基于5G 网络的军队野战与应急通信系统组网方案研究

黄志勇

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

0 引言

随着5G 商用进程的推进，5G 技术已经融入到人民生活、经济发展、社会运行的方方面面。目前，工信部已向三大运营商和中国广电发布了5G 牌照，但6GHz 以下频段并未完全分配，同时我国也在推动6GHz 新增频段列入2023年世界无线电通信大会研究议题，未来为了更好地平衡IMT 和卫星、国防等业务的发展，很有可能会分配部分5G 频段给军队使用。获得专用频段，将有助于5G 技术在军队的发展应用。同时，由于5G 技术在大带宽、低时延、高可靠、强安全上的特点，将更加深入地融入到军队通信与指控系统中，实现其数字化、网络化、智能化转型的目标。

1 现状分析

军队通信与指控系统是指依托有线和无线通信手段，为军事指挥人员在战争中掌握全面情况，迅速决策并下达行动命令使用的自动化指挥系统。有线通信手段主要应用于后方固定指挥机构，无线通信手段主要应用于前方移动指挥机构，移动指挥机构所使用的通信系统又可以细分为面向城市维稳、应急处突的应急通信系统，以及面向实战的野战通信系统。

1.1 应急通信系统

应急通信系统多以通过改装民用大型客车、中型客车、小型越野车，加装通信设备、计算机网络、视音频、会议系统、车载电源等装备，作为前进指挥所，处置城市突发事件，担负维护稳定的任务。应急通信系统常用的移动通信手段包括短波和超短波电台通信、单兵（2G/4G/集群）通信、卫星通信三种方式，由于军队保密性要求十分严格，因此，电台通信采用军队专用通信频段和加密技术确保信息传输的可靠性，但仅能传输语音和短消息，受环境因素影响不大，但通信质量不高。单兵通信指采用手持终端和背负式终端，以运营商2G网络和4G 网络为依托实现一定范围内的通信，在无运营商网络的环境下，可以通过集群系统实现内部组网通信。单兵通信使用范围有限，扩展性不强，且由于保密级别不高，并未发挥系统应有的作用。卫星通信使用军用卫星和军用地球站实现远距离通信，卫星通信传输距离远，机动灵活（动中通），但受天气影响较大，传输带宽有限，时延较高。

1.2 野战通信系统

野战通信系统主要是采用大型运输车底盘加装军用方舱的形式进行改装，其系统组成与应急通信系统相似，移动通信手段除了上文的三种方式以外，还有用于车辆编组行进时和作为临时指挥机构开设时的内部组网通信方式。内部组网通信主要采用有中心的通信系统，当前技术选择主要是4G 专网。有别于独立运行的应急通信系统，野战通信系统多以编组方式进行系统搭建，该通信方式受限于系统容量和组网方式的影响，在传输大带宽业务和行驶于复杂地形环境时，通信质量难以保证。

2 需求分析

军队现代化发展需要引入、融合更多的新技术应用，AR/VR、超高清视频、物联网、无人机、人工智能等技术的出现，对移动通信网络带宽、时延、可靠性提出了更高的要求。当前通信系统中的无线通信手段很难满足未来技术发展的需要，因此引入5G 技术势在必行。下面列举几项技术应用，分析其在军队信息化发展中的作用，以及对于通信系统能力的要求。

2.1 VR 数字沙盘

沙盘的作用是通过形象地显示作战地区的地形，敌我阵地组成、兵力部署和兵器配置等情况，供军事指挥员研究地形、敌情、作战方案，实施战术演练。VR 数字沙盘则是利用多通道图画交融技术、三维立体空间后台处理技术，在特定屏幕上投射VR 虚拟现实影像内容以配合实体沙盘体现，同时能够提供人机交互和远程交互，能够更加准确地分析出地理位置，便于指挥人员实时商讨作战策略，让战略布局更加精准。

（1）VR 入门（全视角4K、2D 视频）带宽：下行大于25Mb/s；时延大于20ms。

（2）VR 高级（全视角12K、2D 视频）带宽：下行大于418Mb/s；时延大于20ms。

（3）VR 极致（云化24K、3D 视频）带宽：下行大于4.93Gb/s；时延5ms–10ms。

2.2 无线电子围栏

电子围栏属于周界防盗报警系统，无线电子围栏是采用无线组网技术，通过加装感应报警系统、夜视摄像头、视频分析软件等装置，实时监控周界状态，起到防护预警作用。军队使用的无线电子围栏需要具备架设便捷、开通迅速、夜视功能及影像分析能力强等特点。采用无线传输方式，需要通信系统具备大带宽和高可靠能力。

带宽：下行大于100Mb/s，上行大于30Mb/s；时延：大于20ms；可靠性：99%–99.999%。

2.3 无人机与侦查机器人

无人机在军事领域的用途很多，除去作战打击类，还可用于环境监控、战场侦查、实施干扰和通信中继，目前较为广泛的用途主要是侦查和预警。侦查机器人的用途主要是在危险环境下，代替人类完成信息采集，与步兵形成战术配合共同处置突发事件。这对于通信网络的带宽和可靠性都有较高的要求。依托5G 网络，未来无人机和机器人的应用会更加广泛。

带宽：下行大于100Mb/s，上行大于30Mb/s；时延：大于20ms；可靠性：99%–99.999%。

2.4 单兵侦查系统

通过为侦查兵装备头盔显示器、智能眼镜、夜视仪、红外热成像仪以及无线通信设备，使侦查兵在战场上可以将看到的各种情况反馈至前进指挥所，并接受前指下达的多媒体指令；还能够将现场信息和指令通过无线网络投射至另一名侦察兵的眼中，形成战术配合；甚至利用无人机的通信中继功能，扩大侦查范围。

带宽：下行大于100Mb/s，上行大于30Mb/s；时延：大于20ms；可靠性：99%–99.999%。

2.5 车辆编队行驶

在军队远程机动中，多车之间组成编队行驶，提高行驶效率和安全性。相邻车辆之间进行直接通信或车路通信，利用5G 网络提供制动和同步所需低时延性能。

带宽：下行大于10Mb/s，上行大于10Mb/s；时延：5ms–10ms；可靠性：大于99.999%。

3 组网方案研究

考虑到未来新技术、新应用对移动通信网络的要求，在应急通信系统中，选择5G 技术代替卫星通信技术，实现与后方固定指挥机构的互联互通；在野战通信系统中，选择5G 作为内部通信系统的技术方案，实现移动指挥机构内部的高效通信。

3.1 应急通信系统组网方案

预计到2020年年底，全国所有省份地市城区都将实现5G 网络的连续覆盖，部分县城城区也将实现连续覆盖。届时，军队应急通信系统可以依托运营商搭建的5G 网络，利用其网络切片技术和自有加密技术实现数据传输。

（1）方案一：共享基站+网络切片。军队使用专用5G 终端，依托运营商5G 公网无线资源，接入运营商5G核心网，运营商为军队应急通信系统划分核心网专用切片，切片间逻辑隔离，每个切片设置专用的用户面设备，不同切片之间可共用控制面设备。无线网使用QoS 机制实现数据流的优先调度，传输网可通过SPN 技术提供针对不同切片的流量软隔离和硬隔离，满足军队通信数据安全需要。

（2）方案二：共享基站+独立核心网。方案二与方案一在无线网和传输网的解决方案是一致的，区别就在于不采用核心网网络切片，而是部署独立核心网。部署独立核心网有两种方式：一种是在运营商网络云内划分专用服务器资源；另外一种是在军队内部服务器上部署核心网设备，核心资源完全独立。如图1所示。

图1 应急通信系统组网方案

军队在担负城市维稳和反恐处突任务时，其保密性要求虽然很高，但仍有别于战时。因此，应急通信系统可以尽可能地利用运营商5G 网络，避免频繁地调用卫星通信资源，通过军队加密技术和运营商网络隔离措施，充分发挥5G 网络广覆盖、高速率、强兼容的特点，提升军队信息化保障能力。

3.2 野战通信系统组网方案

运营商在5G 建设初期还没有部署乡镇农村5G 基站的计划，因此，军队野战通信系统可使用自有5G 频段部署小型化车载5G 基站及核心网设备，实现编组内数据通信。5G 车载基站与核心网设备设置于通信车，编组内的各作业车安装车载终端，野外开设时，通信车可利用升降装置将天线设备架高，作业车、电子围栏、侦查无人机、单兵系统、军用手持终端、各类传感器均可以接入5G 网络，形成内部通信网。

机动过程中，5G 基站可由有中心系统切换到无中心自组网系统，即Mesh网络。Mesh网络又称无线多跳网络，由骨干网Mesh 和客户端Mesh 组成，骨干网Mesh 负责内部网络与外部网络的连接，任意客户端Mesh 发出的数据可以经过多个节点的转发抵达骨干节点。通信车作为骨干Mesh 位于车队中间位置，负责客户端Mesh 的接入和对上连接。作业车作为客户端Mesh 采取接力中继、无线自组网的方式延长通信距离，确保整个行军纵队内部的通信联络。采用该种组网方案可以避免在有中心组