5G毫米波通信网络的军事应用场景探析

卜太能 李威 陆荧

【摘要】    5G毫米波通信网络具备4G通信网络和现有5G通信网络不同的网络特性，军事应用价值潜力巨大。

【关键词】    5G    毫米波通信网络    军事应用

毫米波波段作为5G部署的频段之一，目前相关关键技术已经完成验证，国内运营商也计划在近年投入部署运行。由于5G毫米波通信网络具备4G通信网络和现有5G通信网络不同的网络特性，使其军事应用价值潜力巨大。

一、5G毫米波通信网络的发展现状

毫米波波段是介于微波和红外波段之间的一个电磁波波段，一般指30-300GHz的频段，根据国际标准来讲，专业组织3GPP将5G频段分为了两个部分，即分别为FR1与FR2。其中，FR1属于低频率频段，频段范围为450兆赫兹到6G赫兹。而FR2属于高频率频段，范围处在24.25G赫兹到52.5G赫兹之间。在2019年，国际电信联盟（ITU）将多个频段标识为5G频段，其中主要包括26G赫兹频段、40G赫兹频段以及66G-71G赫兹频段。从当前国内5G技术发展来讲，6G赫兹以下已经全面实现商用，并且已经完成了5G毫米波技术的验证，这就推动5G技术进一步发展。

毫米波具有一些显著特点，这也让基于毫米波的通信组网，会呈现出新的特征，基于其基本的波段性质，通过中频和低频实现连续覆盖，而高频进行热点覆盖，中低频与高频，通过双连接形式，实现融合组网。通过高低频协同组网来满足用户对覆盖及容量的需求。5G毫米波的组网部署，将弥补国内5G高频段缺失的现状。

二、5G毫米波通信网络的主要特点

根据毫米波的特性，5G毫米波通信网络主要特点有：

1.毫米波波载频率更高，具有超大带宽高速率、超低时延的特点。ITU IMT-2020规范要求5G速度达20Gbit/s，目前只有毫米波通信能够实现这一目标。

2.毫米波波束窄、方向性好，有极高的空间分辨力，使得传输效率得以提高。从毫米波链路的性质来说，其波束投射比较窄，因此如果在较为靠近的距离部署，彼此之间也不容易产生干扰，这就是其具备了很高的可扩展性，在网络拓扑方面展现出了良好的适用性。

3.毫米波通信安全可靠性强，传输质量高。一是由于毫米波通信传输距离短，增加了窃听和干扰的难度;二是毫米波的波束很窄， 且副瓣低，降低了被截获的概率;三是毫米波具备全天候通信能力;四是当前毫米波频段的使用较少，毫米波通信干扰源很少，电磁频谱干净。

4.毫米波系统终端小型化。天线的物理尺寸，和波长之间具有正比的关系。由于毫米波的波长，相比于6G赫兹频段波长小很多，因此对应的天线尺寸也就更小。因此毫米波终端系统更容易小型化，同样的空间可装载更多的高频段天线数量。

三、5G毫米波通信网络的军事应用

借助毫米波组网的优势，5G环境下将有很多4G和中、低频段5G网无法支撑的业务得以落地实现，大大拓展了5G的应用范围和发展空间。尤其在军事应用中，除了传统的雷达、制导、电子对抗、遥感、辐射测量等方面，也将产生更多的运用场景。

1.战场承载网络构建。一是基于大规模阵列天线，通过波束赋形，在网络回传与容量覆盖两个方面，对波束实现充分利用，对以往的光纤网络形成替代。可灵活、快速、高效地组建战场城域网。二是利用毫米波大带宽、高容量的特点，适用于接入用户多、网络容量需求大的热点区域，组建战场局域网。三是利用近距离通信安全可靠、并发接入终端超大容量的特点，满足战场物联网构建的核心要求，真正开启军事物联网新时代。2.无人作战场景应用。在高实时协同5G网络和短距离雷达探测技术的支撑下，通过对网络带宽、时延的灵活配置，敏捷重构网络功能，满足不同无人装备集群的网络控制需求，从而根据不同任务目标，完成“有人—无人”协同作战和无人蜂群、车群作战等复杂度更高的作战任务，甚至刷新空中战场形态。3.融合北斗定位实现精确定位的场景应用。5G网络采用毫米波频段，这能够降低波长，从而是频率得到提高，让测量精度可以实现提升。5G毫米波的波束更窄，可以表现出良好的指向性，结合波束赋形与大规模天线阵列，能够实现高精度的定位测量，同时让分辨率达到较高的水平。同时与北斗定位系统结合，可以深化其功能应用，达到高精度定位服务的功效，并且可以消除存在的一些定位忙点，从构建起一张全场景、全覆盖的高精度定位网络。4.AR/VR训练场景应用。在VR图像360度全视角渲染模式下，视场角是普通屏幕的3-4倍，分辨率至少达到8K，才能夠呈现出较好的清晰度。而分辨率达到12K，才能体现出更高的清晰度。而12K分辨率的实现，需要确保具有至少230Mbps的数据传输速率，而5G毫米波通信网络能很好的支撑这一需求，使得用户摆脱传统设备限制，真正贴近实战。

参  考  文  献

[1]陈豫蓉.5G与北斗高精度定位融合发展趋势分析[J].电信工程技术与标准化，2020，33（04）：1-6.

[2]杨东.5G带动VR的发展及应用研究[J].通信与信息技术，2020（06）：44-46.