爱吱声

标题: 温哥华的鱼海外看南海（2） [打印本页]

作者: jerf71 时间: 2020-12-14 22:32
标题: 温哥华的鱼海外看南海（2）
字全看懂系列之海外看南海（2）

海外看南海（2）

Original 温哥华的鱼温哥华的鱼 6 days ago
通信
【短波通信】
高频通信在中国的术语是短波通信，解放军在三座大岛礁上和华阳礁南端都部署了大型高频通信天线阵列，类型众多，覆盖整个高频频段，向解放军提供岛礁间、岛礁和大陆以及与部署在该海区的舰艇、飞机之间的超视距通信服务。
Image

> 南沙岛礁短波通信天线阵列位置
了解不同种类高频天线的构型和功能有助于确定南海岛礁上部署的是什么样的通信天线。通过卫星图片或者飞机上用手持相机拍摄的照片来判读高频通信天线非常困难，因为天线直径太细，在很近距离才能分辨，大多数情况下只能通过远距离可见的天线杆和塔架来分析。军用和民用的通信天线构型千变万化，不过南海岛礁上出现的通信天线仅限于以下几种常规类型，在卫星图片中可见的支柱部分用绿色显示（达姆老师真是太称职了，连怎么样判读通信天线的类型都和盘托出）。
半波偶极子天线– 由2根平行于地面的1/4波长偶极子天线构成，左右两端有高杆支撑，较短的垂直馈线支架位于中间。这种两长一短的支架结构可以支撑任意数量的偶极子天线，包括单轴线的简单偶极子天线、折叠偶极子天线、笼型偶极子天线、领结式天线或者更复杂的双锥体天线。
Image

水平对数周期天线– 海南岛礁上广泛使用的是更加复杂的水平极化对数周期天线，由2根长杆和3根短杆支撑，根据梯形天线的不同尺度，它们可以提供4-30兆兆之间的调频宽带高频通信。采用这种构型发射的信号具有指向性，沿着天线列阵坡度和地平面构成30-40度之间的夹角，成为理想的对空通信或者超视距“天波”通信工具。广东中云海科技公司是解放军提供这种天线的主要生产商。
Image

垂直对数周期天线– 也被称为倾斜天线，采用一高一低两根支架，这样的形式有两种可能性：垂直悬挂多根天线的垂直对数周期天线，或者倾斜放置的笼型天线。前者的可能性最大，提供5-30兆赫的宽带高频通信。垂直极化还可以产生紧贴地表曲率传输用于超视距通信的表面波。
Image

单极天线– 最简单的垂直极化天线形式，即使是1/4波长天线也必须足够高，以达到HF波段的最低频率（3兆赫）。这些天线通常高度超过18米，用于高频信号发射、接收或电子侦察。照片显示南海岛礁上的单极天线通常有3根张线支撑，从图片上只能分辨出天线的支架和3个张线锚点。
Image

永暑岛上的高频天线阵列位于卫星通信站东侧，最高的支架高26米，阵列包括6座宽带水平对数周期天线（下图中的红色梯形，蓝线代表其天线馈线），从天线尺寸看可能工作在4-30兆赫。值得注意的是这6座天线的外形和尺寸实际上完全相同，因为天线阵的坡度不同，在卫星图像中产生了透视变形。阵列中还有4座半波偶极子天线，工作波段低至4-5兆赫；一对高低杆可能是垂直对数周期天线或者倾斜天线；画面中间的3根高杆可能是某种未知的大型帘幕天线。在天线阵地的北端有7座单极天线，用途不明，下文将详细论述。
Image

渚碧礁的高频天线阵列在卫星通信天线站的东南侧，形式和永暑岛几乎完全相同，包括6座水平对数周期天线和4座半波偶极子天线，只是多了一对高低杆天线。
Image

美济礁的高频天线阵列和55米通信铁塔在一起，规模比另外两个岛的阵列小很多，包括1座水平对数周期天线、2座半波偶极子天线和1对高低杆天线。
Image

菲律宾媒体获得了一张2016年6月从一架飞机上拍摄的华阳礁照片，显示了礁上四层建筑旁边设立的高频天线阵列规模：3座水平对数周期天线（其中一座的安放角度比另外两座低）和8座半波偶极子天线，其它天线因为图片精度问题无法辨认。和50米高的通信塔架对比，最高的天线支架大约有26米高。
Image

在永暑岛高频天线场地北端还有7根高约18米的单极天线，北侧一线3根，南侧一线4根，其中1根后退了12米。整个阵列朝向东北方45度，位于永暑岛最北端，对海一侧没有任何遮挡。
Image

渚碧礁上也有类似的7座单极天线阵列，也位于没有遮挡的最北端，但是远离位于岛南端的高频天线阵列，朝向是东北方35度。
Image

两座岛礁上的阵列布局惊人地相似，但是天线的间距不同，比例也不一样。从中国的资料中完全查不到这种天线阵列构型的具体作用，可能是监听用途，2条平行线加上一根后退天线的布局采用到达时间差技术测定信号源的距离和方位。它们也有可能是某种高频超视距雷达的接收端，但是没有发现对应的发射端。
按照45度和35度的方位从这两个岛礁画延长线，东北600公里外是黄岩岛，1500公里外是吕宋海峡，西南则是马六甲海峡。这样的几何布局暗示这两个阵列协同工作用于监视南海和南沙群岛的南北两个入口（感觉就像如来佛的手掌横扫千里扼住了南海的两个咽喉要道）。
Image

结论
在三大岛礁和华阳礁上共发现超过50部高频天线，其它三个小岛礁的建筑顶部还有若干高频天线，在岛礁之间、岛礁和西沙/大陆之间、与远及上千英里外的舰船飞机建立超视距通信联系，同时还能够监听外国舰船、飞机以及东南亚国家的高频通信，并和海底光缆、卫星通信一起组成一个庞大的通信网络，互为备份。
Image
【甚低频/低频通信系统】
商业卫星图片显示在渚碧礁东北角可能有南海岛礁上唯一的一座甚低频（3-30千赫）或低频（30-300千赫）发射基站，低频信号可以用较低的功率穿透很深的海水，和潜艇或者水下无人潜艇通过拖曳在水面之下的低频天线保持远距离通信联系。
Image

该基站有两座高67米的格构式塔架，间距97米，顶端有平行的T字型结构，可能用于张紧塔架间的天线。基站离海岸100米远，旁边有机房，塔架中间还有一个小建筑，可能是发射机的加载线圈。这种构型简单的低频天线设计和早期的调幅广播发射天线类似，平坦的顶部天线列阵以电容性负载抵消接地，可以显著增强发射单元的辐射效率。
Image

该低频天线的结构可能如下图所示：在每座塔架的东西侧各有7个张线锚点，它们很可能并不是用于支撑塔架，因为带基座的塔架结构相当坚固，而且张线只向两个方向延伸。这些张线应该是塔架顶部天线的延伸部分，以增加孔径的尺寸。这样的构型在普通低频天线上从未见到过，锚点的作用尚无法确定。
Image

把画面调暗后可以看到中间可能有一根垂直单极天线，以它为中心有条幅状线条向四面延伸，这很可能是接地网，用于补充干燥沙地的低导电性和高电阻。将接地网延伸到海水中可以提高低频天线的发射效率，因为海水具有非常高的导电性和低电阻，可以传导低频表面波。
Image

Image

【岛际通信】
南海岛礁间的通信采用对流层散射通信、4G移动通信和数据链通信等多种手段。岛礁建筑上还安装了大量甚高频和超高频通信天线，但是从卫星照片上无法辨认。前面提到的远程高频通信手段同样可以运用在岛际通信上。
1. 散射通信
南海岛礁上的散射通信设施是解放军构建强大、弹性化、多重冗余通信网络战略的一部分，部署在大部分岛礁上。
Image

> 南沙岛礁散射通信天线阵列位置
散射通信的作用距离远超视距范围，达到数百公里。发射和接收天线按照传输方位指向海平面的高度，散射微波信号频率通常高于500兆赫，被2000米到5000米高空中的水蒸气和尘埃散射后只有一小部分信号被折射回地面，因此需要大功率发射机、高增益天线和十分复杂的数据处理能力以实现高通量宽带通信。
解放军在上世纪60年代开始应用散射通信技术，70年代建立了一个巨大的国家级散射通信网络支持战略、战术行动，并一直使用到现在。美军早已基本放弃使用这一通信技术，转而采用带宽更大的卫星通信，不过最近美国陆军又开始在这方面投资，作为天基通信系统遭到威胁时的备用方案。
中电科第54所研制了解放军的大部分通信设备，他们认为散射通信在军用通信领域有很多优势，2014年第54所出版的专业杂志《无线通信技术》中有一篇文章写道：无线单跳散射通信更可靠稳定、费效比更高；通信距离在100-600公里之间；高指向性令通信更难以被截听或干扰；也相对不受地形或者磁暴等自然因素影响；通信容量比高频通信更大，传输速率超过每秒8兆字节。
中国海军在南海人工岛礁工程开始之前数年已经在原始的岛礁上建立了一个固定式散射通信网络，在当时的照片上可以看到指向海平面的大型抛物线天线。2018年的卫星照片显示在永暑岛、渚碧礁、美济礁、华阳礁和赤瓜礁上建有8套散射通信天线。
Image

第54所的一位研究员在2017年发表的另一篇文章中证实西沙群岛和南沙群岛多年来部署的散射通信系统工作非常稳定可靠。2017年系统进行了升级，独立的设备终端不再架设在其它建筑物上。因为图片精度较低，永暑岛最北端散射通信天线的指向无法分辨，可能指向东门礁、赤瓜礁甚至美济礁。
Image

> 渚碧礁（左）和美济礁（右）上的散射通信终端
Image

> 永暑岛北侧（左）和东侧（右）的散射通信终端
南海岛礁上使用的散射通信设备可能和第54研究所出售的商用系统相似。第54所研制的GS-504型系统被应用于钻井平台等离岸通信领域，每座通信站配备2.4米蝶形天线。和解放军有关联的北京佳航信电子有限公司也在出售GS-514的一个改型GS-514A，该公司集成了很多国内外技术，包括美国的通信技术，以支持中海油集团等石油工业用户。
GS-504和GS-504A散射通信系统工作参数如下：
工作频率：4400-4580兆赫，4820-5000兆赫
传输功率：200-1000瓦
工作距离：超过200公里
传输速率：256/512/1024/2048千字节/每秒，多路复用可达到8.45兆字节/秒
南海岛礁上的通信终端采用的可能是第54所于2018年推出的GS-504最新型号 - GS-514型固定式散射通信系统，宣传资料上说这是一种大容量数字式通信站，传输数量达到20兆字节/秒。
2. VHF/UHF和其它视距内通信
VHF/UHF通信被广泛运用于岛礁和附近舰船、飞机、无人机之间的视距内近程通信。这些天线尺寸过小，无法从卫星照片上分辨。东南亚媒体拍摄到一些高50米的通信塔架，除了众多鞭状天线外在塔顶还有一圈长方形的UHF移动通信天线，可以在距离小于50公里的南薰礁、东门礁和赤瓜礁之间建立视距内通信联系。
Image

> 永暑岛、渚碧礁和美济礁上的50米通信塔架
3. 4G移动通信
国营的中国电信于2015年在南海岛礁上设立了4G基站，面向岛上的军民个人及附近的渔民和商船用户。这些网络基础设施也可能用于军事通信，尽管解放军另外拥有一套独立的军用4G LTE网络，在有限范围内向岛礁上的军事单位提供高速宽带移动通信服务，包括语音和数据传输。研究者担心军方使用商业网络会带来安全问题，不过他们还是提出了很多移动通信的应用方案，以提高战场态势感知、指挥控制甚至定位导航能力。同时4G网络还被作为海底光缆和卫星通信线路被破坏时的备份通信方案。
Image
2019年5月，中国移动在永暑岛开通了首座5G移动通信基站，数据传输能力比4G提高了10倍以上，今后5G网络将覆盖全部南海岛礁。
4. 机载通信
如果解放军的远程通信系统遭到破坏，以岛礁为基地的空警-500预警机和BZK-005无人机等多型飞机将提供机载通信中继服务，维持不间断的通信联系。很多中国无人机都具备携带通信中继设备的能力，作为卫星通信和高频通信的补充，向视距外的水面舰艇或其它平台提供自动化通信中继服务。2019年11月，商业卫星在美济礁上空发现系留浮空器。除了用于扩展侦察距离，浮空器或者气球也可以用于通信中继。
5. 数据链
虽然在卫星图片中不可见，解放军肯定在南海部署了多层级的军用数据链系统，在岛礁和附近的军用平台之间交换战术数据。在2010年之前，中国三军分别建立了不同的数据链体系，相互并不兼容。如海军的HN-900对空对海数据链和美国海军/北约11号数据链非常相似，工作在高频和超高频波段；空军则采用484/485抗干扰数据传输系统。
Image

> 1987年11月在海军舟山基地适装051G型舰进行试验的HN-900型数据链

2007年起解放军推出了类似美军16号数据链/JTIDS系统的甚高频TIS三军战术数据分发系统，同样采用了抗干扰的跳频扩频技术，工作在960-1215兆赫。它是三军联合信息分发系统的一个组成部分，将海陆空三军不同层级的战术数据链整合为一个单一的联合数据链网络。
2018年珠海航展上中电科展示了下一代DTS-03战术数据链的终端硬件设备，暗示解放军已经开始部署同类设备。DTS-03的数据交换速率和网络延时指标比16号数据链有很大提高，采用ad-hoc自组网技术，针对不同的终端设备进行动态系统重构，支持CEC协同交战能力。
Image

2014年的一篇专业文章提到解放军的数据链被分为三个层级：①武器协同数据链，②战术协同数据链和③战区协同数据链。不同武器和武器系统采用的武器数据链各有不同。战术数据链包括TIS或DTS-03，在作战区域内的作战单位、舰船和飞机提供统一的作战场景和情报场景。战区数据链则在战区范围内（如负责南海地区的南部战区）分发作战数据，交换图片、作战计划或其它高等级的指挥控制信息。
Image

【海底光缆】
南沙岛礁之间、和西沙以及大陆的主要通信方式是安全、可靠、高速率的海底光缆。即便通往大陆的光缆被切断，岛礁之间通过光缆仍然能够协同解放军的作战行动、交换雷达或其它情报数据，并通过卫星通信等其它方式修复通信网络。
永暑岛和大陆之间的海底光缆于在2016年9月铺设完毕，到2017年底全部7个岛礁都接入了这个中国电信铺设的海底光缆网络，满足了航空管制、海警作业、政府物流、渔政、移动通信等方面的通信要求。通过民用通信基础设施的新闻报道可以看出海底光缆的建成极大地增强了南海岛礁的远程通信能力。2016年永暑岛民用卫星通信的带宽是10Mbps，2018年民用光缆通信的带宽增加到622Mbps。华阳礁等小岛礁的网速也从依靠卫星通信的4Mbps增加到光纤的155Mbps。
Image

解放军可能共用同一个民用光缆网络，也可能并行使用属于国防通讯网的专用国防光缆。通常国防光缆都是和民用通信网络物理隔离的，不过民用光缆也可能作为军用网络的备份，来自中国的情报没有显示南海军用和民用网络之间的关系。
解放军具备独立铺设并维护光纤网络的强大能力，战略支援部队负责本土国防光缆网络的建设，海底光缆则由海军负责铺设和维护。5千吨级的海军新一代海缆工程船东缆885号和南缆233号分别于2014年和2017年服役。
Image

Image

【卫星通信】
卫星通信是岛礁和大陆之间海底光缆通信的补充与备份手段，也是岛礁和舰艇、飞机、潜艇之间的重要通信工具。从2010年开始中国显著增加了通信卫星方面的投资，目前部署了超过300颗卫星，超过俄罗斯成为在轨卫星数量第二多的国家，美国则有900多颗。中国也像美国一样正在进入小型低轨卫星市场，发射大量小型低轨卫星作为大型同步卫星的补充，今后数年内在轨卫星数量可能会增长3倍。
到2020年中，中国（包括香港地区）拥有34颗地球静止轨道通信卫星，其中至少有6颗是军用卫星。“烽火”系列卫星（中星-1A、1C）提供战区级C3I战术通信服务，“神通”系列卫星（中星-20A、2A、2C、2D）则是战略级通信系统，配备Ku波段可控点波束转发器，最新的中星-2D军用通信卫星于2019年1月发射。
Image

解放军很可能还需要借助“实践“系列、“天通一号”等国营商业卫星拓展卫星通信网络。“实践”系列通常被称为技术验证卫星，但很多中国太空行业观察家认为它们更可能是军用平台，因为任务保密，轨道反常。
实践13号最近被重新命名为中星-16号，它采用离子电推进系统以保持轨道站位，并成功试验了双向高通量激光通信，两者都是中国的首次。它提供26个Ka频段波束，通量达到20GB/秒，2017年发射升空后提供的数据传输能力超过中国其它所有通信卫星的总和。
Image

> 中星-16号信号覆盖范围

作为对比，美国军用宽带全球通信卫星的数据传输率在2.1-3.6GB/秒之间，2020年美国Viasat卫星公司推出的ViaSat-2卫星具有迄今最强大的网络传输能力 - 260GB/秒。
2019年中国发射了实践-20号，重达8吨，是目前中国最重、最先进的在轨同步通信卫星，用于开发下一代通信卫星技术，传输速率将超出1TB/秒。实践-20将测试Q/V波段33-75GB/秒的极高频通信。实践-13和实践-20都可以极大地增强解放军在南海地区的卫星通信能力。
Image

> 实践-20号组织现场

天通一号新一代地球静止轨道通信卫星系列中的第一颗卫星，用于提供移动卫星通信服务，卫星终端设备只有手机大小。天通一号工作在S波段（2-4吉赫），覆盖中国大陆、南海和西太平洋地区，和中国电信的移动网络协同工作，主要用于民用，也具备军事用途，因为这是第一个由中国政府控制的“海事卫星”通信系统。
2017年6月发射的中星-9A有一个专门针对南海区域的转发波束，覆盖全部南海领土范围。这颗Ku波段“直播到户”广播卫星具备传输视频、静止画面和其它大数据文件的能力，接收端只需要小型蝶形天线，因此具有广泛的军事用途。
Image

> 中星-9A南海信号覆盖强度

低轨卫星通信
中国国营的航天科工和航天科技集团正计划部署几百颗小型低轨卫星以向民用和军用机构提供全球通信服务。这一卫星网络将增强通信能力，并向南海岛礁和附近水域的卫星通信提供更高的冗余度。这两个集团过去属于国防系统，和中国军队有着千丝万缕的联系。
为解放军开发战略导弹技术的中国航天三江集团（航天科工第4研究院）领导了航天科工的“行云”计划，开发一个最多包含80颗中继卫星的低轨星座，采用L波段窄带通信，计划在2020年代中期开始提供下一代物联网接入服务。行云星座的头两颗实用卫星已经于2020年5月发射升空，该计划将解放军海军和其它作战单位提供云计算及大数据应用支持。
Image

> “行云”卫星示意图
研制地空导弹和潜射导弹的航天科工2院领导了“虹云”计划，包括156颗Ka波段低轨通信卫星，提供宽带移动互联网服务，首颗卫星于2018年12月发射，2020年具备系统演示能力。
Image

航天科技旗下的东方红低轨卫星移动通信公司开发了“鸿雁”低轨星座，首批60颗卫星将在2022年投入使用，到2025年计划发射超过300颗卫星覆盖全球，通过卫星通信连接5G地面基站，减少地面基础设施的建设费用，推进全国的5G网络普及。这些民用项目都具备向部署在南海岛礁等偏远地区的解放军作战单位提供新型通信服务的巨大潜力。
中国的通信卫星和其它解放军通信及信息系统一样呈现频率多样性，不同的通信卫星计划几乎覆盖了整个通信频谱。
Image

卫星地面站
南海岛礁上建有大量卫星通信设施，包括超过30座大型卫通天线罩，体型较小的UHF天线难以辨认。这些天线罩不但能在南海的恶劣天气中保护天线设施，还可以防止对手根据天线的指向判断通信卫星的位置。
Image

在三座大岛礁上各有一套完全相同的卫星天线阵列，包括2座直径12米、2座11米和3座7米的天线罩，全部为东西横向布置。这些大型碟形天线用于低频（如C波段）高速率通信发射和接收，小直径的天线则用于更高的频率（如Ku或Ka波段）。
Image

> 美济礁（上）、渚碧礁（中）和永暑岛（下）的卫星通信天线阵列，A型直径12米，B型直径11米，C型直径7米
其它4座小岛礁上也各有1座12米和1座11米的卫星通信天线，较小的卫星通信基础设施显示数据传输通量需求较小。如果三大岛礁上的通信系统遭到严重破坏，小岛礁还能通过中继传输提供岛际网络“修复”能力。
结论
南海岛礁上的岛际通信、海底光缆和卫星通信等远程通信手段相互之间可以排列组合出数十种通信方案，构建出一个可自我修复的通信网络。在南海冲突时不同的通信系统可能被干扰或被毁坏，战场信息和指挥控制命令可以从一条传输链切换到其它备份信道上，保障战场通信畅通。
Image

在今天这个信息时代，中国相信战争的胜利取决于争夺信息控制权。南海岛礁上的C4ISR及反C4ISR能力建设正是实现这一战略的重要一环，在南海地区建立起面对任何对手的绝对信息优势，进而折射出中国本土所具备的更强大的信息战能力。

下一篇：南沙岛礁的电子战系统、美军可能的进攻手段和我们如何防御的猜想

[groupid=191]天才帮[/groupid]

欢迎光临爱吱声 (http://aswetalk.net/bbs/)