美军战术边缘云分析

美军认为，在反介入/区域拒止环境下，美军的通信链路容易受到干扰和破坏，导致作战单元之间、作战单元与后方指挥中心之间的数据传输中断或不稳定。例如，敌对方的电子战能力可以对美军的通信卫星、雷达等设备进行干扰，使美军的通信网络瘫痪或降效。在这种情况下，传统的依赖于集中式数据中心和稳定通信链路的作战模式将受到严重挑战。

前沿作战单元需要具备更强的自主决策和作战能力，能够独立完成任务规划、态势感知和火力打击等作战行动。因此在反介入/区域拒止环境下，美军推进战术边缘云建设，增强前沿作战单元的自主性，提高情报获取和决策的速度、准确性和稳定性，提升美军在复杂作战环境下的作战效能。

战术边缘云概念

“边缘”是指更接近数据源或最终用户的设备、传感器和计算资源，而不是集中式数据中心或远程云服务器。战术边缘云计算是指一种分布式计算范式，它将云计算功能扩展到网络的“边缘”，通常在传统云服务可能不容易获得、不实用的远程场景以及具有挑战性的环境中。

因为战术边缘云计算旨在尽可能靠近数据生成位置处理数据，所以一般具备减少延迟的特性，支持实时或近乎实时的应用程序，在军事行动部署和灾难响应等场景中尤为重要。另一方面，战术边缘云计算相关设备往往部署于前线，常受到前线计算资源的限制，对设备体积、处理能力、内存和存储等方面均有要求。

而且，在远程或敌对环境中，网络连接可能是间歇性的或不可靠的。战术边缘云系统需要在在断开连接或低带宽条件下工作，即使网络不可用，它们也能继续运行。

战术边缘云架构

战术边缘云系统可以被认为是整个云作战网络的一部分，但是运算节点距离边缘用户更近，更强调在边缘设备之间分配计算和存储资源。理想状态下，每个C2节点都有能力在传感器、数据的使用中提供自主计算。

从整个作战云的架构来看，底层是接入网络的作战平台，包括如加油机、无人机、移动车辆等作战平台，以及士兵携带的物联网设备(例如RFID标签、可穿戴设备等)。上层是本土的计算中心和骨干网网关，计算中心负责常态化的全球访问服务和复杂任务，骨干网网关将战术边缘层通过骨干网连接至本土计算中心。中间的战术边缘层则是由云粒(cloudlet)和“雾”网关组成的雾计算子层，与前端作战平台距离近，并且采用分布式架构，可以提供低延迟的计算服务，例如传感器融合、人工智能/机器学习服务、定位服务或为增强现实/虚拟现实设备提供流媒体内容的数据缓存。

其中，Cloudlet在战术上解决了云计算的局限性。Cloudlet由部署在战场上的服务器和通信设备组成，是数据流向云或其他战场边缘节点的收集节点。Cloudlet通常托管在部队附近的平台上，如在运输箱、前方作战基地(FOBS)、地面控制站和数据采集地面车辆、飞机、船只和其他海上船只附近的战术云小站，它们为移动作战平台提供计算卸载功能，并提供前沿数据暂存，为脱机用户提供数据流提供数据过滤。即使与核心网络断开连接，边缘云也可以继续使用，并可以将计算任务从资源贫乏的移动设备卸载到附近更强大的机器上，称为网络觅食。另外，Cloudlet的服务器是支持虚拟化和动态资源分配的，可以根据网络状态和应用需求动态分配计算和存储资源，支持动态节点的加入和离开，能够快速响应移动作战平台的连接请求，并在动态的、随时间变化的自组织网络节点之间实时共享数据，从而根据作战任务完成动态组网。

网关方面，一般情况下，边缘计算层采用分布式网关为终端作战设备提供连接，根据需要可以提供如分配计算密集型任务服务，便于终端作战设备之间的协作。边缘层的网关可以是单板计算机(SBC)或其他类似设备，具备尺寸小、成本低的特点，并且能够在战术场景中快速部署。

战术边缘云应用

战术边缘云支撑战术边缘网络的运转，主要是可以构建各作战单元之间的无缝连接和信息共享，加强各作战单元之间的协同作战能力，使他们在行动上更加协调一致，发挥出整体作战效能。

如美国空军的通用战术边缘网络(CTEN)最初将连接目前使用不一致网络架构运行的空军空中平台，并通过连接传感器和平台，并在所有域之间分发数据来实现联合全域指挥和控制。CTEN的数据融合将使控制多个平台的作战人员能够作为一个整体进行思考和作，从而大大缩短决策周期。

另外，战术边缘云还能依托动态节点发现和动态资源分配等技术，快速将任务区域内平台和装备进行组网，根据任务需要，快速、灵活的组建起杀伤链。

目前已经有消息表明，美军向加油机上部署边缘云计算服务器，将加油机作为空中边缘作战网络的数据和计算中心。

在KC-46加油机上安装通信“吊舱”，使其成为连接美国空军F-22和F-35战斗机的机载数据中心，以便它们可以实时相互通信，并将通过传感器收集的数据中继到后方指挥控制中心，一方面，增强从战术级到战略级的态势感知能力，让作战人员更好地了解战场情况;另一方面，优化指挥决策，使指挥官获得更及时、准确的信息，从而制定出更优的作战方案，实现决策优势，加快指挥决策过程。

另外，将KC-46加油机作为边缘计算中心，能在A2/AD环境中建立起具备更强隐蔽性、抗干扰、高带宽的通信链路，确保在复杂电磁环境下作战单元之间的信息交互畅通。(北京蓝德信息科技有限公司)

参考文献

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2. https://www.hpcwire.com/off-the-wire/northrop-grumman-selected-to-enhance-networks-for-us-air-force/

3. Advanced Battle Management System: Needs, Progress, Challenges, and Opportunities Facing the Department of the Air Force (2022)

4. JADC2:Tactical Edge Networking to Win inGreat Power Competition

5. Dispersed Computing for Tactical Edge in Future Wars: Vision,Architecture, and Challenges.Haigen Yang

6. Tactical Edge IoT in Defense and National Security. Paula Fraga-Lamas