轉(zhuǎn)自:信息安全與通信保密雜志社 自 5G 技術(shù)從 2019 年開(kāi)始大規(guī)模商用以來(lái),美國(guó)軍方對(duì) 5G 的關(guān)注力度明顯加大,最終于 2020 年 5 月和 10 月先后出臺(tái)《國(guó)防部 5G 戰(zhàn)略》和《國(guó)防部 5G 戰(zhàn)略實(shí)施計(jì)劃》(以下分別簡(jiǎn)稱《戰(zhàn)略》和《計(jì)劃》),以期將美國(guó)的軍用 5G 技術(shù)從預(yù)估階段快速推向應(yīng)用階段。按照《戰(zhàn)略》的設(shè)想,未來(lái)美軍將在 5G 等技術(shù)的基礎(chǔ)上,建立一套龐大、復(fù)雜且強(qiáng)韌的軍用網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)可將相距遙遠(yuǎn)的眾多傳感器和武器平臺(tái)連接起來(lái),并通過(guò)強(qiáng)大的算法幫助指揮官理解、塑造和適應(yīng)作戰(zhàn)環(huán)境,從而大幅改善美軍的作戰(zhàn)速度、精度和效率。如今這兩份文件已出臺(tái)近三年,美國(guó)的軍用 5G 技術(shù)已取得了哪些進(jìn)展?未來(lái)又將邁向何方?本文將力爭(zhēng)撥開(kāi)重重迷霧,為讀者找出這些問(wèn)題的答案。 一、政策支撐
《戰(zhàn)略》和《計(jì)劃》規(guī)劃了美國(guó)軍用 5G 技術(shù)的路線圖,近三年來(lái)美軍基本在按這兩份文件發(fā)展 5G 技術(shù),并于 2022 年 3 月成立了“5G 與未來(lái)通信”(5G and FutureG)跨職能團(tuán)隊(duì)來(lái)牽頭相關(guān)工作。盡管美軍自《計(jì)劃》后再未發(fā)布新的 5G 專項(xiàng)文件,但 2021 年至 2023 年間的三版《國(guó)防授權(quán)法案》均對(duì) 5G 領(lǐng)域的發(fā)展提出了要求:《2021 年國(guó)防授權(quán)法案》要求國(guó)防部建立 5G 治理結(jié)構(gòu)和論證部分 5G 技術(shù)的成熟度,《2022 年國(guó)防授權(quán)法案》要求各軍種聯(lián)合制定在軍事設(shè)施開(kāi)展 5G 試點(diǎn)項(xiàng)目的計(jì)劃,《2023 年國(guó)防授權(quán)法案》則要求國(guó)防部長(zhǎng)明確在各軍事設(shè)施部署 5G 技術(shù)的具體時(shí)間,同時(shí)要求各助理部長(zhǎng)制定向 5G 過(guò)渡的三年計(jì)劃。這種要求上的變化從側(cè)面反映出美國(guó)的軍用 5G 領(lǐng)域確實(shí)在穩(wěn)步發(fā)展之中。 此外為有效消除 5G 技術(shù)的安全風(fēng)險(xiǎn),美國(guó)國(guó)防部聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)安全與基礎(chǔ)設(shè)施安全局(CISA)于 2022 年 5 月發(fā)布報(bào)告《對(duì) 5G 安全評(píng)測(cè)流程的調(diào)查》。該報(bào)告提出了制定 5G 安全評(píng)測(cè)流程的五步法,即明確 5G 用例、劃定評(píng)估范圍、確定安全需求、將安全需求納入指導(dǎo)以及評(píng)估安全指導(dǎo)的不足和替代方案。無(wú)獨(dú)有偶,美國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全巨頭 MITRE 公司也于 2022 年 6 月推出了 5G 威脅知識(shí)庫(kù) FiGHT:FiGHT 收錄了 5G 可能面臨的幾乎所有網(wǎng)絡(luò)威脅,其將這些威脅劃分為橫向移動(dòng)等十余個(gè)大類,每個(gè)大類又包含了網(wǎng)絡(luò)嗅探等若干小項(xiàng),每個(gè)小項(xiàng)則給出了相應(yīng)的攻擊過(guò)程、關(guān)鍵資產(chǎn)和應(yīng)對(duì)措施。未來(lái)美軍很可能以這些成果為基礎(chǔ),建立更加完善的軍用 5G 開(kāi)發(fā)、評(píng)測(cè)與安全框架。 二、技術(shù)研發(fā)
自 2022 年以來(lái),美國(guó)至少有 12 處軍事設(shè)施參與了軍用 5G 技術(shù)的開(kāi)發(fā)與測(cè)試工作,另外還啟動(dòng)了多個(gè)研究項(xiàng)目以攻克技術(shù)難題。這些工作涵蓋了軍用 5G 技術(shù)的方方面面,其中指揮與控制網(wǎng)絡(luò)、智慧后勤、動(dòng)態(tài)頻譜共享、毫米波通信和虛擬技術(shù)等方面的進(jìn)展相對(duì)突出,值得重點(diǎn)關(guān)注。 2.1 5G 指揮與控制網(wǎng)絡(luò)全面開(kāi)花 眾所周知,指揮與控制是軍事領(lǐng)域最核心的能力之一,因此為了在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中贏得勝利,美國(guó)國(guó)防部近年來(lái)提出了“聯(lián)合全域指揮與控制”(JADC2)構(gòu)想。JADC2 希望把所有部隊(duì)的海量傳感器、裝備和人員都接入統(tǒng)一的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò),然后由先進(jìn)算法乃至人工智能根據(jù)任務(wù)需求和從各方匯集而來(lái)的數(shù)據(jù),高效計(jì)算出最佳行動(dòng)單位和方案,并迅速予以落實(shí),從而顯著提高美軍的作戰(zhàn)效能。顯而易見(jiàn),5G 技術(shù)傳輸速率快、傳輸容量大、可設(shè)置網(wǎng)絡(luò)切片且能形成高彈性的移動(dòng)式自組織網(wǎng)絡(luò)(MANET),正是建立 JADC2 骨干網(wǎng)絡(luò)的理想之選?!稇?zhàn)略》也明顯支持這一觀點(diǎn):在其規(guī)劃的 12 處測(cè)試設(shè)施中,有 5 處設(shè)施都旨在建立軍用 5G 網(wǎng)絡(luò)并測(cè)試其連通性,而另 2 處設(shè)施負(fù)責(zé)的動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)本質(zhì)上也是為了建設(shè) 5G 網(wǎng)絡(luò)。除此之外,美國(guó)陸軍也于 2022 年 3 月啟動(dòng)了“戰(zhàn)略與頻譜任務(wù)高級(jí)彈性信任系統(tǒng)”(S2MARTS)項(xiàng)目,以開(kāi)發(fā)能鏈接陸軍車輛和無(wú)人機(jī)的 5G 指揮網(wǎng)絡(luò)。 作為《戰(zhàn)略》的關(guān)注重點(diǎn),美國(guó)軍工巨頭近年來(lái)也應(yīng)時(shí)而動(dòng),紛紛提出基于 5G 網(wǎng)絡(luò)的指揮與控制方案,其中洛克希德·馬丁公司的 5G.MIL 方案尤其引人注目。5G.MIL 將依靠位于網(wǎng)絡(luò)邊緣的分布式網(wǎng)關(guān)來(lái)整合現(xiàn)有的軍用網(wǎng)絡(luò)乃至商用網(wǎng)絡(luò),并通過(guò)智能編排、數(shù)據(jù)管理和冗余設(shè)計(jì)等技術(shù),為美軍提供高度彈性的通信能力。2022 年 9 月,洛·馬公司和威瑞森公司利用 4 架無(wú)人機(jī)和兩個(gè)專用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),測(cè)試了經(jīng) 5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸流視頻和偵察數(shù)據(jù)的可行性,以此展示如何通過(guò)專用和公共網(wǎng)絡(luò)來(lái)擴(kuò)展 5G.MIL 的覆蓋范圍。2023 年 5 月,洛·馬公司聯(lián)合 Juniper Networks 公司開(kāi)發(fā)了 5G.MIL 方案所需的“任務(wù)型路由技術(shù)”,該技術(shù)可根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容、信息交換要求和任務(wù)優(yōu)先級(jí)對(duì)信息進(jìn)行排序,從而在主要信道被切斷等不利環(huán)境下,通過(guò)優(yōu)化和調(diào)整傳輸路徑來(lái)確保 5G.MIL 的連通性、實(shí)時(shí)性和安全性。 其它一些公司也提出了類似于 5G.MIL 的指揮與控制網(wǎng)絡(luò)方案,但進(jìn)展相對(duì)遲緩。2022 年 6 月,美國(guó)諾斯羅普·格魯曼公司提出了一種數(shù)字作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)有望將專用 5G 網(wǎng)絡(luò)的高速、低延遲和網(wǎng)絡(luò)安全特性與商用5G 的靈活性和可擴(kuò)展性相結(jié)合,從而在各類安全網(wǎng)絡(luò)之間快速、無(wú)縫地共享數(shù)據(jù)。同月,美國(guó) Viasat 公司宣布為支持“遠(yuǎn)征先進(jìn)基地行動(dòng)”(EABO),將研究 5G 動(dòng)態(tài)射頻頻譜以及自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與管理能力,以便通過(guò) 5G 節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn) EABO 中的低攔截率/低偵測(cè)率(LPI/LPD),同時(shí)也將研究如何通過(guò)數(shù)字孿生模型、5G 移動(dòng)邊緣計(jì)算(MEC)和人工智能實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)邊緣計(jì)算,以及如何在激烈對(duì)抗的動(dòng)態(tài)環(huán)境下快速部署和操作移動(dòng)式裝備。 盡管目前尚以研究和測(cè)試為主,但美軍其實(shí)已開(kāi)始推動(dòng) 5G 指揮與控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際部署。2023 年 3 月,Hughes 公司宣布將聯(lián)合 Dish 公司在惠德比島海軍航空站(NASWI)建設(shè)獨(dú)立的 5G 網(wǎng)絡(luò),以利用數(shù)據(jù)包處理核心、無(wú)線電訪問(wèn)、衛(wèi)星訪問(wèn)、邊緣云訪問(wèn)以及安全與網(wǎng)絡(luò)管理等技術(shù)來(lái)改善NASWI 基地的網(wǎng)絡(luò)彈性。2022 年 1 月,美國(guó) Fenix 公司宣布向加州國(guó)民警衛(wèi)隊(duì)提供“女妖”(Banshee)系列基站,這些基站能夠連通包括 5G 和 4G網(wǎng)絡(luò)以及手機(jī)和無(wú)人機(jī)在內(nèi)的各種軍用與商用無(wú)線電、網(wǎng)絡(luò)及硬件(背包式的“女妖”戰(zhàn)術(shù)無(wú)線電(BTR)系統(tǒng)最多可連接 256 件終端裝備,車載式的“女妖”移動(dòng)無(wú)線電(BMR)系統(tǒng)則最多可連接 800 件終端裝備),并利用多模通信系統(tǒng)和邊緣計(jì)算能力形成一定范圍的 MANET。 2.2 5G 智慧后勤步入實(shí)用化階段 智慧后勤是美國(guó)軍用 5G 技術(shù)進(jìn)展最快的領(lǐng)域,考慮到 5G 技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的巨大推動(dòng)作用,以及亞馬遜等美國(guó)公司早在 2012 年就開(kāi)始使用倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人的事實(shí),美軍在該領(lǐng)域取得顯著進(jìn)展并不令人意外。最典型的智慧后勤應(yīng)用場(chǎng)景是“智慧倉(cāng)庫(kù)”(Smart Warehouse),即基于 5G 網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。2022 年 2 月和 2023 年 4 月,AT&T 公司和 Federated Wireless 公司先后在科羅納多海軍基地(NBC)和奧爾巴尼海軍陸戰(zhàn)隊(duì)后勤基地(MCLBA)完成了各自“智慧倉(cāng)庫(kù)”系統(tǒng)的測(cè)試工作,并隨即啟動(dòng)了“智慧倉(cāng)庫(kù)”的正式建設(shè)工作。這些系統(tǒng)均采用了自動(dòng)叉車、智能安全攝像頭以及內(nèi)置射頻識(shí)別(RFID)模塊的智能包裹等技術(shù),能夠自動(dòng)識(shí)別、記錄、整理、存儲(chǔ)、檢索和運(yùn)輸物資。其中 AT&T 公司的系統(tǒng)更加先進(jìn),數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到 3.9 Gbps,延時(shí)小于 10 毫秒;Federated Wireless 公司則相對(duì)遜色,這兩項(xiàng)參數(shù)分別為 1 Gbps 和 15 毫秒。 軍事后勤的范圍并不僅限于倉(cāng)儲(chǔ),美軍自然也將 5G 技術(shù)用到了裝備的補(bǔ)給與維護(hù)上。2023 年 1 月,佐治亞理工學(xué)院研究所(GTRI)宣布為 NASWI基地建設(shè)基于 5G 網(wǎng)絡(luò)的加油規(guī)劃系統(tǒng),該系統(tǒng)將通過(guò) 5G 網(wǎng)絡(luò)獲取加油車的位置和排隊(duì)信息等數(shù)據(jù),再由人工智能程序根據(jù)這些數(shù)據(jù)和飛行計(jì)劃優(yōu)化加油方案,從而大幅縮短飛機(jī)的等待時(shí)間和人工溝通負(fù)擔(dān)。2023 年 4 月,洛克希德·馬丁公司在 UH-60“黑鷹”直升機(jī)上測(cè)試了一項(xiàng)基于 5G 網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)模式,即維護(hù)人員不再單獨(dú)分析每架直升機(jī)的數(shù)據(jù),而是將這些設(shè)備中的數(shù)據(jù)統(tǒng)一導(dǎo)入服務(wù)器,再由人工智能程序根據(jù)飛機(jī)狀態(tài)和機(jī)隊(duì)歷史數(shù)據(jù)計(jì)算出最佳維護(hù)方案,然后通過(guò) 5G 網(wǎng)絡(luò)將方案發(fā)送到維護(hù)人員的便攜設(shè)備上。如果這種維護(hù)模式反響良好,未來(lái)還可能擴(kuò)展到地面、水面和水下裝備上。 2.3 穩(wěn)步推進(jìn)動(dòng)態(tài)頻譜共享研究 盡管美軍深知 5G 網(wǎng)絡(luò)的種種優(yōu)點(diǎn),但其多年前就已將 3.1–3.45 GHz等 5G 主力頻段分配給了雷達(dá)和衛(wèi)星等軍事裝備,這意味著一旦大規(guī)模建設(shè)商用或軍用 5G,就很可能對(duì)這些裝備造成強(qiáng)烈的信號(hào)干擾。美國(guó)已為此考慮了多種解決方案,包括由聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)等監(jiān)管機(jī)構(gòu)規(guī)定保護(hù)頻帶和各軍種之間的頻率間隔,讓艦艇等軍事裝備與 5G 基站保持一定距離,以及限定天線的發(fā)射功率、類型和角度等。然而這些舉措顯然會(huì)嚴(yán)重限制5G 的使用,實(shí)非治本之道,所以《戰(zhàn)略》明確提出研發(fā) 5G 動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù),希望通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn) 5G 頻段的軍民兩用乃至多裝備共用。 為推動(dòng) 5G 頻譜共享,美國(guó)國(guó)防部先于 2020 年 6 月宣布將在廷克空軍基地(TAFB)測(cè)試頻譜共享技術(shù),又于 2021 年 12 月在希爾空軍基地(HAFB)建成專用 5G 網(wǎng)絡(luò),以測(cè)試在機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)與 5G 網(wǎng)絡(luò)之間動(dòng)態(tài)共享 3.1–3.45 GHz 頻段的可行性。此外在 2022 年 8 月,國(guó)防部在其“創(chuàng)新超越 5G”(IB5G)計(jì)劃中新增了 3 個(gè)研發(fā)項(xiàng)目,其中 Zylinium Research 公司的“頻譜交換”系統(tǒng)采用了開(kāi)放應(yīng)用程序接口(API)和頻譜交換協(xié)議(SEP),其能按數(shù)十毫秒的時(shí)間段將頻譜分配給小至數(shù)千赫茲的 5G 網(wǎng)絡(luò)切片,從而在多個(gè)用戶同時(shí)爭(zhēng)奪同一頻段時(shí)合理調(diào)度和分配頻譜資源。而在國(guó)防部之外,美國(guó)國(guó)家頻譜聯(lián)盟(NSC)也于 2021 年 10 月組建了“合作推進(jìn)可信的全局式頻譜解決方案”(PATHSS)工作組,該工作組由來(lái)自政府、企業(yè)和學(xué)術(shù)界的 198 名成員組成,主要負(fù)責(zé)討論和統(tǒng)籌軍政企各方的 5G 頻段使用方案。 2.4 軍用毫米波通信技術(shù)異軍突起 5G 網(wǎng)絡(luò)可使用 450 MHz–6 GHz(俗稱“厘米波”)和 24–100 GHz(俗稱“毫米波”)等波段,其中毫米波的優(yōu)點(diǎn)在于傳輸速度更快,信道更穩(wěn)定和頻譜資源更豐富,缺點(diǎn)則是成本更高、覆蓋范圍更小以及最為致命的穿透力過(guò)弱。毫米波的缺點(diǎn)決定了其難以大規(guī)模商用,但在軍事領(lǐng)域卻未必如此:美軍往往愿意付出更高的成本來(lái)獲得更好的性能;較小的信號(hào)覆蓋范圍意味著更難以被敵方偵知;毫米波雖不適用于遍布障礙物的地面環(huán)境,但卻適合于空曠的空中和海面環(huán)境。所以盡管 5G 毫米波技術(shù)在商業(yè)市場(chǎng)上舉步維艱,但近年來(lái)美軍仍在嘗試將其用于軍事領(lǐng)域。 飛行距離較短的小型無(wú)人機(jī)顯然是測(cè)試 5G 毫米波技術(shù)的理想平臺(tái),因此在 2022 年 5 月,洛·馬公司和威瑞森公司就測(cè)試了基于毫米波的無(wú)人機(jī)情報(bào)、監(jiān)視與偵察(ISR)能力:4 架執(zhí)行 ISR 任務(wù)的無(wú)人機(jī)與兩個(gè)專用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)建立鏈接,進(jìn)而通過(guò) 5G 毫米波鏈路實(shí)時(shí)傳輸 ISR 射頻數(shù)據(jù)和流視頻數(shù)據(jù),并在網(wǎng)絡(luò)邊緣利用高級(jí)信號(hào)處理算法處理數(shù)據(jù),使戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)能直接呈現(xiàn)在直播視頻中。此外在 2022 年 1 月,英國(guó) Blu Wireless 公司在新加坡和法國(guó)測(cè)試了基于 5G 毫米波技術(shù)的艦間通信技術(shù),試驗(yàn)表明艦艇相距 1 公里時(shí)的傳輸速率為 1 Gbps,相距 4 公里時(shí)為 100 Mbps,打破了艦間通信的數(shù)據(jù)傳輸速率紀(jì)錄??紤]到英美間的親密關(guān)系,美軍完全可能將該技術(shù)納為己用。 2.5 5G 虛擬技術(shù)前景充滿變數(shù) 許多科幻電影已展示過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)和虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)等虛擬技術(shù)的軍事價(jià)值,但受制于帶寬和延時(shí)等因素,現(xiàn)實(shí)中虛擬技術(shù)的表現(xiàn)始終不盡如人意,不過(guò)隨著 5G 的興起,這一局面或?qū)⒂兴挠^。2020 年 6 月,美國(guó)國(guó)防部在圣安東尼奧聯(lián)合基地(JBSA)啟動(dòng)了基于 5G 網(wǎng)絡(luò)和虛擬技術(shù)的遠(yuǎn)程醫(yī)療培項(xiàng)目,以期不在現(xiàn)場(chǎng)的醫(yī)學(xué)專家能根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)、高清視頻圖像和傷患的電子病歷等形成醫(yī)療意見(jiàn),然后通過(guò) 5G 網(wǎng)絡(luò)向佩戴 AR/VR 設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)生提供直觀的遠(yuǎn)程指導(dǎo),從而改善美軍的醫(yī)療能力。然而美軍此后再未公布過(guò)相關(guān)工作,考慮到軍事意義更強(qiáng)的其它 5G 技術(shù)都多多少少有所進(jìn)展,JBSA 的研究和測(cè)試工作或許并不順利。 除遠(yuǎn)程醫(yī)療外,美軍也在嘗試將基于 5G 網(wǎng)絡(luò)的虛擬技術(shù)直接用于作戰(zhàn)行動(dòng)。目前美國(guó) AT&T 公司已向卡瓦佐斯堡(舊稱胡德堡)軍事基地提供“儀表化多路綜合激光交戰(zhàn)系統(tǒng)”(I-MILES),該系統(tǒng)可讓士兵使用激光發(fā)射器相互“交戰(zhàn)”,并由士兵穿戴的接收終端來(lái)確定“傷亡”情況。這些“交戰(zhàn)”和“傷亡”數(shù)據(jù)將通過(guò) 5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至訓(xùn)練系統(tǒng),以幫助指揮官改善演練效果。此外美國(guó)微軟公司也在為美國(guó)陸軍開(kāi)發(fā)“綜合視覺(jué)增強(qiáng)系統(tǒng)”(IVAS),該系統(tǒng)可通過(guò) 5G 網(wǎng)絡(luò)將坐標(biāo)、數(shù)字地圖和視頻等情報(bào)實(shí)時(shí)投影到士兵的頭戴式顯示器上,甚至協(xié)助士兵瞄準(zhǔn)目標(biāo)。不過(guò)在 2021 年的 IVAS原型測(cè)試中,80%的使用者表現(xiàn)出惡心、眼睛疲勞和頭痛等癥狀,再加上IVAS 的尺寸和重量仍然較大,以及產(chǎn)生的光亮容易暴露士兵位置等問(wèn)題,美國(guó)國(guó)會(huì)于2022 年7 月決定將IVAS 的預(yù)算從4 億美元削減至5000 萬(wàn)美元,這意味著美軍恐怕無(wú)法在短期內(nèi)獲得基于 5G 網(wǎng)絡(luò)的單兵虛擬裝備。 三、幾點(diǎn)啟示
3.1 5G 與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)趨向深度融合 雖然 5G 技術(shù)可為美軍提供低延遲的高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò),但即便是 5G 厘米波,其最大通信距離也僅有數(shù)公里,理想的通信距離甚至只有百余米。此等距離遠(yuǎn)小于軍事領(lǐng)域常用的短波和長(zhǎng)波(超過(guò)一千公里),因此并不適合遠(yuǎn)距離通信。這樣一來(lái),美軍自然想到了將 5G 網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星相結(jié)合,從而使指揮所等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)既能通過(guò)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信,又能通過(guò) 5G 網(wǎng)絡(luò)與附近的無(wú)人機(jī)等裝備進(jìn)行高速的海量數(shù)據(jù)傳輸(如傳輸實(shí)時(shí)視頻)。例如在 2023年 3 月,美國(guó)國(guó)防創(chuàng)新單位(DIU)的代表就在“2023 年衛(wèi)星”大會(huì)上表示,美國(guó)空軍和太空軍已將 5G 方案納入“混合太空架構(gòu)”構(gòu)想,未來(lái)有望建立涵蓋地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星、低地球軌道(LEO)衛(wèi)星、平流層高空平臺(tái)和地面/海面系統(tǒng)的多路徑通信體系。事實(shí)上,第 2.1 節(jié)中 Hughes公司為 NASWI 基地建設(shè)的 5G 網(wǎng)絡(luò)就將具備衛(wèi)星訪問(wèn)能力:該網(wǎng)絡(luò)將訪問(wèn)JUPITER 系列 GEO 衛(wèi)星,這將使其覆蓋范圍從美國(guó)西海岸擴(kuò)展到東海岸,并提供超過(guò) 100 Mbps 的下載速度,此外該網(wǎng)絡(luò)未來(lái)還有望接入 OneWeb 公司的 LEO 衛(wèi)星星座。另外值得注意的是,在 2022 年 6 月,全球無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)組織 3GPP 發(fā)布了第 17 版 5G 通信標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)的一大亮點(diǎn)是首次明確了 5G 技術(shù)與衛(wèi)星等非地面網(wǎng)絡(luò)的集成與連接規(guī)范,而這無(wú)疑將有效推動(dòng)美軍 5G 網(wǎng)絡(luò)與本國(guó)乃至盟友衛(wèi)星的深度融合。 3.2 人工智能尚無(wú)法管理 5G 網(wǎng)絡(luò) 在 ChatGPT 引發(fā)商用人工智能熱潮之余,美軍也并未忽視人工智能在軍用 5G 領(lǐng)域的巨大潛力。以美軍近年最為重視的 JADC2 為例,5G 網(wǎng)絡(luò)可將美軍擁有的海量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(包括計(jì)算平臺(tái)、用戶設(shè)備和傳感器等)無(wú)縫連接起來(lái),若再由人工智能處理這些節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),該 5G 網(wǎng)絡(luò)就能持續(xù)感知變化不定的軍事環(huán)境,并根據(jù)預(yù)設(shè)條件將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)調(diào)整至最佳狀態(tài),或?qū)⑶閳?bào)自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)至相關(guān)裝備,從而幫助指揮官及無(wú)人機(jī)等自主系統(tǒng)快速作出正確決策。不過(guò)受限于技術(shù)水平和軍事風(fēng)險(xiǎn),這種“人工智能型 5G 網(wǎng)絡(luò)”當(dāng)下還只是遠(yuǎn)景目標(biāo),目前美軍的研發(fā)重點(diǎn)是人工智能的信息分析能力,5G 網(wǎng)絡(luò)僅作為人工智能的數(shù)據(jù)傳輸途徑,兩者的結(jié)合并不緊密。舉例來(lái)說(shuō),洛·馬公司測(cè)試了用人工智能來(lái)分析 UH-60“黑鷹”直升機(jī)的飛行數(shù)據(jù),進(jìn)而根據(jù)這些數(shù)據(jù)提出合理的維護(hù)方案;GTRI 測(cè)試了用人工智能來(lái)分析 NASWI 基地的各類飛行計(jì)劃,進(jìn)而相應(yīng)調(diào)整該基地的加油規(guī)劃;AT&T公司則測(cè)試了與高清攝像頭相連的人工智能系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠識(shí)別輸送帶上的物體類型(甚至能區(qū)分彎曲角不同的彎管)及數(shù)量,并加以分類。盡管人工智能的應(yīng)用范圍還較為有限,但考慮到其有望大幅提升 5G 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率,未來(lái)美軍勢(shì)必會(huì)嘗試用人工智能來(lái)管理 5G 網(wǎng)絡(luò),只是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)還尚需時(shí)日。 3.3 頻段之爭(zhēng)或?qū)⑾魅?5G 軍事潛力 盡管美軍啟動(dòng)了不少 5G 技術(shù)項(xiàng)目,但阻礙其廣泛使用 5G 網(wǎng)絡(luò)的最大障礙或許還不是技術(shù)問(wèn)題,而是最宜用的 5G 厘米波頻段已被軍用雷達(dá)和衛(wèi)星等裝備占用。為化解這一矛盾,F(xiàn)CC 于 2020 年提出“公民寬帶無(wú)線電服務(wù)”(CBRS)共享模式,即把用戶分為“既有訪問(wèn)權(quán)”用戶、“優(yōu)先訪問(wèn)權(quán)”用戶和“一般授權(quán)訪問(wèn)”用戶三個(gè)等級(jí),其中優(yōu)先權(quán)最高的“既有訪問(wèn)權(quán)”用戶是早已在使用規(guī)定頻段的政府和軍方部門,“優(yōu)先訪問(wèn)權(quán)”用戶是競(jìng)拍到優(yōu)先訪問(wèn)許可證(PAL)的無(wú)線服務(wù)提供商,優(yōu)先權(quán)最低的“一般授權(quán)訪問(wèn)”用戶則是其他所有人。CBRS 要求下一級(jí)用戶不能干擾上一級(jí)用戶,為此所有用戶都必須安裝可自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率的“頻譜訪問(wèn)系統(tǒng)”(SAS),以管理各方對(duì)頻譜的使用。在 CBRS 的推動(dòng)下,F(xiàn)CC 于 2021 年 3 月成功拍賣軍事價(jià)值較小的 3.45–3.55 GHz 頻段,然而美軍以相關(guān)裝備過(guò)于重要和昂貴為由,極力反對(duì)繼續(xù)拍賣 3.15–3.45 GHz 頻段。舉例來(lái)說(shuō),承擔(dān)戰(zhàn)略反導(dǎo)任務(wù)的 AN/SPY 系列雷達(dá)就在使用 3.3–3.45 GHz 頻段,而重新設(shè)計(jì)該雷達(dá)的成本將超過(guò) 1200 億美元。考慮到美軍在 2023 財(cái)年的預(yù)算“僅為”8580 億美元,加上 AN/SPY 只是受到影響的眾多裝備之一,改造這些裝備的成本必勢(shì)必超出美軍的承受能力,這意味著這些裝備很可能將繼續(xù)占用 5G 頻段。在此狀況下,美軍可能將被迫只使用應(yīng)用場(chǎng)景有限的 5G 毫米波頻段,或只在限定區(qū)域使用 5G 網(wǎng)絡(luò),結(jié)果就是難以發(fā)揮 5G 技術(shù)的所有軍事潛力。 |
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