民用移動通信技術應用于軍事通信的利弊思考?

陳大勇 謝佳軒 張梅雙

（海軍裝備研究院 北京 100161）

民用移動通信技術應用于軍事通信的利弊思考?

陳大勇 謝佳軒 張梅雙

（海軍裝備研究院 北京 100161）

以手機應用為代表的民用移動通信技術發(fā)展迅速，帶給人們的直接體驗是聯(lián)絡方便、可靠性高、技術先進，與此同時，軍用通信技術給人的印象是相對落后、不便捷。在軍民融合發(fā)展的大形勢下，探索民用移動通信技術向軍事領域的移植具有重大現(xiàn)實意義。論文簡述了民用移動通信技術的發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)民用移動通信技術在外軍的應用現(xiàn)狀及現(xiàn)實軍事需求，分析了民用移動通信技術用于軍用通信領域的可行性及局限性，并給出了后續(xù)技術發(fā)展建議。

軍民融合；移動通信技術；LTE

1 引言

1.1 民用移動通信技術發(fā)展現(xiàn)狀

目前民用無線通信系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到第4代（4G），主要標準包括了LTE-FDD和LTE-TDD。LTE在技術上的重大創(chuàng)新使得在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行 100Mbit∕s和上行 50MHzbit∕s峰值速率，支持包括語音、視頻以及互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的多種業(yè)務。

第5代移動通信系統(tǒng)（5G）是面向2020年之后的新一代移動通信系統(tǒng)，在移動互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的驅動下，5G將具有超高的頻率利用率和能效，傳輸速率和資源利用率比LTE提高一個量級或更高，無線覆蓋性能、傳輸時延、系統(tǒng)安全和用戶體驗也將會得到顯著提高，能夠滿足未來10年移動互聯(lián)網(wǎng)流量增加1000倍的發(fā)展需求。5G移動通信系統(tǒng)的應用領域也將進一步擴展，對海量傳感設備及機器與機器（M2M）通信的支撐能力將成為系統(tǒng)設計的重要指標之一［1］。

由于第四代移動通信標準的技術成熟度和應用普及率高，研究其技術體系對軍事通信發(fā)展具有較好的借鑒意義。在4G通信標準中，LTE系統(tǒng)自2004年問世以來已經(jīng)成為移動通信史上發(fā)展最快的系統(tǒng)，目前已經(jīng)被世界性的廣泛采納。全球移動設備供應商協(xié)會（Global mobile Suppliers Association，GSA）統(tǒng)計截止2015年底，全球有181個國家投入使用了692個LTE網(wǎng)絡，預計2018年底LTE系統(tǒng)將覆蓋全球49%以上的人口。因此下文主要結合LTE系統(tǒng)展開論述。

1.2 LTE移動通信系統(tǒng)關鍵技術

長期演進計劃（Long Term Evolution，LTE）是由國際通信組織3GPP提出的無線通信標準。這個概念首次出現(xiàn)是在2008年第四季度3GPP第8協(xié)議版本中，最新版本是2015年推出的第13版本。LTE系統(tǒng)采用了扁平化架構網(wǎng)絡結構，構建一個LTE網(wǎng)絡包括兩大部分：核心網(wǎng)（EPC）和接入網(wǎng)（E-UTRAN），其中，接入網(wǎng)主要由基站（eNode-B）組成，實現(xiàn)物理層功能、MAC、RRC、調度、無線接入控制和移動性管理等功能；核心網(wǎng)完全基于IP交換，各種業(yè)務都通過IP系統(tǒng)提供給用戶設備，將傳統(tǒng)的語音網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)合并為一個網(wǎng)絡。LTE系統(tǒng)的關鍵技術包括：

1）采用OFDMA∕SC-FDMA等先進無線通信技術獲得高速傳輸速率

LTE上、下行鏈路分別選擇正交頻分技術（OFDMA）和單載波-頻分多址技術（SC-FDMA）的無線接入方式。OFDMA是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術，基本原理是將高速數(shù)據(jù)信號分成并行的低速數(shù)據(jù)，然后在一組正交的子載波上傳輸，在頻域內(nèi)將信道劃分成若干個互相正交的子信道，每個子信道均擁有自己的載波，分別對其進行調制。OFDMA技術具有對抗信道頻率選擇性衰落的強大優(yōu)勢；SC-FDMA是在發(fā)射端采用單載波調制技術，而在接收端采用頻域均衡的接收技術，具有更低的峰均比。

2）采用MIMO等智能天線技術大幅提升信道容量和覆蓋范圍

MIMO技術是一種典型的多天線技術，將用戶數(shù)據(jù)分解為多個并行的數(shù)據(jù)流，在指定的帶寬內(nèi)由多個發(fā)射天線上同時刻發(fā)射，經(jīng)過無線信道后，由多個接收天線接收，并根據(jù)各數(shù)據(jù)流的空間特性，利用解調技術恢復出原數(shù)據(jù)流。MIMO技術解決了速率和覆蓋問題，其信道容量隨著天線數(shù)量的增加而線性增大，在不增加帶寬和天線發(fā)射功率的情況下，大幅提高頻譜利用率，從而可以獲得更高的數(shù)據(jù)率、更好的傳輸品質或更大的系統(tǒng)覆蓋范圍。

3）采用軟件無線電技術使得系統(tǒng)融合性更好

軟件無線電技術是將標準化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)過一個通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實現(xiàn)各種類型無線電通信系統(tǒng)的一種具有開放式結構的新技術。采用軟件無線電實現(xiàn)的基站可同時為多個網(wǎng)絡服務，有助于不同標準和系統(tǒng)的融合。

4）采用全IP網(wǎng)絡結構

LTE采用全IP網(wǎng)絡架構，語音和數(shù)據(jù)都由IP承載傳輸，實現(xiàn)了語音和數(shù)據(jù)業(yè)務的融合，改變了移動通信的業(yè)務模式和服務模式，提高了通用性、可擴展性和靈活性，使網(wǎng)絡運作更有效率。同時，全IP網(wǎng)絡架構使得各種類型的接入網(wǎng)通過媒體接入系統(tǒng)都能夠無縫地接入基于IP的分組核心網(wǎng)，形成公共可擴展的無線通信平臺，為多種不同無線接入體制的技術互通創(chuàng)造了條件。

5）優(yōu)化了QoS機制，實現(xiàn)穩(wěn)定在線

LTE系統(tǒng)具有高速、突發(fā)的特征，為有效提高用戶體驗，減小業(yè)務建立的時延，真正實現(xiàn)用戶永遠在線；引入了默認承載的概念，即在用戶進行網(wǎng)絡附著的同時，為該用戶建立一個固定數(shù)據(jù)速率的默認承載，保證其基本的業(yè)務需求；簡化了QoS參數(shù)定義，減少了網(wǎng)元之間QoS參數(shù)傳遞的數(shù)量；同時，對QoS協(xié)商機制也進行了優(yōu)化，取消了專用信道的概念，采用共享信道的機制，以及更靈活的動態(tài)調度機制，不允許進行多次QoS的協(xié)商，從而提高信令交互的效率。

1.3 民用移動通信技術與軍事戰(zhàn)術通信的發(fā)展比對

在商用無線通信技術以指數(shù)級速度發(fā)展的同時，傳統(tǒng)軍用戰(zhàn)術通信系統(tǒng)跟商用無線通信技術的“容量差別”正在越拉越大。飛速發(fā)展的商用標準和現(xiàn)存的美國國防部無線電系統(tǒng)在峰值數(shù)據(jù)速率上的差別如圖1所示［2］，預計2020年民用移動通信系統(tǒng)速率（LTE-A，最高速率1Gbps）將是軍用通信系統(tǒng)（JTRS-WNW，最高速率23Mbps）的50倍。產(chǎn)生如此大容量差別的主要因素主要有以下幾點：其一，兩種系統(tǒng)的用戶群數(shù)量差別巨大，GSA協(xié)會預計2018年底LTE用戶將達到35億人，與此美軍采購量最大的“辛嘎斯”（SINCGARS）軍用電臺也不過57萬個，用戶數(shù)的差異造成了用戶體驗程度、技術迭代速度的巨大差異；其二，兩者市場規(guī)模的巨大差異，GSA統(tǒng)計LTE系統(tǒng)在2020年前的市場規(guī)模約為9970億美元，而2020年前包含空基、陸基、水下所有通信制式的全球軍用通信市場份額不過400億美元［3］，市場規(guī)模的差異引起兩種技術發(fā)展推動力的巨大差異，LTE巨大的商用投入使得廉價、小尺寸、低功耗的基礎設施成為現(xiàn)實，由此產(chǎn)生了多種處理能力強的高效率終端設備。

圖1 戰(zhàn)術通信和商用通信在數(shù)據(jù)容量上的差別

對比民用技術體制尤其是LTE技術體制，可以發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)術通信系統(tǒng)的需求部分可以通過LTE技術體制的關鍵技術加以解決。與此同時，伴隨著民用通信市場投入指數(shù)級增長及國防經(jīng)費無法按照相同比例增長，如不將民用移動通信技術融入軍用通信系統(tǒng)中，這個差別會越來越大。

2 民用移動通信技術在美軍的應用情況

軍用通信領域對于可靠的、抗干擾的通信技術具有巨大需求?；诿裼猛ㄐ畔到y(tǒng)的商用現(xiàn)貨供應技術（COTS）技術獲得了外軍的高度重視。美國國防部越來越多地借助COTS技術，將原有專有、一次性、政府定制、高昂維護費用的軍用通信市場進行改造，轉變成更先進、開放體制、隨時可用、大量供應商的低成本商業(yè)市場。軍用通信系統(tǒng)總承包商可以利用COTS技術滿足他們的軍事組織客戶的需求，同時利用現(xiàn)成的COTS解決方案幫助加快產(chǎn)品上市速度，更易于維護，提供了更長的系統(tǒng)全壽命周期。此外，COTS通信技術尤其是基于標準的LTE架構，是成熟、經(jīng)過驗證的可靠和穩(wěn)定的，易于部署并可擴展。阿富汗戰(zhàn)爭中，美軍緊急采購了多個基于COTS技術的ANC∕PRC-117G軟件無線電平臺［5］。研究機構SNS預測2020年以前美軍直接采購用于軍用的LTE基站數(shù)將達到1.5萬個以上［6］。

2.1 海軍

2013年，海軍航空系統(tǒng)司令部與Oceus網(wǎng)絡公司合作，耗資1.6億美元，開展了將LTE技術引入到艦載通信系統(tǒng)中試驗。在“卡爾薩基”號（USS Kearsarge）和“圣安東尼奧”號（USS San Antonio）兩棲攻擊艦架設了LTE系統(tǒng)，驗證了船與船之間進行語音、文字、視頻的通信以及跟20海里外的直升機進行實時視頻通信，兩艘艦上的人員可以接收安裝在直升機上的空中節(jié)點的實時視頻［4］［7］。

在 2015年的“三叉戟勇士”（“Trident Warrior”）網(wǎng)絡中心戰(zhàn)演習中，又在自由級瀕海戰(zhàn)斗艦“Fort worth”號上開展了利用LTE系統(tǒng)搭建寬待高速微波網(wǎng)絡的試驗。海軍航空系統(tǒng)司令部的目標是要驗證LTE技術在海上編隊環(huán)境和艦載環(huán)境下的應用可行性。根據(jù)有限的資料分析，主要檢驗的LTE技術應用領域是護航中的臨檢拿捕人物和艦員的日常生活應用，還沒有擴展到作戰(zhàn)數(shù)據(jù)的應用。試驗中暴露的LTE技術應用到艦載環(huán)境面臨的主要問題是來自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的信號干擾、系統(tǒng)安全性等。

圖2 美國Oceus網(wǎng)絡公司LTE設備

圖3 LSF-02型LTE背負電臺

2.2 陸軍

美國戰(zhàn)術通信技術發(fā)展很快，其現(xiàn)役的戰(zhàn)術無線電通信系統(tǒng)是美軍進行信息技術革命，提高作戰(zhàn)效率，并最終實現(xiàn)軍隊數(shù)字化的重要基礎。其中最有代表性的有“辛嘎斯”無線電系統(tǒng)、增強定位報告系統(tǒng)、21世紀部隊旅及旅以下作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)、聯(lián)合戰(zhàn)術無線電系統(tǒng)JTRS、全球移動信息系統(tǒng)GloMo、作戰(zhàn)人員信息網(wǎng)WIN-T等。WIN-T項目充分采用商用技術用于傳輸話音、數(shù)據(jù)和視頻，它將構成下一代高級戰(zhàn)術互聯(lián)網(wǎng)，為部隊提供一個集成的、靈活、安全、生存能力強、無縫連接的多媒體信息支撐系統(tǒng)，根據(jù)文獻報道，原計劃到2012年把3G戰(zhàn)術個人通信系統(tǒng)發(fā)展成WIN-T結構，到2015年實現(xiàn)4G 水平［2］。

2012年美國國防部終止了JTRS項目后，美軍一直在尋求部署高速無線接入手段，為戰(zhàn)場士兵提供連續(xù)覆蓋，以便士兵們可以從他們的智能手機而非計算機上接入網(wǎng)絡。2014年美國國防部委托ADLINK公司和設備集成商LCR開發(fā)了一款背負式LTE電臺（LSF-02），系統(tǒng)基于基于車載基站（Cell on Wheels COW）技術，終端重量為9kg，功率1W，可以支持16個用戶開展音頻∕視頻電話和多媒體會議［6］［8］。

美國Harris公司基于LTE技術推出了FUSION、KnightHAWK兩種系統(tǒng)，其中，F(xiàn)USION系統(tǒng)應用于移動用戶，包含了車載基站和定制終端；KNIGHTHAWK系統(tǒng)完全兼容商用LTE標準，可以在商用智能手機基礎上快速改造。兩種系統(tǒng)的應用場景示意如圖4。

圖4 美陸軍LTE系統(tǒng)戰(zhàn)場應用示意圖

3 民用移動通信技術在軍事通信中的應用方案

民用移動通信技術的一個重要特點是依托強大的地面設施，包括有線連接和數(shù)量規(guī)模巨大的基站分布。這兩個條件是軍事通信中所不具備的，由此無法將其直接用于軍事通信［11］。

我們提出一種基于LTE技術的戰(zhàn)術通信系統(tǒng)采用分層分布式柵格狀網(wǎng)絡結構，使用無線連接代替有線，如圖5所示。網(wǎng)絡分成三層：接入網(wǎng)、骨干網(wǎng)和中繼。接入網(wǎng)絡層由移動用戶組成，以無線方式、隨機接入所屬移動基站，實現(xiàn)點到點通信連接或漫游功能；骨干網(wǎng)絡層由小型化移動基站組成，移動基站之間采用Mesh網(wǎng)絡構建骨干網(wǎng)絡，以有線、無線和衛(wèi)星方式覆蓋整個作戰(zhàn)區(qū)域，實現(xiàn)移動用戶的隨機接入控制；中繼網(wǎng)絡層由衛(wèi)星通信組成，當受地形、地球曲率等因素的影響而使通信受到限制時，利用衛(wèi)星信道可實現(xiàn)移動基站間的互連，這樣可在整個區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)橫向和縱向傳輸無縫連接，實現(xiàn)移動基站對整個通信保障區(qū)域的全覆蓋。

圖5 基于LTE技術的戰(zhàn)術通信網(wǎng)絡架構

在整個戰(zhàn)術通信網(wǎng)絡架構下，LTE系統(tǒng)的作用主要集中在以下兩個方面：

1）區(qū)域內(nèi)部高速寬帶通信

對于某些軍事區(qū)域的高速寬帶移動通信網(wǎng)絡的覆蓋或者有大量寬帶業(yè)務傳輸需求，可采用固定和機動基站相結合方式構建區(qū)域性高性能4G網(wǎng)絡，支持視頻監(jiān)控、視頻會議以及流媒體等寬帶傳輸業(yè)務。一體化的機動基站覆蓋部隊所屬單兵活動區(qū)域，單兵配置4G終端接入基站，可在所屬編制內(nèi)漫游，實現(xiàn)隨遇接入和區(qū)域內(nèi)部的通信。

2）廣域接入

整個LTE移動系統(tǒng)作為接入網(wǎng)再通過有線、衛(wèi)星或微波接入外部廣域網(wǎng)絡。

4 民用移動通信技術應用于軍事通信的局限性

雖然從2G時代開始，民用移動通信技術就已用于戰(zhàn)術通信，但主要是作為指揮調度、勤務和應急通信保障，其應用模式基本照搬了民用移動通信系統(tǒng)，始終無法成為主要的通信手段。究其原因，一方面是由于2G移動通信系統(tǒng)相較傳統(tǒng)戰(zhàn)術通信手段沒有突出優(yōu)勢；另一方面是由于移動通信技術體制上存在的一些固有缺陷，無法適應戰(zhàn)術通信要求。已LTE技術為代表的4G移動通信系統(tǒng)雖然在通信質量和數(shù)據(jù)傳輸速率上已有質的飛躍，但移動通信的固有缺陷仍是制約其軍用化的重要障礙。

4.1 技術局限性

1）LTE的基礎設施與戰(zhàn)術通信網(wǎng)絡的矛盾

其一，依賴有線網(wǎng)絡，無法滿足缺乏基礎設施的戰(zhàn)場通信要求。民用LTE系統(tǒng)的核心網(wǎng)、接入網(wǎng)、基站之間都是通過有線網(wǎng)絡連接，無法通過無線連接來組網(wǎng)。這種網(wǎng)絡結構無法適應戰(zhàn)術通信要求。戰(zhàn)術通信必須要能夠在無固定基礎設施保障條件下即時、自主開設。在LTE系統(tǒng)中，移動用戶與基站之間采用非對稱的上下行通信體制，從根本上導致基站之間無法直接實現(xiàn)無線通信；其二，LTE技術的網(wǎng)絡覆蓋是蜂窩結構，不同固定基站具有固定覆蓋，經(jīng)過優(yōu)化設計的基站群形成廣域覆蓋，不適于大規(guī)模移動環(huán)境使用。在軍事通信中，作戰(zhàn)單元的機動性是突出特點，對應于通信而言就是不僅用戶終端移動，通信節(jié)點和通信網(wǎng)絡也在不斷移動。同時，戰(zhàn)場范圍往往在正面和縱深數(shù)十到上百公里的區(qū)域內(nèi)，需要多基站形成蜂窩小區(qū)網(wǎng)絡解決覆蓋問題，由于基站無法固定開設，小區(qū)位置和覆蓋范圍都將在不斷移動和變化中，既要實現(xiàn)無縫覆蓋又要避免小區(qū)間干擾將非常困難；其三，系統(tǒng)功能和設備復雜，不適合機動使用。核心網(wǎng)和基站在LTE系統(tǒng)扮演了關鍵角色，核心網(wǎng)承擔了用戶及會話管理控制、數(shù)據(jù)轉發(fā)和路由切換選擇等大量功能?；倦m然已大為簡化，但LTE采用的MIMO技術要求較多的天線配置。而戰(zhàn)術通信設備以艦載、車載、攜行使用為主，必須考慮集成化、小型化，便于裝載和機動，如此大量的核心網(wǎng)設備無法滿足野戰(zhàn)機動使用要求，基站的大量天線也不便于車載安裝和使用；其四，在海軍艦艇上應用還面臨復雜的電磁環(huán)境，艦艇平臺上多種電子設備產(chǎn)生高功率、寬頻譜輻射，都會對功率較低、抗干擾能力差的LTE系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。

2）網(wǎng)絡安全性差

LTE系統(tǒng)主要由移動終端、無線接入網(wǎng)、無線核心網(wǎng)絡和IP骨干網(wǎng)組成，網(wǎng)絡安全缺陷也存在于這幾部分［9］。其一，對于移動終端來說，LTE系統(tǒng)的移動終端是無線應用參與者和執(zhí)行者。一般情況下，無線終端硬件平臺缺乏一定的保護和驗證機制，很多模塊固件會被篡改，而且終端內(nèi)部通信接口沒有形成機密性和完整性保護機制，因此移動終端傳遞的相關信息經(jīng)常會被竊聽。其二，對于無線接入網(wǎng)來說，安全威脅來源于竊聽、中間人攻擊、流氓節(jié)點。竊聽、中間人攻擊發(fā)生在用戶與基站（eNode-B）初始接觸階段，利用LTE自身在用戶轉移時沒有加密、明文的缺陷進行攻擊；流氓節(jié)點威脅的原因是LTE的eNode-B節(jié)點成本較低，因此比傳統(tǒng)的基站節(jié)點更容易安裝部署，流氓節(jié)點通過偽裝成正常的基站節(jié)點竊取數(shù)據(jù)或者將用戶數(shù)據(jù)流重定位到其他網(wǎng)絡。其三，對于核心網(wǎng)來說，安全威脅來源于未授權接入、DoS、DDoS攻擊和IP綁架、IP欺詐。在沒有安全協(xié)議使用的情況下，E-UTRAN和EPC的控制數(shù)據(jù)流和用戶數(shù)據(jù)流都不會進行加密或者完整性保護，這使得數(shù)據(jù)很容易被竊聽、修改，使得攻擊者獲得未授權的接入權限。

3）抗干擾能力差

其一，LTE的關鍵技術沒有針對戰(zhàn)場環(huán)境進行設計［12］。LTE系統(tǒng)中小區(qū)間干擾協(xié)調技術用于提升小區(qū)邊緣用戶的傳輸性能，而子載波跳頻技術用于獲取頻率分集增益。這些技術均不是設計用來抵抗諸如窄帶瞄準干擾、寬帶壓制干擾等戰(zhàn)場電磁對抗范疇的干擾形式。這是因為民用通信系統(tǒng)使用場景中，假定不存在惡意的無線電波攻擊，不需要很強的抗干擾措施，其目的主要是減少相鄰小區(qū)的互干擾、用戶間的自干擾以及異構系統(tǒng)之間的電磁干擾，以提升用戶體驗；在軍用通信中，人為干擾無處不在，輕則極大降低信干比，增大誤碼率；重則系統(tǒng)完全失效，無法正常通信。其二，由于商用通信的協(xié)議公開性，容易設計出具備很強針對性的干擾方式。例如目標干擾，利用LTE的波形特點產(chǎn)生與目標LTE信號相關的干擾，可以很大程度上使信號傳輸性能下降；再如同步干擾，利用信道狀態(tài)信息，產(chǎn)生與目標LTE系統(tǒng)的同步信號干擾。

4）應對復雜環(huán)境能力弱

其一，無法應對復雜地理環(huán)境。商用通信技術主要覆蓋城市和郊區(qū)等準平滑地形，對于山區(qū)、丘陵以及森林等地形的覆蓋較差，而這些位置都是戰(zhàn)時的重要戰(zhàn)略地帶，商用通信技術在上述環(huán)境下的性能欠佳。其二，無法應對復雜電磁環(huán)境。商用通信系統(tǒng)尤其是LTE系統(tǒng)的波束賦型、多天線技術優(yōu)化目標是最大化用戶容量，因此不具備干擾調零能力；商用系統(tǒng)一般不具備跳頻能力，商用網(wǎng)絡的頻譜偏高，覆蓋范圍有限，繞射能力差，抗干擾能力較弱。其三，嚴重依賴小區(qū)規(guī)劃，多個小區(qū)共存時性能下降。當多個小區(qū)共存時，商用通信系統(tǒng)需要利用精細的站址設計和功率設計手段減少小區(qū)間干擾，上述條件在戰(zhàn)場環(huán)境下難以滿足。

4.2 需要開展的關鍵技術

1）降低對有線基礎設施的依賴度

探索Mesh組網(wǎng)和Ad Hoc組網(wǎng)技術與LTE技術的有效融合，有效解決將有線網(wǎng)絡協(xié)議應用到高速移動的無線網(wǎng)絡時遇到的問題，消除骨干網(wǎng)互聯(lián)時對有線基礎設施的依靠，真正的實現(xiàn)全無線互聯(lián)的組網(wǎng)系統(tǒng)；開發(fā)精確預測網(wǎng)絡性能的工具，統(tǒng)一在戰(zhàn)術通信環(huán)境網(wǎng)絡性能評估的參量和指標。同時，減小協(xié)議復雜度和組網(wǎng)單元的數(shù)量，降低設備體積和減小設備功耗。

2）提升網(wǎng)絡安全級別

民用系統(tǒng)采用的密鑰體系和強度不能保證在戰(zhàn)術條件下的安全，需要使用軍用的專用加密技術加以改造［10］。加解密功能的部署位置和信令交互流程以及密鑰管理等需要結合具體的使用場景進行設計。為了加強系統(tǒng)安全保密性，可以考慮物理層加密，例如通過使用自定義的星座映射方式，信道編碼算法等信號處理手段進行加密，使得破解方無法從信號處理的角度進行解調，從底層消除信息被竊取或者篡改的可能。

在移動終端方面，需要加強認證和加密。通過加強認證機制來確保合法用戶使用終端；移動終端可以給不同級別的用戶分配不同的使用權限，防止保密數(shù)據(jù)泄漏；LTE終端還應采用操作系統(tǒng)加密功能，對終端存儲數(shù)據(jù)進行加密。

在無線接入網(wǎng)方面，有以下5個方面的工作需要開展：第一，采用相關技術措施（物理地址過濾、端口訪問控制）設置無線接入網(wǎng)的細粒度訪問控制策略；第二，為了防止非可信移動終端接入無線接入網(wǎng)，需要運用無線接入網(wǎng)自身安全策略來實現(xiàn)可信移動終端的安全介入功能；第三，根據(jù)業(yè)務需求，移動終端在與無線接入網(wǎng)進行傳輸過程中建設加密傳輸通道，以自主設置數(shù)據(jù)傳輸方式來實現(xiàn)安全傳輸；第四，滿足無線接入網(wǎng)的安全數(shù)據(jù)過濾功能，發(fā)揮該功能對無線接入網(wǎng)資源在內(nèi)部系統(tǒng)或核心網(wǎng)中的安全性，防止非法數(shù)據(jù)的侵入；第五，為針對性、有效性分析和記錄移動終端的行為規(guī)律、異常操作，以保障無線接入網(wǎng)的可靠性與高效性，需要結合移動終端的訪問行為、無線接入設備的運作情況來構建統(tǒng)一的監(jiān)控系統(tǒng)。

在核心網(wǎng)方面，為了解決IP地址的容易受到攻擊的問題，可采用IPSec架構（Internet協(xié)議安全性）等。IPSec定義了在網(wǎng)際層使用的安全服務，通過使用加密的安全服務以確保在IP網(wǎng)絡上進行保密而安全的通訊，其功能包括數(shù)據(jù)加密、對網(wǎng)絡單元的訪問控制、數(shù)據(jù)源地址驗證、數(shù)據(jù)完整性檢查和防止重放攻擊。IPSec是安全聯(lián)網(wǎng)的長期方向。它通過端對端的安全性來提供主動的保護以防止網(wǎng)絡攻擊。此外，還可通過網(wǎng)絡監(jiān)控和管理、負載平衡來解決DoS、DDoS攻擊等。

3）提高抗干擾能力

其一，利用LTE系統(tǒng)的多天線、大帶寬、多頻段同時工作等特征，發(fā)展基于信號處理、跳頻、直接擴頻技術結合、自適應天線和擴頻技術結合、擴頻與其他非擴頻技術結合；其二，利用LTE系統(tǒng)的軟件化、動態(tài)可配置的特征，利用軟件無線電技術改善抗干擾性能。使用軟件定義網(wǎng)絡技術提升體系的抗干擾能力，提高干擾識別檢測、抗干擾方式靈活運用的能力。

4）提升復雜環(huán)境應對能力

其一，為了增強4G寬帶網(wǎng)絡的覆蓋能力，應借助最新的無線中繼和Femtocell等局部自組網(wǎng)技術進行網(wǎng)絡擴展和完善。其二，對于需建設的軍用固定基站，可利用協(xié)同多點傳輸技術對其抗毀性進行設計，利用射頻拉遠設備將天線射頻部分和核心網(wǎng)設備分離，核心網(wǎng)設備埋于地下，射頻天線分散于整個區(qū)域，即使部分遠端天線被毀，仍能保持區(qū)域內(nèi)基本覆蓋。其三，軍用通信時相關設備需調整頻率，可在400～800MHz內(nèi)進行軍用寬帶移動通信傳輸，提升系統(tǒng)繞射能力和通信能力。其四，為了增強LTE系統(tǒng)復雜電磁環(huán)境工作能力，需要開展寬帶跳頻技術研究，增強系統(tǒng)抗窄帶干擾能力；利用LTE多天線的特征，開展多天線干擾調零、分布式抗干擾技術研究，增強系統(tǒng)抗寬帶干擾的能力。

5 結語

以4G技術為代表的民用移動通信技術軍事通信領域，可以滿足部分通信應用需求，但遠不能覆蓋全部軍事需求，準確定位民用移動通信技術的用途、解決“民參軍”的技術問題，是民用移動通信技術與軍事通信技術實現(xiàn)軍民融合發(fā)展的技術路線。

綜上所述，民用移動通信技術比較適用的軍事需求包括：指揮調度、勤務和應急通信保障；野戰(zhàn)通信；艦艇護航、登陸作戰(zhàn)的集群通信；岸艦近距離活動時的移動通信等。存在的主要不足包括：一是，應用范圍存在一定的局限性，不適合岸海遠程通信、編隊內(nèi)的戰(zhàn)術通信等。雖然LTE技術標準中標稱可最高支持350km∕h移動速度，由于艦載基站覆蓋能力有限、艦機的艦空高機動通信的適用性有待試驗驗證；二是需進行技術改進，減少地面基礎設施的依賴性，增強其抗干擾能力和網(wǎng)絡安全性等。

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Thought on Advantages and Disadvantages of Civil Mobile Communication Technology for Military purposes

CHEN DayongXIE Jiaxuan ZHANG Meishuang
（Naval Equipment Research Institute，Beijing 100161）

Civil mobile communication system such as LTE have developed rapidly recent years.All those system allows users to obtain good experience and good quality of service.With the deepening of civil-military integration development，research on military applications of civilian technology has great practical significant.This paper describes current situation of civil mobile communication technology.Research status of foreign army using civilian communication systems is analyzed.This paper also analysis the possibility and limitation of similar researches in our country，gives some advice on the subsequent research.

civil-military integration development，mobile communication，LTE

E96

10.3969∕j.issn.1672-9730.2017.10.003

Class Number E96

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2017年4月9日，

2017年5月29日

陳大勇，男，碩士，高級工程師，研究方向：通信工程。謝佳軒，女，碩士，工程師，研究方向：通信工程。張梅雙，女，碩士，助理工程師，研究方向：通信工程。