战术信息系统技术参考模型研究

杨灿，邱宏燕

（中国电子科技集团公司第七研究所，广东 广州 510310）

0 引言

技术参考模型是一个开放的概念性标准框架，支持信息系统的互操作，实现信息系统各类资源按需共享、跨域协同。

当前，我军战术信息系统正在向一体化联合作战、跨域协同作战和全域全维作战方向发展，如何实现各军兵种互联互通互操作以及满足战术信息系统发展新需求，是亟待解决的问题。因此，急需开展战术信息系统技术参考模型研究。

本文针对战术信息系统发展需求，参考美军TRM（Technical Reference Model，技术参考模型）和民用系统发展趋势，提出一种基于网络资源解耦与共享的战术信息系统技术参考模型，用于实现信息系统“一切皆资源、资源解耦、资源共享”，即将战场所有资源联接入网、聚合共享，实现战场各类资源的按需调度、灵活重组与跨域协同。

1 美军技术参考模型

本章通过深入分析美军技术参考模型和发展，为提出我军战术信息系统技术参考模型起到了良好的借鉴和指引作用。

美国DoD（Department of Defense，国防部）TRM是支持互操作性的最关键的一个体系结构标准化模型，是JTA（Joint Technical Architecture，联合技术体系架构）等支持互操作性的体系结构实例的公共基础。TRM为DoD各信息系统提供一个公共的概念性框架和一套公共词汇表，它不仅提供了整个系统的服务和接口的公共定义和关系，还提供了系统实施和规划的高层描述指导。开发TRM的主要目的是使DoD各部门能够较好地协调采办、开发和支持DoD信息技术，实现一个基于开放系统和公共互操作性的通信与计算的基础设施。

1991年至今，美军DoD一直致力于研究TRM[1][2]。

2012年12月美军在GIG（Global Information Grid，全球信息栅格）汇聚总体规划中进一步强调了资源化和服务化，其提出的技术参考模型如图1所示。

1.1 TRM组成

TRM的结构反映实现开放系统的一条关键原则——数据与应用分开以及应用与计算平台分开。考虑到互操作性依赖于建立公共的服务和接口，而系统开发者可以利用这些服务和接口来解决技术体系结构的相关问题，因此TRM分别由服务和接口两个视图来描述。

如图1所示，服务视图标出了最基本的服务领域和接口，内容包括：一个包括使命域应用和支持性应用的应用软件实体，一个包括系统服务（例如用户接口服务和数据管理服务等）、操作系统服务和物理环境服务的应用平台实体，以及外部环境和接口。其中，接口包括API（Application Programming Interface，应用程序接口）和EEI（External Environment Interface，外部环境接口）。

图1 美国国防部技术参考模型（DoD TRM）

接口视图按应用软件、系统服务、资源访问服务及物理资源4个层次定义了10类接口（包括层次间的直接接口和实体间的逻辑接口），它们的定义见表1。

表1 TRM接口解释

1.2 TRM的开发

通过对TRM开发过程的分析，可得出TRM开发的以下特点：

（1）TRM开发的必要性。TRM是基于某种使命技术需求而建立的一种抽象、宏观、通用的模型，它为实现该使命技术需求提供指导性的参考框架。开放小组结构框架（TOGAF）的观点认为TRM是普遍适用的，它可用于构建任何系统体系结构。因此，对于构建我军军事通信系统体系结构，同样需要建立一个指导性的TRM。这不仅有利于有序、高效地开发新的军事信息系统，更有利于改善和提高军事信息系统的互连互通互操作能力。

（2）TRM开发的组成原则。无论是DoD TRM，还是北约信息系统的TRM（N-TRM），以及美国联邦一体化TRM（FEA-TRM）等其它系统的TRM，都由两大部分组成：一是分门别类的组成单元的描述；二是直观表示这些单元的总体视图。因此，对于建立我军军事信息系统体系结构的TRM，同样需要采用以上原则。

（3）TRM的组成单元。由于TRM是基于某种使命技术需求而建立的，因此一定有“使命领域应用”的单元实体。要实现这些“使命领域应用”，就需要软和硬两方面的“支持”。软支持又可按“应用与计算平台分开”的开放系统原则，分为“应用软件”的“应用支持服务”和基于服务的“应用平台”。硬支持其实就是“外部环境”，包括各类通信设备和各类专用通信系统。在接口方面，不涉及硬支持部分的连接都采用API，软支持与硬支持部分的连接采用EEI，至于硬支持部分内部之间的连接则可采用内部接口。

2 技术参考模型建议

2.1 技术参考模型建议

通过详细分析美军军事通信系统技术参考模型，结合我军战术信息系统发展，提出基于网络资源解耦与共享的战术信息系统三层技术参考模型：资源层、服务层和应用层，如图2所示。

图2 基于网络资源解藕与共享的战术信息系统技术参考模型

资源层：位于技术参考模型最底层，是整个战术信息系统正常运行的物理基础，包含各类异构传输资源、路由交换资源、计算存储设备、数据资源、战场感知资源、兵力火力资源等，通过对各类资源及其属性进行描述和封装，为服务层提供统一的资源访问和调用接口。

服务层：位于技术参考模型的中部，起到承上启下的作用。一是把底层各类资源通过资源虚拟化，构建虚拟化资源池，并封装为计算、存储、数据、安全、运维等服务；二是各种资源所有权和使用权分离，通过资源认证服务实现资源的有效管控和按需共享；三是将战术通信网络功能模块化、服务化，封装为服务；四是应用与数据、硬件平台解耦，将数据库等从上层应用中解耦出来，并进行服务化封装，形成应用支撑服务。

应用层：位于技术参考模型最顶层，主要是完成各种面向用户的应用软件，包括态势感知、指挥决策、行动控制和支援保障等。应用层可通过标准服务接口的形式使用服务层提供的各类共用基础服务和应用支撑服务。

根据未来一体化联合作战、全域作战需求，本文提出一种基于网络资源解耦与共享的战术信息系统技术参考模型，该模型将战场所有资源（网络资源、计算资源、存储资源、数据资源、感知资源等）联接入网、聚合共享，实现战场各类资源的按需调度、灵活重组与跨域协同。

与现有战术信息系统技术参考模型相比，本文提出的技术参考模型具有以下特点：

（1）提出了一种适应信息体系理念的通用战术信息系统技术参考模型。

陆/海/空/天等各军兵种基于该参考模型，结合自身应用特点进行扩展，可打破各军种自成系统，消除“烟囱”，形成适合各军种跨域协同作战的服务化体系，提升系统一体化联合作战能力、全域作战能力。

（2）一切皆资源

系统通过采用资源虚拟化、功能服务化，将战术信息系统中通信网络、计算存储、战场感知、兵力火力等所有资源进行统一描述和封装，构建虚拟化资源池，实现一切皆资源、资源皆共享。

（3）跨域协同

应用与数据、硬件平台解耦，实现各作战单元与资源解耦，资源按需分配，从而实现战场各类资源按需共享、跨域协同，提升一体化联合作战、全域作战的业务端到端实时传输能力、远程精确打击能力。

（4）所有权与使用权分离

改变传统资源所有权与使用权绑定、资源固定预先分配的保障模式，通过资源认证服务，实现资源所有权与使用权分离，支持资源的全域共享和体系运用，实现战场信息的快速流转和按需重构。

2.2 应用案例

以联合岛屿夺控为背景，设计陆/海/空/天一体化联合作战场景，同时基于本文提出的技术参考模型构建战术信息系统，具体应用实例化如图3所示。

图3 基于技术参考模型的战术信息系统应用实例

下面简述该作战场景下战术信息系统运行过程。

（1）全网资源虚拟化和聚合

通过资源统一描述和呈现技术，将陆/海/空/天的计算存储、路由交换资源以及各类传输资源等虚拟化为计算、存储、传输和路由交换资源；将各军种的各种作战武器、平台以及侦察感知设备获取的信息虚拟化为兵力火力资源、感知资源等，最终将各类资源聚合形成虚拟化资源池，运行在云平台上。通过资源认证服务，实现全网资源的安全访问和使用。

（2）各类功能服务化

战术信息系统中各功能模块封装服务，比如通信服务、运维服务、分布式同步服务、消息服务等，形成共用基础服务和应用支撑服务，运行在云平台上。

（3）按需构网和信息快速流转

以攻击某岛屿敌方目标为例，某指挥中心根据侦察感知资源信息和作战意图完成作战任务下达，战术信息系统的共用基础服务根据接收到的作战任务，基于构建的虚拟资源池，按需调用各类资源以及陆/海/空/天各类作战资源构建任务网络，实现资源跨域协同，支撑战场各类信息的快速高效流转，最终歼灭敌方目标。

通过本应用案例分析，采用本文提出的技术参考模型构建的战术信息系统，能够有效支撑全网资源的高效共享和按需协同，为满足未来一体化联合作战提供了顶层技术指引。

3 结束语

本文针对未来作战需求，提出一种基于网络资源解耦与共享的战术信息系统技术参考模型，为各军种实现跨域协同作战提供的一种通用技术参考模型。通过典型应用案例设计，论证了此技术参考模型的可行性。各军兵种基于该参考模型，结合自身应用特点进行扩展，可打破各军种自成系统，消除“烟囱”，实现战场网络一切皆资源、资源按需共享，形成适合各军种跨域协同作战的服务化体系，提升未来战术信息系统的一体化联合作战能力、全域作战能力。