水兵5G军事化运用研讨
  发表时间:2024-04-15 02:43:43 | 作者:米乐首页 

  跟着5G技能开端商用,应及时打开5G军事运用研讨,充沛运用5G技能和工业打开的最新效果,促进军事通讯才能的进步。经过整理民用5G运用场景和5G要害技能,结合对军事通讯运用需求的剖析,提出5G军事化运用场景和相关要害技能,探究了5G军事化运用的首要途径。在此根底上,提出了水兵5G军事化运用的设想,为研讨5G军事化运用和推行供给了研讨方向。

  信息根底设备建造是军民交融深度打开的要点范畴,当时5G打开如火如荼,三大运营商5G商业化运用现已开端,及时打开5G军事运用研讨,充沛运用5G技能和工业打开的最新效果,推进军用移动通讯与国家通讯根底设备的同步协调打开,对执行国家军民交融打开战略、推进军用移动通讯才能跃升具有重要含义。

  跟着水兵由近海防护向近海防护与远海防卫结合的转型,构建能够供给杰出传输质量、高效传输的海上信息传输系统已成为必定要求。传统的水兵战术通讯系统首要依托短波、超短波、数据链等手法,系统较为杂乱,扩展性欠安,信息传输才能难以满意新式作战运用的要求。

  5G作为新一代移动通讯系统,在传统人与人通讯的根底上,将很多设备、终端接入网络供给服务,完结“万物互联”,极有或许引发新的信息革新。依照军民交融深度打开的战略指导思想,亟需充沛学习吸收5G的打开理念,将其要害技能和运用与水兵网络信息系统建造相交融,尽早打开5G军事运用研讨,对立异打开水兵信息化作战才能具有重要含义。

  5G即第5代蜂窝移动通讯技能,是2G、3G、4G系统之后的延伸。5G的功用方针是高数据速率、削减推迟、节省能源、下降本钱、进步系统容量和大规模设备衔接。现在,世界电信联盟现已完结了5G愿景研讨[1],第三代合作伙伴方案(3rd Generation Partnership Project,3GPP)在2016年启动了5G规范研讨作业,在2018年6月完结5G技能规范首个版别(Release 15)的拟定,我国已于2019年6月进行了5G商用车牌的发放,三大运营商现已开端5G网络商用。

  5G不只支撑移动互联网运用,更重要的是支撑万物互联,支撑高清视频、车联网、无人机、工业互联网等职业运用,需支撑异构网络交融,具有高带宽、高牢靠、低时延、低功耗、大衔接等不同特色。为此,3GPP界说了三种5G典型运用场景(如图1所示):增强移动宽带(Enhanced Mobile Broadband,eMBB)、低功耗大衔接(Massive Machine Type of Communication,mMTC)和高牢靠低时延(Ultra-relaible and Low Latency Communication,uRLLC),并提出了各自场景下5G的运用模型和需到达的目标。

  增强移动宽带场景首要供给更高的用户体会速率和更大的接入带宽,满意热门高容量运用和移动互联网需求,如8K高清视频、虚拟实践/增强实践运用(VR/AR)。后两类运用场景首要面向物联网事务。

  其间,低功耗大衔接运用场景首要供给大规模、低本钱、低能耗的物联网设备高效接入才能,满意传感器网络、可穿戴设备、才智城市等运用需求;低时延高牢靠场景首要供给高实时、高精度、高安全的设备间协作通讯才能,满意如无人驾驶、车联网、智能工厂、才智医疗等运用需求。5G各项要害才能目标较4G均有大幅进步。

  用户体会速率进步10倍,峰值速率进步20倍,流量密度进步100倍,能量功率进步100倍,衔接数密度进步10倍,时延缩短到之前的1/10,频谱功率进步3倍,移动性进步近1倍。

  为满意不同运用场景下的差异化需求,工业界和学术界提出了全新的无线G网络才能供给了根底。相关5G要害技能无疑具有重要的军事化运用潜力,对军事网络信息系统建造具有严重学习含义。

  1.2.1无线)大规模多输入多输出技能(Massive MIMO):在基站收发信机上选用超大规模天线阵列完结更大的无线数据流量和衔接牢靠性,归纳运用空域、时域、频域进步频谱功率和能量的运用功率。

  (1)超密布异构组网技能:进步单位面积内的基站数量,添加网络中的小区密度,然后进步频谱功率和满意热门高容量场景中流量需求。

  (2)软件界说网络(Software Defined Network,SDN)与网络功用虚拟化(Network Functions Virtualization,NFV)技能:SDN技能别离路由转发和操控功用,NFV技能运用软件在通用根底渠道上完结不同网元功用,大大下降网络设备本钱,将SDN技能和NFV技能进行组合,然后完结网络层面从根底设备到操控功用的灵敏办理。

  军用通讯系统要充沛吸收民用通讯系统的先进技能和打开理念,有必要着眼军事通讯系统的特色和运用要求,剖析5G技能军事运用的着力点和打开途径。

  (2)战术通讯系统:一般用于保证戎行作战举动,遭到作战环境的影响,基本无根底设备可运用,以短波、超短波、微波、卫星等无线通讯为主,手法多且差异大,子网数量和接入方法多,网络结构杂乱;遭到战场环境影响,无线通讯传输时延、误码率等目标颤动较大,通讯质量欠安;各类通讯节点机动性差异较大,随作战进程和作战使命改变网络动态改变剧烈;在对立条件下,网络极易遭到毁伤或遭到搅扰,对立毁抗扰要求高。

  5G技能的军事化运用有必要面向实践需求,经过比照剖析5G民用运用场景和军事运用场景,能够清晰5G军事化运用的切入点和技能需求,探究5G技能军事化运用的详细途径。

  在戎行营区、军用港口等固定军事设备可依托根底设备建造移动通讯系统,运用SDN/NFV完结通讯资源虚拟化,供给灵敏可定制的网络服务。此外,在战术通讯网络中也可运用5G空口技能进步无线链路接入才能,并运用全频谱接入、Massive MIMO、SDN/NFV等技能,完结广域掩盖的骨干网或增强接入才能,完结各类异构通讯网络的交融组网,为机动用户供给高质量的信息传输链路。

  在军事物联网运用中,可依托固定根底设备和各类传感器,运用5G网络完结军事人员、武器装备、保证物资的互联互通,完结保证需求的实时准确感知、保证资源智能化指挥调度、保证举动的实时操控。

  在对实时性要求很高的作战场景下,一般需求运用数据链通讯系统供给低时延、高牢靠的战术信息链路,保证各类高机动作战渠道;未来无人作战渠道也将很多运用于战场,各类无人渠道间的智能感知、协同操控也可运用新式调制编码、D2D、自组织网络等相关要害技能,运用低时延高牢靠5G网络供给支撑。

  因为军事需求的特殊性,不能简略地将5G技能直接运用于军事通讯系统,有必要依据运用场景、保证目标、保证形式的特色选用不同的运用途径,详细首要有以下几种。

  针对有根底设备依托的军事通讯系统,能够直接依托民用5G网络,或运用5G相关技能、设备和工业资源,如数字化营区、军事后勤、科研基地运用场景,完结5G军事化运用快速完结。

  关于民用5G规范和要害技能已完结产品化,可直接运用于军事的技能,应赶快吸收学习并运用于战术通讯系统,如新式调制编码、SDN/NFV等;也可将5G的先进技能和理念引进其他军用通讯系统,完结才能进步;关于民用5G规范没有确认或仍在研讨中的要害技能,应剖析其军用价值并打开盯梢研讨。

  部分5G规范、技能和产品现已老练,具有较高军事运用价值,但还不能满意军事运用需求,应从方针层面推进相关军用规范拟定,面向军事运用对相关要害技能进行定制和增强,培养相关工业链。关于民用5G没有掩盖的军事需求,如5G军用系统安全防护、抗搅扰技能等,应瞄准典型军事运用需求打开科研攻关,完结功用扩展。

  面向未来水兵参加联合作战,着眼以网络信息系统为支撑的系统作战,充沛考虑上述军事化运用需求和5G军事化运用途径,学习5G网络和战术通讯系统的架构,可将5G技能运用于海空联合作战中的多种运用场景,构建掩盖多种作战要素的5G军事通讯网络。

  根据5G的军用港口和军事后勤网络如图2所示。经过布置5G网络和安全防护机制,在军用港口、后勤基地布置各类传感器和物联网运用,将传感器及传感器网络、物联网服务渠道、运用系统安全地衔接起来,构建一致的物联网根底服务和公共服务,完结后勤保证运用场景中人、装、物及设备的联网,支撑各类军事后勤运用。一起,依据需求布置边际核算(Mobile Edge Computing,MEC)设备,将部分服务和功用下沉至网络边际,进步服务功率。

  在水兵大型作战舰艇内部布置5G宏基站和室内散布系统,将舰上各类作战人员、传感器以及各类保证资源、设备、系统交融互联,构建舰上高速信息网络,支撑侦查感知、智能归纳保证等高速宽带运用,一起满意指挥操控、侦查情报、火力冲击、归纳保证等事务需求,进步舰艇系统作战效能。在舰艇编队之间,也可运用5G空口技能完结高速信息传输链路,作为现有战术无线通讯手法的重要弥补和加强。

  可经过在预警机或长航时空中渠道上布置5G节点,引进天线阵列、毫米波空口技能、非正交多址、新式多载波技能、先进调制编码等5G要害技能,供给高牢靠、低时延的实时战术信息链路,相较数据链系统可大大进步网络效能,满意各类空中作战渠道对高速信息传输、高动态随机接入、高牢靠低时延通讯的需求。一起可接入舰上5G基站,完结海空战术协同通讯。归纳上述两种运用场景,根据5G的海空联合战术通讯网络如图3所示。

  水兵陆战队在陆上作战中,可运用机动式基站和中继接入设备构建5G机动、边际拓宽网络,完结无根底设备依托的部分高速通讯才能,为指挥所、单兵、可穿戴设备或战场传感器供给宽带接入网络,构建满意小范围无线掩盖的高安全小型边际专网。水兵陆战队陆上5G机动通讯网如图4所示。

  为处理5G全球掩盖和永久在线,现已有研讨提出了一种卫星网络与地上网络交融的5G网络架构[6]。为满意水兵联合作战需求,构建立体掩盖战场的5G网络,可在若干近地低轨迹平面布置小型卫星星座,构成一体化卫星服务渠道,经过引进5G毫米波技能规范,运用多天线、新式多载波技能、先进调制编码等要害技能,结合5G规范在作业频段、组网方法、环境适应性、设备形状、系统架构等方面进行联合规划,在海空战场构成蜂窝状服务小区,用户可随时接入系统,完结空、天、海立体组网。根据5G低轨卫星星座的海空天一体化网络如图5所示。

  世界格式和世界系统正在深入调整,我国国家安全和打开面对更多应战,部分战争要挟日益增多。面向未来军事需求,依照军民交融打开的思路充沛吸收民用通讯技能和相关工业资源,是进步通讯保证水平、促进网络信息系统建造、进步我军战斗力的有用方法。本文研讨了5G运用场景和相关要害技能在军事运用中的特色,提出了5G军事化运用的首要途径,并结合水兵军事运用提出了水兵5G军事化运用的网络架构和运用场景,为5G技能军事化运用的打开、系统规划、技能研制供给了研讨方向。

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