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全球信息栅格及发展措施与启示全球信息栅格
简介 1、栅格的根本概念 栅格这个名词是从电力输电网而来的。由于电力资源有电力栅格,人类可以很便当的从墙上的插座获取强大的电力资源。人们设想把自己的计算机插入信息栅格,像获得电力资源一样获得所需各种信息资源和学识资源。
我们还可以对栅格的概念进一步解释,扶助我们对全球信息栅格理解。从空间拓扑上看,栅格是由一组纵横交错的线连成的几何图,从物理存在上看,有供给电力资源的电力栅格、扶助判别地理位置的地图栅格、由各种交通工具和道路组成的运输栅格、描述高性能计算工程的分布式计算设施,称作计算栅格,计算栅格是分布式计算设施,将互联网上分散做各种资源(计算、存储、软件、信息、短识)连接起来,为处于不同地理位置的用户供给所需的服务。利用栅格可以共享资源、协同工作,栅格大小可以是单一的一个小组,也可以是工程的集群栅格,直至为地球上任何地点的用户供给服务,称为全球信息栅格。
栅格的定义是由美国的伊恩福斯特(IanFoster)在1999年出版的《栅格:未来计算布局的蓝图》一书中提出的。IanFoster是美国阿岗(Argonne)国家测验室资深科学家、美国栅格工程领导人。他为栅格所下的定义是:栅格是构筑在Internet上的一组新型技术,它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体,为科技人员和普遍用户供给更多的资源、功能和交互。
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2、栅格的时代背景
(1)开发全球信息栅格的理由。
在全球信息栅格之前,美国国防部已有C4ISR指挥信息系统,该系统为巩固美军战斗力发挥了巨大作用。但在儿次较大的实战中美军察觉该系统存在严重的先天缺乏。
①C4ISR指挥信息系统没有实现全球网络化;
②C4ISR指挥信息系统没有实现对大量战场信息的加工;
③C4ISR指挥信息系统无法实现设备兼容。
(2)1999年9月,美国防部主管信息办公室首次提出“全球信息栅格”概念。
所谓全球信息栅格(GlobalInformationGrid),简称GIG,就是由可以链接到全球任意两点或多点的信息传输才能、相关实现软件和对信息举行传输处理的操作使用人员组成的栅格化信息综合体。GIG是全球互连的,用于收集、处理、存储、散布信息并能根据作战单元、决策人员和支持人员的要求来管理信息的集合。GIG包括自有的和租借的通信与计算机系统以及服务、软件、数据、安好服务等其他获取信息优势所必需的有关服务,此外GIG还包括美国全国性安好系统。GIG为全体作战地点供给性能,它还供给了与联合部队、盟国和非国防部用户与系统的接口。
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2022年9月,美国防部在《网络中心战报告》中提出了创办“全球信息栅格网(GIG)”筹划。该报告指出:“全球信息栅格网”是在全球范围内工作的一个超大规模信息系统,它能供给一整套增值功能来支援信息处理、存储与传送,并实现人网互动、网络管理、信息分发管理、信息保障等功能的最优化;这些功能“充分交织、融合,以实现大系统之互通”,以实时方式和真实图像向全体官兵供给全面的态势感知才能。根据美国防部的筹划,到2022年GIG将初步建成,预计最终将于2022年创办完成。
“全球信息栅格”(GIG)就是一个将美军在全球范围内的传感器网、计算机网和武器平台网联为一体的全球性信息化作战空间网。它能根据每个用户的需求,向其推举信息和作战学识,为陆、海、空军和海军陆战队官兵供给数据。“全球信息栅格”将作为美军未来的数据中枢,《2022联合想象》的实现载体,是未来战役能否从以武器平台为中心转向以网络为中心的关键,是网络中心战的“神经中枢”。
“全球信息栅格”具有全球互联、终端对终端的信息传输才能,可应作战人员、决策层和支援人员的需要对作战空间的信息举行收集、处理、贮存和分发。“全球信息栅格”拥有向全体的行动地点(包括基地、机动平台、部署地点、兵营、哨所等)供给所需作战空间信息的各种才能。它可以通用作战图像的形式向作战部队供给战场态势信息。美军认为GIG能否告成,很大程度上取决于它能否实现全球的信息无缝链接和信息共享,进而全面实现互操作。但美军也指出,网络中心战不是将战役移交给网络,它是通过GIG更有效地利用战场信息和战役资源使部队的作战才能得以最大的发挥。
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全球信息栅格将把世界各地的美军指战员连接起来,在未来的信息化战役中,为他们供给联合作战所务必的数据、应用软件和通信才能,以获取信息优势和决策优势,支持“网络中心战”。
全球信息栅格包含三个交织在一起的组成片面:传感器栅格、交战栅格和信息栅格。传感器栅格可以被视为安装在信息栅格上的传感器的集合;交战栅格可以被视为安装在信息栅格上的射击武器的集合;信息栅格是一个信息环境,它供给通信、信息处理、信息贮藏和增值服务,以便用户能察觉信息、处理信息和交换信息。

3、栅格的进展历程
GIG的进展与美军正在举行的新军事变革以及信息技术的飞速进步精细地联系在一起。其产生的理由有两个,一是战略需求的内在驱动和作战理论的有力牵引。1996年美军的《2022年联合想象》提出建立通用的指挥、操纵、通信、计算机、情报、监视和侦察)系统。2000年的《2022年联合想象》进一步指出“信息优势……可以通过进展全球信息栅格的概念来创造”。二是信息技术进展的大力推动。研究、进展各种栅格是世界信息技术进展的一个重要趋势,栅格软件产品已经展现,各种栅格已呈现雏形,利用现成的商业技术和产品来推动军队现代化创办显得分外必要和迫切。
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从20世纪90年头中期开头,美军利用栅格思想开发了数个先进的信息系统,以支持其指挥操纵系统的才能。如1995年提出的高级战场信息系统想象和武士C4I系统;1998年提出的网络中心战理论,包含信息栅格、传感器栅格和射击器栅格。

内涵

1、从体系布局上看
GIG一改大多数C4ISR系统纵向一条线或组网一个面的链接模式,按照联合作战体系布局,科学地联接成一体化的系统,建立栅格状的信息网系,以便从布局上为实现全球任意点、不同需求之间的信息沟通供给环境条件。它很可能以开放系统互连模式的分层布局为根基,这种布局的优势在于能够使任何一层实现技术升级而不影响其它各层。
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2、从系统组成上看
GIG将系统分为根基、通信、计算、全球应用和使用人员五个层次。根基层次包括体系布局、频谱调配、法规标准、管理措施等;通信层次包括光纤、卫星、无线通信以及国防根基信息系统网、远程接入点、移动用户管理业务;计算层次包括网络服务、软件管理、各类数据库和电子邮件;全球应用层次包括全球指挥操纵系统、全球战斗支持系统、日常事务处理程序以及医疗保障系统等;使用人员层次包括陆、海、空、天军及特种部队等。

3、从技术体制上看
GIG包括了多种专用或租借的通信计算机系统和设备、各种软件(含应用软件)和数据,安好服务设备,以及有助于谋求信息优势的其他相关技术。

4、从处理程序上看
GIG可区分处理各类信息的优先等级。美军认为,信息交换需求应分为几个不同的片面,在GIG中,信息交换的需求量依次为武器操纵(约占1/3),指挥操纵(约占1/5),非战役的军事行动OOTW(约占1/5弱),战场防护,情报、侦察与监视,通信与计算以及勤务保障等。
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特点

1、信息获取全球化
GIG是国防信息系统网的延迟和进展,是笼罩全球的军事行动信息采集和发布,不受地域、天候、时间的限制,真正可以实现“哪里有信息,哪里就能上网”,“谁要获取信息,谁就能上网”。

2、信息交换全维化
据有关报道,美国出名思想库兰德公司受美空军嘱托于2022年提出了一份研究报告,即《全球信息栅格:做什么?谁来用?》,提出了“局部供给全球共享”的思想。GIG可以把这种“全球共享”,通过全维、立体、多频谱、多节点的栅格化信息交换来实现,大大拓展了C4ISR的功能。

3、信息处理智能化
GIG能最大限度地实现由“谋求信息优势”向“谋求决策优势”转化,变“四个任意”为“四个正确”,即:在正确的时间,将正确的信息以正确的形式传递到正确的接收者手中,同时压制敌方谋求同样才能的企图,从而将信息获取才能最大限度地转化为科学决策才能和作战才能。
这种信息处理智能化的特点来自于栅格技术能生产学识的特性,这是与互联网的质的识别。互联网本身不创造或生产学识,人们都是先把信息或学识用其它方式生产出来以后,再放到网上,供用户查找。而栅格那么能根据用户的要求自动地生产学识。在生产学识的过程中,高性能的计算机将起到关键作用。它把从数据源(传感器、宝贵设备、数据库、信息库等等)得到的原始数据,运行特定的程序加工成信息和学识,供决策层使用。
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4、信息设施兼容化
GIG与C4ISR的重要差异还在于,C4ISR主要是计算机与通信设施的联网,而GIG中既包含计算机网络、通信网络栅格,也包含传感器栅格和武器平台栅格,强调从传感器到射击器的全程信息一体化兼容,实现任何能发送和接收“0”、“1”数字信号的设备均能与GIG相联,从而提升整体战斗力水平。

5、信息防护安好化
安好性是GIG实施过程中不成忽略的环节,也是GIG关注的主要内容。美军对GIG信息养护的根本策略是多层设置、纵深防护。在网络、链路、计算机环境和根基设施等每一个环节、每一个维向都建立一套最低限度的防护才能。

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体系

1、布局框架

GIG是一个规模宏大的系统,包括全体军队专用的和租用的通信与计算系统,以及这些系统的各种软件、数据、应用、服务和保密业务。GIG框架分为5层,参见图1。GIG将通过强大的信息处理和无缝隙通信才能,为位于全球全体作战地点的美军基地、指挥所、武器平台供给所需的作战信息。在正确的时间,将正确的信息以正确的形式送交给正确的接收者,确保建立和保持完成联合作战使命所必需的信息优势和决策优势。

2、参考模型

GIG体系布局的设计与开发以通信和计算系统为依托,目标是将国防部范围内具有不同体系布局的各种信息系统综合集成为具有单一体系布局的系统,从而成为系统的系统(systemofsystems),解决各类信息系统的集成和互操作问题。GIG体系布局可以从作战视图、系统视图和技术视图3个角度举行描述,参见图2。

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进展措施

目前,美军的GIG还处于顶层设计阶段。为了进一步的整合,务必采取以下措施:

1、提高连通性
通过采用标准的保密和非保密的电话技术,话音连通性已经得到极大的提升。但是,目前的话音和数据几乎还是完全独立的。这在确定程度上是由于民用工业还不能稳当而无缝地实现互联网协议话音(VoIP)标准。目前,还缺乏进展VoIP技术和异步传输模式(ATM)话音技术的动力。事实上,标准电话设备正在向更多的战术部队梯队分散,但这些梯队还没有解决综合业务数字网(ISDN)的带宽需求问题。另外,对于飞机系统来说,只有采用1553B数据总线的少数指挥操纵平台可以使用IP协议。

2、增加带宽
新兴的服务质量(QoS)方法可提升带宽的使用。目前的传输方法是给话音、数据和电视会议,调配固定份额的带宽,而服务质量方法那么结合ATM或IP技术,可以在上述业务之间,或在上述业务与其它业务之间,实现有管理的带宽共享。数量很少的最高优先级用户,能够根据需要获得带宽,数量较多的次优先级用户,那么在“互不干扰”的根基上,利用可以利用的带宽。但是在国防部门,目前还没有广泛使用服务质量方法。实际上,国防部对网络应有优先需求,以确保按优先次序处理各个信息单元。