Коалиционные операции НАТО, проблемы взаимодействия автоматизированных систем управления и пути их решения ч2 (2008)

Полковник С. Паршин,
подполковник Ю. Кожанов

В предыдущем номере журнала1 были рассмотрены актуальность и сложность задачи формирования единого информационного пространства для системы управления в коалиционных операциях НАТО.

Попробуем рассмотреть три различных способа обмена информацией, применяемых в рамках НАТО, с точки зрения исторической перспективы и оценить достоинства и недостатки каждого из них.

Первым и самым отработанным механизмом организации взаимодействия между национальными АСУ стало использование систем военной электронной почты.

Военная электронная почта берет свое начало с момента внедрения телетайпной связи, когда на протокольном уровне были разработаны стандарты серии ACPI27. А с началом широкого распространения коммерческих стандартов, особенно стандарта МККТТ Х.400 (1988 и 1992 годов), обеспечивающего взаимодействие международных систем электронной почты, оборонный сектор адаптировал этот стандарт под свои нужды и модернизировал его в форме стандарта ACPI 23/STANAG4406. В настоящее время "старые" члены альянса имеют на вооружении системы, поддерживающие эти стандарты, а недавно присоединившиеся - находятся в стадии их внедрения.

Несмотря на то что изначально обмен сообщениями в системах военной электронной почты был основан на принципе обеспечения связи между конкретными абонентами (в соответствии с принципами применяемой адресации), а не системами, тем не менее в последующий период был внедрен механизм обмена сообщениями и между ними. С этой целью в рамках НАТО была развернута интегрированная сеть терминалов передачи сообщений NICS TARE (NATO Integrated Communications System's Telegraph Automatic Relay Equipment) и система компьютерной электронной почты альянса NMS (NATO Messaging System), обеспечившие обмен засекреченными сообщениями между штаб-квартирой Североатлантического союза и органами военного управления государств-участников. Учитывая военную специфику систем, обеспечивающих обмен сообщениями, необходимо гарантированное исполнение ряда важнейших требований, а именно: устойчивость связи; подтверждение идентичности отправителя; подтверждение факта доставки (квитирование); целостность содержимого сообщения; конфиденциальность.
С этой целью был разработан ряд стандартов на форматы текстовых сообщений MTF (Message Text Formats), каждый из которых определяет точный набор формальных правил форматирования сообщения в структурированную форму. Большинство этих стандартов основывается на текстовой (синтаксической) конструкции сообщения. В настоящее время наиболее известны и широко используются три основных стандарта:

USMTF - был предложен как самый первый в серии форматов MTF и поддерживается управлением информационных систем МО США DISA (Defense Information Systems Agency) в качестве основного стандарта США.

Концептуальная модель обеспечения информационной совместимости в программе MIP
Структурная схема перспективной модели обеспечения взаимодействия автоматизированных систем управления коалиционных сил НАТО

ADatP-З - предназначен для форматирования формализованных текстовых сообщений, регламентирован отделом систем информационного обмена НАТО NIESB (NATO's Information Exchange Systems Branch) и агентством по стандартизации НАТО NSA (NATO Standardization Agency).

OTH-Gold - активно поддерживается центром ВМС США по проблемам взаимодействия тактических систем USNCTSI (US Navy Center for Tactical Systems Interoperability).

Текстовые сообщения, оформленные в соответствии со стандартами серии MTF, по своей форме являются семантически завершенными, а отсюда достаточно легко в плане обеспечения безопасности внедрить способы интерпретации информационного содержания данного сообщения в ручном или автоматическом режиме.

Значительно позже для каждого из этих стандартов были разработаны их варианты на базе применения расширяемого языка разметки (гипертекста) XML (extensible Markup Language). Преимуществом XML-формата является то, что может использоваться широкая номенклатура программных инструментов, поддерживающих данный язык форматирования документов. Тем не менее с точки зрения пропускной способности каналов связи XML-формат менее привлекателен, поскольку при преобразовании документа в данный формат существенно возрастает объем сообщения, в котором этот документ передается. Для устранения этого недостатка в ряде НИОКР, направленных на снижение этого параметра при использовании XML, были достигнуты серьезные результаты за счет экспериментирования в области двоичного кодирования XML-данных, и, вероятно, именно такой подход позволит в перспективе снизить остроту проблемы пропускной способности каналов связи при передачи по ним XML-данных2.

Каждый из рассматриваемых стандартов существует в различных базовых версиях, и каждая из систем, осуществляя автоматическую обработку этих версий, должна выполнять процедуру формальной их сертификации с целью определения их соответствия техническим условиям на базовую версию. В настоящее время уже созданы программные продукты, позволяющие организовать одновременное использование различных версий стандартов. Таким образом, их достоинством является предоставление возможностей по организации взаимодействия в условиях слабых (нежестких) связей между национальными автоматизированными системами.

Характер информации, обмен которой осуществляется с помощью систем военной электронной почты, чаще всего относится к командам управления высокого уровня, приказам и информации о ситуации на поле боя (ТВД). Вместе с тем обмен данными сообщениями производится, как правило, с задержкой во времени. Несмотря на этот недостаток, решение вопросов обеспечения взаимодействия за счет использования военной электронной почты не потеряло свою актуальность, особенно в свете включения в состав единого комплекса программного обеспечения для АСУ ОВС НАТО пакета прикладного программного обеспечения разработки фирмы SAP (Норвегия), использующего стандарт обработки данных AdatP-З и стандарт представления условных обозначений АРР6-А как основу для организации взаимодействия автоматизированных систем управления войсками и видами обеспечения боевых действий в коалиционной группировке войск3.

Вторым и доказавшим на текущий период времени свою эффективность направлением решения проблем обеспечения взаимодействия в рамках коалиционных сил при ведении многонациональных и межвидовых операций стала инициированная рядом стран НАТО программа многосторонней совместимости автоматизированных систем управления MIP (Multilateral Interoperability Programme)4. Актуальность работ по программе MIP обусловлена стратегией реализации концепции "Ведение боевых действий в едином информационном пространстве" (ЕИП) НАТО за счет формирования информационно-управляющей инфраструктуры (ЕИУИ), предусматривающей объединение автономных (независимых) национальных информационно-коммуникационных систем и интеграцию предоставляемых ими информационных сервисов. Программа MIP - один из ключевых элементов "Распределенной системы сбора, обработки и распределения данных о тактической обстановке" - STP (Shared Tactical Pictures); которая, в свою очередь, является структурной программой при создании ЕИУИ), имеющей целью разработку концепции, методов и стандартов интегрированного информационного обеспечения в едином информационно-коммуникационном пространстве, а также стимулирование поступательного развития баз данных, приложений, систем и сетей. Фактически при заключении межнационального соглашения по программе MIP особо подчеркивалось, что необходимым условием организации автоматизированного обмена информацией является внедрение универсальной спецификации технических параметров и условий, а также структуризация информации. Структура информации должна быть выражена в виде модели данных, которую требуется создать в соответствии с утвержденной методикой. Эта модель будет определять вид представления типовых элементов информации (данных), которые станут основой для обеспечения совместимости (interoperability) национальных автоматизированных систем боевого управления.

Изначально программой предусматривалось решение вопросов взаимодействия только в рамках сухопутных войск, однако впоследствии планы ее использования расширились и стали охватывать другие виды ВС. Основополагающим аспектом обеспечения межнациональной совместимости информационно-коммуникационных систем на втором, уже завершенном этапе программы (Block 2), стала разработка модели данных для информационного обмена в системе боевого управления CTEDM (С2 Information Exchange Data Model) и в рамках третьего этапа (Block 3) - данных для информационного обмена между АСУ в системе объединенного боевого управления и взаимодействия JC3IEDM5 (Joint Command, Control and Consultation Information Exchange Data Model). Эти модели являются ключевым элементом в формировании универсальной системы однозначной интерпретации смыслового содержания и формализованного представления сообщений как результата анализа широкого спектра требований к обмену информацией в информационно-коммуникационных системах видовых компонентов объединенных оперативных формирований НАТО.

Такие модели данных стали применяться для обмена командно-распорядительной и планирующей информацией, данными о текущей оперативной обстановке между АСУ вооруженных сил различных стран альянса. Обмен организуется на основе применения так называемого механизма обмена данными - MIP DEM (MIP Data Exchange Mechanism), разработанного в рамках программы MIP и, по существу, являющегося договорным протоколом, автоматически тиражирующим (метод репликации баз данных - механизм асинхронного внесения изменений) обновления в единой модели данных в тех ее составляющих, которые определены договорами. В последних прямо оговариваются ограничивающие условия того, с кем конкретно и какие элементы информации могут использоваться на совместной основе.

Метод репликации баз данных включает технологии оперативного доведения (распределения) данных до пользователя без запроса и функционирует наряду со схемой обмена сообщениями. При изменении состояния информации программным приложением, обеспечивающим процессы боевого управления и решение расчетноаналитических задач, происходит ее автоматическая репликация во всех других взаимодействующих и участвующих в ее обмене системах (базах данных).

Исторически программа MIP была разработана в 1998 году как добровольная независимая инициатива шести стран НАТО, которые еще в начале 1980-х годов пришли к пониманию необходимости выработки общего подхода в обеспечении совместимости и взаимодействия систем управления сухопутных войск различных стран. В 2001 году программа MIP охватила национальные программы обеспечения взаимодействия АСУ войсками в тактическом звене управления СВ ATCCIS (Army Tactical Command and Control Information Systems). В 2004 году к работам по созданию моделей данных, проводимых в рамках программы MIP, подключился исполнительный орган НАТО по стандартизации информации NDAG (NATO Data Administration Group), что и привело в результате к принятию единой модели данных JC'IEDM. На сегодняшний день к этой программе присоединились уже 26 стран. В сентябре 2005 года за подписью своего представителя генерал-лейтенанта Джеймса Ловеласа МО США одобрило стандарт на модель данных C4EDM.

Учитывая тот факт, что с точки зрения функционального построения единая модель данных JC3IEDM реализована в модульной конфигурации, указанный подход к формированию подобных моделей может быть применен и для фильтрации типов данных, которыми обмениваются стороны. Обмен информацией на основе репликации баз данных можно определить как взаимодействие, реализуемое на жесткой основе, в том смысле, что все составные части информации, подлежащей обмену, должны соответствовать одной и той же "единой" модели данных. Одно из преимуществ этого метода состоит в том, что он позволяет снизить требования к полосе пропускания каналов связи, поскольку совершенно необязательно, чтобы обновления информации сами по себе были семантически полными, а это означает, что они могут быть доведены различным узлам в близком к реальному масштабе времени.

Одной из норм, принятой в модели JCTEDM, является организация хронологического документирования всех обращений пользователя/системы, предполагающее постоянное аккумулирование (накопление)/дополнение хранящихся в формате JC3IEDM данных, следовательно, в целях поддержания устойчивого и непрерывного функционирования систем в них должна быть предусмотрена техническая возможность архивации этих данных.

Таким образом, при подготовке и проведении межвидовых и коалиционных операций различного характера и масштаба программой MIP предусмотрено улучшение обмена информацией в интересах формирования единой картины оперативно-тактической обстановки для всех участвующих в них органов управления, обеспечение возможностей по поддержанию оперативной совместимости информационно-коммуникационных систем различной национальной принадлежности во всех звеньях управления - от армейского корпуса до батальона и ниже до минимально необходимого уровня. Ее содержанием является разработка форматов и стандартов представления данных, а также создание условий для их единого представления и понимания при обеспечении коллективного доступа пользователей к базам данных на конкретном ТВД, независимо от национальной принадлежности и географического положения источника информации и ее потребителя.

Третьим и уже достаточно давно используемым методом обеспечения взаимодействия автоматизированных систем управления на ТВД и доведения данных об обстановке на поле боя (ТВД) в близком к реальному масштабе времени являются тактические каналы передачи данных (ТКПД) (TDLs - Tactical Data Links). В порядке обеспечения секретности циркулирующей информации и невосприимчивости к воздействию средств радиоэлектронного подавления (РЭП) противника современные ТКПД, особенно последнего поколения ("Линк-16"), при информационном обмене используют все четыре уровня в жесткой конфигурации, основанной на применении дорогостоящей аппаратной реализации терминалов связи. Как правило, на физическом уровне в УКВ- и СВЧ-диапазонах связь ограничивается прямой радиовидимостью, хотя для некоторых типов ТКПД допускается ретрансляция данных.

Терминалы, используемые в ТКПД, по своей сути являются специализированными радиостанциями, обменивающимися информацией с другими терминалами в рамках группы абонентов одной и той же сети. К тому же при передаче данных по ТКПД не производится накопление (регистрация) сообщений, а это означает, что в сети на текущий момент времени передается только самая последняя, обновленная и важная, информация.

Сообщения, передаваемые по ТКПД, подразделяются на четыре группы, при этом только сообщения группы J (охватывают формат сообщений с неструктурированным текстом VMF, формат "Линк-16" и в перспективе "Линк-22") относятся к наиболее известным. Следует отметить, что сообщения формата VMF применяются в основном в СВ, формата "Линк-16" - в ВВС, а "Линк-22", который заменил ранее применявшийся "Линк-11", - в ВМС.

Предполагается, что ТКПД, использующие форматы сообщений группы J, будут наиболее широко задействоваться в качестве компонентов единого информационного пространства, позволяющего осуществлять боевое управление в тактическом звене. Для обеспечения обмена данными в близком к реальному масштабе времени в условиях ограниченной пропускной способности ТКПД все сообщения, передающиеся по ним, подвергаются сжатию за счет двоичного кодирования.

В связи с тем что почти все платформы поддерживают только часть форматов (к примеру, "Линк-16"), во взаимодействии между платформами сохраняются существенные проблемы. Соответственно, если АСУ способна правильно интерпретировать сообщения формата "Линк-16", то это еще не является гарантией, что она сможет однозначно интерпретировать все сообщения, передаваемые по каналу "Линк-16" различными платформами.

Итак, можно сделать ряд выводов. Электронная почта обеспечивает слабые связи между системами, и поскольку при передаче сообщений соблюдается полная их целостность с точки зрения семантики, то достаточно просто выработать способы засекречивания и фильтрации сообщений. Недостаток электронной почты заключается в отсутствии возможности передавать текстовые сообщения в реальном масштабе времени, что обычно требует подключения к этому процессу оператора. Проблемой является также применение различных базовых версий структурирования сообщений, хотя при использовании соответствующих инструментов можно упростить ее решение для обеспечения взаимодействия систем управления в коалиционных сценариях ведения боевых действий. При этом следует подчеркнуть, что данный способ обеспечения взаимодействия применяется фактически только в отношении технологически отстающих стран коалиции, не входящих в НАТО, включая участников программы альянса "Партнерство ради мира".

Что касается использования единых моделей данных, то в таком случае требуются гораздо более жесткие связи между системами, поскольку все базы данных должны иметь одинаковую структуру, но, с другой стороны, предоставляется возможность обеспечить большую модульность данных. Как правило, обмен такими моделями данных происходит почти в реальном масштабе времени, при этом производится только рассылка изменений. Это является положительной стороной метода, но одновременно может рассматриваться и как недостаток, поскольку стандартом на модель данных жестко предписывается сохранение всей предыстории обмена, а это в принципе приводит к постоянному увеличению общего объема информации.

И наконец, каналы ТКПД обеспечивают обмен данными в реальном масштабе времени с момента их генерации, при этом некоторые из этих каналов разработаны с учетом устойчивости к воздействию РЭП и по принципу модульности (все уровни сгруппированы по одинаковому методу планирования многостанционного доступа с временным разделением каналов (МДВР).
Основными недостатками данного способа обеспечения взаимодействия являются отсутствие надлежащих способов разделения базовых версий и подгрупп сообщений, а также относительная дороговизна использования ТКПД по сравнению с альтернативными способами.

А теперь рассмотрим одну из множества современных технологий, которые постепенно стали заимствоваться из гражданского сектора и применяться в военном секторе - Web-сервисы6. Это базовая технология для построения современной архитектуры информационного обеспечения более высокого системного уровня - сервисно-ориентированной архитектуры - СОА (SOA - Service Oriented Architecture)7.

СОА базируется на применении сервисов (услуг), предоставляющих потребителям возможность получения информации по мере необходимости. Главным ее преимуществом является отсутствие жестких связей между Web-сервисами, что позволяет упростить перспективные модернизации. В СОА применяются платформонезависимый стандарт универсального описания, поиска и взаимодействия Web-сервисов UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) и язык описания Web-сервисов WSDL (Web Service Description Language), предоставляющие пользователям возможность размещать свою информацию в сети и вести поиск поставщиков информации, которая будет необходима потребителю в заданный момент времени и по заданным параметрам.

Протокол, используемый для обмена информацией с Web-сервисами, называется простым протоколом доступа к объектам - SOAP (Simple Object Access Protocol). Форматом данных, используемым в рамках SOAP, является метаязык форматирования документов XML. Несмотря на то что Web-сервисы реализуются на синтаксическом уровне, остается необходимость обеспечить выполнение договоренностей о семантике структурированных данных, доставляемых сервисами. А отсюда достаточно просто представить, что форматы структурированных данных электронной почты, единые модели данных, а также форматы сообщений ТКПД могут быть форматами данных, упакованных внутри оболочки протокола XML, используемого в Web-сервисах. В таком случае семантика обмениваемых данных определяется уже принятыми стандартами.

Следовательно, вместо механизма репликации баз данных, используемого в настоящее время участниками программы MIP, как отмечают американские эксперты, обмен этими же элементами данных будет осуществляться с помощью Web-сервисов. Это же касается и сообщений военной электронной почты, когда XML-варианты различных базовых версий могли бы использоваться в качестве форматов обмена сообщениями при Web-сервисной конструкции вместо их передачи по электронной почте.

С другой стороны, в ситуации, когда какому-либо абоненту системы управления необходимо обеспечить возможность получения и отображения на его рабочем месте критически важной информации в близком к реальному масштабе времени, этому лицу должна быть предоставлена, по его выбору, возможность использования ТКПД или репликации базы данных.

Следует особо подчеркнуть, что в последнее время ряд инициатив МО США нацелен на упорядочивание процессов приобретения информационных систем, предназначенных для применения в рамках формируемого единого информационно-коммуникационного пространства, и эти инициативы по большей части основываются на идеях СОА.

Исходя из вышеизложенного, в настоящее время не существует универсального решения проблемы совместимости информационных систем и совместного использования информации в них. И это не просто техническая проблема. Решение данной задачи потребует тщательного пересмотра отдельных положений национальных доктрин для достижения оптимального использования информационных ресурсов в рамках коалиционных сил. Тем не менее в НАТО наметилась тенденция сближения позиций в отношении применения нескольких стандартов, и это может в перспективе способствовать решению задачи обеспечения взаимодействия информационных систем в рамках формирования ЕИП в операциях коалиционных сил. Эта тенденция была специально продемонстрирована в отношении функции репликации в программе MIP (где устаревшие модели представления данных АСУ ATCCIS и NDAG больше не применяются) и в отношении ТКПД (где ТКПД "Линк-1", "Линк-4" и "Линк-11/11В" в конечном итоге будут сняты с вооружения).

Таким образом, наиболее вероятным подходом к решению проблем взаимодействия автоматизированных систем управления в рамках НАТО станет комбинированный. Структурная схема такого решения, настойчиво предлагаемая рядом фирм оборонного сектора альянса, представлена на рисунке. Она соответствует базовому выводу - обеспечение взаимодействия и в последующем совместимости должно основываться на единых стандартах и развиваться в соответствии с оперативными потребностями пользователей. Данное решение учитывает наличие на вооружении как систем военной электронной почты, так и существующих ТКПД. При этом единые модели данных намечается применять в качестве системообразующей информационной базы. При этом неважно, будет лив рамках национальных систем использоваться одна и та же единая модель данных или различные традиционные для них модели данных, все зависит от стоимости работ по замене традиционной модели данных единой моделью. Весьма вероятно, что магистральным направлением обеспечения взаимодействия станут принципы СОА и Web-сервисы будут использоваться для обмена информацией с системообразующей базой данных.

Ведущие специалисты стран НАТО признаются, что с технической точки зрения необходимо совершенствовать всевозможные технологии организации взаимодействия и совместимости автоматизированных систем управления, искать подходы, накапливать знания и опыт с учетом аргументов "за" и "против" применительно к различным альтернативным решениям.

1 Начало см.: Зарубежное военное обозрение. - 2008. -№4.- С. 13-18.

2 Towards Binary XML for Military Messaging, Bj"m Reese, from XML for Binary Interchange: Addressing Machine-to-Machine Interoperability & Tactical and Mobile Computing, September, 2004, http://www.mitre.org/news/events/ xm24bin/pdf/sysiematic.pdf.

3 Coalition Warrior Interoperability Demonstration, SAP, http:'/www.sap.convindustries/defensc-sccurity/pdf/CS Coalition_Warrior.pdf.

4 Multilateral Interoperability Programme http://www.mip-site.org/1iome.htm.

5 Отметим, что в настоящее время версия CIEDM Edition 6.1 5е используется для демонстрации возможности практической применимости этой технологии на уровне коалиционных экспериментов (учений) по обеспечению взаимодействия систем управления типа CWID (Coalition Warrior Interoperability Demonstration).

6 Web Services Interoperability organization, http://www.ws-i.org/.

7 Zapthink. XML, web services and service orientation, http://www.zapthink.com/.

Зарубежное военное обозрение. 2008, №5, С. 16-22

Всего комментариев: 0
avatar