国际瞭望|美国业界专家论述5G技术的军事应用

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关于即将到来的5G无线网络的新闻似乎无处不在，广告称其为革命性的或变革性的。的确，第五代无线技术的“超级力量”令人印象深刻：速度快、延迟得到改善、带宽容量也非常大。5G将为更多的设备提供连接，支持更大容量的视频和其他数字图像，并以更高的能力开拓物联网时代。5G将成为关键基础设施和自主车辆使用平台的基础，这将改变我们的日常生活。

美国运营商正在全国各城市建设移动5G网络，两年内，5G网络将会普及。

不过，专家忠告说，美国的网络只能在美国本土使用，它是为大城市的消费者设计的，而不是军队。为了使作战人员更好地利用网络，需要更多的创新、思想和政策。

最近举行的军队通信与电子协会（AFCEA）会议和其他公司活动中，行业专家们讨论了作战人员对5G的期望，参与活动的主要包括：AT&T公共部门总裁泽维尔•威廉姆斯；AT&T实验室总裁兼首席技术官安德烈•富埃奇；美国电话电报公司公共部门技术副总裁克里斯·史密斯；战略咨询无限责任公司首席执行官、已退役美国空军少将罗伯特·惠勒；威瑞森（Verizon）公共部门产品开发总监尼克·尼兰。《SIGNAL》杂志还采访了陆军指挥控制和通信战术前项目执行办公室（PEO C3T）的加里·马丁。

5G基本上包括两个元素。首先，它提供了4G设备的升级。在某些情况下，5G并不一定能取代4G；它将与4G协同工作。5G还引入了毫米波通信。威瑞森（Verizon）公司的尼兰说，不同的运营商将在5G中提供不同的频谱选择，一些在毫米波中，一些在传统频谱范围内。

他澄清说，5G的电信营销术语是超宽带，但对于那些从事频谱管理的人来说，这实际上是毫米波。然而，毫米波的缺点之一是它的范围较小，需要更多的基础设施。

尼兰解释说：“现在的大部分光谱是在4G上以700兆赫的频率传播，这对于非常远的距离来说是非常棒的，距离每一个宏蜂窝3到5英里。而毫米波的频谱将更加密集，更接近塔。因此需要更多的发射塔，更多的小蜂窝才能达到你想要的5G，但是这样做的好处是带宽。”

早在2007年威瑞森公司就开始竞标4G频谱。尼兰介绍说：“基本上，我们购买了全国大约20条高速公路，我们最大的竞争对手也购买了”。多年来，威瑞森（Verizon）公司修建了多达100至120条车道的通信高速公路。然而，他强调说，5G的频谱为28和390千兆赫，可以在全国范围内开辟了800兆赫的频谱——800车道的高速公路。运营商聚合允许公司根据需要在高速公路上移动数据流量，从而提高了网络的安全性和效率。他说：“这就是5G超宽带将要做的，你只要想象一下你可以在城市里做什么、在工厂里做什么，你可以在战场上做什么。这几乎是无限的。”

对于电话电报公司（AT&T）的威廉姆斯来说，“5G及其巨大的潜力有很多值得期待的地方”。5G将改变美国国土防卫的方式。他预测，这将加强智慧军事基地，加强远程医疗、公民参与、学校安全、投票登记、人口普查和公共工程等。

自2013年以来，美国电话电报公司已经在无线和有线网络上投资了1450亿美元。现在，该公司正专注于软件定义网络和开源网络操作系统，作为其平台的一部分，该平台将提供移动5G、固定无线和边缘计算能力。

美国电话电报公司（AT&T）实验室的富埃奇表示：“我们甚至还没有想到5G会有如此多的用例和技术。有可以放在指尖的芯片和传感器，以及具有高数据吞吐量的虚拟现实设备。5G也为融合网络提供了机会。尽管5G通常被认为是一种无线技术，但该技术的核心也适用于有线技术。这将改变企业和公共部门利用重要基础设施的方式。它还将改变每一个人或机器连接和工作的方式。”

5G还将为云带来全新的功能：去中心化平台。富埃奇说：“5G将带来一个高度分布式的计算环境，而不是我们今天所认为的由海量数据中心支持的云计算。”

一些运营商正在寻求美国本土的军用5G解决方案，其特点是所谓的智能基地概念。尼兰说：“我们在光纤上投资数十亿美元，用于5G的回程。我们需要确保美国空军基地有光纤。从这里开始，我们现在正在进行这些对话。基地上的一个宏蜂窝基站无法为整个基地提供5G。所以必须想出新的、有创意的方法，把5G小蜂窝送到更多的地方。”

史密斯说，美国电话电报公司已经在加利福尼亚州的欧文堡和路易斯安那州的波尔克堡部署了4G LTE网络，包括在基地的联合现场训练基地。他指出:“我们希望为基地提供跨领域的能力。有了4G LTE和5G，如果我们能让军方在部署之前就在他们居住、训练和运营的基地接受这一技术，他们就能利用这一频谱。一旦作战人员处在一个没有通信的环境中，这就变成了一场战术战，需要有针对性的能力。因此，问题变成了军方能在多长时间内利用强化的商业能力。”

史密斯还声称，5G在诺福克、弗吉尼亚或圣地亚哥等大型造船厂的智能码头平台方面，为海军提供了巨大的潜力。“这真的很令人兴奋，我认为那里有很多机会，无论是日常管理、跟踪资产或物资的进出。”

包括尼兰在内的许多专家都将机器人手术列为5G所能提供的战场功能，因为它的低延迟将使远程操作成为可能。“我可以让某人实时坐在那里做机器人手术。5G的实时能力也预示着它将很好地用于军用传感器。如果没有5G提供的那种管道和那种延迟，我今天就可以在不同的方面做我甚至无法想象的事情。我可以用实时传感器知道所有东西的位置。我可以成为金刚。我可以拥有战场上的信息。”

惠勒将军是三星和其他公司的顾问，他认为，对作战人员来说，先进的数据传输速度是非常有吸引力的能力。他说:“当你开始考虑5G，以及我为什么对它感到兴奋时，因为它是管道。它以每秒1吉比特的速度启动。1gig（即每秒1G），你口袋里有火吗。当你说毫米波的时候，它是稳定的，我在海外的测试中看到过。2.5到5 gig。那是个多大的通道啊。

他恳请军方用户好好了解5G，找出供应商的选项，成为一个苛刻的客户。“你可以跑的比1g快得多，所以实际上你可以要求更多，”他敦促道。

5G的另一个特点是定向性，不像4G那样是全方位的。惠勒将军说：“我实际上可以把它指向任何方向，你还可以在必要时使用多层光谱——这就是为什么我是5G的粉丝。我可以把不同的波形放在上面，我可以把它分叉。这意味着用户可以将不同的分类级别放在它上面，比如NIPRNet、SIPRNet、JWICS，即军方的非机密、机密和绝密网络。“我可以把它拆分，而且我可以做到这一点，而不需要用到硬件本身。”

惠勒将军表示，5G的延迟因子将是4G的十分之一，尽管在5G部署之初，它可能会从五分之一开始。他说:“当我想到战场，想到我可以在那里部署的所有传感器和我可以实时获得的数据，想象一下我们正在实时构建的画面，把武器对准目标。”

5G还具有固有的抗干扰性能。惠勒将军说：“另一件我喜欢的事情是，作为一个经常干扰世界各地事物的人，你可以很容易地将你的频谱分岔，这是一个非常好的能力。”他说，随着商业制造业生产600兆赫、700兆赫、2.5兆赫、3.5兆赫以及毫米波的芯片，“真棒，把所有这些特定的波段都干扰了。”

马丁指出，考虑到毫米波的较低范围，5G在前线作战基地的军事设施和战术应用中有特殊用途。有了传感器、摄像头和其他设备，5G技术可以实现周边安全。“在这种情况下，不必担心较低的范围是可以的，”他建议。“在某些情况下，你不希望信号传播得太远，因为敌人可以检测到它。”另一个为作战人员应用5G的应用是在指挥所。“它可以在指挥所车辆之间使用，”他说。“你不会担心有人检测到来自指挥所的信号太远，因为它衰减得相当快。”

此外，自主使用是高速、高容量网络的另一个逻辑应用。马丁说:“特别是在排级，你不需要很长很长的距离，像无人机和无人地面车辆将受益于5G这样的东西。”

5G对于仓库或军械库在部队保护和前门安全方面可能是一个福音，特别是当与生物识别技术相结合时，他继续说。“在未来的一年内，当你去机场时，潜在的生物特征意味着他们将能够在你走近柜台时检测到你，即使没有服务员，因为他们将通过你的指纹或光学特征检测到你是谁。它可以查询你的预订，打印你的机票，你甚至可能不需要拿出身份证。所以你可以想象在基地的前门。”

惠勒将军警告说，考虑到5G的消费市场重点，美国国防部领导人必须推动与军方需求相关的创新。这包括安全。所谓的3GPP（第三代伙伴关系项目）标准，即全球为使用5G而制定的互操作性标准，只针对消费者层面。“如果你没有正确的安全措施，你就会有麻烦，”将军警告说。“这就是这种万能药的缺点，这种革命性的能力。除非你把它和正确的安全措施结合起来，否则你已经制造了一个突出的漏洞。”

他说，另一个关于5G的问题是：找出如何处理它。

惠勒将军指出：“5G的首要问题是范式转变。你必须把注意力集中在这个问题上。很难让你的头脑去思考，你可以用这样的工具集做些什么。这是需要考虑的问题。”

编译：蓝荣钦（郑州信息工程大学），《慧天地》特约撰稿人

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编辑 / 毕欣慧  审核 / 李梦夏 张艺洪

指导：万剑华教授