美軍戰術邊緣云分析

美軍認為，在反介入/區域拒止環境下，美軍的通信鏈路容易受到干擾和破壞，導致作戰單元之間、作戰單元與后方指揮中心之間的數據傳輸中斷或不穩定。例如，敵對方的電子戰能力可以對美軍的通信衛星、雷達等設備進行干擾，使美軍的通信網絡癱瘓或降效。在這種情況下，傳統的依賴于集中式數據中心和穩定通信鏈路的作戰模式將受到嚴重挑戰。

前沿作戰單元需要具備更強的自主決策和作戰能力，能夠獨立完成任務規劃、態勢感知和火力打擊等作戰行動。因此在反介入/區域拒止環境下，美軍推進戰術邊緣云建設，增強前沿作戰單元的自主性，提高情報獲取和決策的速度、準確性和穩定性，提升美軍在復雜作戰環境下的作戰效能。

戰術邊緣云概念

“邊緣”是指更接近數據源或最終用戶的設備、傳感器和計算資源，而不是集中式數據中心或遠程云服務器。戰術邊緣云計算是指一種分布式計算范式，它將云計算功能擴展到網絡的“邊緣”，通常在傳統云服務可能不容易獲得、不實用的遠程場景以及具有挑戰性的環境中。

因為戰術邊緣云計算旨在盡可能靠近數據生成位置處理數據，所以一般具備減少延遲的特性，支持實時或近乎實時的應用程序，在軍事行動部署和災難響應等場景中尤為重要。另一方面，戰術邊緣云計算相關設備往往部署于前線，常受到前線計算資源的限制，對設備體積、處理能力、內存和存儲等方面均有要求。

而且，在遠程或敵對環境中，網絡連接可能是間歇性的或不可靠的。戰術邊緣云系統需要在在斷開連接或低帶寬條件下工作，即使網絡不可用，它們也能繼續運行。

戰術邊緣云架構

戰術邊緣云系統可以被認為是整個云作戰網絡的一部分，但是運算節點距離邊緣用戶更近，更強調在邊緣設備之間分配計算和存儲資源。理想狀態下，每個C2節點都有能力在傳感器、數據的使用中提供自主計算。

從整個作戰云的架構來看，底層是接入網絡的作戰平臺，包括如加油機、無人機、移動車輛等作戰平臺，以及士兵攜帶的物聯網設備(例如RFID標簽、可穿戴設備等)。上層是本土的計算中心和骨干網網關，計算中心負責常態化的全球訪問服務和復雜任務，骨干網網關將戰術邊緣層通過骨干網連接至本土計算中心。中間的戰術邊緣層則是由云粒(cloudlet)和“霧”網關組成的霧計算子層，與前端作戰平臺距離近，并且采用分布式架構，可以提供低延遲的計算服務，例如傳感器融合、人工智能/機器學習服務、定位服務或為增強現實/虛擬現實設備提供流媒體內容的數據緩存。

作戰云架構示意

其中，Cloudlet在戰術上解決了云計算的局限性。Cloudlet由部署在戰場上的服務器和通信設備組成，是數據流向云或其他戰場邊緣節點的收集節點。Cloudlet通常托管在部隊附近的平臺上，如在運輸箱、前方作戰基地(FOBS)、地面控制站和數據采集地面車輛、飛機、船只和其他海上船只附近的戰術云小站，它們為移動作戰平臺提供計算卸載功能，并提供前沿數據暫存，為脫機用戶提供數據流提供數據過濾。即使與核心網絡斷開連接，邊緣云也可以繼續使用，并可以將計算任務從資源貧乏的移動設備卸載到附近更強大的機器上，稱為網絡覓食。另外，Cloudlet的服務器是支持虛擬化和動態資源分配的，可以根據網絡狀態和應用需求動態分配計算和存儲資源，支持動態節點的加入和離開，能夠快速響應移動作戰平臺的連接請求，并在動態的、隨時間變化的自組織網絡節點之間實時共享數據，從而根據作戰任務完成動態組網。

Cloudlet應用架構示意

網關方面，一般情況下，邊緣計算層采用分布式網關為終端作戰設備提供連接，根據需要可以提供如分配計算密集型任務服務，便于終端作戰設備之間的協作。邊緣層的網關可以是單板計算機(SBC)或其他類似設備，具備尺寸小、成本低的特點，并且能夠在戰術場景中快速部署。

戰術邊緣云應用

戰術邊緣云支撐戰術邊緣網絡的運轉，主要是可以構建各作戰單元之間的無縫連接和信息共享，加強各作戰單元之間的協同作戰能力，使他們在行動上更加協調一致，發揮出整體作戰效能。

如美國空軍的通用戰術邊緣網絡(CTEN)最初將連接目前使用不一致網絡架構運行的空軍空中平臺，并通過連接傳感器和平臺，并在所有域之間分發數據來實現聯合全域指揮和控制。CTEN的數據融合將使控制多個平臺的作戰人員能夠作為一個整體進行思考和作，從而大大縮短決策周期。

戰術邊緣云應用示意

另外，戰術邊緣云還能依托動態節點發現和動態資源分配等技術，快速將任務區域內平臺和裝備進行組網，根據任務需要，快速、靈活的組建起殺傷鏈。

目前已經有消息表明，美軍向加油機上部署邊緣云計算服務器，將加油機作為空中邊緣作戰網絡的數據和計算中心。

在KC-46加油機上安裝通信“吊艙”，使其成為連接美國空軍F-22和F-35戰斗機的機載數據中心，以便它們可以實時相互通信，并將通過傳感器收集的數據中繼到后方指揮控制中心，一方面，增強從戰術級到戰略級的態勢感知能力，讓作戰人員更好地了解戰場情況;另一方面，優化指揮決策，使指揮官獲得更及時、準確的信息，從而制定出更優的作戰方案，實現決策優勢，加快指揮決策過程。

另外，將KC-46加油機作為邊緣計算中心，能在A2/AD環境中建立起具備更強隱蔽性、抗干擾、高帶寬的通信鏈路，確保在復雜電磁環境下作戰單元之間的信息交互暢通。(北京藍德信息科技有限公司)

參考文獻

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