息体系表现为一个动态可伸缩的网络体系；另一方面，现有信息处理系统和状态各不相同，导致综合电子信息系统需要对这些不同的操作系统、平台与程序语言进行兼容。其组成复杂、设备异构、分布广域、系统间信息交互频繁，这些特征决定了海战场电子信息体系是一个规模庞大的系统工程［2］。

这些特征对系统的设计、集成、运行交互提出了更高的要求［3］，而系统在运行过程中是否能顺利而高效地进行信息交互并动态满足不同的作战任务要求，是海战场作战对抗中体系是否占有优势的前提条件，从某种意义上说，也直接决定了未来战争的结果。传统的面向作战过程的信息体系将系统与任务绑定，难以适应任务的多样性和需求动态变化，亟需打破紧耦合关系，构建开放的、动态的新型体系以满足不断发展的海战场作战需求。

2 服务构件化技术及优势

服务化的软件构件在软件技术中占有重要地位，对于软件技术的发展具有不可估量的意义［4］。如果没有服务化的软件构件技术［5］，将极大地限制软件开发的规模，提高软件的维护难度和成本。构件化和服务化使得在封装业务逻辑的同时，还提升了对象的内聚性和重用性，为装备软件的模块复用提供了条件。在军事装备研发领域，如果没有服务化的软件构件技术的应用，构建和开发庞大的军事对抗体系将更加复杂和庞大。

服务化的可重用构件体系结构是一种跨平台、跨操作系统特性的异构软件体系，具有开放性、松耦合性、可组合、可伸缩和可迁移性［6］。软件复用的体系架构其实是为了方便地实现软件的服务化［7］，其最大特征就是松耦合，该体系通常有一个多层次的总线结构，以软件构件为基本单元，拥有灵活的服务提供能力和体系粘合能力。

在海战场电子信息系统中，一个服务就是一个功能块，提供一个功能实现［8］。一个规范的服务构件不仅包括功能实现本身，即服务功能自身的信息、相关规范、端口等属性，还包括服务功能的数据和功能逻辑等信息。如图1所示。

图1 服务构件示意图

在一个通常的应用网络体系中，服务通过注册和发布向体系中的潜在使用方提供访问和调用手段，其核心要素就是服务、访问调用者及发布注册机，三者的关系如图2所示。海战场电子信息系统是一个典型的网络栅格体系，就是要将各种独立分布的信息资源（计算资源、数据资源以及知识资源等）综合成一个整体的网络，使栅格内的用户可以像使用自己本地资源一样来使用栅格内的任何资源，从而实现栅格内所有资源的真正共享。模型中的发布注册机演化成一个分布式的，可迁移的网络服务注册机制，面向栅格中的所有用户按权限等条件提供分层分类分级的调用。

通常服务的接口须采用中立的方式明确定义，是服务必须遵守的统一标准，服务接口必须提供与硬件平台及操作系统的无关性，从而使得构建在栅格网络中的服务可以方便地跨平台跨网络进行访问和调用。具体到海战场综合电子信息栅格体系中，标准的服务机制将有助于在跨作战平台、跨网络体系的任意两点或多点之间，实现装备直接或间接的互连互通互操作，进而方便高效地实现传感器和交战武器的互联，建立从传感器到射手的高速反应链。

图2 服务访问调用体系

除此之外，海战场电子信息体系应用服务技术还具备体系健壮性及可复用可组合性的特点和应用优势。

1）体系健壮性。在保持服务端口不变的情况下，具备调用权限的访问者都可访问和调用服务，将服务提供的功能从一种访问平台迁移到另一种访问平台，通过服务提供者的服务功能满足访问调用者的应用需求。因此，用户与服务之间必须是松耦合的，即用户不必关心服务的位置等属性，甚至用户与服务均在栅格中移动的时候，只要具备栅格连通性，都可以很容易地访问和调用栅格中任何位置的资源。服务的这种松耦合性可以化解作战需求与系统工具之间的绑定式硬链接。通过在作战需求与系统层次之间添加一个服务层次，分别同作战层次与系统层次建立访问和调用关系，同时因此也更有利于整个体系的更新建设与演化。

2）动态可重用性。在信息栅格体系中，由于服务独立于底层硬件及操作系统，也与访问的变更无关，同时由于服务采取标准协议作为接口和协同描述规范，进一步屏蔽了不同软件平台的差异性，使得不同粒度服务具备二次复用及组合利用的能力，可以满足不同的服务需求［9］。

3）安全可靠性。海战场信息栅格体系中，服务提供方通过本地网络、本地操作系统及软件体系等环境对服务功能进行管理，同时辅以栅格网络权限访问控制、安全性干预等手段，可以进一步保证服务的安全性和可靠性。

3 服务构件化海战场技术体系

在海战场信息体系架构中，服务构件化技术通过松耦合性、动态性及二次利用性等特点，可以实现和推动海战场作战信息体系的效能，在未来体系作战中发挥体系优势，影响作战走向和结果。

图3 海上信息体系服务构件化示意图

传统的功能调用完全是一种紧耦合关系，这些软件/系统功能处在特定的节点位置，仅供特定的系统访问和调用［10］。因此，当实时作战态势变化时，系统不能及时有效地响应需求变化；当实际作战需求改变时，会迫使整个系统相应进行重建。同时耦合关系关系导致描述和接口格式不统一，功能相互之间很难进行动态组合和跨系统访问，同样的服务功能可能在各系统间重复开发和部署。

在服务构件化的海战场信息体系架构中，不同规模、不同粒度、不同功能的服务被发布在信息栅格中，这些服务可以通过标准的描述和接口向整个战场电子信息体系提供访问和调用［11］，实现全海战场体系内服务构件的迁移和聚合。

根据服务属性和应用领域的不同，栅格内的服务功能可以分为以下两类：

1）数据操作类服务。这类服务主要目的是为了完成某项特定的数据处理或行为等操作，只要按照指定的格式提供服务需要的输入，这类服务功能就会执行特定的操作并给出操作的结果。

2）逻辑操作类服务。这类服务主要完成不同数据操作服务的链接和输入输出，允许对满足条件的若干数据操作类服务进行组织和调度，合成规模更大的，功能各异的新服务。

另一方面，服务化将系统的应用逻辑和底层变化分离，加强应用逻辑乃至应用子系统的大粒度重用，降低应用逻辑之间的耦合程度，还能够增强海战场电子信息系统的适应能力和变化能力，实现系统现有建设的效益最大化，并增强系统内在的组织敏捷性，从而提高系统的成功率、稳定性、适应性和持续发展能力。

根据不同的服务需求，基础的数据操作类服务还可以通过逻辑操作类服务进行不同的方式和顺序的组合，得到更大规模的新服务，以满足作战层次的不同需求。这些组合的服务功能可以看作是形成的一系列新的服务能力，相应的，这些服务只需组合原理以及服务信息交互实现组合，再对应到接口实现对外发布。以这样的方式，战场信息栅格体系中的服务就可以像积木一样动态组合和重复利用。更进一步，系统内服务构件复用技术可推广应用到对海战场作战体系平台系统间的服务重组和复用，可真正意义上实现海战场综合电子信息栅格系统间的互通互联和动态聚合［12］。

4 应用构想及特点分析

假定某海区当前有A和B两艘舰艇，其中A是驱护舰，任务定位为对周边50nm范围内的水面目标进行驱逐和攻击，B是侦察船，其任务定位为对周边40nm范围内的海域进行监视和预警。两舰均已纳入海战场电子信息系统体系。

假定发生紧急情况，在距离B船30nm、距离A舰80nm处出现一艘入侵敌舰C。显然此时B船能够发现敌舰C，但却不具备攻击能力，而A舰又因为探测距离限制不能对C进行攻击。

图4 面向临时任务需求的服务迁移和组织示意图

在传统的海战场电子信息系统运行模式下，唯一的解决方案只能是B船向岸基上报预警，由岸基紧急调派兵力赶往事发海域。等到增派兵力抵达指定海域，敌舰C可能已经实行了军事侦察或干扰破坏。

如果海战场电子信息系统已经实现了服务化技术，那么针对该紧急情况，就可以启动体系内服务迁移和聚合技术，形成新的任务能力处理此临时状况。其流程如下。

1）分析判断当前情况，必须由B舰对敌舰C进行目标攻击指示，A舰执行远程打击任务，而当前B船不具备远程目标指示能力，而A舰也不具备远程攻击能力，因此必须从体系内获得该两项服务能力并聚合生成远程攻击能力；2）分别从体系内搜索和申请远程目标指示和接受远程目标指示并进行远程攻击的相应服务构件，分别将该两个服务能力动态迁移和部署到B船和A舰系统中，以保证临时任务的执行；3）A舰和B船获得相应服务构件并完成部署，进行信息互联并约定交互协议和数据格式，完成任务服务聚合；4）由B船将敌舰C的定位数据发布给A舰进行目标指示，A舰招收敌舰C的定位数据并装订到舰载武器中，发射武器实现对敌舰C的攻击和驱离，完成任务。

与重新调派兵力的传统处理方法相比，基于服务迁移思想的解决方案耗时更短、成本更低，提高了体系整体任务能力，是未来的发展趋势。服务化迁移、部署、聚合的特点包括：

1）服务是可注册和可发布的，即体系内提供目录式的服务构件管理服务器，实现服务构件的查询、检索和定位；

2）服务化构件必须是标准化实现的，或者是针对几种标准可配置实现的，否则服务构件非标化或与平台紧耦合将导致不能满足灵活迁移后可部署的需求；

3）服务化构件应该是平台无关的和可独立升级的，已经发布的服务构件根据需要可以更新构件版本，并根据需要停止旧版本的构件服务或依据版本号和构件功能说明区分不同服务构件；

4）海战场电子信息系统体系内的各平台均符合开放式体系结构，保证动态部署的服务构件热部署和即插即用；

5）网络安全性，确保服务在发布、传输和下载部署的过程中不被病毒感染和篡改。

如果能按照上述原则将服务构件化技术推广和应用到海战场信息体系中，将不同类型的体系功能标准化、服务化、模块化、构件化，形成开放灵活的，动态部署的信息体系，基于互联互通的，开放共享的网络和系统体系结构，就能根据实际需要，实现服务构件的迁移和聚合，动态构建功能系统，满足不同任务需要，提升体系的健壮性和灵活性。

5 结语

与传统的海战场信息系统建设模式相比，服务构件化技术具有稳定健壮、效率高、易管理、动态调用、可组合等一系列优势，是海战场综合信息体系架构必然的发展趋势。另一方面，要在未来的海战场信息栅格体系中推广和应用服务构件化技术，必须高质量地建立针对性的、标准化的服务构件软件，以及对这些服务进行动态管理和组合调度，尤其是方便地实现服务构件的跨平台调用和迁移，将是未来的研究重点。