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pos機(jī)器通信中斷
5G移動(dòng)通信正在成為電信生態(tài)系統(tǒng)中所有利益相關(guān)方的焦點(diǎn)。5G移動(dòng)通信在吞吐量、延遲、連接設(shè)備數(shù)量、安全性以及可用性方面的優(yōu)勢(shì)使其在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注。本文首先從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面概述了與5G通信相關(guān)的關(guān)鍵概念，然后確定了5G技術(shù)可能提升軍事通信能力的一系列應(yīng)用，重點(diǎn)分析了5G技術(shù)如何提高當(dāng)前通信系統(tǒng)在戰(zhàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)（IoBT）、指揮部（大型固定指揮部（LHQ）或靈活移動(dòng)指揮部（MHQ））通信、無人作戰(zhàn)系統(tǒng)（UCS）、后勤和衛(wèi)星通信方面的性能，最后根據(jù)西班牙5G國(guó)家觀察站對(duì)5G基礎(chǔ)設(shè)施公私合作伙伴關(guān)系（5G PPP）建議的關(guān)鍵參數(shù)的分類，給出了實(shí)施5G軍事應(yīng)用服務(wù)的具體要求。
1 5G技術(shù)及主要相關(guān)概念
無論從技術(shù)角度，還是從社會(huì)和經(jīng)濟(jì)角度，5G移動(dòng)通信技術(shù)都可以稱為一場(chǎng)徹底的革命。預(yù)計(jì)從2025年起5G技術(shù)將成為最主要的無線移動(dòng)通信技術(shù)。2021年，全球運(yùn)行的移動(dòng)設(shè)備數(shù)量為149.1億，預(yù)計(jì)到2025年將增長(zhǎng)至182.2億。移動(dòng)通信業(yè)務(wù)總量在2005年時(shí)還不到10EB（Exabyte，艾字節(jié)），但2020年已經(jīng)超過了49EB，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到237EB。5G技術(shù)一方面能夠應(yīng)對(duì)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，另一方面能夠提高新應(yīng)用服務(wù)的速率和可靠性，并降低延遲。
5G技術(shù)于2017年開始部署，當(dāng)時(shí)3GPP通過了其第一個(gè)技術(shù)規(guī)范。從2017年到2019年，全球開展了大量5G試驗(yàn)和試點(diǎn)，并開始部署首批商用5G非獨(dú)立（NSA）網(wǎng)絡(luò)。大多數(shù)技術(shù)先進(jìn)國(guó)家在2020年開始商業(yè)5G系統(tǒng)部署。自2021年以來，全球有38個(gè)國(guó)家的超過68家移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商正在投資5G獨(dú)立（SA）網(wǎng)絡(luò)。全球移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì)（GSMA）預(yù)測(cè)，到2025年，5G將成為北美地區(qū)主流技術(shù)。
5G技術(shù)需要開展多項(xiàng)無線電接入網(wǎng)（RAN）、新空口（NR）以及核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，具體包括大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）、波束成形、網(wǎng)絡(luò)密集化和小蜂窩、毫米波通信、載波聚合、云化RAN（分布式射頻單元（RRU）和基帶單元（BBU））、優(yōu)化正交頻分多址（OFDM）、新型非正交共享媒體接入技術(shù)（non-orthogonal shared medium access）或動(dòng)態(tài)頻譜共享等技術(shù)。
國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）在UIT-R M.2803建議中確定了5G移動(dòng)技術(shù)的三種主要應(yīng)用場(chǎng)景。
● 增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）；
● 超可靠低時(shí)延通信（URLLC）；
● 海量機(jī)器類通信（mMTC）。
需要強(qiáng)調(diào)的是，場(chǎng)景類型、所需參數(shù)和頻譜可用性之間密切相關(guān)。對(duì)于某些應(yīng)用，需要在參數(shù)之間進(jìn)行權(quán)衡，例如，只有在可用帶寬較低的低頻段中才能實(shí)現(xiàn)較大覆蓋范圍，但這樣就無法實(shí)現(xiàn)低時(shí)延或者海量移動(dòng)寬帶。這種權(quán)衡在軍事應(yīng)用中非常重要。
公共安全、國(guó)家安全以及軍事領(lǐng)域?qū)⒑芸赡芤矎?G技術(shù)中受益。北約科技組織IST-ET-096任務(wù)組進(jìn)行了首次5G軍事應(yīng)用研究。該任務(wù)組發(fā)布了“5G技術(shù)：軍事前景”技術(shù)報(bào)告，確定了五種軍事應(yīng)用場(chǎng)景：
● 場(chǎng)景1：營(yíng)級(jí)和旅級(jí)指揮控制（C2）中心之間的無線通信；
● 場(chǎng)景2：連級(jí)和營(yíng)級(jí)C2中心之間的無線通信；
● 場(chǎng)景3：指揮所內(nèi)無線通信基礎(chǔ)設(shè)施（快速可部署指揮所）；
● 場(chǎng)景4：固定基礎(chǔ)設(shè)施（具備有限移動(dòng)能力的連級(jí)通信）；
● 場(chǎng)景5：具備全移動(dòng)能力的連級(jí)通信。
2 5G在軍事通信中的應(yīng)用
本節(jié)重點(diǎn)分析了5G技術(shù)如何提高當(dāng)前通信系統(tǒng)在戰(zhàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)（IoBT）、指揮部（大型固定指揮部或靈活移動(dòng)指揮部）通信、無人作戰(zhàn)系統(tǒng)、后勤與衛(wèi)星通信方面的性能。
2.1 物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備與5G
指揮控制（C2）概念在過去幾年間有了很大發(fā)展，經(jīng)歷了從指揮控制與通信（C3）、指揮控制、通信與計(jì)算機(jī)（C4）到指揮控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)、監(jiān)視與偵察（C4ISR）的發(fā)展過程。C4ISR系統(tǒng)可以稱為整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)的“大腦”，而物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備則是部署在戰(zhàn)場(chǎng)上的“感知器官”。未來戰(zhàn)場(chǎng)將由大量智能和非智能互聯(lián)設(shè)備組成，它們將負(fù)責(zé)收集、整合、傳輸以及處理信息，形成戰(zhàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)（IoBT）。這些設(shè)備可能包括武器系統(tǒng)、車輛、機(jī)器人、無人系統(tǒng)或人類可穿戴傳感器以及其他設(shè)備。
人類可穿戴設(shè)備或士兵便攜式設(shè)備可分為三大類。第一類設(shè)備與士兵健康有關(guān)，用于監(jiān)控士兵身體健康狀況，增強(qiáng)其作戰(zhàn)能力。此類設(shè)備包括醫(yī)療傳感器、帶GPS定位的智能手表、活動(dòng)跟蹤器、智能軍裝以及外骨骼。第二類是視覺與監(jiān)視設(shè)備，包括智能頭盔或眼鏡和可穿戴相機(jī)等設(shè)備，用于收集士兵所處戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境信息，并實(shí)時(shí)發(fā)送到指揮中心，實(shí)現(xiàn)與該排級(jí)單位中其他士兵協(xié)同作戰(zhàn)。最后一類是態(tài)勢(shì)感知設(shè)備，包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）眼鏡、夜視鏡或熱像儀等設(shè)備，用于增強(qiáng)戰(zhàn)斗人員對(duì)周圍環(huán)境的理解和認(rèn)識(shí)。所有由傳感設(shè)備收集的信息都必須進(jìn)行傳輸、存儲(chǔ)和處理，以獲得戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知信息。
5G技術(shù)可以在滿足所需帶寬的情況下提供足夠的連接密度，并通過部署邊緣計(jì)算能力來滿足延遲要求。此外，將5G應(yīng)用于IoBT還需應(yīng)對(duì)一些網(wǎng)絡(luò)安全、能耗、頻譜使用或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)與公共網(wǎng)絡(luò)部署相關(guān)挑戰(zhàn)性問題。如上所述，5G將能夠很好地滿足物聯(lián)網(wǎng)通信需求，同時(shí)尋求與其他通信手段形成互補(bǔ)。5G可能滿足日益增加的戰(zhàn)術(shù)邊緣服務(wù)需求。
2.2 5G用于可部署指揮部通信
可部署陸戰(zhàn)指揮部是作戰(zhàn)指揮官作出決策的實(shí)際場(chǎng)所?？紤]到一項(xiàng)具體任務(wù)，有兩種類型的指揮部：（1）大型固定指揮部，在師或集團(tuán)軍級(jí)單位設(shè)立，負(fù)責(zé)制定戰(zhàn)略或戰(zhàn)役層面決策；（2）小型機(jī)動(dòng)指揮部或指揮所，在旅或團(tuán)級(jí)單位設(shè)立，負(fù)責(zé)在戰(zhàn)場(chǎng)上指揮戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)行動(dòng)。
大型固定指揮部通常是一棟磚混營(yíng)地建筑，配備有后勤和通信設(shè)施，但并不是永久性基礎(chǔ)設(shè)施，使用時(shí)間可能是幾周、幾個(gè)月甚至幾年。大型固定指揮部實(shí)例如北約快速部署部隊(duì)西班牙指揮部。移動(dòng)指揮部是一種易于移動(dòng)的基礎(chǔ)設(shè)施，由車輛和帳篷組成，其特點(diǎn)是具有較高靈活性，可以快速重新部署。
圖1 北約大型固定指揮部構(gòu)成示意圖
由于大型固定指揮部和移動(dòng)指揮部的用途不同，通信要求也不同。大型固定指揮部?jī)?nèi)部通信通常需要穩(wěn)定的固定通信實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)移動(dòng)寬帶。另一方面，由于指揮部可能位于公共電信基礎(chǔ)設(shè)施附近，或者能夠使用具有全球覆蓋能力的適當(dāng)軍事電信基礎(chǔ)設(shè)施，例如衛(wèi)星通信，大型固定指揮部的全球連通能力通常能夠得到保證。因此，在大型固定指揮部?jī)?nèi)部，5G可以通過專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)固定無線接入，并通過5G網(wǎng)絡(luò)切片（NS）連接到公共5G基礎(chǔ)設(shè)施特有的安全服務(wù)切片。網(wǎng)絡(luò)切片是最具潛力的5G技術(shù)之一，可提供通信基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS），共享所有物理服務(wù)，為不同垂直應(yīng)用創(chuàng)建QoS參數(shù)和安全級(jí)別不同的不同獨(dú)立虛擬網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可滿足公共網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的軍事通信服務(wù)在隔離、可用性、安全性和其他性能方面的特定要求。在5G服務(wù)實(shí)施方面，6 GHz中頻段將是大型固定指揮部?jī)?nèi)部通信的首選，這一頻段可實(shí)現(xiàn)覆蓋范圍和容量之間的合理平衡，26 GHz頻段用于熱點(diǎn)地區(qū)的特定應(yīng)用，如使用虛擬現(xiàn)實(shí)或自主后勤車輛進(jìn)行部隊(duì)訓(xùn)練。
移動(dòng)指揮部可以部署在任何地方，但出于可用性、技術(shù)水平以及安全性等方面的考慮，公共基礎(chǔ)設(shè)施并不可信，因此必須使用適當(dāng)?shù)?G基礎(chǔ)設(shè)施。鑒于此，應(yīng)將整個(gè)系統(tǒng)分為連級(jí)單位內(nèi)部通信和連級(jí)單位到移動(dòng)指揮部通信。連級(jí)單位內(nèi)部通信應(yīng)由搭載在車輛上的具有一定邊緣/霧計(jì)算能力的移動(dòng)5G站提供。由于部署單位之間共享實(shí)時(shí)信息，延遲將是一個(gè)需要考慮的重要參數(shù)。此外，連級(jí)單位的覆蓋范圍通常在幾百米以內(nèi)，因此26 GHz毫米波頻段非常適合此場(chǎng)景。
連級(jí)單位到移動(dòng)指揮部之間的通信需要在覆蓋范圍和容量之間進(jìn)行綜合考量，應(yīng)使用中頻段（Sub 6 GHz），并結(jié)合波束成形技術(shù)實(shí)現(xiàn)所需的千米級(jí)覆蓋范圍。利用波束形成（模擬或數(shù)字）可實(shí)現(xiàn)將給定發(fā)射天線陣列信號(hào)向接收終端方向發(fā)送。在接收端對(duì)信號(hào)進(jìn)行組合，以實(shí)現(xiàn)最大接收信噪比（SNR）。天線陣列系統(tǒng)中的這種SNR增益稱為波束成形增益。波束成形技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用到4G-LTE，在5G系統(tǒng)中它要與大規(guī)模MIMO相結(jié)合使用以獲得最優(yōu)性能。采用波束成形技術(shù)有諸多優(yōu)點(diǎn)，如實(shí)現(xiàn)更大網(wǎng)絡(luò)容量、更廣覆蓋范圍以及更高QoS。
挪威國(guó)防裝備局近期在Rygga空軍基地進(jìn)行了5G試點(diǎn)，部署了一個(gè)覆蓋800 MHz、sub 6 GHz以及毫米波頻段（64×64 MIMO）整個(gè)頻率范圍的固定基站（gNB），通過特定切片連接到公共網(wǎng)絡(luò)，并部署一個(gè)稱為車載蜂窩（cell on wheels）的移動(dòng)5G專用網(wǎng)絡(luò)。后者是一個(gè)全自治車載5G專用網(wǎng)絡(luò)（FUDGE），為軍事垂直領(lǐng)域提供邊緣計(jì)算能力。
圖2 挪威國(guó)防裝備局FUDGE-5G測(cè)試
2.3 無人機(jī)-5G生態(tài)系統(tǒng)
無人機(jī)可以自主或者遙控模式執(zhí)行包括情報(bào)、監(jiān)視與偵察（ISR）在內(nèi)的多種軍事任務(wù)。隨著技術(shù)（尤其是移動(dòng)技術(shù)）的不斷發(fā)展，新型無人機(jī)應(yīng)用模式正在不斷涌現(xiàn)，包括：
● 用于戰(zhàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)蜂群；
● 無人機(jī)用作無線通信中的臨時(shí)空中基站（尤其是在5G及B5G通信中）。
無人機(jī)用作臨時(shí)空中5G基站是最具創(chuàng)新性的應(yīng)用。在此模式中，無人機(jī)用作5G gNB，補(bǔ)充了由指揮部提供的連接能力，為戰(zhàn)場(chǎng)士兵提供無線覆蓋和連接能力。此外，根據(jù)無人機(jī)的飛行高度和續(xù)航時(shí)間，可以考慮以下分類方式：
● 低空平臺(tái)（LAP），覆蓋范圍較小，續(xù)航時(shí)間較短，可用于補(bǔ)充部署在移動(dòng)指揮部車輛上的gNB；
● 高空平臺(tái)（HAP），續(xù)航時(shí)間較長(zhǎng)（有可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)月），覆蓋范圍較大。在此情況下，UAV-HAP可以提供大區(qū)域連通能力，或者由HAP平臺(tái)獨(dú)自提供連接，或者作為固定基礎(chǔ)設(shè)施的補(bǔ)充。
蜂群無人機(jī)由多架小型、近程、低成本、低空飛行無人機(jī)組成，它們可單獨(dú)或成組操控。蜂群無人機(jī)可用于多種任務(wù)。當(dāng)蜂群無人機(jī)執(zhí)行協(xié)同任務(wù)時(shí)，必須使其具備一定的人工智能，以應(yīng)對(duì)快速變化的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。這一能力可以通過具有多接入邊緣計(jì)算能力的低空無人機(jī)實(shí)現(xiàn)。這些低空平臺(tái)無人機(jī)還將負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的5G切片。
綜合上述應(yīng)用模式，本文提出一種針對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)應(yīng)用的5G-無人作戰(zhàn)系統(tǒng)（UCS）多層架構(gòu)。
● 第1層（L1）：地面層，由于某些應(yīng)用要求超低延遲，移動(dòng)指揮部有擁有5G gNB和移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC）能力的車輛，該車應(yīng)能夠與更高層級(jí)的其他指揮中心（甚至大型指揮部）連接。
● 第2層（L2）：飛行高度低于500米的IoBT無人機(jī)蜂群層。蜂群中的無人機(jī)通常是美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）定義的1類無人機(jī)（根據(jù)尺寸和有效載荷），用于恢復(fù)戰(zhàn)場(chǎng)多媒體信息。
● 第3層（L3）：低空平臺(tái)5G連接層，由多架低空長(zhǎng)航時(shí)（LALE）或者中空中航時(shí)（MAME）無人機(jī)組成，其中LALE無人機(jī)飛行高度低于5000米，MAME無人機(jī)飛行高度低于8000米，用于提供與無人機(jī)蜂群層的無線接入，甚至與地面層5G gNB移動(dòng)站陰影覆蓋區(qū)域的連接。
● 第4層（L4）：大型無人機(jī)層，由一架或多架獨(dú)立飛行的無人機(jī)組成，通常是5類大型無人機(jī)，根據(jù)具體任務(wù)有不同通信要求。
● 第5層（L5）：高空平臺(tái)層，飛行高度超過20000米，可用于為戰(zhàn)場(chǎng)區(qū)域提供全局覆蓋，也可用作實(shí)現(xiàn)指揮所匯聚網(wǎng)絡(luò)的第一步。高空平臺(tái)層通常搭載有大型有效載荷，因而甚至可以實(shí)現(xiàn)一些霧/邊緣計(jì)算能力。
圖3 5G-無人作戰(zhàn)系統(tǒng)（UCS）架構(gòu)
圖3給出了5G-無人作戰(zhàn)系統(tǒng)（UCS）的示意圖。圖中藍(lán)線代表終端（士兵、用戶、車輛中的可穿戴設(shè)備等）與接入點(diǎn)之間的無線連接。紅線代表具有URLLC服務(wù)所需MEC功能的接入點(diǎn)（5G gNB）之間的連接。綠線代表到最近指揮中心的回傳連接，根據(jù)具體服務(wù)，指揮中心可以是移動(dòng)指揮部，也可以是大型指揮部。
使用無人機(jī)作為臨時(shí)gNB還存在一些挑戰(zhàn)，如無人機(jī)能量有限制、對(duì)緊張資源和終端分配問題以及多架無人機(jī)同時(shí)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)的相互干擾、物理安全（無人機(jī)可能被擊落）以及網(wǎng)絡(luò)韌性、魯棒性和網(wǎng)絡(luò)安全問題。此外，從通信的角度來看，上行回傳鏈路需要特殊考慮。戰(zhàn)場(chǎng)中的回傳鏈路肯定會(huì)通過無線鏈路來實(shí)現(xiàn)，但是路由對(duì)每項(xiàng)服務(wù)的性能有重要影響，例如在延遲方面。在L1層的直接無線回傳，可能是最短路徑，但它要求機(jī)動(dòng)指揮部與車載gNB之間視距可見。在L3層中，視距可見可能可以實(shí)現(xiàn)，但是在一架或多架低空平臺(tái)無人機(jī)實(shí)現(xiàn)回傳能力可能會(huì)由于消耗更多能量而影響系統(tǒng)續(xù)航時(shí)間。在L5層中，視距可見條件肯定能夠滿足，并且高空平臺(tái)有足夠能量，但是此解決方案可能無法應(yīng)用到某些URLLC業(yè)務(wù)。一些研究表明，為了達(dá)到1 ms的延遲，數(shù)據(jù)處理中心與gNB的距離不應(yīng)超過21千米。除了頻段分配之外，所有這些問題都必須在無人作戰(zhàn)系統(tǒng)（UCS）的設(shè)計(jì)中加以考慮。
2.4 后勤和訓(xùn)練應(yīng)用
5G技術(shù)還可能會(huì)增強(qiáng)一些與民用應(yīng)用相類似的軍事領(lǐng)域相關(guān)應(yīng)用的性能。工業(yè)4.0是最早采用5G技術(shù)的領(lǐng)域之一，5G技術(shù)一項(xiàng)有前途的垂直應(yīng)用是“智能后勤”。5G技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用涉及目標(biāo)跟蹤、自主地面車輛和空中載具運(yùn)行、通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）為員工提供遠(yuǎn)程協(xié)助、機(jī)器人監(jiān)控、視頻監(jiān)控或用于預(yù)測(cè)性維護(hù)的環(huán)境傳感器。
目前有一些國(guó)家的軍方正在進(jìn)行5G技術(shù)試點(diǎn)。例如，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)在奧爾巴尼海軍陸戰(zhàn)隊(duì)后勤基地正在試驗(yàn)用于車輛存儲(chǔ)和維護(hù)的5G智能倉(cāng)庫(kù)技術(shù)，并于2021年7月成功進(jìn)行了為期兩天的系統(tǒng)演示。此次試點(diǎn)項(xiàng)目側(cè)重用于庫(kù)存管理的自動(dòng)駕駛汽車的超高速和超低延遲操作，用于庫(kù)存跟蹤的機(jī)器學(xué)習(xí)，以及用于提高工作效率的增強(qiáng)/虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。
另一個(gè)軍民融合應(yīng)用的成功案例是5GENESIS項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在評(píng)估移動(dòng)視頻在警察執(zhí)法行動(dòng)中的應(yīng)用情況。此項(xiàng)目由西班牙馬拉加大學(xué)、馬拉加市警察局以及一家西班牙商業(yè)運(yùn)營(yíng)商合作實(shí)施。警察局是此項(xiàng)目的最終用戶，將使用商用電話在已部署的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)接收和發(fā)送實(shí)時(shí)視頻。在此試點(diǎn)中，安全問題由商用5G網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)切片解決。
5G技術(shù)的另一應(yīng)用領(lǐng)域是增強(qiáng)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）。AR/VR可用于不同目的，包括工業(yè)生產(chǎn)、預(yù)測(cè)性維護(hù)、安全以及沉浸式部隊(duì)訓(xùn)練，甚至遠(yuǎn)程支持士兵安全等關(guān)鍵操作（遠(yuǎn)程診斷和手術(shù)）。美國(guó)陸軍正在Lewis-McChord聯(lián)合基地和Yakima戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練基地利用5G技術(shù)和AR/VR進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練，美國(guó)空軍廷克空軍基地也在使用5G進(jìn)行沉浸式教育培訓(xùn)。
2.5 衛(wèi)星通信——5G非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）用例
5G非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）是3GPP 5G NR Release 17標(biāo)準(zhǔn)中的新特性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)5G地面連接的擴(kuò)展。此項(xiàng)技術(shù)目前正在探索當(dāng)中，以驗(yàn)證衛(wèi)星作為放大器和轉(zhuǎn)發(fā)中繼的5G連接的可行性。這種衛(wèi)星通信架構(gòu)是將NTN集成到未來B5G架構(gòu)中的首次嘗試。
考慮到新興巨型衛(wèi)星星座和未來空間衛(wèi)星能力聯(lián)網(wǎng)需求，值得一提的是美國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局開發(fā)的天基自適應(yīng)通信節(jié)點(diǎn)（Space-BACN）項(xiàng)目。Space-BACN項(xiàng)目目標(biāo)是開發(fā)一種低成本、可重新配置的光通信終端，它可適配大多數(shù)星間光鏈路標(biāo)準(zhǔn)，并可在不同的衛(wèi)星星座之間進(jìn)行切換。BACN將打造一種低軌衛(wèi)星“互聯(lián)網(wǎng)”，使目前無法互操作的軍用/政府和商用/民用衛(wèi)星星座之間實(shí)現(xiàn)無縫通信。Space-BACN項(xiàng)目還將測(cè)試一種頂層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，其測(cè)試結(jié)果可能會(huì)為思考第六代移動(dòng)無線通信（6G）的未來特征提供有用信息。預(yù)計(jì)3GPP Release 18標(biāo)準(zhǔn)將繼續(xù)討論NTN，并提出NTN頻率建議。正在討論兩個(gè)頻率范圍：FR1（sub 6 GHz）和FR2（高于10 GHz）。
本文建議NTN技術(shù)可以根據(jù)歐盟“天基安全連接計(jì)劃”進(jìn)行開發(fā)。衛(wèi)星通信將在沒有地面網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)提供無處不在的覆蓋，包括執(zhí)行軍事任務(wù)和沒有可用數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)。此外，現(xiàn)有數(shù)字通信服務(wù)也存在中斷或不可靠的風(fēng)險(xiǎn)。地球靜止軌道（GEO）或非地球靜止軌道（NGSO）衛(wèi)星可以搭載5G/UHF通信有效載荷，提供關(guān)鍵安全通信和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)速率和低延遲機(jī)制。5G NTN在增強(qiáng)衛(wèi)星通信方面任重道遠(yuǎn)。
3 5GPPP定義的5G軍事應(yīng)用關(guān)鍵參數(shù)
5GPPP定義了一組關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI），用于描述作為5G主要用例（汽車、娛樂、能源、工業(yè)以及健康）的5個(gè)垂直行業(yè)應(yīng)用的技術(shù)指標(biāo)要求。這些指標(biāo)包括：
● 速率（Br），單位為Gbps；
● 移動(dòng)性（Mb），用戶移動(dòng)速度，最高500千米/小時(shí)；
● 延遲（Lt），最低為1毫秒；
● 密度（Dens），單位面積內(nèi)最大互聯(lián)設(shè)備數(shù)量，需要100個(gè)設(shè)備/平方米；
● 可靠性（Rl），用于衡量固定延遲下出現(xiàn)的破壞信息量。某些健康相關(guān)應(yīng)用可能需要99.9999%的可靠性；
● 定位（Pos），有些應(yīng)用要求誤差小于1米；
● 覆蓋范圍（Cv），必須按照固定二進(jìn)制速率或延遲要求提供服務(wù)的區(qū)域。
西班牙5G國(guó)家觀察站（5GNO）對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行了以下定性分類:
● 0：無要求；
● 1：低要求；
● 2：中等要求，現(xiàn)有移動(dòng)技術(shù)可以滿足；
● 3：高要求，現(xiàn)有系統(tǒng)無法滿足；
● 4：非常高的要求，甚至接近5GPPP定義的5G技術(shù)能力上限。
根據(jù)5GPPP報(bào)告詳細(xì)給出的5G試點(diǎn)和試驗(yàn)結(jié)果，5GNO確定了不同垂直行業(yè)中一組特定應(yīng)用或服務(wù)與KPI的定性分類之間的關(guān)系，并生成了一份表格。西班牙瓦倫西亞理工大學(xué)的5G/B5G觀察站也進(jìn)行了一項(xiàng)類似研究，重點(diǎn)是將不同應(yīng)用/服務(wù)按照eMBB、URLLC和MMTC場(chǎng)景進(jìn)行分類。從上述研究中，可以推斷出前面章節(jié)中描述的5G軍事應(yīng)用要求，如表1所示。
表1 5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)軍事應(yīng)用要求
4 結(jié)語
本文提出了5G移動(dòng)通信在軍事領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，包括戰(zhàn)場(chǎng)、連級(jí)單位內(nèi)部、移動(dòng)指揮部、大型固定指揮部和后勤等多種區(qū)域，并提出了一種基于無人機(jī)的五層無人作戰(zhàn)生態(tài)系統(tǒng)架構(gòu)。此外，5G在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用仍面臨多項(xiàng)挑戰(zhàn)。其中最主要的問題是網(wǎng)絡(luò)安全。隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)字接入點(diǎn)數(shù)量的增加，潛在風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增加。網(wǎng)絡(luò)切片能夠在最大程度上解決此問題，但問題仍無法避免。技術(shù)魯棒性、互通、頻譜共享也需要考慮。回傳問題可能也是5G實(shí)施面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。由于數(shù)據(jù)速率和延遲方面的要求，可用技術(shù)較少。當(dāng)然首選技術(shù)是采用光纖，但它只能用于大型固定指揮部，而不適用于移動(dòng)指揮部或戰(zhàn)場(chǎng)上的移動(dòng)gNB。
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