5G時(shí)代智能指揮與控制

◆安凱軍

5G時(shí)代智能指揮與控制

◆安凱軍

（國(guó)防科技大學(xué)信息通信學(xué)院 湖南 410007）

通信技術(shù)的每次改革與創(chuàng)新都必定會(huì)促使指揮與控制從形式到內(nèi)容上的改變，第五代通信技術(shù)5G也是如此，現(xiàn)已發(fā)展成美軍等最為關(guān)注的重點(diǎn)。5G網(wǎng)絡(luò)有著可信度高、開放性大等特點(diǎn)，這些對(duì)軍事物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展都是十分關(guān)鍵的，能夠很好的解決建設(shè)中出現(xiàn)的成本管理與流量“瓶頸”問題。探究5G對(duì)指揮和控制影響的有關(guān)話題，從而了解與掌握其在指揮與控制上的發(fā)展方向，尤其需要關(guān)注其在軍事指揮與企業(yè)管理中的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

5G；指揮；控制

近30年，民用移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，現(xiàn)已成功由1G發(fā)展為4G，系統(tǒng)性能也實(shí)現(xiàn)了全面發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)容量日益增加、業(yè)務(wù)種類不斷豐富、可靠性與安全性日趨加強(qiáng)、運(yùn)用場(chǎng)景與范疇快速擴(kuò)展。當(dāng)前，為了能夠有效適應(yīng)未來快速發(fā)展的數(shù)據(jù)流量、海量設(shè)備連接、各種業(yè)務(wù)出現(xiàn)以及全新場(chǎng)景，第五代移動(dòng)通信（5G）系統(tǒng)的研究正在全面、系統(tǒng)開展。當(dāng)前5G已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)大量新科技的引入，網(wǎng)絡(luò)分布也十分全面，傳輸、頻譜以及能量效率實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)，能夠給各個(gè)類型的業(yè)務(wù)帶來服務(wù)，有效減少業(yè)務(wù)傳遞中出現(xiàn)的延時(shí)與成本。

1 5G技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀

二十一世紀(jì)是信息社會(huì)，人們對(duì)移動(dòng)通信的需求也是不斷提升，當(dāng)前已有的3G已然無法實(shí)現(xiàn)使用者的實(shí)際需求，無線寬帶化通信（4G）開始出現(xiàn)。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲得進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，也促使了第五代移動(dòng)通信技術(shù)的問世，也就是第五代移動(dòng)電話通信標(biāo)準(zhǔn)（5G）。各個(gè)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r如下表所示。當(dāng)前5G正處于研發(fā)當(dāng)中，預(yù)計(jì)將會(huì)在2020年實(shí)現(xiàn)全面普及，可以實(shí)現(xiàn)眾多設(shè)備的同時(shí)連接，盡可能給使用者帶來更多服務(wù)。我們國(guó)家對(duì)5G的研究相對(duì)較早，在2006年就開始著手研究，之后，韓國(guó)、日本等都相繼開始了研究計(jì)劃，亞太地區(qū)都給予很大支持與鼓勵(lì)。并非只是在亞太地區(qū)獲得了人們的關(guān)注，在全球范疇內(nèi)都獲得了大眾關(guān)注，5G或許會(huì)變成一個(gè)全新的發(fā)展潮流。5G的運(yùn)用與普及將會(huì)產(chǎn)生一種全球統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，促使其在全球市場(chǎng)中都能夠?qū)崿F(xiàn)正規(guī)化、全面化發(fā)展。

5G與4G網(wǎng)絡(luò)之間最為主要的差異就是速度，依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，5G的速度將會(huì)達(dá)到4G的很多倍。并且，其還會(huì)具有較低的延遲率與較大容量等優(yōu)勢(shì)。

（1）超高速率。5G網(wǎng)絡(luò)具備很大的通信頻段，傳遞速度也實(shí)現(xiàn)了快速上漲，在測(cè)試過程中，實(shí)現(xiàn)了10Gbps峰值下載速率。較高的速度可以實(shí)現(xiàn)云端與終端之間的有效連接，構(gòu)成互相影響與促進(jìn)的發(fā)展路徑。如，在5G環(huán)境下，自動(dòng)駕駛能夠讓云端與終端一同賦能，有效提升自動(dòng)駕駛技術(shù)的可信度。

（2）超大容量。5G是下一代移動(dòng)通信設(shè)施的主要構(gòu)成部分，其給巨大的數(shù)據(jù)量與信息量傳遞帶來了機(jī)會(huì)。5G基站能夠給很多終端帶來同時(shí)服務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)每平方公里100萬臺(tái)設(shè)備的連接，相較于4G上千臺(tái)設(shè)備的連接，其連接能力實(shí)現(xiàn)了大范疇的增長(zhǎng)。未來，具備超強(qiáng)鏈接能力的5G網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)10億多個(gè)場(chǎng)所的連接，50億人連接，500億物的連接，成功步入萬物互聯(lián)時(shí)代。

（3）超低延時(shí)。相關(guān)數(shù)據(jù)證實(shí)，5G有效削減了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。給更多延時(shí)要求、更高運(yùn)用發(fā)展帶來了機(jī)會(huì)。今年年初，福建省外科醫(yī)生通過5G技術(shù)開展全球第一例遠(yuǎn)程外科手術(shù)，運(yùn)用的智能機(jī)械臂僅出現(xiàn)了0.1s的延遲。在5G環(huán)境下，智能制造云化機(jī)器人能夠在1毫秒的端到端通信延時(shí)中，達(dá)到99.99%的連接率，該指標(biāo)是未來工業(yè)4.0的主要發(fā)展趨勢(shì)。

2 5G技術(shù)在指揮控制中的應(yīng)用前景分析

就發(fā)展進(jìn)程而言，不論是形式或內(nèi)容，通信技術(shù)每次都會(huì)給指揮與控制帶來全面的改革。數(shù)字化轉(zhuǎn)型必定是當(dāng)前管理中最為熱議的話題，雖然每個(gè)人對(duì)其理解有著很多不同，但是無論是普通群眾、企業(yè)家或是管理者，都是將自身工作場(chǎng)景以及業(yè)務(wù)程序當(dāng)作重點(diǎn)，通過數(shù)字化的方式，在大數(shù)據(jù)的搜集與研究中不斷發(fā)掘出對(duì)自身具有價(jià)值的服務(wù)模式，從而對(duì)后續(xù)發(fā)展與變革給予指導(dǎo)，因此其實(shí)質(zhì)都是讓自身的指揮與控制過程更加迅速與完善。

5G和平行指揮、控制之間存在著必然聯(lián)系，因此在虛實(shí)平行中，不僅形成了很多人工信息，可視化與智能化還對(duì)通信寬帶給出了更多要求。當(dāng)前，相關(guān)單位和愛立信、電信等進(jìn)行合作，現(xiàn)已基本實(shí)現(xiàn)了5G的無人車測(cè)試和經(jīng)營(yíng)的平行管理系統(tǒng)驗(yàn)證。當(dāng)軍事指揮控制開始實(shí)現(xiàn)常態(tài)發(fā)展，企業(yè)管理也必須要實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)變，控制與管理體系將會(huì)變成5G實(shí)施的最為主要的一個(gè)運(yùn)用場(chǎng)景。

構(gòu)成該種情況的主要因素為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)管理智能化與交互實(shí)時(shí)性。首先，指揮控制與管理是人工智能開展的主要場(chǎng)地。在開展智能平行指揮與管理的時(shí)候，需要將物理、軟件定義或數(shù)字孿生的人工指揮控制與管理系統(tǒng)當(dāng)作主要依據(jù)，對(duì)可視化、虛擬社會(huì)與混合擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)等技術(shù)進(jìn)行管理。其次，平行的在線嵌入式計(jì)算實(shí)驗(yàn)獲得了很多人工信息，進(jìn)而對(duì)實(shí)時(shí)I/O能力提出了更多要求，在多數(shù)環(huán)境下要獲得5G甚至是更大的支持。最后，在平行驅(qū)動(dòng)與執(zhí)行的環(huán)節(jié)中，任務(wù)的明確與闡述都是通過交互式動(dòng)漫、決策劇場(chǎng)等開展，利用虛實(shí)互動(dòng)實(shí)現(xiàn)虛實(shí)互相間的閉環(huán)指揮與管理反饋，5G給其帶來了更強(qiáng)大的保障。

因此，不論是軍事或企業(yè)智能化管理，為了能夠獲得更多收益，平行指揮控制和管理都需要獲得5G甚至是更強(qiáng)的通信支持，將會(huì)變成5G未來運(yùn)用最為主要的一個(gè)場(chǎng)景。

3 5G技術(shù)在指揮控制中的應(yīng)用策略

“需求牽引、技術(shù)推動(dòng)”是促使人類社會(huì)不斷發(fā)展的源動(dòng)力。5G技術(shù)的全面運(yùn)用，必定會(huì)促使軍用場(chǎng)景的不斷改革。展望5G技術(shù)在智能指揮以及控制技術(shù)上的發(fā)展，借以重塑我們所面臨的諸多任務(wù)挑戰(zhàn)。5G聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、聯(lián)網(wǎng)彈藥、聯(lián)網(wǎng)飛行器、聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人、聯(lián)網(wǎng)X，發(fā)現(xiàn)即摧毀將成為常態(tài)，OODA 的閉環(huán)實(shí)時(shí)化，各類武器控制平臺(tái)系統(tǒng)（有人和無人）的無縫隙網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)以及 C2M 系統(tǒng)功能的軟件定義和 C2 系統(tǒng)的敏捷性增強(qiáng)，不但會(huì)對(duì)裝備的創(chuàng)建帶來很大影響，還會(huì)讓軍隊(duì)的編制、戰(zhàn)斗方式等發(fā)生本質(zhì)性的改變。就當(dāng)前具體狀況可以得出，5G將會(huì)在C2領(lǐng)域中出現(xiàn)四大方面的變革。

首先，通過5G能夠有效解決組織改革中存在的指揮鏈復(fù)雜性問題。當(dāng)組織在進(jìn)行改革時(shí)，會(huì)導(dǎo)致各種復(fù)雜問題的出現(xiàn)，如行動(dòng)、實(shí)體等，這些都會(huì)讓C2M問題更為艱難。5G具有的寬頻帶、低延時(shí)等特點(diǎn)，不但能夠讓人與人互相間的通信更為便捷，還能夠給物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備操作帶來可能，讓多維、多域以及跨空間的資源實(shí)現(xiàn)互相鏈接，從而能夠利用C2系統(tǒng)信息鏈成功克服指揮鏈的復(fù)雜性問題。

其次，依據(jù)5G技術(shù)創(chuàng)建魯棒的立體多域一體化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。5G的連通性可以讓網(wǎng)絡(luò)賦能組織實(shí)現(xiàn)更為便捷的活動(dòng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)共享。還能夠創(chuàng)建更為全面、系統(tǒng)的多跳網(wǎng)絡(luò)通信模式，給C2決策帶來魯棒、高效的作戰(zhàn)實(shí)時(shí)信息服務(wù)。在未來發(fā)展中，隨著5G技術(shù)的持續(xù)改善，必定會(huì)創(chuàng)建出一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)軍民兩用的具有較高魯棒性的 “空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境”。

再者，通過5G填補(bǔ)C2數(shù)據(jù)存在的泛在化缺陷。由于不具有場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)的泛在數(shù)據(jù)搜集會(huì)造成C2系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)債過大、信息質(zhì)量低下、可信度低等很多問題。通過5G的“嵌入式基站”優(yōu)勢(shì)，利用平臺(tái)端計(jì)算（裝載平臺(tái)級(jí)處理原始數(shù)據(jù)）、分隊(duì)邊計(jì)算（處理局部態(tài)勢(shì)）、合成單元云計(jì)算（大數(shù)據(jù)研究、改進(jìn)人機(jī)接口）的“端+邊+云”系統(tǒng)架構(gòu)，能夠成功讓指揮信息系統(tǒng)與武器平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行有效融合，從而實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗能力的全面提升。

最后，通過5G創(chuàng)建全新的組織模式。將方法論當(dāng)作主要依據(jù)，軍事指揮人員和工程技術(shù)人員的互相合作，實(shí)現(xiàn)指揮（戰(zhàn)斗方法）和信息技術(shù)（技術(shù)方法）的互相結(jié)合，讓新型的科學(xué)研究者與工程人員更為全面的掌握信息科技在軍事領(lǐng)域的運(yùn)用情況，對(duì)C2文化進(jìn)行改革，在技術(shù)上構(gòu)成一種全新的指揮和控制模式（如分布式的、網(wǎng)絡(luò)賦能的、以任務(wù)式為依據(jù)的C2 方法），給新世紀(jì)的智能化軍隊(duì)管理帶來保障。

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