徐慶飛, 沈 杰
(上海微波技術研究所, 上海 200331)
移動通信是指通信雙方至少有一方在移動環(huán)境下所進行的信息傳輸和交換,包括通信雙方都在移動環(huán)境下的通信和移動物體與固定點之間的通信[1]。通信的主體不僅僅局限于人,也可以是汽車、飛機、火箭等處于移動狀態(tài)的物體。在過去的半個世紀中,移動通信從最初的模擬制式,先后經歷了數字蜂窩通信系統、移動多媒體通信系統、高速移動通信系統、智能通信系統。戰(zhàn)術通信是移動通信技術在戰(zhàn)術領域的一個典型應用,移動通信技術的發(fā)展也促進了戰(zhàn)術通信網絡的發(fā)展,逐步向自動化、無人化、網絡化、智能化方向發(fā)展。本文詳細闡述了移動通信的發(fā)展歷程以及在戰(zhàn)術通信中的應用,分析了移動通信技術與戰(zhàn)術通信的未來發(fā)展趨勢。
第一代移動通信技術興起于20世紀80年代,如今第五代移動通信技術(5G)已經在全球多個國家(中國、美國、韓國等)開始商用,關于第六代移動通信技術的研究和標準指定工作也已經展開。本節(jié)詳細介紹每一代移動通信系統的特點、所采用的尋址技術、傳輸速率以及網絡架構。
第一代移動通信系統(1G)誕生于20世紀80年代的美國,采用的是模擬技術和頻分多址(FDMA)技術,僅能支持語音業(yè)務(傳輸速率為2.4 kbit/s),無法提供數據業(yè)務,業(yè)務類型單一,系統容量有限,且使用過程中信號不穩(wěn)定,音質低,安全性差,容易被竊聽和易受干擾。如表1所示,由于各個國家采用不同的制式、不同的頻帶和信道帶寬,第一代移動通信系統不支持漫游,嚴格來說,僅僅是一個地區(qū)性的移動通信系統。
表1 第一代移動通信技術標準
第二代移動通信系統(2G)興起于20世紀90年代,采用了數字通信方式,具有更高的網絡容量,可以提供數字化的語音業(yè)務和低速數據業(yè)務(平均速率為幾十kbit/s,峰值可達115 kbit/s),還可以對數字信號進行加密,安全性更高。制式方式主要有時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)。著名的全球移動通信系統(Global System for Mobile Communications,GSM)采用時分多址方式,主要由移動臺(Mobile Station,MS)、基站子系統(Base Station Subsystem,BSS)、核心網(CoreNet)組成。其中,移動臺包括手機等用戶使用的移動通信設備;基站子系統包括基站控制器(Base Station Controller,BSC)和基站收發(fā)信號臺(Base Transceiver Station,BTS),負責移動臺和網絡之間的無線連接;核心網包括移動業(yè)務交換中心(Mobile Switching Center,MSC)和一些數據庫,負責完成MS的電話交換功能。網絡結構如圖1所示。一個GSM通信網絡可以有多個MSC,一個MSC可以管理多個BSC,一個BSC可以管理多個BTS,一個BTS可以和多個MS通信。
圖1 GSM系統組成
第二代移動通信替代第一代移動通信系統完成模擬技術向數字技術的轉變,但由于第二代采用不同的制式,移動通信標準不統一,用戶只能在同一制式覆蓋的范圍內進行漫游,因而無法進行全球漫游。由于第二代數字移動通信系統帶寬有限,限制了數據業(yè)務的應用,也無法實現高速率的業(yè)務(如移動的多媒體業(yè)務)。
第三代移動通信系統(3G)出現于2000年初,采用碼分多址(CDMA)尋址方式,與上一代移動通信系統的主要區(qū)別是在傳輸語音和數據的速度上的提升,能夠支持不同的數據傳輸速度,在室內、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2 Mbit/s、 384 kbit/s以及144 kbit/s的傳輸速度。有些3G系統會更新為3.5G 系統(如HSDPA),此時可達下傳14 Mbit/s、上傳5.8 Mbit/s的速度,能夠在全球范圍內更好地實現無線漫游,并處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式,它是將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的一代移動通信系統。
第三代移動通信系統采用的是基于UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)的網絡架構,如圖2所示。主要由用戶設備UE(User Equipment)、無線接入網UTRAN(UMTS Terrest-rial Radio Access Network)和核心網CN(Core Network)組成。UTRAN由基站Node B和無線網絡控制器RNC組成。Node B相當于GSM系統的BTS,RNC相當于GSM系統的BSC。核心網CN從邏輯上可分為電路交換域(CS)和分組交換域(PS),可以通過MSC和GMSC連接傳統的電話網,也可以通過GGSN和SGSN連接互聯網。與上一代移動通信系統不同的是,3G可以支持多樣化的應用,如視頻電話、電話會議、微博等,開始了通信網絡向信息網絡的轉變。
圖2 基于UMTS的第三代移動通信系統架構
第四代移動通信系統(4G)誕生于2010年左右,以LTE為代表,并能夠快速傳輸數據、高質量音頻、視頻和圖像,理想環(huán)境下的極限傳輸速率可達300 Mbit/s。4G里主要部署的是TD-LTE和FDD-LTE,20M帶寬下,TD-LTE的下載速度理論值是100 Mbit/s;在2×20 M帶寬下,FDD-LTE可以達到150 Mbit/s的理論下載速度。LTE后續(xù)向LTE-A演進,引入了CA(載波聚合),高階MIMO、高階QAM等技術,下載速度大大增加,理論最大下載速度可以在100 M帶寬下達到3 Gbit/s的驚人速度,上行也可以達到1.5 Gbit/s的速度[2]。圖3為第四代移動通信系統的網絡架構,接入網和核心網分別為演進型通用陸面無線接入網(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network, E-UTRAN)和演進型移動核心網(Evolved Packet Core,EPC)兩個大的部分,與3G系統中的UTRAN和CN相對應但又存在著一定的差異。
圖3 第四代移動通信系統(4G)網絡架構
在E-UTRAN中,eNode B之間網格直連,底層采用IP傳輸,在邏輯上組建成一個Mesh網絡,可以支持LTE-UE在整個網絡內的移動性管理和無縫切換。每個eNode B和移動性管理實體/接入網關(Mobility Management Entity (MME)/Serving Gateway(S-GW))連接,一個eNode B也可以和多個MME/S-GW 互連。此外,E-UTRAN中不再含有3G網絡架構中的RNC模塊,而是集中在eNodeB中,使網絡更加扁平化,降低了業(yè)務處理時延。
在EPC中,與CN的不同之處在于取消了通過MSC和GMSC到電話網的連接,網絡全IP化,支持各類技術統一接入,實現了異構網絡的融合,完成了通信網絡向信息網絡的轉變。EPC通過MME(Mobility Management Entity)負責移動性管理、信令處理等功能,S-GW(Serving Gateway)負責媒體流處理及轉發(fā)等功能,實現了業(yè)務面與控制面的完全分離。
早在4G系統開始應用不久便開始了第五代移動通信系統(5G)的討論,近幾年開始正式商用,主要由核心網和接入網兩部分組成。原先的4G核心網EPC被拆分成5G核心網(new core, 5GC)和MEC(移動網絡邊緣計算平臺)兩部分。
5G核心網采用的是基于服務的架構(Service Based Architecture, SBA),如圖4所示。SBA架構基于云構架設計,借鑒了微服務的理念。把原來具有多個功能的整體,拆分為多個具有獨自功能的個體,每個個體實現自己的微服務[3-4]。一個明顯的外部表現就是網元數量增多。除了UPF之外都是控制面。網元看上去很多,實際上硬件都是在虛擬化平臺里面虛擬出來的,容易擴容、縮容、升級、割接,相互之間不會造成太大影響。MEC負責為用戶提供所需的服務和云端計算功能,5G網絡接入的終端數量大、密度高,要求更大的帶寬和更低的延遲,因此部署在靠近基站的地方,可以縮短網絡延遲,增強網絡實時性。
圖4 5G核心網架構
圖5 5G接入網架構
與4G的E-UTRAN相比,5G接入網有了很大的改進,不再由BBU、RRU、天線組成,而是被重構為3個功能實體:集中單元CU(Centralized Unit,負責處理非實時協議和服務)、分布單元DU(Distribute Unit,負責處理物理層協議和實時服務)和有源天線單元AAU(Active Antenna Unit,由基站物理層處理部分、射頻單元以及無源天線組成)。在5G網絡中,CU與DU分離部署,DU集中部署在基站附近,由CU統一調度,實現基帶的共享,提高了資源利用率。CU運行在服務器上,經過SDN/NFV技術,支持網絡切片和云化。5G網絡的一個重要優(yōu)勢是網絡切片,簡單來說,就是把一張物理上的網絡,按應用需求劃分為多個邏輯網絡。通過為不同的業(yè)務需求和通信場景創(chuàng)建不同的網絡切片,使得網絡可以根據不同的業(yè)務特征采用不同的網絡架構和管理機制,從而保證通信場景中的性能需求。網絡切片可以優(yōu)化網絡資源分配,實現最大成本效率,滿足多元化要求。
第六代移動通信標準(6G),目前還是一個概念性無線網絡移動通信技術。它主要促進互聯網的發(fā)展,是集成地面無線通信與衛(wèi)星通信的全連接網絡,完成海陸空天一體化,實現全球范圍內無縫連接[5]。網絡信號能夠抵達任何一個偏遠地區(qū),可以讓身處山區(qū)的病人能接受遠程醫(yī)療,讓孩子們能接受遠程教育。6G的下載速度可以達到每秒1 TB,是5G網絡的100倍,網絡延遲會降到微秒級別。6G網絡將會使用太赫茲(THz)頻段和靈活的頻譜共享技術以提高頻譜利用率,且6G網絡密集化程度將會更高(連接設備密度超過100個/m3),覆蓋面更廣,真正做到網絡無死角,信號全覆蓋。6G還會引入可信機制,實現具有內生安全的網絡。6G會增強IT(信息技術)+CT(通信技術)+DT(數據技術)的跨界融合,需結合人工智能、大數據、云計算、區(qū)塊鏈與量子信息形成關鍵技術突破和能力儲備,使設備具備通信、計算、導航、感知等多種能力[6-7]。目前具體應用方向還處在探索階段,將來6G將會被用于空間通信、智能交互、觸覺互聯網、情感和觸覺交流、多感官混合現實、機器間協同、全自動交通等場景。
1G主要解決語音通信問題。2G可支持窄帶的分組數據通信,最高理論數據為236 kbit/s。3G在2G的基礎上,發(fā)展了如圖像、音樂、視頻流的高寬帶多媒體通信,并提高語音通話安全性,解決部分移動互聯網相關網絡及高速數據傳輸問題,最高下載理論數據為14 Mbit/s。4G是專為移動互聯網設計的通信技術,從網速、容量、穩(wěn)定性上相比之前的技術都有了跳躍式的提升,傳輸速率可達100 Mbit/s甚至更高。5G與4G相比,在容量方面,比4G實現單位面積移動數據流量增長1 000 倍;在傳輸速率方面,典型用戶數據傳輸速率提高10~100倍,峰值傳輸速率可達10 Gbit/s,端到端時延縮短5倍。未來的6G所支持的業(yè)務類型會更多,傳輸速率更快,將達到1 Tbit/s。未來移動通信技術的傳輸速率必定會越來越高,延遲越來越低,所支持的數據業(yè)務類型也會更多樣化。
第三代合作計劃3GPP已指定5G NR 支持的頻段列表,指定了兩大頻率范圍,如表2所示。目前3GPP已指定的5G NR頻段,如表3所示。
表2 5G NR頻譜范圍
表3 FR1 (450~6 000 MHz)具體劃分范圍
可以看出,隨著移動通信技術的發(fā)展,未來通信技術所使用的頻帶逐漸向更高頻率的方向發(fā)展。移動通信頻帶頻率越高,傳播損耗越大,覆蓋距離越近,覆蓋增強和降低損耗必定是未來的發(fā)展趨勢。5G技術主要是通過毫米波傳輸,6G網絡將會采用太赫茲傳輸,多進多出(MIMO)波束賦形技術以及智能天線將會是未來移動通信的關鍵技術。
2G到5G移動通信系統的架構基本保持了終端、核心網和接入網的組成方式。
終端在2G時基本上指的是手機,此時的終端僅能提供語音通話功能,在3G/4G時,手機的功能已經不僅僅局限于語音通話,可以用來瀏覽網頁、接收郵件、刷微博等,而且這時的終端也不再專指手機,而是包括平板電腦、筆記本、車載電話等無線設備。在5G時,移動終端的范圍還包括視頻監(jiān)控設備、不同類型(溫度、高度、風速等)的傳感器、天上的飛機、海里的輪船等。在未來的6G時代,終端的范圍將更加廣泛,一扇門、一個輪胎、一張桌子都可以是一個移動終端。由此可見,未來移動終端會變得種類多樣、功能復雜,使用環(huán)境更廣泛,涉及空、天、地、海洋等。
核心網在移動通信技術的發(fā)展過程中其功能和組成也發(fā)生了變化。在2G系統中,MSC是核心網的最主要設備,只能完成電路交換。在3G系統中,網線、光纖開始大量投入使用,設備的外部接口和內部通信都開始圍繞IP地址和端口號進行,3G核心網在2G的基礎上增加了服務GPRS支持節(jié)點SGSN(Server GPRS Support Node)和網關GPRS支持節(jié)點GGSN(Gateway GPRS Support Node)以支持數據業(yè)務。4G核心網去掉了3G核心網中用于電路交換的MSC,實現了全IP化,增加了MME,提高了對終端的移動性管理;此外,4G核心網實現了業(yè)務面與控制面的分離。5G核心網則采用了基于服務的架構,功能更加細化,網元數量更多(網元都是在虛擬化平臺里面虛擬產生,并非真正的物理硬件)。5G核心網在控制面與數據面分離的基礎上,數據面下沉本地數據流,控制面集中實現本地分流、靈活路由,進一步強化MEC的功能,還可以用一種特定方式處理控制面和用戶面來實現特定類型的通信業(yè)務,網絡切片更加簡潔、靈活和高效。結合云技術,利用通用硬件平臺實現軟硬件解耦,使用SDN/NFV技術提供更自由的可編程能力。未來的移動通信系統核心網架構更加細化,可以提供按需服務,以用戶為中心,按需生成網絡,而且網隨人動[8]。網絡功能去中心化管理,支持獨立的網元和服務的伸縮、演進和靈活的部署,實現端到端的微服務化網絡。網絡還將具有對行為、業(yè)務、意圖的感知能力,達到智慧內生,根據用戶業(yè)務需求配置網絡資源,引入數據收集面和智能面,通過數據收集面對網絡全域數據進行收集;智能面使這些數據按需調用,根據不同的場景提供不同的支持,實現網絡自身演進。安全內生也是未來移動通信系統核心網的一個重要特點,通過實時監(jiān)測,智能預判,減少受攻擊的可能性。
表4 FR2 (24.25~52.6 GHz)具體劃分范圍
接入網在移動通信技術的發(fā)展過程中其功能和組成也發(fā)生了變化?;咀鳛榻尤刖W的主要組成部分,也發(fā)生了一定的變化。在2G、3G系統中,接入網仍有基站和控制單元組成,基站通常包括BBU(主要負責信號調制)、RRU(主要負責射頻處理)、饋線(連接RRU和天線)、天線(主要負責線纜上導行波和空氣中空間波之間的轉換)。最初,基站為一體化,BBU和RRU放在機房內;后來,RRU被放到天線身邊,所謂RRU拉遠,也就是分布式基站,好處是大大縮短了RRU和天線之間饋線的長度,可以減少信號損耗。到4G時, BBU開始集中存放,變成了BBU基帶池,實體基站變成了虛擬基站,便于統一管理和調度,資源調配也更加靈活。到了5G時代,接入網不再是由BBU、RRU、天線組成,而是被重構為CU、DU和AAU,且具有計算能力的MEC部署在基站附近,可以進一步降低時延。未來的接入網將會支持更多類型的終端接入,且基站功能將會虛擬化,實現無線資源“云”化,在“池”層面分配平臺資源和無線網絡資源,動態(tài)調整基帶處理單元(BBU),按需加載,實現面向服務的基站。
在移動通信最早期的1G時代,基站使用的幾乎是全向天線。當時的用戶數量很少,傳輸的速率也比較低。到了2G時代,天線逐漸演變成了定向天線,比如天線覆蓋角度為120°,一個小區(qū)會有3個扇區(qū),演變?yōu)榉涓C通信。3G時代,智能天線誕生,單一的天線發(fā)展成多入多出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)多天線技術。MIMO增加了天線個數,也就增加了信號傳輸的通道數量。通過傳輸分集把相同的內容通過不同的天線發(fā)送出去,可以緩解信道質量不穩(wěn)定帶來的性能下降,從而增強覆蓋。4G時代,MIMO又發(fā)展空間復用模式,將要傳送的數據分成幾個數據流,然后在不同的天線上進行傳輸,從而提高系統的傳輸速率。到了5G時代,隨著頻率的增加,天線尺寸進一步縮小,天線數量進一步增加,MIMO就變成了大規(guī)模多進多出(Massive MIMO),可以控制每一個天線單元發(fā)射或接收信號的相位和信號幅度,通過對多個天線單元進行調節(jié),產生具有指向性的波束(波束賦型),讓能量向指定方向集中,不僅可以增強覆蓋距離,還可以降低相鄰波束間的干擾。未來的天線陣列數量更大,抗干擾能力更強,不僅可以提供水平維度的2D 波束賦型,還可以實現水平和垂直方向上的3D 波束賦型。
第一代和第二代移動通信技術業(yè)務相對單一,且提高的功能也不夠豐富,在戰(zhàn)術通信中的應用較少。因此,本節(jié)重點介紹第三代至第五代移動通信技術在戰(zhàn)術通信領域中的應用。
3G移動通信技術除了支持傳統的話音業(yè)務外,還對業(yè)務進行分類以實現新的實時業(yè)務,如視頻會議、實時圖像顯示等。當時戰(zhàn)術通信系統在業(yè)務類型上仍以電話業(yè)務為主,數據通信業(yè)務雖然有一定的發(fā)展,但總體規(guī)模較小,只是在戰(zhàn)略級和級別較高的戰(zhàn)術級單位的系統中有所使用,圖形、圖像業(yè)務的使用更是少之又少。3G技術引入到戰(zhàn)術通信中,極大地促進了數據通信的發(fā)展。戰(zhàn)略網建設已經取得一定成效,在戰(zhàn)術通信中,3G 技術提供了更高的無線接口速率和更靈活的用戶速率,最大傳輸速率是電路交換和分組交換的3倍,可以滿足戰(zhàn)場環(huán)境下對系統容量和傳輸速率的要求。其次,3G網絡的蜂窩結構提高了戰(zhàn)術通信的距離,在戰(zhàn)場中使用移動戰(zhàn)術終端充當遠距離基站的中繼,延伸了網絡覆蓋范圍。最后,由于戰(zhàn)術通信網絡的高機動性和抗毀性要求,在進行網絡設計時可以借鑒無需預先設置的Ad Hoc網絡,通過對協議棧進行改造,建立具有多層協議棧的無線分組網絡,提高戰(zhàn)術通信網絡的安全性和高效性。美國海軍研制的移動目標用戶系統由5顆衛(wèi)星和遍布全球的4個地面站組成。地面站負責對衛(wèi)星進行測控、指令傳輸。移動用戶目標系統(MUOS)衛(wèi)星網絡主要為移動作戰(zhàn)部隊提供類似民用手機的3G網絡服務,極大地增強作戰(zhàn)人員動中通的能力,包括增強的同步語音、視頻和數據能力,能夠在戰(zhàn)時移動并在不對準衛(wèi)星的情況下通信,美軍士兵不論身處移動的車輛、潛艇還是飛機內,都可以自由通信。F-35戰(zhàn)斗機上也使用了該系統。
LTE和WiMAX作為4G寬帶無線通信系統標準,采用了大量的創(chuàng)新傳輸技術,例如OFDM和MIMO,傳輸性能相比3G技術得到了大幅度提升。同一時期的戰(zhàn)術通信仍是以窄帶、低速為主,且存在智能化水平低、業(yè)務能力不足等問題,與用戶需求和信息戰(zhàn)的要求還相差甚遠。將4G移動通信中的先進技術通過適當改造后,應用到戰(zhàn)術通信領域,可以改善當前戰(zhàn)術通信系統的傳輸能力。正交頻分復用技術OFDM通過子載波正交特性,極大地提高了頻譜利用率,同時,降低了單獨子載波的符號速率,具有抗多徑特征。OFDM是一個優(yōu)良的適用于寬帶系統的傳輸技術,通過對子載波間隔進行調整,克服動中通時的多普勒效應,可應用在需求高速傳輸的戰(zhàn)術通信系統中。MIMO屬于多天線范疇,可以在不增加無線資源的情況下提高系統傳輸容量,在戰(zhàn)術通信系統的收發(fā)端部署多天線,可以實現空間復用、空間分集和波束賦形等多種類型的傳輸模式。改造后的OFDM和MIMO技術可以使4G在戰(zhàn)術通信中應用。美國LGS公司將OFDM技術和MiMO技術應用到軍事通信中,研制出一種加固型便攜式箱式4G網絡設備,具有較高的頻譜利用率和較廣的覆蓋范圍,可在偏遠地區(qū)自動建立4G網絡,并能無縫接入大型網絡。快速部署網絡設備的接口能夠連接衛(wèi)星網絡,如戰(zhàn)術作戰(zhàn)人員信息網。此外,快速部署網絡的網狀網絡結構能夠測量覆蓋整個作戰(zhàn)區(qū)域所需的快速部署網絡設備的數量??焖俨渴鹁W絡設備解決方案意味著士兵和戰(zhàn)術作戰(zhàn)中心之間能夠建立無縫話音、視頻和數據通信鏈路,提高了指揮控制、態(tài)勢感知和前方士兵的作戰(zhàn)能力。當作戰(zhàn)士兵的傳統通信設備被摧毀或失效時,可利用智能電話、平板電腦和其他設備連接4G網絡,發(fā)送和接收重要信息。美國海軍在艦船上部署了基于4G LTE的無線廣域網(WWAN),該系統是一種加固LTE網絡,可在海洋移動環(huán)境中運行,讓海員和陸戰(zhàn)隊員能與覆蓋區(qū)內使用安卓蜂窩電話的其他用戶、附近的巡邏艇、艦船、無人機和直升機進行話音和數據通信。WWAN可提供大量所需的通信容量,同時釋放了本地需求連接,而以前只能通過容量有限的衛(wèi)星連接提供廣域通信。例如,可接收直升機饋送視頻,可在打擊海盜行動中增強態(tài)勢感知能力。
當前戰(zhàn)術通信系統的目標是一體化聯合作戰(zhàn),要求戰(zhàn)場內人、車、武器末端等相互連接,能夠適應瞬息萬變的戰(zhàn)場環(huán)境,戰(zhàn)場資源可以靈活調度。而戰(zhàn)術通信系統的接入節(jié)點種類多、接入方式多,終端機動性強,且容易受到毀傷或者干擾,統一接入和組網難度較大;且不同作戰(zhàn)樣式下業(yè)務類型也不盡相同,對通信的差異化服務要求較高。隨著移動互聯網業(yè)務的發(fā)展,單純提供速率、擴大覆蓋范圍已經無法滿足需求,5G應運而生。它既要解決底層異構網絡的統一接入問題,又要保障上層不同應用的服務水平,同時要求支持節(jié)點的高速移動性和網絡的快速重組,這與當前戰(zhàn)術通信系統的發(fā)展要求相一致。目前,基于5G的戰(zhàn)術通信網絡架構主要有骨干網和接入網組成,采用分布式SDN控制與傳統路由交換相結合策略,既能實現多用戶的隨遇接入以及多種傳輸手段的綜合組網,又能實現通信資源的按需調度與靈活組合。聯合戰(zhàn)術無線電系統(JTRS)使用5G的統一接入技術和高低頻融合技術,實現了多頻多信道網絡互聯,在復雜的戰(zhàn)場環(huán)境下不僅能做到相互之間兼容互通,而且還可通過其跨頻段跨時空的橫向和縱向網絡為分布在廣闊戰(zhàn)區(qū)內不同地域的美國陸、海、空和海軍陸戰(zhàn)隊提供遠程超視距且安全可靠的語音、數據、圖像和視頻通信。2020年5月2日,美國國防部長批準了《國防部5G戰(zhàn)略》。同年5月20日,美國國防部發(fā)布了公開版《5G戰(zhàn)略》,包括5G面臨的挑戰(zhàn)、美國防部5G目標、美國防部5G 工作路線。這是美軍方第一份公開發(fā)布的5G戰(zhàn)略性指導文件,此戰(zhàn)略將支持國家層面努力推進美國及其合作伙伴的5G能力,提高對5G帶來的國家安全風險的認識,并提出保護5G技術和基礎設施從而取得關鍵成果的方法。2020年12月15日,美國國防部發(fā)布《5G技術實施方案》報告,該報告作為《國防部5G戰(zhàn)略》的附錄,描述了國防部5G戰(zhàn)略的實施細節(jié)。此外,報告還為《國防部5G戰(zhàn)略》提供了路線圖,以解決5G的技術、安全、標準、政策、應用與合作的問題。美國國防部國防創(chuàng)新委員會2021年4月3日發(fā)布的《5G生態(tài)系統:對美國國防部的風險與機遇》,旨在把5G網絡整合到美國軍事行動中的長期計劃,該報告分析了 5G 的發(fā)展歷程、目前的全球競爭態(tài)勢以及 5G 技術對國防部的影響與挑戰(zhàn)。
戰(zhàn)術通信從最初的單一話音業(yè)務,到現在可以支持話音、圖像、視頻等多種業(yè)務,且能夠根據業(yè)務類型提供相應的服務質量,這與移動通信技術的發(fā)展是密切相關的。目前,正在發(fā)展的戰(zhàn)術通信系統以云架構為基礎,能夠提供多種態(tài)勢信息,且具有較高的智能化、網絡化程度,可以根據態(tài)勢信息進行智能化決策,已經不再是單一的傳輸網,而是數據網、智能網。未來戰(zhàn)術通信系統將會實現萬物互聯,全網態(tài)勢共享,并具有極高的智能化,可以及時做出智能決策,實現全過程無人化,不再需要指揮員參與。
移動通信技術經過幾十年的發(fā)展,從最初僅能支持語音通話,到現在支持視頻會議、高清圖像等多媒體業(yè)務,從最初采用電路交換到如今支持全IP傳輸,未來智能化程度更高,網絡架構更加扁平化、云化和智能化,同時具備內生安全能力,支持多種接入手段。戰(zhàn)術通信的發(fā)展也從最初僅僅為指揮者做決策提供一些簡單的戰(zhàn)場信息,到后來可以多目標跟蹤、輔助決策等,目前正在向基于云架構的智能化全軍聯合戰(zhàn)術通信系統發(fā)展。移動通信技術為戰(zhàn)術通信系統的發(fā)展提供了技術基礎,戰(zhàn)術通信系統的發(fā)展又促進了移動通信技術的革新。