5G通信技术在陆军通信中的应用

万露

5G，即第五代通信技术。与当前的4G网络相比，5G网络具有以下3大优势。第一，更快的下载速度。5G的下载速度至少可达到4G网速的10倍，最高可达100倍。第二，更低的延迟。目前4G网络的延迟约为3050毫秒，而5G网络则能达到1毫秒甚至更低的延迟。第三，更大的容量。5G的大容量意味着网络将同时更好地应对更多的需求，从物联网设备生成的数据、虚拟现实体验到同步高清视频流，都将得以实现。第四，更高的可靠性。5G将会是可靠度非常高的网络，这将使5G广泛用于一些关键行业，如健康行业和互联网汽车行业。第五，更强的灵活性。网络切片可以将一个物理5G网络划分为多个虚拟网络，因此运营商可以根据使用要求来使用正确的“切片”即可。

从军用方面来说，5G可以提高战场的通信速度，使信息传输更加快速稳定，保障信息的及时性和集成性，为武装部队提供更大的系统容量、更多的设备连接以及超高速传输。国际知名智库战略和国际研究中心（CSIS）高级副总裁詹姆斯·路易斯在2018年12月发布的研究报告《5G将如何塑造创新和安全：入门读本》中预测：“5G将成为新型军事技术的基础，如机器人、人工智能和一些先进的传感设备。”

当前，为了在5G领域处于领先地位，各国展开了激烈的竞争。2018年12月，美国国际战略研究中心发布题为《5G技术将重塑创新与安全环境》的报告。报告将5G通信技术的竞争上升为国家层面的战略竞争，认为当敌对力量涉及5G通信技术的竞争时，国家安全就会出现薄弱点，面临风险。5G通信技术将从两个方面对未来智能化战争产生重要的推动作用。一方面，5G通信技术的通信特性使各国能够在未来战场上更加有效地指挥控制各种无人系统。而5G网络的高速率、低延时的特性将使得对战场各类无人系统的操控更加精准、各类作战系统的自主操控能力将得到极大提升。另一方面，5G通信技术将进一步与人工智能技术相融合，从而能够提升战场智能化程度。由于未来战场5G网络将接入大量不同类型的战场终端，并随之产生可观的战场数据，基于5G的军用通信系统将对未来智能化战场起到举足轻重的作用。

5G在军用通信系统中的应用前景

军用通信系统在现代化战争中占据着重要地位，发挥着不可替代的作用。以信息化和网络中心化为核心的现代战争中，军用通信技术能够高效、稳定、可靠的分发与共享情报、指挥等信息，将战场上不同的平台联通为一个作战网络，实现体系作战。在实际作战过程中，各单元必须借助无线通信技术，进行必要的信息交流，并实时跟踪作战情况，灵活变动作战计划。而军事通信在异构网络的保护下运行，需要在全球范围内提供可彼此协作的语音、视频和数据服务，并根据安全策略、传输需求和终端用户的个人需求进行划分。5G通信技术作为一种聚合技术，包含了一系列网络制式和技术，可以为终端用户提供传统语音、视频和数据需求方面的服务。比如，目前5G研究的关键性技术主要有大规模的MIMO天线阵列、超密集组网、高频段通信、非正交多址接入（NOMA）技术等，这些技术都将被广泛应用到军事通信中，为战场士兵通信、人机通信等实现技术保障。

现代战争的指挥系统已经将装备单兵综合战斗系统的参战士兵作为一个节点纳入战场自动化指挥和控制的信息平台中，在战场上，每一个参战士兵都是战场信息网中的一个节点、一个终端。单兵通信系统是单兵综合战斗系统的一个重要组成部分。它可作为单兵侦察通信系统，可在战斗中实施抵近侦察、敌后渗透侦察以及战场态势信息的通信联络等任务。士兵已经成为现代战争中非常重要的一部分，世界各国也早已推出各种研究项目，例如美国未来部队战士（FFW）、英国未来步兵技术（FIST），其目的就是創建完全集成的作战系统。除了在保护子系统和武器子系统上的巨大改进外，另一主要方面是为士兵提供先进的视觉、语音和数据通信设备，以此提升在军事网络的操作边缘提供重要信息的能力。

未来智能化战争对战场士兵通信提出了很高的要求，主要体现在三个方面。

一是通信传播，主要包括作战过程中的语音传输、图像传输和视频传输。比如，一小队协同部署的步兵部队通过可穿戴无线通信设备，在混乱的城市作战环境中接收和发送指令。随着部队在该环境下前进，他们之间的通信要求也会随时发生变化，从语音信息、文字信息、图像信息到实时的视频信息，都需要高效快速的传输以保障信息的及时性和有效性。目前，4G LTE的频段最高频率约在2吉赫兹左右，其可用频谱带宽只有100兆赫兹。相比之下，基于毫米波的5G通信，其频谱宽带可翻10倍，时延可精确到毫秒级，因此在战场通信传输方面可以实现更加快速、清晰的传输。

二是通信保密。为了实现以网络为中心的最佳作战，战场信息除了必须在士兵中间进行有效传输，同时也要保持较低的可侦察性和可拦截性。目前，因频段资源的短缺，军用移动通信系统和民用移动通信系统常发生频段重叠使用、互相干扰的问题。5G通信技术不仅充分利用了现有的通信资源，同时也向毫米波通信资源扩展，从而使军队可以拥有专门频率，士兵通信可通过军队专有频段进行传输，从而提高军队通信的安全性。

5G将极大地提高战场单兵态势感知能力

三是无线通信设备电池能耗问题。常规的网络数据传输会消耗很大的能量，在现代战场中，士兵间通信依靠的是随身穿戴或是携带的无线通信设备，电池进行更换或充电有时往返要耗时数天。因此，若通信功耗问题得以解决，将极大推动智能化设备在战场上的广泛应用。5G通信技术在提高数据传输速率的同时能够大幅降低数据传输过程中的能耗，提高无线通信设备的电池使用效率，保障战场士兵通信效率。

在战场上，地面无人车可以代替人类完成高危、繁重的工作，如侦察、扫雷、工程建设等，从而减少士兵伤亡。同时，无人车也可以运输军用物资，提高军队作战效率，是未来作战系统中重要的组成部分。各国很早就开始了无人车的研究，2004年，美国国防高级研究计划局（DARPA）就发起了名为“DARPA Grand Challenge”的沙漠无人车竞赛，旨在推进无人车在军事领域方面的应用;以色列也是军用无人车开发和应用的先驱者，其研制的多用途无人车“守护者”可对军事基地、重要管线、边境线等执行巡逻任务;俄罗斯在2015年也推出了三款新型乌兰系列无人车;英、法、德等也在积极发展多款地面无人车。

无人车系统通过不同的输入，如传感器、摄像机等传输的数据做出决策，从而进一步采取适当的行动。无人车的性能则取决于诸多因素，包括处理速度、能耗、电池寿命和运行时间等，5G通信技术将使得无人车在这些方面有显著的提升。

首先，低延时的通信技术将极大提高无人车的处理速度。当士兵使用触觉或力传感器来维持对机器人运动的控制时，要求达到毫秒级的延迟。一些视觉反馈的场景则需要达到10毫秒的往返延迟，这样的响应时间意味着对高带宽的需求。虽然WiFi和4G也能进行传输，但各有其缺陷。WiFi不支持快速切换，在WiFi热点覆盖范围出入的无人车可能会受到不同程度的损坏，比如发生应用程序重启，需要时间重新建立连接。虽然可以通过让无人车同时接收更多WiFi通道来解决切换问题，但随之而来的是成本的增加和复杂性的提高。而4G虽然能较好地控制干扰和切换，但其带宽和频谱有限，无法很好满足无人车的需求。而5G通信技术具有大容量和低延迟的特点，它将LTE接入与新的空中接口结合在一起，提供更广的覆盖范围、更大的带宽以及毫秒级的延迟，能够更好地满足无人车在战场上的通信需求。

5G将实现士兵与武器装备的快速可靠连接，进而掌握战场主动权

其次，5G通信技术的应用也将降低无人车的能耗，延长其电池寿命。一些战场无人车是士兵通过远程控制器进行操控的，远程控制器是一个固定的基站，接收来自无人车的数据，进行数据处理，做出决策，再把决策传递给无人车。在这个过程中，数据传输（通常使用WiFi或蜂窝网络）和控制器都会对无人车的能耗产生影响。到目前为止，已经出现了几代具有不同延迟和数据速率的蜂窝网络，其中最重要的是3G、4G 和5G。相比之下，使用5G通信技术的无人车能耗最低，决策速度最快。比如，传递4K画质的图像时，比起4G网络，5G比其少消耗约41焦耳的能量，但决策速度却快上约1.7秒。

最后，5G网络对无人车实现完全自主导航也将起到关键作用。无人车要在路况复杂的战场上自主完成任务，需要依赖其系统中的智能导航系统通过车身上的传感器和摄像头采集周围环境的图像进行建图，从而规划行车路线。与传统的导航系统相比，智能导航系统所建立的地图包含更多的信息，除了道路形状、通行方向、车道等信息，还包含障碍物的类别，道路标志识别等。在行进过程中，无人车之间还能通过车载通信设备实时通信，以控制方向盘，调整速度，避免碰撞，实现任务之间的相互配合。这些功能都必须依靠5G网络的超大带宽和超低延时特点得以实现。

5G通信技术对军事的影响

5G可以改善战场通信，使信息传输更快、更稳定，从而提高信息的及时性和集成性。理论上，5G可以提供实现物联网和人工智能在战场上充分发挥潜力所需要的快速传输和带宽。从这点来看，5G可以帮助实现军事智能化。就像5G可以在智能城市实现大规模的机器间的通信一样，随着战争从“信息化”向“智能化”的转变，基于相似网络下的传感器和设备就显得非常有优势。基于5G的大范围集成的基础设施可以为各国提供运营上的优势，通过数据分析效率的不断提高，或许还能实现实时协调或指挥控制，提高态势感知能力。

5G将使战场联通更为顺畅，体系更为复杂，同时电磁环境也更加复杂

5G时代，军事智能化将极大改变战场形态。军队作战利用增强现实技术，可实现对目标物方位识别、远程侦察和预警，及时快速更新情报，刷新单兵或基层指挥员作战电腦上的战场资讯，实现指挥网络化、及时化、一体化战场控制。一旦5G通信系统全球部署，将具有与军用通信系统相同甚至更强的服务能力。各类军用移动终端除接入军中战术通信网络外，也可以直接利用5G通信网络，进行加密数据通信，为军队提供“广覆盖、高速率、强兼容”的空地一体化备份通信能力，极大提升战场的信息化保障能力。

当前，各国都在积极探索5G时代在军事方面的潜力。在未来的智能化战争场景中，或许将能够通过5G建立一个延伸至市级的国家网络体系，并迅速动员大量资源支持战争。军民共用通信系统的构建使军方能够从民用经济和基础设施中获益。各国在致力构建基于5G的军民共用通信系统上都做出了相当的努力。

2018年12月1日，韩国电信、LG UPlus和SK电讯三家运营商开通了5G商业网络，韩国成为亚洲首个开通5G商业网络的国家。SK电讯在一份新闻稿中正式宣布了5G的推出。该公司拥有迄今为止最广泛的商业部署，目前在韩国的13个城市和县都有服务。而韩国电信和LG UPlus在同一天启动了各自5G网络的商业接入，不过目前似乎规模较小。多家媒体报道称，韩国电信在光通信推出了首个5G服务，该公司已在首尔和韩国其他6个大城市部署了5G基础设施。

美国也将网络部署作为国家信息安全的核心内容。互联网如“神经系统”一般，融入美国社会的各个领域。美国将关键基础设施作为国家网络安全保障的重点，政府、网军、企业和社会组织作为国家网络安全保障的主体，协调配合，共同保障国家网络安全。2017年5月，T-Mobile宣布，2020年将实现5G的全国覆盖。爱立信、英特尔将与T-Mobile合作开展5G部署，使用600MHz无线频率，到2020年完成实时的、移动的全国5G建设，重点是5G热点。2018年，Verizon宣布将在美国3～5个城市推出5G居民宽带服务，目前，Verizon的5G试验已在加利福尼亚、乔治亚、马萨诸塞、密歇根、新泽西、德克萨斯和华盛顿特区展开。

结语

5G不仅仅拥有巨大的商业价值，在军事应用方面更是有非常广阔的应用前景。5G技术是未来智能化战场的关键，更多的智能设备，如机器人、人工智能、无人车、主站坦克等将在基于5G的信息系统中实现战场互联，协同配合。5G也将明显提升未来战场的信息共享速度，实时传输包括文字、语音、图像、视频之类的作战信息数据。作战指挥人员可以通过云计算技术，快速分析战场形势，实现决策优势，也可以通过高清视频通信，实现可视化指挥模式。5G将有潜力助力军队构建更加完善的军事物联网体系，实现一个“万物互联”的未来战场。

责任编辑：彭振忠