來源：空天防務觀察（ID：AerospaceWatch）
作者：中國航空工業發展研究中心 劉亞威
萬物互聯網（Internet of Everything，IoE）是思科等業界巨頭提出的超越物聯網（Internet of Things，IoT）的一個概念。本文介紹了思科為美國海軍描繪的萬物互聯網願景，以此為基礎，在下一篇文章中，作者將略開腦洞，談談航空製造的萬物互聯。
萬物互聯網（IoE）是人、流程、數據和物聯網（IoT）的網絡連接，之前未被連接的人、流程和數據的互連，有機會讓軍隊減少成本、變得更高效並且提高作戰效能，增強軍隊的作戰和保障能力。軍隊作戰和保障職能一般來說有4類：情報、監視和偵察（ISR，“情監偵”），作戰，後勤保障，基地和艦船甲板。以海軍為例，艦船的IP網絡可以作為實現IoE所必需的基本組織，連接海軍的艦船以及相關係統如飛行器、無人系統和武器等。
IoE加上強大的基於IP的使命任務組織，可以使軍隊利用相關技術提高自動化水平，提升多任務能力，減少工作負荷並極大增強ISR系統、作戰、後勤保障以及基礎設施職能的效能。IoE將實現系統性能預測、態勢感知增強、信息管理優化以及敏捷決策，軍隊可在現有基礎設施上逐步構建相連的關鍵系統、設備、數據、流程、應用程序和人員。IoE給了軍隊跨作戰和保障職能、更加全面地實現網絡中心戰的機遇，將提升作戰人員效能，確保軍隊可以划算地維持未來對敵軍的作戰優勢。
一、相連的情監偵概念
以海軍為例，強健的ISR能力允許海軍在遠洋或遙遠的濱海有效作戰。共享的狀態感知能力以及一個對友軍和敵軍精確位置的共同圖像，對於海軍控制空、面、水下和信息來說是關鍵能力。IoE帶來擴展船塢IP網絡的能力，通過IP網絡安全地連接有人飛行器和艦船或者無人平臺（空、面和水下），並且極大增強任務分配、收集、處理和利用能力，以有效採集、檢查和共享ISR信息。
隨著海軍提升有人系統的ISR能力並擴大無人系統的使用，海量ISR數據將被創建，而軍方將面臨帶寬的約束，邊緣計算能夠解決這一問題。無人系統和其它系統會以海量數據快速佔滿通信網絡，發送到其它平臺或地面站去處理，艦載／機載和嵌入式計算能力讓處於戰術邊緣的艦載／機載平臺的設備處理數據成為可能。在戰術邊緣集中數據、處理和應用的概念稱作霧計算，它將允許海軍使用來自戰術邊緣的海量數據，並減少通信網絡中的帶寬負擔。位於戰術邊緣的圖像、信號和通信分析將實現對關鍵、可執行信息的更快分發，從專用計算平臺到組件（如路由器）板卡中嵌入的計算能力，邊緣計算或霧計算可以由多種方式提供。
嵌入式和虛擬解決方案允許ISR和其它系統加入IP網絡，不會影響艦上／機上高度受約束平臺的空間、重量、功率和成本（SWaP-C）。小型形態因數嵌入式網絡解決方案可以在提供連通性和計算能力的同時使SWaP-C最小化。虛擬解決方案可以使用艦載／機載計算能力並以軟件的方式交付能力，虛擬解決方案消除了軟件和硬件的相互影響，極大增強了無需新硬件而升級能力的能力，將助力跨平臺壽命週期總擁有成本的最小化。
二、相連的作戰概念
已部署系統產生海量數據，比如任務環境中的ISR系統，無人機、無人艦船和無人潛艇都在戰術邊緣捕獲海量數據。海軍設想這些數據通過一個戰術雲來共享，並且正在開發其雲能力以在戰術邊緣使用。初始的戰術雲工作聚焦在遠征任務、反潛戰和綜合空中／導彈防禦的規劃與執行上，但是很快將擴展至其它任務領域。綜合海上網絡與複雜組織體服務（CANES）計劃將為大部分艦船和潛艇提供主幹網，用作海軍戰術雲的關鍵硬件組件。海軍研究辦公室開發了海軍戰術雲參考實施模型，支撐海軍戰術大數據工作，聚焦數據科學、分析學和雲安全。IoE將極大擴展在海事環境中連接的人、流程和物，每個連接都將成為數據源，用以增強戰爭優勢。IoE和大數據解決方案可幫助海軍確保更好地跨使命任務訪問數據，將計算和分析從數據中心帶到邊緣，以實現更快的洞察、更好的狀態感知和更有效的執行，以創造戰術、作戰行動和戰略上的戰爭優勢。
隨著海軍雲能力的成熟，軟件定義網絡（SDN）和應用中心基礎設施（ACI）解決方案將確保網絡傳輸策略將數據包區分優先級，以最好地支持最緊急的功能。SDN和ACI解決方案可以允許應用策略在工作負荷變化時，自動地重新部署計算和存儲功能，從而優化網絡和應用效率，保有增長容量並使總擁有成本最小化。SDN提供用戶和數據隔離，即使數據在運用中，也可跨網絡保留數據訪問限制。賽博安全對使命任務成功至關重要，特別是在沒有後備方案或任何重置能力的海事環境中。一個擴展的安全防護架構將在IoE遍佈海軍作戰環境時解決這些挑戰。戰鬥人員將依賴賽博防護能力，持續分析和回顧安防能力，安防方案將帶來更高的自動化以降低操作人員的工作負荷並提速威脅響應。隨著海軍戰術雲工作的成熟，混合雲能力和思科公司“InterCloud Fabric”解決方案將支撐工作負荷的可移植性，而不會影響可用性、安全性和性能，這將極大增強跨系列場景的、基於雲的作戰能力，以及使命任務敏捷性。
組成海軍攻擊群的大量艦船、飛行器、潛艇和海上單元的作戰，傳統上嚴重依賴衛星連通性以實現全球到達和持久作戰。海軍攻擊團體使用的衛星通信鏈路可以通過空中平臺提供的IP網絡能力得到增強，特別是長航時無人機。“聯合空中層網絡——海事”（JALN-M）是海軍不依賴衛星提供任務持續連通性的一個計劃，使其能在包括“反介入／區域拒止”（A2AD）的多種場景中作戰。此外，海軍將繼續開發備選的“視線”和“視線外”網絡系統，如戰鬥力戰術網絡（BFTN），以支撐相連的作戰。當前商業網絡解決方案在機載系統中的使用，表明正在發展的如JALN-M和BFTN的系統，也可能依賴商業產品來實現聯網能力。
三、相連的後勤概念
提升海軍的協同工具將提供更好的知識管理以支撐自助能力，讓海軍攻擊群更加自給自足。協同工具可以讓海員通過網絡訪問維修和修理視頻庫，尋找有用的視頻或其它信息以利用船塢設備修正問題。當自助失敗或面對一個更難解決的問題或任務需求要求更緊急的響應時，增強的協同以及遠程輔助方案將允許海員高效找尋在另一艘艦艇上或岸上的合適的專家，快速解決這些問題。IoE能力將允許在這些案例中遠程解決問題和提供技術輔助，解決方案可用來創建一個虛擬專家池，使他們能夠最好地支撐多個已部署的行動，並保持在複雜技術領域中的精通度。
IoE傳感器和連接將實現增強的診斷和健康管理，允許評價在實際運行條件下的系統。允許在原位進行健康評價的IoE傳感器數據及模型，將持續實施健康監測並自動警告操作人員與預期參數的偏差或者預計性能的衰退，甚至可以預測未來系統狀態，讓作戰指揮官基於實際設備性能和狀態，根據當前的與預期的使命任務環境和作戰必要性，做出有充分依據的決策。
面向資產管理和倉庫／供應管理的IoE能力將針對關鍵資產的位置提供完整的可視度，甚至使用先進標籤設備獲知資產狀態。IoE能力和諸如身份服務引擎（ISE）的設備為海員提供基於背景環境的能力，允許他們使用網絡精確定位和管理資產、人員與庫存，並且執行策略。這將通過無縫的操作、降低的成本、提升的安全和資產的利用，增加維修、供應等方面的生產能力並減少其週期，實現更高的運行效率。RFID能力也可以用於監測人員位置以提升安全性。
四、相連的基地概念
針對典型機艙和其它船塢環境中的海員，IoE將通過遠程監測以極大減少或消除海員暴露在有害條件下的風險。嵌入式傳感器或遠程視頻監測將允許海員從牢固和安全的位置，監測有害或勞動密集的任務（如警戒職能、容量監測和物理完整性檢查）。
物理安全防護也可以通過IoE顯著增強，以顯著提升海軍的反恐部隊保護（ATFP）能力。視頻監視能力將允許在使命任務和作戰狀態要求時，通過電腦或移動設備上對關鍵區域進行實時監測。物理訪問控制可以增強為自動化管理成百上千個訪問點，提升安防並減少工作負荷，諸如面部和門卡識別這樣的能力可以進行集成，以使某些安防功能自動化並提速。照明可以通過網絡管理，並且連接或集成到其它物理安防能力中，智能照明設備也可以扮演環境傳感器，監測運動、特殊物質、溼度、大氣組成、聲音、視頻等等。智能照明可以用來提供異常探測和實時警報，並且可改變照明條件以更好地支撐當前實際的物理安防條件、狀態感知和響應。物理安防條件可以通過自動執行快速變化，如基於實時數據或預測分析鎖閉或限制各種訪問點。
運行能量對海軍來說也是關鍵問題，減少燃油消耗和增強部隊機動性、航程和到達能力的解決方案至關重要。IoE提供實時監測能量消耗的能力，在任務允許或要求時，給海員調節設備最佳能耗所必需的信息和控制功能，自動化策略確保得到始終如一的、有效的能耗結果。能量管理解決方案還提供對異常監測有用的數據，基於通常的能耗確定需要進一步調查和分析的活動並幫助發出警報。異常探測將對能耗驅動因素提供更深層次的洞察，還可警告操作人員關注可能損害任務目標的用戶行為。海軍還在探索優化基地發電和耗電的方式，以及創造一個耐久、安全和可靠的能量網絡，海軍智能電網和先進計量工作擁有相連的技術，監測、預測、控制建築和公用事業管理系統並做出響應。海軍在能量方面的工作將繼續使用IoE能力實施先進計量，鏈接生產能力以及控制運行，以減少岸上和海上的能耗和花費。
