战术数据链的报文格式解读

战术数据链的报文格式解读
战术数据链在美国称为TADIL (战术数据信息链)，在北约组织国家称为Link，是用于传输机器可读的战术数字信息的标准通信链路。战术数据链系统构成有三个基本要素：传输设备、通信协议和报文格式。报文格式也称作消息标准、报文标准[1]。严格科学的报文格式是实现数据链功能并使其顺利发展的前提。首先，它便于计算机自动识别并快速作出处理；其次，它能够保证战场上的各类作战信息按照统一约定的格式传输分发达到共享；第三，在复杂的无线信道通信
环境中,简短的格式化消息编码能够提高链路抗干扰能力。
因此定义数据链的报文格式是战术数据链开发的关键。下面
就目前常用的战术数据链的报文格式作以详细分析。
1 美军主要战术数据链的报文格式
美军现役的战术数据链多达十几种，每种都采用特定的
报文格式传输。随着美军战术数据链的更新换代，一些性能
较差已无法满足现代战争信息交换需求的战术数据链将逐
步被淘汰[4]。下面针对美军战术数据链未来规划中还将承担
重要任务的主要战术数据链Link-16、Link-22和可变报文格
式(VMF)的报文格式加以分析。
1.1 Link-16 数据链的报文格式
Link-16 数据链是美国与北约各国共同制定的具有扩
频、跳频抗干扰能力的数据通信链路标准，使用J 系列消息
格式，美军称为TADIL-J，由美军标MIL-STD-6016（北约对
应标准为STANAG56161）定义，用于为美军各军种与北约各
国提供信息交换的共同传输界面规范，是美国三军联合互通
的基础。
1.1.1 报文编号
J系列报文的编号为Jn.m，其中n是J系列报文中初始字
的标识字段5比特对应的值0～31，m是子标识符字段3比特对
应的值0～7。由此，32种标识符与8种子标识符的组合共可
以定义256种报文格式。Jn.m中的任意一个确定的编号报文
可唯一确定该报文的类型。
1.1.2 报文结构
（1）报头字结构。
Link-16网络中，每个时隙的开始，先要发送35比特的
报头，其后再紧跟一个或多个报文。报头定义了时隙类型、
中继的发送指标符、类型修改、保密数据单元（SDU）序号
字段和源航迹号（TN）字段等信息。报头并不是消息的组成
部分，但它包含的信息会作用于该时隙内的所有消息。报头
格式见图1。
图1 J 系列报头字格式
（2) 消息字结构。
Link-16报文是面向功能的、可变长度的字符串，每个
字包含75比特（包含5个奇偶校验比特）。字的类型分为三
种，即起始字、扩展字和延续字。一条J系列报文最多由8个
字组成。一个报文由初始字开始，其后可以跟随扩展字，发
送初始字容纳不下的逻辑上相关的数据字段组合

。需要时在
起始字或扩展字后面发送延续字，提供补充信息 [3] 。依据
每个字中的字格式字段的2比特字头来识别三种字型：00表
示起始字，10表示扩展字，01表示延续字。
a. 起始字：每个起始字有5 比特J 系列信息标识和3
比特子标识以及3 比特报文长度指示符。每个具体的标记和
子标记合在一起，可以定义256 种组合。如图2。
图2 初始字格式
b.扩展字：要发送的数据字段组的长度超过起始字的有
效位长度时，就需要为该起始字确定扩展字。由于只使用初
始字中标记和分标记字段的组合规定和解释扩展字，所以它
们必须按串行顺序发送。如图3。
图3 扩展字格式
c.延续字：延续字提供附加信息以支持初始字和扩展
字。每个延续字包含一个5 比特的延续字标识字段，用于唯
一地标识该延续字。与扩展字不同，延续字可以按任意顺序
发送，除非在特殊报文发送规则中另有规定。如图4。
图4 连续字格式
总体而言，J 序列报文的主要特点是种类多、功能全、
传输速率较高，可以满足大多数作战信息交换的需要。
1.2 Link-22 数据链的报文格式
Link-22数据链，又称TADIL F或北约改进型Link-11
（NILE）,是美国和北约正在研发的可经中继系统进行超视
距通信的保密、抗干扰数据链，可以在陆地、水面、水下、
空中或各种平台间交换目标航迹信息，实时传递指挥控制命
令与警报信息。Link-22已于2003年开始实验性装备，按计
划将于2010年之前装备完毕。
1.2.1 报文标准
Link-22采用STANAG 5522定义的F或F/J系列报文标准。
F/J系列报文是在Link-16的J系列报文再加2比特的报头组
成的，每条报文最多由8个字组成，每个字占72比特。F系列
报文和J系列报文采用相同的数据元素和大地坐标系，简化
了Link-22和Link-16之间的数据转发。
1.2.2 报文结构
每条Link-22报文都是以起始字开始，如果要发送的数
据超过了72比特，则可在起始字后再跟随一个或多个补充
字。与其他数据链报文不同的是，一般的Link-22的报文字
中不含有用于前向纠错的奇偶校验位。Link-22报文的奇偶
校验位应用于网络数据包级。
为了更好地与Link-16兼容互通，Link-22大量采用
Link-16的设计思路。在体系结构、报文构造、发送/接收规
则和数据元素等标准核心部件中都借用或直接使用Link-16
定义。报文编号与Link-16相同。Link－22报文包含两种格
式：(1)新定义的F序列报文；(2)基于Link-16 J序的嵌入报
文，也称为F/J序列报文。Link-22报文字的“系列指示符”
用来标识F系列或F/J系列字[5]。见图5。
(a) F系列(系列指示符= 0)
(b) F/J系列(系列指示符= 1和PMI = 0)
图5 Link-22报文识别
1.3 VMF数据链的报文

格式
VMF数据链源自Link-16的VMF报文，从1984年起VMF完全
脱离了Link-16数据链成为独立的战术数据链。VMF即可变报
文格式，是为带宽受限的战场环境近实时传输指挥控制代码
信息而制定的一种可变长度的分组报文格式，在完成战场指
挥控制代码和态势感知信息的实时传输中相比固定消息格
式更为灵活高效。VMF数据链目前已成为美陆军和海军陆战
队的主要战术数据链，是美军旅及旅以下作战指挥系统
FBCB2的关键软件技术；同时也被美空军作为空地协同作战
首选战术数据链。
1.3.1 VMF的特点
为了适应战场网络带宽受限及无线链路的特点，VMF数
据链采用了如下措施：
(1)VMF报文使用灵活的语法规定了报文文本的格式。指
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示器字段允许用户只发送那些包含必要信息的手段，使报文
的长度随有用信息的大小而改变，减小发送的数据量。
(2)将报文所有字段编为二进制代码，减少发送的数据
量，同时也便于机器对报文的识别。
(3)采用UDP协议传输，由应用层(47001协议)的分段／
重组协议保证报文数据的可靠传输。
1.3.2 VMF报文编号
VMF采用可变报文格式技术接口设计规范测试版第4版
所规定的K序列报文。其编号方式为Kn.m，其中n是功能域指
示符(FAD)，m是用一列有序数字表示的报文编号。K系列报
文功能域分成11个大类：网络控制、信息交换综述、火力支
持、空中指挥、情报指挥、地面作战指挥、海上指挥、战斗
勤务支援、特殊指挥、联合作战指挥、防空／空域控制。
1.3.3 VMF报文描述通用格式
VMF是面向比特型的战术数据链，但它也能提供有限的
面向字符的字段，其报文的格式由美军标MIL—STD—6017
定义。
VMF报文描述所定义的报文格式主要应用于VMF接口操
作程序将报文内容转化为传输中的二进制代码或是对接收
到的二进制数据进行识别。具体格式见图6。
图6 VMF报文描述通用格式
报文标题与报文功能分别描述了报文的大概含义和报
文的大体功能。索引编号是对报文中出现的字段的编号。
DFI／DUI号是一组用来标识数据元素的数字，提供了对数
据元素字典的一个快速参考，DUI的长度由比特字段标识。
类型字段用来标识那些强制性的信息或是语法字段。分组
码表示一个信息的逻辑分组，报文中用符号GN来表示。重
复码表示了分组的出现、分组的嵌套和最大重复，用RN (N)
表示。判决、编码等包含表明指示器与哪个分组有关的解
释性的信息。
1.3.4 VMF报文的传输和交换
在战场无线链路环境下，VMF报文传输既要保证实时性，
又要保证可靠性。下面以图7所示的分层模型说明VMF报文的
传输交换。VMF传报服务用户通过VMF报文

服务层来发送和接
收报文内容，并与其它节点上对等实体交换报文内容。VMF
报文业务通常使用由低层提供的应用层服务来接收和发送
报文数据，报文数据就在应用层47001协议数据单元(PDU)的
VMF报文中[2]。
图7 VMF报文的传输交换
总体而言，VMF将满足美陆军和美海军陆战队的战场数
字化、互通性和带宽的要求，未来将发展称为美军地空协同
作战时最主要的数据链。
2 结语
战术数据链与指控系统、武器系统和传感器等应用系统
紧密铰链，能够大幅延伸系统的态势感知能力，提高部队快
速反应和机动作战能力。而报文是战术数据链最关键的要素
之一，报文格式关乎战术数据链的性能、功能和效率，因此
定义数据链的报文格式是战术数据链开发的关键。
在未来的信息化战争中，各作战单元对网络资源的需求
量将大大超过以往，因此网络资源的高效利用就显得尤为重
要。虽然目前美军VMF数据链还主要用于FBCB2旅及旅以下作
战指挥系统，但是由于它的报文格式和长度可变，因而能大
大提高网络资源的利用效率，同时也比Link-16更具有联合
信息分发的高效协同能力。这些优势决定了它必将成为各数
据链系统的归属报文格式。
我军数据链建设虽然起步较晚，但是我们完全可以借鉴
美军的经验教训，直接瞄准美军数据链技术前沿——VMF技
术。对其进行深入分析与研究，紧密结合我军实际需要，将
VMF技术在陆军数字化领域实现，并推广应用到全军,从而加
快我军数据链建设的步伐。