5G通信技术在陆军通信中的应用

专 题

5G通信技术在

陆军通信中的应用

万 露

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30

～

50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

更多的需求，从物联网设备生成

量意味着网络将同时更好地应对

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，

非常高的网络，这将使5G广泛用

军事文摘

2019.04

5G，即第五代通信技术。与

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

此运营商可以根据使用要求来使

用正确的“切片”即可。

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

从军用方面来说，5G可以提

塑造创新和安全：入门读本》中预

基础，如机器人、人工智能和一些

先进的传感设备。”

测：“5G将成为新型军事技术的

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

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

新与安全环境》的报告。报告将

量涉及5G通信技术的竞争时，国

未来智能化战争产生重要的推动

高战场的通信速度，使信息传输

大的系统容量、更多的设备连接

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

更加快速稳定，保障信息的及时

以及超高速传输。国际知名智库

性和集成性，为武装部队提供更

战略和国际研究中心（CSIS）高

更高的可靠性。5G将会是可靠度

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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

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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

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

更加有效地指挥控制各种无人系

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

一步与人工智能技术相融合，从

同类型的战场终端，并随之产生

到举足轻重的作用。

而能够提升战场智能化程度。由

可观的战场数据，基于5G的军用

升。另一方面，5G通信技术将进

于未来战场5G网络将接入大量不

通信系统将对未来智能化战场起

技术保障。

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。

统的一个重要组成部分。它可作

中实施抵近侦察、敌后渗透侦察

为单兵侦察通信系统，可在战斗

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

上的巨大改进外，另一主要方面

和数据通信设备，以此提升在军

的能力。

未来智能化战争对战场士兵

就是创建完全集成的作战系统。

除了在保护子系统和武器子系统

是为士兵提供先进的视觉、语音

事网络的操作边缘提供重要信息

通信提出了很高的要求，主要体

现在三个方面。

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

一是通信传播，主要包括作

现代战争的指挥系统已经将

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

要求也会随时发生变化，从语音

的视频信息，都需要高效快速的

信息、文字信息、图像信息到实时

该环境下前进，他们之间的通信

单兵通信系统是单兵综合战斗系

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

以实现更加快速、清晰的传输。

二是通信保密。为了实现以网

级，因此在战场通信传输方面可

络为中心的最佳作战，战场信息

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

通信技术能够高效、稳定、可靠

心化为核心的现代战争中，军用

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

际作战过程中，各单元必须借助

交流，并实时跟踪作战情况，灵

军用通信系统在现代化战争

5G在军用通信

系统中的应用前景

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

的安全性。

段进行传输，从而提高军队通信

问题。常规的网络数据传输会消

三是无线通信设备电池能耗

作战网络，实现体系作战。在实

无线通信技术，进行必要的信息

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

用户提供传统语音、视频和数据

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

需求方面的服务。比如，目前5G

耗很大的能量，在现代战场中，

研究的关键性技术主要有大规

模的MIMO天线阵列、超密集组

将被广泛应用到军事通信中，为

网、高频段通信、非正交多址接入

（NOMA）技术等，这些技术都

战场士兵通信、人机通信等实现

5G将极大地提高战场单兵态势感知能力

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军事文摘

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专 题

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

决，将极大推动智能化设备在战

天。因此，若通信功耗问题得以解

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。

代替人类完成高危、繁重的工作，

在战场上，地面无人车可以

如侦察、扫雷、工程建设等，从

而减少士兵伤亡。同时，无人车

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）

Challenge”的沙漠无人车竞赛，

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

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

高带宽的需求。虽然WiFi和4G

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

就发起了名为“DARPA Grand

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

地、重要管线、边境线等执行巡

逻任务；俄罗斯在2015年也推出

无人车。

了三款新型乌兰系列无人车；英、

无人车系统通过不同的输

用途无人车“守护者”可对军事基

也能进行传输，但各有其缺陷。

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

快上约1.7秒。

约41焦耳的能量，但决策速度却

现完全自主导航也将起到关键作

上自主完成任务，需要依赖其系

最后，5G网络对无人车实

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

本的增加和复杂性的提高。而4G

满足无人车的需求。而5G通信技

它将LTE接入与新的空中接口

车同时接收更多WiFi通道来解

虽然能较好地控制干扰和切换，

决切换问题，但随之而来的是成

但其带宽和频谱有限，无法很好

术具有大容量和低延迟的特点，

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。

其次，5G通信技术的应用也

法、德等也在积极发展多款地面

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

面有显著的提升。

用。无人车要在路况复杂的战场

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

路线。与传统的导航系统相比，

的图像进行建图，从而规划行车

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

方向盘，调整速度，避免碰撞，实

宽和超低延时特点得以实现。

进过程中，无人车之间还能通过

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

车载通信设备实时通信，以控制

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

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

的场景则需要达到10毫秒的往返

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军事文摘

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首先，低延时的通信技术将

将降低无人车的能耗，延长其电

程控制器是一个固定的基站，接

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

收来自无人车的数据，进行数据

无人车。在这个过程中，数据传输

处理，做出决策，再把决策传递给

（通常使用WiFi或蜂窝网络）和

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

延迟，这样的响应时间意味着对

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5G通信技术对军事的影响

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

“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

知能力。

信一样，随着战争从“信息化”向

5G可以改善战场通信，使

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

能力。

兼容”的空地一体化备份通信能

当前，各国都在积极探索5G

力，极大提升战场的信息化保障

时代在军事方面的潜力。在未来

出了首个5G服务，该公司已在首

5G基础设施。

美国也将网络部署作为国

尔和韩国其他6个大城市部署了

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

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

将与T-Mobile合作开展5G部

5G的全国覆盖。爱立信、英特尔

署，使用600MHz无线频率，到

2020年完成实时的、移动的全国

年，Verizon宣布将在美国3~5

福尼亚、乔治亚、马萨诸塞、密歇

特区展开。

个城市推出5G居民宽带服务，目

5G建设，重点是5G热点。2018

前，Verizon的5G试验已在加利

根、新泽西、德克萨斯和华盛顿

和社会组织作为国家网络安全

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

统的构建使军方能够从民用经济

构建基于5G的军民共用通信系统

上都做出了相当的努力。

资源支持战争。军民共用通信系

和基础设施中获益。各国在致力

2018年12月1日，韩国电信、

时协调或指挥控制，提高态势感

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

指挥员作战电脑上的战场资讯，

快速更新情报，刷新单兵或基层

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

相同甚至更强的服务能力。各类

球部署，将具有与军用通信系统

5G时代，军事智能化将极大

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

国的13个城市和县都有服务。而

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

韩国电信和LG UPlus在同一天

体报道称，韩国电信在光通信推

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

值，在军事应用方面更是有非常广

能化战场的关键，更多的智能设

5G不仅仅拥有巨大的商业价

结 语

阔的应用前景。5G技术是未来智

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。

音、图像、视频之类的作战信息数

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

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

信，实现可视化指挥模式。5G将有

事物联网体系，实现一个“万物互

联”的未来战场。

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

决策优势，也可以通过高清视频通

潜力助力军队构建更加完善的军

责任编辑：彭振忠

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军事文摘

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