經(jīng)濟(jì)高效、低攔截和檢測概率 （LPI/D） 網(wǎng)絡(luò)可以提供與戰(zhàn)斗空間的連接，同時(shí)保持幾乎無法檢測和抗干擾。通過適當(dāng)?shù)恼希?a target="_blank">5G作為通信平臺(tái)的好處可以深入戰(zhàn)場，從而進(jìn)入更多士兵的手中。

將 5G 通信平臺(tái)用于戰(zhàn)場，可為關(guān)鍵和新興應(yīng)用提供更高的吞吐量和更低的延遲通信，同時(shí)享受商業(yè)技術(shù)的成本和規(guī)模優(yōu)勢。盡管承諾的功能很誘人，但它確實(shí)存在一些操作限制。雖然這些限制 - 主要集中在欺騙，干擾和不需要的信號(hào)檢測 - 可以從智能天線等技術(shù)中受益，但只有通過5G用戶設(shè)備的“軍事化”才能實(shí)現(xiàn)這種好處。

如果保持不變，5G服務(wù)必須限制在戰(zhàn)場的后邊緣。然而，可以將5G帶到戰(zhàn)場中心的另一種選擇是增強(qiáng)或擴(kuò)展核心5G網(wǎng)絡(luò)以獲得運(yùn)營優(yōu)勢，從而可以在不犧牲商業(yè)平臺(tái)優(yōu)勢的情況下進(jìn)一步擴(kuò)展到戰(zhàn)場空間。

戰(zhàn)場上5G的問題

5G技術(shù)具有許多潛在的軍事應(yīng)用，從新的指揮控制方法（C2）和簡化的后勤系統(tǒng)，到擴(kuò)大情報(bào)，監(jiān)視和偵察（ISR）系統(tǒng)以及其他數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用（如虛擬現(xiàn)實(shí)（VR））中處理的傳感器數(shù)據(jù)量。所有這些應(yīng)用都受益于5G提供的改進(jìn)的數(shù)據(jù)速率，多媒體支持和/或更低的延遲。

然而，數(shù)據(jù)速率的這種提高僅部分取決于5G波形。更高的數(shù)據(jù)速率需要更高的網(wǎng)絡(luò)容量，這是通過創(chuàng)建更小的網(wǎng)絡(luò)單元來實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際上是以容量和吞吐量為代價(jià)。盡管如此，由于較小的蜂窩確實(shí)增加了容量，它也增加了每個(gè)用戶的無線電數(shù)量，同時(shí)提供了支持高效數(shù)據(jù)傳輸所需的信噪比，有可能將5G技術(shù)交到更多士兵手中。

雖然5G提供了好處，但它存在一些固有的漏洞：雖然在良性環(huán)境中穩(wěn)定，但如果在惡劣的戰(zhàn)場中使用，則會(huì)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)，主要是故意干擾和不需要的信號(hào)檢測。至于干擾，5G波形使用正交頻分復(fù)用（OFDM），將信息映射到時(shí)頻格上。因此，干擾器可以在時(shí)間和頻率上選擇性地瞄準(zhǔn)物理廣播信道或下行鏈路控制信道。雖然5G同步信號(hào)不再是靜態(tài)定位的，但欺騙仍然是可行的，盡管需要更復(fù)雜的干擾器。

干擾或干擾效應(yīng)可以通過自適應(yīng)或智能天線技術(shù)來減少，該技術(shù)將使用空時(shí)自適應(yīng)處理（STAP）與天線陣列相結(jié)合，在將干擾源清零的同時(shí)波束到所需的5G信號(hào)。原則上，可以監(jiān)控任何物理信道上的多余能量，并使用多余能量檢測來波束控制天線系統(tǒng)和零不需要的信號(hào)。雖然技術(shù)上可行，但這種方法顯著增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性、尺寸、功耗和成本。

對(duì)于某些應(yīng)用，5G信號(hào)是不合適的，因?yàn)樗谌魏斡幸饬x的意義上都不是隱蔽的。任何可以檢測到的無線電信號(hào)也可以被定位，這可能會(huì)使士兵處于危險(xiǎn)之中。如果5G旨在用于實(shí)戰(zhàn)行動(dòng)，則此特性將5G限制在戰(zhàn)斗空間的邊緣。雖然它可以到達(dá)指揮中心，但它并不能安全地支持它在戰(zhàn)場深處的使用。

解決方案：使用 LPI/D 無線技術(shù)的 5G 增強(qiáng)

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以通過使用現(xiàn)有的低攔截和檢測概率（LPI / D）無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行增強(qiáng)，從而擴(kuò)展到戰(zhàn)場空間，這種方法可以提供前沿作戰(zhàn)基地和戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)中心以外的連接，以大大擴(kuò)展可以使用5G的士兵數(shù)量。 美國陸軍和其他軍種繼續(xù)研究和開發(fā)新的LPI/D解決方案， 目的是在保持信號(hào)安全性的同時(shí)改進(jìn)功能。

大多數(shù)蜂窩網(wǎng)絡(luò)（包括5G）分為兩個(gè)功能組：核心網(wǎng)絡(luò)，提供對(duì)云或互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)訪問;以及無線電接入網(wǎng)絡(luò)，由蜂窩塔組成，這些蜂窩塔從用戶設(shè)備（UE）發(fā)送和接收無線電信號(hào)。在 5G 網(wǎng)絡(luò)中，在作為單個(gè)物理通道運(yùn)行的單個(gè)數(shù)據(jù)包流中提供連接并在塔和 UE 之間分配容量。如果 UE 同時(shí)參與多個(gè)媒體服務(wù)，則來自這些獨(dú)立服務(wù)的數(shù)據(jù)可以合并到單個(gè)共享數(shù)據(jù)包中。因此，UE 及其單個(gè)連接成為通往 LPI/D 網(wǎng)絡(luò)的橋梁。

從概念上講，一條虛擬線貫穿戰(zhàn)區(qū)，表示前線邊緣，一條將安全操作區(qū)（即5G安全）與威脅區(qū)分開的分界線。這條分界線是5G不應(yīng)延伸的界限，以避免故意干擾源造成的不可接受的退化并避免被發(fā)現(xiàn)。沿著此邊緣放置的是一組UE/客戶端設(shè)備，這是從5G網(wǎng)絡(luò)到LPI / D客戶端網(wǎng)絡(luò)的橋梁，此后簡稱為客戶端網(wǎng)絡(luò)。

雖然 5G 網(wǎng)絡(luò)作為與 UE/客戶端的單個(gè)連接運(yùn)行，但客戶端網(wǎng)絡(luò)作為一對(duì)多運(yùn)行，即為中等規(guī)模的連接用戶網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)的單個(gè)主機(jī)。LPI/D 網(wǎng)絡(luò)以全網(wǎng)狀、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和多跳的形式運(yùn)行，支持士兵的移動(dòng)性。能夠用作手持設(shè)備的小型輕量級(jí)LPI / D無線電可以與UE設(shè)備結(jié)合使用，以產(chǎn)生與背靠背放置的兩部5G手機(jī)的大小和厚度大致相同的解決方案。使用現(xiàn)有的接口選項(xiàng)可以輕松地將這對(duì)連接在一起。

此 UE/客戶端組合用作客戶端網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)。通過這種方式，UE/客戶端設(shè)備充當(dāng) 5G 網(wǎng)絡(luò)域和 LPI/D 域之間的橋梁。跨域管理通過使用適當(dāng)?shù)倪m配層和地址映射機(jī)制在客戶端處理。一旦 UE 端收到數(shù)據(jù)包并將其轉(zhuǎn)發(fā)到客戶端，客戶端網(wǎng)絡(luò)將承擔(dān)確保數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)并路由到相應(yīng)目的地的全部責(zé)任。盡管 LPI/D 網(wǎng)絡(luò)可以作為組播運(yùn)行，但網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信通常是單播的。無論如何，這兩種技術(shù)都可以在客戶端使用，具體取決于服務(wù)和所需的連接。通過這種方式，5G網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)可以以圖像，視頻，數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)甚至語音通信的形式擴(kuò)展到士兵。

由于發(fā)往客戶端網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)都可以在單個(gè)數(shù)據(jù)包流中處理，這表明5G的本地傳輸系統(tǒng)可以保持不變地使用，應(yīng)用層用于構(gòu)建跨域服務(wù)。此策略允許在 5G 網(wǎng)絡(luò)中使用 LPI/D 客戶端服務(wù)，而不會(huì)將此客戶端網(wǎng)絡(luò)限制為 5G 接入標(biāo)準(zhǔn)。5G傳輸層保持不變，通信協(xié)議完全在應(yīng)用層處理。

從功能上講，5G然后成為中立主機(jī)，為客戶端網(wǎng)絡(luò)提供一組資源。對(duì)于最終用戶來說，這一事實(shí)意味著以純本機(jī)方式預(yù)配資源和處理網(wǎng)絡(luò)通信。對(duì)于最終用戶來說，除了他們現(xiàn)在可以享受通過5G網(wǎng)絡(luò)承載的服務(wù)之外，沒有任何變化。請(qǐng)注意，中性主機(jī)架構(gòu)已與現(xiàn)有的WiFi和4G技術(shù)一起部署，這表明5G也可以使用相同的方法。

5G：進(jìn)入戰(zhàn)場空間

現(xiàn)有和新興的LPI/D無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可用于將5G通信擴(kuò)展到敵對(duì)戰(zhàn)場。通過跨域管理，5G和LPI/D網(wǎng)絡(luò)能夠以最低的復(fù)雜性橋接。由于5G網(wǎng)絡(luò)也作為一種中立主機(jī)運(yùn)行，LPI / D網(wǎng)絡(luò)可以參與5G服務(wù)，同時(shí)對(duì)5G架構(gòu)保持基本透明。最終，這意味著5G服務(wù)可以進(jìn)一步進(jìn)入戰(zhàn)場，使5G承載的服務(wù)能夠提供給更多的士兵。

審核編輯：郭婷