王星晨 張宏娟 李 凱

（中國船舶及海洋工程設計研究院 上海 200011）

艦船信息一體化技術研究

王星晨 張宏娟 李 凱

（中國船舶及海洋工程設計研究院 上海 200011）

隨著信息技術的普及和需求不斷增加，艦船信息一體化技術被越來越廣泛的應用在艦船網絡信息系統(tǒng)的建設中，大大提高了網絡信息系統(tǒng)的可靠性與安全性。文中主要介紹了艦船信息一體化的體系結構及主干網的組成形式，就常見信息類型做了簡要介紹，對艦船信息一體化的設計有一定指導意義。

艦船信息一體化；主干網；信息交換；信息共享

引 言

在信息技術的推動下，大型艦船設備信息化［1］、智能化程度不斷提高，為了優(yōu)化設計、降低使用管理的復雜性，世界各國都開始提出一體化網絡系統(tǒng)建設的需求。所謂艦船信息一體化是在信息系統(tǒng)內部實現(xiàn)信息縱向直達和橫向連接等功能的基礎上，通過對艦船本體及艦上各項設備信息數(shù)據的收集、匯總和分析，對全艦狀態(tài)進行綜合評估，做出優(yōu)化決策方案，為海軍指揮作戰(zhàn)、控制、通信、計算機、情報、監(jiān)視、裝備的后勤保障等的有效發(fā)揮提供參考［2］。

1 國內外信息一體化發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

目前，發(fā)達國家海軍都已經開始在艦船上研究并建立各系統(tǒng)信息一體化， 美國海軍著重提出了信息化戰(zhàn)艦“開放式結構”，其特點是：全艦所有系統(tǒng)全部由一體化網絡相連接，形成真正意義上的全艦計算機信息系統(tǒng)。美國早在20世紀末、21世紀初的“圣·安東尼奧”號大型兩棲船塢登陸艦舷號LPD-17上就已經實施了全艦光纖廣域網（SWAN），將全艦各機電系統(tǒng)、作戰(zhàn)系統(tǒng)、傳感器以及指揮控制節(jié)點的顯控臺連接在一起，在戰(zhàn)時可提供實時的決策信息。除此之外，該系統(tǒng)還能提供全艦人員的上網服務以及交互式訓練［3-4］。

1.2 國內發(fā)展現(xiàn)狀

國內在艦船信息一體化方面才起步，盡管現(xiàn)有艦船已經裝備作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)、綜合艦橋系統(tǒng)、綜合平臺管理系統(tǒng)、綜合保障系統(tǒng)等，但各系統(tǒng)相互之間相對獨立，沒有數(shù)據交互、沒有實時決策，系統(tǒng)使用效率較低。與國際先進水平相比，在艦船信息一體化方面存在較大差距。

2 體系結構

艦船信息一體化由船上各網絡系統(tǒng)組成，包括：主干網、平臺類信息網、導航類信息網、醫(yī)療類信息網、維修保障信息網等［5］。

圖1 艦船信息一體化體系結構

2.1 主干網

主干網主要由核心交換設備、遠端接入交換設備、網關隔離設備、網絡管理設備、數(shù)據庫服務器等組成，如圖2所示。

圖2 主干網組成

主干網主要負責：各入網設備的信息交換和信息共享，其功能如下：

（1）數(shù)據接入功能

① 支持10 M/100 M自適應和10 M/100 M/1 000 M自適應以太網接口設備的接入；

② 支持設備多點接入；

③ 支持基于MAC地址、IP地址、VLAN地址等多種特性組合的端口接入控制功能；

④ 支持基于以太網端口的流量控制功能。

（2）數(shù)據交換、路由及控制功能

支持硬件快速轉發(fā)，設備實現(xiàn)端口線速轉發(fā)數(shù)據包；支持基于端口或基于MAC的VLAN功能；支持自學習和靜態(tài)配置維護MAC地址表；支持端口鏡像功能。

（3）數(shù)據傳輸功能

支持自動保護、手動保護、強制保護、禁止保護等保護方式，保護方式可指配。

（4）系統(tǒng)監(jiān)視和控制管理功能

① 網絡配置與管理，支持網絡端口訪問策略、端口傳輸速率、流量控制及端口類型等配置；

② 網絡性能檢測與管理，支持網絡流量、端口流量等網絡性能的檢測；

③ 設備故障檢測、告警與管理，支持對設備狀態(tài)、網絡拓撲狀態(tài)、端口狀態(tài)等進行故障檢測和告警。

2.2 平臺類信息

平臺類需要交互信息主要包括平臺運行狀態(tài)信息，本船物資、彈藥信息［6］等。

（1）綜合平臺管理系統(tǒng)經主干網將動力監(jiān)控狀態(tài)信息、電站監(jiān)控狀態(tài)信息、火警監(jiān)控狀態(tài)信息、浸水監(jiān)控狀態(tài)信息發(fā)布。

（2）綜合保障管理系統(tǒng)經主干網將物資、彈藥信息（含物資彈藥編號、物資彈藥種類、物資彈藥數(shù)量、存放庫號、存放庫位等信息）的發(fā)布。

2.3 導航類信息

導航信息包括艏向角、縱搖角、橫搖角、導航廣播報文；由信息共享服務設備提供的數(shù)字海圖、航海計劃、航海作業(yè)信息、氣象水文預報產品、衛(wèi)星云圖、航行告警、氣象傳真（服務器下載形式）、實時的AIS信息、能見度、云底高度、海浪信息（含波高、波峰周期、波峰峰向、海況）。

導航系統(tǒng)實時信息發(fā)送設備經主干網將各項導航類信息發(fā)送至綜合平臺管理系統(tǒng)。

2.4 醫(yī)療類信息

醫(yī)療類需要交互的信息主要包括人員就醫(yī)信息、醫(yī)療藥品器材信息等。

（1）醫(yī)療系統(tǒng)將人員就醫(yī)信息發(fā)布至主干網。

（2）醫(yī)療系統(tǒng)經主干網將醫(yī)療藥品器材信息發(fā)送至綜 合保障管理系統(tǒng)。

2.5 維修保障類信息

維修保障類需要交互的信息主要包括維修計劃信息、備品備件信息、相關電子文檔等。

維修保障系統(tǒng)經主干網將維修計劃信息、備品備件信息發(fā)送至綜合保障管理系統(tǒng)。

2.6 網絡安全

主干網的網絡安全設計主要包括物理安全、網絡體系結構安全、系統(tǒng)安全、應用安全、管理安全等：

（1）物理安全

主干網預留接口采用專用的接插件，非民用的RJ-45式插頭，從物理上保證只有采用該專用接插件的系統(tǒng)設備才能正確接入網絡中。

（2）網絡體系結構安全

主干網、自防御網、通信網通過網關互聯(lián)。通過VLAN技術將整個網絡劃分為不同的廣播域，實現(xiàn)內部一個網段與另一個網段的隔離；通過將信任網段和不信任網段劃分在不同的VLAN段內，減少局部網絡安全問題對全局造成的影響。

通過定期的網絡安全檢測分析，檢查主干網存在的漏洞，提出補救措施和安全策略，達到增強網絡安全性的目的。

提供安全日志的查證，對已經發(fā)生的網絡破壞行為提供有效的追蹤；通過對日志的收集和積累為管理人員及時發(fā)現(xiàn)網絡入侵行為或潛在的破壞行為提供幫助。

對數(shù)據進行定期備份、更新、升級，并采用合理的容錯機制和數(shù)據恢復方法。在主干網系統(tǒng)硬件故障或人為失誤時起到保護作用，也能在入侵者非授權訪問或對網絡攻擊和破壞數(shù)據完整性時起到保護作用，為主干網恢復提供所需的數(shù)據和系統(tǒng)信息。

（3）系統(tǒng)安全

對操作系統(tǒng)進行安全配置，提高系統(tǒng)的安全性；在終端上安裝最新的殺毒軟件防止病毒和惡意代碼的傳播，具有實時監(jiān)測防范和更新能力，保證防御最新的病毒和惡意代碼。

（4）應用安全

采用基于用戶的訪問控制技術，通過MAC地址的綁定從硬件角度屏蔽非法MAC和IP的主機訪問；通過登錄口令策略對用戶身份進行認證，只有兩方面都符合才被視為合法用戶。

制定嚴格的網絡訪問權限，為不同的使用者設定不同的權限。將重要敏感信息集中保存，既可以有效保證敏感信息的存儲安全，又可保證在文件信息共享的同時，嚴格控制其訪問權限。

（5）管理安全

制定完整的主干網管理使用的規(guī)章制度，指派專人負責主干網日常的運行、管理和維護，避免由于人為因素對主干網造成的破壞和損失。

3 結 論

艦船信息一體化是一項非常復雜的系統(tǒng)工程，涉及面廣，需要各專業(yè)協(xié)同合作才能逐步提升艦船信息化水平。本文所提出的艦船信息一體化總體框架及技術要求，有助于改變目前國內艦船信息子系統(tǒng)相互獨立的格局，并提高信息使用效率。

［1］ 羅自來，常漢寶，張曉懷. IETM在艦船機電設備信息化保障中的應用［J］.船舶，2009（4）：55-58.

［2］ 潘維光，牟連云，侯向海.海軍信息戰(zhàn)［M］.北京：海潮出版社，2000.

［3］ 劉同明.數(shù)據融合技術及其應用［M］.北京：國防工業(yè)出版社，1998.

［4］ 艾伯茨.信息時代美軍的轉型計劃——打造21世紀的軍隊（譯文集）［M］.李耐和，李盛仁，李欣欣，譯.北京：國防工業(yè)出版社，2011.

［5］ 王保存.外國軍隊信息化建設的理論與實踐［M］. 北京：解放軍出版社，2008.

［6］ 王旭輝，姜詒萍.船舶設計與建造之船舶設備信息管理［J］.船舶，2012（6）：78-82.

Study on ship information integration

WANG Xing-chen ZHANG Hong-juan LI Kai
(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)

With the popularization and increase of the requirement of information technology, ship information integration technology has been widely adopted in the developing the ship information network system, which improves the reliability and safety of the system. This paper mainly introduces the configuration of the ship information integration system and the component of its backbone network, as well as some common information types, which provides guidance for the design of the ship information integration system.

ship information integration; backbone networks; information exchange; information sharing

U665.251

A

1001-9855（2014）03-0098-04

2013-08-09 ；

2013-10-20

王星晨（1988-），男，工程師，研究方向：全船信息化。

張宏娟（1985-），女，工程師，研究方向：全船信息化。

李 凱（1984-），男，工程師，研究方向：全船信息化。