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5G与军事:互联的新时代

时间:2021-10-22  作者:我爱军事网 鼎盛军事论坛  来源:http://www.52sdg.com
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[军事嵌入网2021年10月19日报道] 第五代无线技术(5G)即将在国防市场大行其道。近几年来,公众对5G技术标准的呼声越来越高,但美国国防部(DoD)在采用5G方面一直落后于商业实体,部分原因是国防部收购过程的速度较慢,以及难以跟上消费者技术更新的步伐。然而,几家国防通信公司的官员一致认为,部署支持5G的军事解决方案并永远改变武装部队的通信方式只是时间问题。

5G是一种主要由商业开发的解决方案,目前正在逐步适应军事用途,这一现状使国防电子制造商能够在协作环境中运作。这一现实将证明是有价值的,因为在军队中广泛采用5G背后的驱动因素之一不是波形本身的出现,而是随之而来的一套网络管理标准。

多域作战,如联合全域指挥与控制 (JADC2) 等军事项目所示,可以从通过 5G 使用实现的互操作性中受益匪浅。一种方法是通过5G技术将不同的解决方案整合到一个统一的网络管理系统中。

随着5G在全世界的普及,电子战 (EW)和频谱管理应用也可能会随着5G 架构的实施而发生变化。5G的使用及其与情报、监视和侦察 (ISR)系统的结合可能会永久地改变军方收集可操作情报的方式,从国防部如何检测/被检测到进一步开辟广阔的数据收集途径。

从长期演进 4G(4G LTE)到独立5G部署的过渡将是渐进的,正如从1G 的早期(1979 年在日本推出,1983 年在美国采用)一直到2018年12月1,,韩国成为第一个提供5G的国家。这个过程将需要更长的时间才能到达军方,因为网络标准、当前的国防部网络架构和测量的采办时间线是当前阻碍军方立即部署5G的障碍之一。

4G和5G的区别

随着4G LTE在消费和军事市场中的引入和应用,4G提供的前所未有的流媒体能力被认为是革命性的。虽然4G LTE网络的不完善确实让某些地区的用户不满意,但事实上5G已经处于规划阶段。

模拟设备公司(马萨诸塞州威尔明顿)工程和技术总监约翰·考尔斯(John Cowles)说:“5G实际上被认为不仅仅是我们通过手机在蜂窝环境中进行通信方式的一个代际变化。它的起源实际上意义深远。”。“5G不仅仅是一个通信系统,因为5G支持一个由不同系统组成的系统。有一个传统的手机系统,但5G也设想了这可能会如何影响物联网,甚至是卫星通信。传统的手机系统有地面通信,有人,有数据,有物联网,还有卫星部分。”

行业专业人士通常将5G称为物联网时代,5G诞生之际,人们了解到数据的创建速度和数量远远超过当前网络的处理能力。大量非结构化传感器数据以及军方对数据的理解也带来了5G可能应对的处理挑战。

“5G为数百万台设备提供了更快的下载速度、更低的延迟、更大的容量和连接性以及大规模创新的可能性,”AT&T公共部门和FirstNet(弗吉尼亚州奥克顿)国防客户执行副总裁兰斯·斯宾塞说。“5G的超低延迟意味着在移动视频和 AR/VR [增强现实/虚拟现实] 等数据时,响应速度更快用于沉浸式体验。5G的高可靠性使其成为支持关键任务应用程序和服务的理想选择。其庞大的连接能力可以更快地聚合网络连接的端点、传感器、设备和数据,以支持物联网连接。”

5G包罗万象的特性正是使其成为对军队如此有吸引力的解决方案的原因。在过去几代网络不得不单独行动的领域,5G及其支持者声称,在5G架构下,很少有系统、波形和数据链路不受支持。

“当人们谈论5G时,很多时候他们会想到手机运营商为市场带来的波形,” “维亚萨政府系统公司”(加利福尼亚州卡尔斯巴德)总裁克雷格·米勒(Craig Miller) 说。“是的,这是 5G 的一部分。这是无线电相互通信的特定波形,但5G标准和 一套5G 标准远不止于此。我认为这是5G与4G不同之处之一——创建可以使用额外波形的5G网络管理基础设施的可扩展性。”

值得注意的是,一个设计为像5G一样公正的网络实际上可能在多域操作中起着关键作用,并为军队将不同的系统整合在一起。与4G LTE相比,在简化的网络管理系统下这样做的额外好处是5G可能更擅长的。这将意味着国防部在5G下实现真正的互操作性。

5G和军方如何进行互操作

“这有某种历史先例,”米勒说。“如果回顾过去如何成功实现互操作性,通常是在网络级别或有时在应用程序级别实现的。但互联网是在网络级别执行此操作的一个示例,在网络级别上,一个TCP/IP(互联网协议套件)网络和一系列不总是兼容的不同网络。但有网络标准,允许不总是兼容的网络通过管理或网关功能进行互操作,5G可以做到这一点。这确实是一种可以捕获这些完全不同的网络的一种方式——那些在过去可能会被烟囱式安装的网络——然后使用5G网络管理架构将它们结合在一起。”

国防部的一个重要项目是JADC2,该项目是由现代军事领域对跨域解决方案的需求所推动的:JADC2引入后所实现的强大传感器连接可以在广泛兼容的5G供电网络的实施下获得成功。

“联合全域指挥和控制是实现多域操作的关键,”AT&T/FirstNet的斯宾塞说。“JADC2和全球运营,包括基于天基的5G地面网络,将需要消除孤岛,以确保节点之间的无缝通信。对于军方而言,5G技术允许多种潜在应用的运行,包括C2 [指挥和控制]、后勤、维护、培训、AI [人工智能]、增强和虚拟现实以及ISR 系统——所有这些都可以从改进的数据速度和更低的延迟中获益。”

然而,部署一个像5G那样可扩展、随意的、可互操作的网络将带来安全问题,尤其是在多域防御领域。官员们声称,安全问题将影响5G网络和5G网络管理系统的架构。

“随着更多的用户聚集在一起,有更多的途径可以提供给任何个人用户。能够理解网络上的数据和元数据,并围绕这一点创建网络防御是我们在过去十年中投入大量时间和精力的一件事,”米勒说。“这对5G网络非常重要,尤其是在JADC2结构中,因为把这些网络整合在一起,将不得不超越网络规范、基于清单和基于边界的网络防御,转而转向行为分析和观察用户如何互动。”

将这些安全和信号情报功能设计到5G驱动的架构中,也将是5G在电子战战区发挥作用的重要组成部分。原因是:虽然5G波形不是专门为在竞争环境中工作而设计的,但其可扩展性使其非常适合拥挤的场所。

电子战和5G

官员们对5G网络管理系统的可能性感到兴奋,该系统设计用于支持各种受保护的波形,被认为是电子战环境的理想选择。将原生5G网络与专为低检测概率构建的受支持波形配对,可使作战人员根据任务在可用网络之间漫游。

“在毫米波段运行的 5G规范和波形部分——这些非常高的频率往往传播不远——创造了一些在电子战环境方面更有趣的功能,”米勒说。“这是因为对手更难看到它们,仅仅是因为它们传播得不够远。因此,这些小的操作泡泡对对手来说更难触及。而混合网络中的情况是,当你有一个具有不同物理层波形的5G网络时,也有了在电子战环境中发挥的空间。”

此外,5G在电子战领域表现良好,因为它的设计具有仅听取其需要的固有能力,避免了可能会妨碍的偶然和有目的的信号干扰。即便如此,在电磁频谱确实发生中断的情况下,相应的5G驱动技术依然可以帮助识别到信号。

“如果对手在该地区使用5G技术,那么电子战系统将需要能够了解是否有 5G通信,因为这项技术不仅归美国所有,”考尔斯说。“它是全球性的,因此对手也可以使用5G 进行通信。电子战系统需要开始设计以识别5G信号并了解对手试图进行通信的内容,这是一方面。另一方面是,我们使用5G技术,并不希望敌方用户能够破坏或看到我们在做什么。这就是电子战和5G技术环境必须共存的地方。”

数据收集和破译对电子战来说非常重要,并且是5G在战场上能够提供的主要优势。由于军用和商用传感器带来的数据量看似不可逾越,5G驱动的计算可以更好地实现处理能力。

“5G 允许多接入边缘计算 (MEC),其中数据在设备附近本地处理,以加快计算任务的进度,”斯宾塞说。“MEC允许用户在现场聚合关键任务数据,并通过本地化计算功能和优化的5G云服务提供更靠近边缘的云服务的灵活性。5G 网络设计有强大的、集成的网络安全保护,以保护用户数据。”

虽然边缘计算无疑是军事数据分析的一个开始,但仍然有太多的数据需要人工单独处理。无论是异常的网络行为、频谱上的信号,还是来自云端的信息,由人工智能驱动的自动化5G网络管理系统都可能在呈现可操作的细节方面发挥关键作用。

5G与AI配对

“5G 技术也可以纳入 ISR 系统,” 斯宾塞说。“这些需要越来越高的带宽来处理、利用和传播来自地面和机载传感器网络的情报数据。可以通过为指挥官提供及时访问关键情报和可操作信息来增强指挥与控制能力,从而在几秒内改进决策,并让指挥官更好地掌握信息对手决策周期的地位。” 

5G可以实现更快、更有效的数据传输,从而使AI驱动的分析引擎能够更有效地运行。由于必须训练AI和机器学习 (ML) 算法,因此增强对数据的低延迟访问可能会带来更智能的AI/ML系统。

“5G带来的是一种开放式架构,在这种架构中,用户可以插入各种不同的东西,从而可以在适当的级别插入不同的网络,并提供使用5G网络进行指挥和控制的能力,”考尔斯说。“从历史上看,由于存在所有不同的传感器和系统,很难从所有不同部署的技术中获得可操作的多传感器数据,以便为这些信息提供一个统一的单点位置。5G更可能实现这一点,因为它可以插入不同的系统,假设必要的安全性在那儿。”

越来越多的证据表明:5G是一个网络,它不仅支持AI/ML等高数据吞吐量系统,而且还可以最大限度地发挥此类功能。围绕5G应用的兴奋显而易见,这表明网络通信领域的玩家似乎离解决军方面临的大数据问题更近了。

“就5G的功能而言,我们只看到了冰山一角,”考尔斯说。“5G具有巨大的潜力,它有很多层,我们甚至还没有看到解锁,随着5G发挥其全部潜力,我们将继续看到人工智能将发挥更大的作用。”(国家工业信息安全发展研究中心 张昇)

(责任编辑:鼎盛军事网)

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