​吴明曦:关于5G /6G技术军事应用的思考

5G/6 G作为下一代移动通信技术,可实现大容量、高速率、低延时、抗截获等通信优势,在军事领域具有广阔应用前景。2019年,美国国防创新委员会和国防科学委员会分别发布《5G生态系统:国防部的风险和机遇》《5G网络技术国防应用》,认为5G最大的应用潜力在于对未来战争或军事网络的潜在影响,并对5G国防应用前景及潜在风险进行了评估。随后,美国国防部通过设立5G专项办公室、推动制定5G战略、在军事基地开展5G技术试验等,促进5G军事应用落地。5G频率范围分为两段:第1段FR1指450MHz~6GHz中低频段(sub-6);第2段FR2指24GHz~52.6GHz高频段。6 G虽然国际电联还没有准确定义,但可能在30GHz~300GHz毫米波频段范围。太赫兹频段(100GHz~10THz)在大气中衰减很大,地面只能在低频段100GHz~300GHz部分大气窗口使用,太空才能在高频段使用。太赫兹通信究竟算不算6 G,目前还正在探讨中。美国、德国、日本、芬兰、中国等国家,已经在开始在探索研究太赫兹通信。

目前我国华为、中兴和欧洲爱立信等公司开发的5G,主要开发了第1个频段sub-6,具有频率高、带宽大、微小基站精准定向、空间分辨、波束赋形、端到端(D2D)直接联通、上行4G+下行5G等优势,在民用领域已经接近商业化。军用领域的应用,世界主要大国才刚开始探索。下面,我们分析一下5G/6 G技术军事怎么应用?有哪些好处?主要有三个方面。

 

一、通过加密系统直接使用民用5G/6 G网络

对于军民融合度深、涉密程度低的场所,如救灾、救援、反恐、维和等非战争军事行动,以及后勤保障和军用日常办公来等,可以通过网络切片和防火墙、虚拟化、区块链、拟太防御、一次一密等加密方式,就可以直接应用和使用民用5G/6 G网络。也可通过单向连接、只进不出等方式,直接与战术层次的作战平台和指挥控制系统相连。

 

二、建立基于5G/6 G的军用网络和作战体系

特别是陆战场、海军陆战队、空降部队等军事需求,与5G/6 G的技术优势有天然的契合。根据不同的作战需求与5G/6 G技术成果进行对接,按照“作战平台与武器弹药+5G/6 G网络通信+指挥控制”总体架构和模式,重点在部队和战术层次,重新设计网络和作战体系。

一是利用5G/6 G高频段、大带宽、高速率的优势,提升战场数据传输速率。美国DARPA曾经开发“100G射频骨干网”“毫米波频率收发器”“毫米波通信模块”等项目。其中,100G射频骨干网项目选定76~86GHz毫米波频段,重点研发毫米波高阶调制和空间复用技术,2018年已完成高速机载通信链路演示验证,空空通信距离200千米,空地通信距离20千米,双向通信速率达100Gbps,比Link-16提高4个数量级,将极大提升美军战术通信能力。

二是小基站具有低功耗、智能化、灵活组网、低成本等全新网络架构优势,可搭载于车辆、飞行器、浮空器等多种平台,实现高机动、密集组网,结合软件定义网络、网络切片等技术,打造灵活、便捷、隐蔽、模块化战场网络,实现战场分布式、网络化、集群化作战力量灵活机动部署。

三是“多输入/多输出”、多网合并、端到端通信、时分频分码分、正交与非正交多址等技术,实现传感器、作战人员、作战平台、武器弹药和指挥机构之间低功耗、高密度无缝连接,实现有中心、无中心以及弱中心的结合,提高作战体系复杂任务规划和指挥控制效率。

四是5G/6 G与人工智能相互融合,设备到设备间直接通信,减少信令交互、降低网络转发时延,可促进有人与无人协同、无人系统之间、无人集群之间高可靠低延时通信,确保无人机蜂群、自主车队等无缝组网,为战场无人驾驶提供近实时响应速度,促进武器装备智能化和无人化、集群化发展。

五是5G/6 G海量机器连接、低功耗等优势,用于网络化侦察情报监视系统,提供战场多源态势感知,边缘计算可大幅缓解云端计算平台压力,提高智能化终端信息处理与计算能力。

六是5G/6 G的高质量网络和高水平计算能力,将大幅提升用户沉浸式体验,显著提升虚拟/增强的交互能力和应用水平,可广泛应用于模拟训练系统、飞行模拟器、武器装备维修、远程医疗等装备保障、后勤支援及可视化系统。以前受限于3G/4G技术的带宽和延时不足,这些功能和能力都无法实现。

 

三、利用5G/6 G的先进技术成果对现有作战体系进行升级改造

一是利用终端芯片、操作系统、基础软件、应用软件APP,对现有武器装备进行信息化智能化升级改造。

二是利用新型网络通信与核心路由技术,对部队网络通信和指挥控制系统进行升级改造。

三是利用“云、边、端”等技术,对部队作战体系进行升级改造。

总之,商用5G/6 G网络系统不能直接用于军事领域特别是作战体系对抗,还需要大量二次开发,仅在非战争军事行动领域可以直接应用或略加改造应用。

 

2020-06-25智邦网

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