面向5G的多任務(wù)場(chǎng)景軍事應(yīng)用研究*

胡金鎖，張 迎，冷偉峰，張國(guó)華，陳 峰

（1.32180部隊(duì)，北京 100072；2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十研究所，四川 成都 610041；3.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所，江蘇 南京 210000）

0 引言

5G作為新一代蜂窩移動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的跨越發(fā)展。在支持4G傳統(tǒng)通話、視頻和移動(dòng)支付基礎(chǔ)上，支持基于海量數(shù)據(jù)處理交互的物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)融合發(fā)展，推動(dòng)社會(huì)進(jìn)入萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，從而引發(fā)新一輪信息革命。適應(yīng)國(guó)防和軍隊(duì)深化改革需要，新的力量編成結(jié)構(gòu)和作戰(zhàn)體系建設(shè)給軍事通信鏈路帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]，要求軍事通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更高效精準(zhǔn)的信息傳輸、國(guó)土及海外利益攸關(guān)區(qū)信息可達(dá)，以及能夠支撐多樣化作戰(zhàn)任務(wù)和非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)信息保障?，F(xiàn)有以專用網(wǎng)絡(luò)為主，通過光纖有線通信和短波、超短波、微波、散射、衛(wèi)星等無(wú)線通信方式構(gòu)成的軍事通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、帶寬低，在域外作戰(zhàn)時(shí)保障手段有限等短板弱項(xiàng)突出，難以滿足未來(lái)非線式、非接觸、大空間的軍事應(yīng)用需要。按照軍民融合戰(zhàn)略指導(dǎo)，開展5G技術(shù)從民用向軍事領(lǐng)域應(yīng)用的突破和轉(zhuǎn)化勢(shì)在必行。

1 發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)

5G技術(shù)在用戶體驗(yàn)、通信帶寬、傳輸時(shí)延等方面都有顯著的提高，其突出的應(yīng)用特點(diǎn)是提供超高移動(dòng)性、超高連接數(shù)密度、超高流量密度和低時(shí)延高可靠的通信服務(wù)。2013 年 2 月，我國(guó)工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、科學(xué)技部三個(gè)部委聯(lián)合推動(dòng)成立了IMT-2020（5G）推進(jìn)組，全面組織開展5G技術(shù)創(chuàng)新研究、標(biāo)準(zhǔn)制定、國(guó)際合作、產(chǎn)業(yè)協(xié)作、業(yè)務(wù)應(yīng)用等工作，促進(jìn)了5G 產(chǎn)業(yè)鏈全面發(fā)展。當(dāng)前，5G發(fā)展如火如荼，2019年6月6日5G商用牌照發(fā)放以來(lái)，三大運(yùn)營(yíng)商正按建設(shè)和測(cè)試計(jì)劃開展5G商業(yè)化應(yīng)用[2]。

1.1 典型應(yīng)用場(chǎng)景

5G是移動(dòng)通信革命性的進(jìn)展，前幾代的移動(dòng)通信只是改變了人們的通信方式，5G則是改變了網(wǎng)絡(luò)社會(huì)。3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義了5G的三大應(yīng)用場(chǎng)景增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）、高可靠低時(shí)延通信（URLLC）、低功耗大連接（mMTC）[3]，5G應(yīng)用場(chǎng)景與性能如圖1所示。

圖1 5G應(yīng)用場(chǎng)景示意

（1）eMBB，即增強(qiáng)移動(dòng)寬帶。集中表現(xiàn)為超高的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以體驗(yàn)到極致的網(wǎng)速，未來(lái)更多應(yīng)用對(duì)移動(dòng)網(wǎng)速的需求都將得到滿足?；?G的云VR/AR、4K/8K高清視頻等都需要5G大寬帶的支撐。

（2）URLLC，即高可靠低時(shí)延通信。在此場(chǎng)景下，連接時(shí)延要達(dá)到1 ms級(jí)別，而且支持高速移動(dòng)下的高可靠性連接。這一場(chǎng)景主要面向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療等特殊應(yīng)用，潛在價(jià)值極高。

（3）mMTC，即低功耗大連接。萬(wàn)物互聯(lián)下，通過廣泛部署的低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，5G可以快速促進(jìn)各行業(yè)（智慧城市、智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)等）的深度融合。

1.2 5G關(guān)鍵技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)提出來(lái)一系列新的關(guān)鍵技術(shù)，為5G網(wǎng)絡(luò)的高速率、低時(shí)延、高可靠性、高安全性提供了技術(shù)基礎(chǔ)[4]，也是建設(shè)高安全性的5G軍事通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)支撐。

（1）大規(guī)模多輸入多輸出（Massive MIMO）技術(shù)[5]：對(duì)于高速發(fā)展的數(shù)據(jù)流量和用戶對(duì)帶寬的要求，現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)多天線技術(shù)很難滿足要求。采用大規(guī)模天線陣列系統(tǒng)，提供了更強(qiáng)的定向能力和賦形能力，使得網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)用戶可以在同一時(shí)頻資源上利用大規(guī)模MIMO提供的空間自由度與基站同時(shí)進(jìn)行通信，提升了頻譜效率，大幅降低了干擾。

（2）網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是指通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)中的各類物理資源抽象成虛擬資源，并基于指定的網(wǎng)絡(luò)功能和特定的接入技術(shù)，按需構(gòu)建端到端的邏輯網(wǎng)絡(luò)，提供一種或多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)能夠根據(jù)業(yè)務(wù)和用戶的動(dòng)態(tài)需求，進(jìn)行資源的按需調(diào)整，提升了網(wǎng)絡(luò)的靈活性。

（3）多址接入技術(shù)：5G提供了NOMA非正交多址接入、MUSA多用戶共享接入、SCMA稀疏碼多址接入、PDMA圖樣分割多址接入等多種多址技術(shù)來(lái)滿足5G對(duì)容量的需求，多址技術(shù)方案的選擇需要根據(jù)不同的場(chǎng)景需求和接收機(jī)的處理能力來(lái)進(jìn)行。

（4）超密集組網(wǎng)：通過增加單位面積內(nèi)小基站的密度，在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中引入超大規(guī)模低功率節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)增強(qiáng)、消除盲點(diǎn)，改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提高系統(tǒng)容量。

（5）軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）與網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）技術(shù)：SDN是一種數(shù)據(jù)控制分離、軟件可編程的新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。NFV是以軟件的方式實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能，從而降低專用通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本。基于SDN和NFV技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元功能的分解與重構(gòu)，提高了系統(tǒng)靈活度、可靠性。

（6）同時(shí)同頻全雙工技術(shù)：利用該技術(shù)，在相同的頻譜上，通信的收發(fā)雙方同時(shí)發(fā)射和接收信號(hào)，與傳統(tǒng)的TDD和FDD雙工方式相比，從理論上可使空口頻譜效率提高1倍。

（7）設(shè)備直聯(lián)D2D技術(shù)：D2D技術(shù)無(wú)需借助基站的幫助就能夠?qū)崿F(xiàn)通信終端之間的直接通信，拓展網(wǎng)絡(luò)連接和接入方式。由于短距離直接通信，信道質(zhì)量高，D2D能夠?qū)崿F(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低的時(shí)延和較低的功耗；通過廣泛分布的終端，改善了覆蓋，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用；支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法，提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。

（8）先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù)：5G采用低密度奇偶校驗(yàn)碼（LDPC）和極化碼（Polar code）等新型編碼方式，降低了譯碼復(fù)雜度與時(shí)延。使用空間調(diào)制（SM）和頻率正交幅度調(diào)制（FQAM）技術(shù)，提高頻譜效率及通信質(zhì)量，有效降低成本。

2 軍事應(yīng)用需求分析

2.1 5G軍事化應(yīng)用動(dòng)因

5G軍事化應(yīng)用是以深刻的時(shí)代背景為前提，是多種復(fù)雜因素綜合作用的必然結(jié)果，主要受作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)行動(dòng)、指揮方式等影響，同時(shí)必須需要謀求突破現(xiàn)有存在問題的新的技術(shù)途徑。

（1）作戰(zhàn)概念升級(jí)

近年來(lái)，隨著“多域戰(zhàn)”“多域作戰(zhàn)”到“全域作戰(zhàn)”等作戰(zhàn)概念推陳出新和升級(jí)演進(jìn)，戰(zhàn)場(chǎng)空間進(jìn)一步擴(kuò)大，時(shí)效性要求極高。聯(lián)合作戰(zhàn)、精確作戰(zhàn)、非對(duì)稱作戰(zhàn)等作戰(zhàn)理論，對(duì)軍隊(duì)作戰(zhàn)任務(wù)、任務(wù)能力和作戰(zhàn)需求提出了新需要，信息優(yōu)勢(shì)，是爭(zhēng)奪戰(zhàn)爭(zhēng)主導(dǎo)權(quán)的關(guān)鍵，依托5G技術(shù)提供的高性能網(wǎng)絡(luò)支撐是發(fā)揮信息優(yōu)勢(shì)的強(qiáng)力支點(diǎn)。

（2）作戰(zhàn)樣式轉(zhuǎn)變

隨著多域和全域作戰(zhàn)概念的形成，針對(duì)分布式作戰(zhàn)模式的生存和對(duì)抗，先后提出了分布式殺傷、分布式防御等作戰(zhàn)理念，需要形成分布式作戰(zhàn)行動(dòng)和集中式作戰(zhàn)能力，同時(shí)無(wú)人化作戰(zhàn)理念正逐步應(yīng)用與現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)。5G技術(shù)展現(xiàn)出的大地域覆蓋、多用戶接入能力為適應(yīng)多域化、分布式作戰(zhàn)樣式轉(zhuǎn)變提供了良好途徑，且其高容量低時(shí)延也為無(wú)人蜂群等大規(guī)模無(wú)人測(cè)控和無(wú)人協(xié)同能力提供有力支撐。

（3）指揮方式變革

在聯(lián)合作戰(zhàn)指揮體系下，不同軍兵種作戰(zhàn)力量指揮協(xié)同的扁平化，集中與分散指揮、逐級(jí)及越級(jí)指揮相互補(bǔ)充，特別是面向特種作戰(zhàn)等戰(zhàn)略支撐、戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)的新的作戰(zhàn)運(yùn)用，任務(wù)式指揮方式運(yùn)用越來(lái)越多。5G部署的泛在性、多址接入和直聯(lián)能力為聯(lián)合、越級(jí)作戰(zhàn)指揮形式提供了有力保障。

（4）現(xiàn)有系統(tǒng)制約

當(dāng)前軍事通信網(wǎng)絡(luò)為專網(wǎng)通信，主要針對(duì)高對(duì)抗戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，以衛(wèi)星、微波、超短波、短波等無(wú)線通信輔以野戰(zhàn)光纖和野戰(zhàn)被復(fù)線遠(yuǎn)傳構(gòu)建野戰(zhàn)機(jī)動(dòng)通信保障網(wǎng)絡(luò)，存在通信接入、網(wǎng)絡(luò)控制、路由交換的異構(gòu)性，指揮用戶和戰(zhàn)術(shù)末端距離網(wǎng)絡(luò)中心較遠(yuǎn)，連通性較差，時(shí)延抖動(dòng)較大，網(wǎng)絡(luò)抗毀重組能力弱，不利于快反速?zèng)Q和作戰(zhàn)能力生成。5G網(wǎng)絡(luò)的高聯(lián)通、低時(shí)延特性可以形成特定任務(wù)場(chǎng)景與現(xiàn)有系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

2.2 5G典型場(chǎng)景與軍事應(yīng)用的映射

著眼未來(lái)作戰(zhàn)環(huán)境復(fù)雜化、作戰(zhàn)任務(wù)多樣化、作戰(zhàn)過程快速化、作戰(zhàn)行動(dòng)一致化、作戰(zhàn)保障精準(zhǔn)化、作戰(zhàn)評(píng)估高效化等軍事特點(diǎn)，為適應(yīng)陸軍未來(lái)作戰(zhàn)任務(wù)行動(dòng)，在現(xiàn)有軍事通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，利用5G技術(shù)構(gòu)建陸軍作戰(zhàn)指揮的“第二張網(wǎng)”具有天然優(yōu)勢(shì)，可為作戰(zhàn)部隊(duì)在境內(nèi)境外遂行多樣化軍事任務(wù)，提供廣域覆蓋、靈活部署、柔性重組的“密流量”服務(wù)和新型支撐模式。

基于5G應(yīng)用，提供有基礎(chǔ)設(shè)施支撐的通信保障，適應(yīng)部隊(duì)日常辦公、戰(zhàn)備執(zhí)勤、軍事訓(xùn)練、綜合保障、作戰(zhàn)指揮和應(yīng)急保障等多種作戰(zhàn)任務(wù)場(chǎng)景。平時(shí)，依托5G移動(dòng)通信支撐的應(yīng)用場(chǎng)景包括：①日常辦公，為辦公人員提供移動(dòng)通信保障服務(wù)，實(shí)現(xiàn)辦公區(qū)和遠(yuǎn)程的內(nèi)部資源訪問，實(shí)施業(yè)務(wù)辦理、視頻會(huì)商等工作；②戰(zhàn)備執(zhí)勤，為勤務(wù)保障、戰(zhàn)備保障人員提供全天時(shí)、全天候值班值班保障，隨時(shí)接收上級(jí)的任務(wù)通知和命令；③綜合保障，利用5G形成有線網(wǎng)路覆蓋的補(bǔ)盲，提供智慧軍營(yíng)、物資管控調(diào)度、遠(yuǎn)程醫(yī)療等綜合保障。戰(zhàn)時(shí)，依托5G移動(dòng)通信支撐的應(yīng)用場(chǎng)景包括：①應(yīng)急處突，緊急情況下，借用民用5G基礎(chǔ)設(shè)施接入應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，保障緊急情況下的通信暢通；②作戰(zhàn)指揮，依托移動(dòng)通信車、無(wú)人機(jī)等機(jī)動(dòng)平臺(tái)搭載5G構(gòu)建移動(dòng)通信專網(wǎng)，作為軍事通信網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，保障戰(zhàn)時(shí)條件下的作戰(zhàn)指揮。

5G軍事應(yīng)用場(chǎng)景的設(shè)立，需從使命任務(wù)和實(shí)際作戰(zhàn)樣式、行動(dòng)出發(fā)，基于5G三大應(yīng)用場(chǎng)景預(yù)設(shè)，切入5G軍事應(yīng)用場(chǎng)景。

（1）基于5G增強(qiáng)移動(dòng)寬帶的軍事應(yīng)用場(chǎng)景

在營(yíng)區(qū)、綜合保障基地等固定軍事區(qū)域，在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，依托公眾5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施為軍隊(duì)用戶移動(dòng)辦公、戰(zhàn)備執(zhí)勤等應(yīng)用服務(wù)。在城市作戰(zhàn)、反恐維穩(wěn)、搶險(xiǎn)救災(zāi)等作戰(zhàn)行動(dòng)和非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)中，可將民用5G網(wǎng)絡(luò)延伸至戰(zhàn)術(shù)末端，借助民用5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)軍用通信網(wǎng)絡(luò)的靈活擴(kuò)展，大大提高作戰(zhàn)指揮區(qū)域保障能力。訓(xùn)練基地基于5G利用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）的精確射擊訓(xùn)練和基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）的智慧控制訓(xùn)練。利用5G空口、軟件定義的核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等技術(shù)推進(jìn)新一代戰(zhàn)術(shù)無(wú)線信息系統(tǒng)發(fā)展建設(shè)，實(shí)現(xiàn)各類網(wǎng)絡(luò)的融合組網(wǎng)。

（2）基于5G低功耗大連接的軍事應(yīng)用場(chǎng)景

5G強(qiáng)大的連接能力可以快速促進(jìn)軍事物聯(lián)網(wǎng)中的萬(wàn)物互聯(lián)，依托海量聯(lián)網(wǎng)的傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)人員、軍用物資的精準(zhǔn)投放、管理和調(diào)度。通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的精準(zhǔn)感知、遠(yuǎn)程智能控制及追蹤、人員及設(shè)備的出入庫(kù)記錄管理，保障軍事人員和軍用物資全服役周期的準(zhǔn)確監(jiān)管和調(diào)度。

（3）基于5G低時(shí)延高可靠的軍事應(yīng)用場(chǎng)景

面向未來(lái)作戰(zhàn)概念和樣式，需要建立“從傳感器到射手”感知、決策、打擊的綜合信息鏈，實(shí)施從對(duì)敵偵察到武器協(xié)同和全面精確控制的作戰(zhàn)過程。新式武器精確控制、多種武器協(xié)同作戰(zhàn)、無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)的運(yùn)用也需要低時(shí)延高可靠，以5G技術(shù)的多接入手段協(xié)同、高可靠低時(shí)延組網(wǎng)、抗干擾抗截獲等技術(shù)作為突破口，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)情報(bào)鏈、指控鏈、協(xié)同鏈、測(cè)控鏈的可靠支撐。

5G典型場(chǎng)景、軍事應(yīng)用場(chǎng)景、典型組織運(yùn)用方式及關(guān)鍵技術(shù)運(yùn)用的映射匹配關(guān)系如圖2所示。

圖2 軍事應(yīng)用場(chǎng)景映射示意

3 5G多任務(wù)場(chǎng)合軍事應(yīng)用構(gòu)想

3.1 移動(dòng)辦公

軍隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)及各類部隊(duì)體量大、級(jí)別多、分布廣，對(duì)移動(dòng)辦公網(wǎng)絡(luò)需求迫切，目前，應(yīng)對(duì)無(wú)線開放環(huán)境的安全威脅，解決因信息帶寬不足帶來(lái)的用戶容量、業(yè)務(wù)容量受限，以及標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一帶來(lái)的穩(wěn)定性、可靠性、易用性、操作性方面的諸多問題，是信息系統(tǒng)建設(shè)的重點(diǎn)關(guān)注。

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)以其頂層設(shè)計(jì)規(guī)劃的優(yōu)秀特質(zhì)，從研究之初就考慮了安全架構(gòu)、用戶容量、業(yè)務(wù)速率、時(shí)延特性等應(yīng)用問題。依托5G構(gòu)建陸軍移動(dòng)辦公系統(tǒng)，可以突破時(shí)間、地域的限制，更好地實(shí)現(xiàn)各級(jí)各類業(yè)務(wù)快速處理，安全可靠地接入軍事網(wǎng)絡(luò)，敏捷處理公文流轉(zhuǎn)、公文審閱、公文批示、信息查詢、信息推送、郵件收發(fā)等事務(wù)，甚至是高安全、高清視頻會(huì)議，提高辦公文件流轉(zhuǎn)和指揮決策效率、辦公模式的自動(dòng)化和低碳化。軍用移動(dòng)辦公系統(tǒng)是基于5G專線構(gòu)建，通過安全接入?yún)^(qū)安全隔離交換接入軍隊(duì)內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中心，為移動(dòng)辦公用戶提供無(wú)縫、靈活、可靠、安全的移動(dòng)辦公接入，如圖3所示。

圖3 移動(dòng)辦公5G應(yīng)用示意

3.2 戰(zhàn)備執(zhí)勤

著眼防區(qū)駐地固定目標(biāo)的警衛(wèi)執(zhí)勤、重要活動(dòng)及人員現(xiàn)場(chǎng)警衛(wèi)執(zhí)勤任務(wù)需要，圍繞解決“通不好”、“看不清”、“防不住”等問題，即：由于固定基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)機(jī)動(dòng)布設(shè)和可擴(kuò)展性差，軍用移動(dòng)通信系統(tǒng)存在帶寬低、接入不可靠、孤島性使用等通聯(lián)差問題；由于網(wǎng)絡(luò)視頻線路對(duì)帶寬容量有線，對(duì)高清視頻、多路視頻支持能力有限，導(dǎo)致布設(shè)的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)落后、數(shù)量偏少、成像和感知質(zhì)量差問題，由于“人防”“物防”“技防”三防中技防手段欠缺，對(duì)人車驗(yàn)證識(shí)別、防護(hù)阻攔、智慧監(jiān)管、安檢篩查、遇襲報(bào)警以及對(duì)人員和槍支的離位管理缺乏相應(yīng)技術(shù)裝備或技術(shù)手段落后問題，分析研究不依賴固定基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)和軍用移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑和建設(shè)模式。

依托5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建戰(zhàn)備執(zhí)勤信息保障系統(tǒng)，能夠充分利用大容量、高帶寬、低時(shí)延能力，為遂行任務(wù)提供態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確感知、指揮控制指令快速下達(dá)、人/物資源高效智能調(diào)度以及全域技防裝備管控支撐，提供覆蓋各級(jí)部隊(duì)以及傳達(dá)室、固定和移動(dòng)崗哨的信息全面覆蓋和全級(jí)貫通鏈路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控、信息傳輸、執(zhí)勤調(diào)度等信息全程貫通、業(yè)務(wù)無(wú)縫融合、調(diào)度快捷高效。戰(zhàn)備執(zhí)勤5G應(yīng)用如圖4所示。

3.3 應(yīng)急保障

隨著國(guó)外局勢(shì)日益復(fù)雜化，國(guó)內(nèi)和國(guó)際、自然和社會(huì)矛盾風(fēng)險(xiǎn)交織并存，國(guó)內(nèi)自然災(zāi)害和周邊武裝沖突頻頻發(fā)生。應(yīng)急事件發(fā)生后，任務(wù)準(zhǔn)備時(shí)間倉(cāng)促、平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時(shí)間短，應(yīng)急保障任務(wù)一旦受領(lǐng)，即要求迅疾出動(dòng)，任務(wù)保障要求精準(zhǔn)，任務(wù)行動(dòng)要求迅捷高效，如何增強(qiáng)應(yīng)急事件的處置效率和處理能力成為應(yīng)急保障系統(tǒng)的重點(diǎn)工作。并且，應(yīng)急事件發(fā)生后，大型聚集性事件容易引起通信網(wǎng)絡(luò)的局部飽和，重大自然災(zāi)害容易形成通信設(shè)施損毀，突發(fā)恐怖事件需要實(shí)時(shí)通過視頻監(jiān)控掌握騷亂現(xiàn)場(chǎng)情況，加之目前應(yīng)急通信保障系統(tǒng)存在網(wǎng)絡(luò)帶寬窄、通信覆蓋不全、業(yè)務(wù)能力支持有限等問題，在保障應(yīng)急指揮調(diào)度、現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)管、信息收集傳遞等應(yīng)急業(yè)務(wù)服務(wù)方面需要全面提升。

圖4 執(zhí)勤5G應(yīng)用示意

5G技術(shù)深刻影響通信應(yīng)急保障方式創(chuàng)新，能夠廣泛化部署規(guī)劃甚至延伸到珠峰5 800米營(yíng)地，其泛在化、寬帶化、多用戶特征，可以有效針對(duì)解決應(yīng)急任務(wù)時(shí)間、地點(diǎn)、事件的不確定性和地域廣泛性、突發(fā)性帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)擁塞、應(yīng)急保障高密度用戶網(wǎng)絡(luò)承載量問題，有很強(qiáng)的接入即服務(wù)、移動(dòng)性、柔性組網(wǎng)和快速重構(gòu)能力，并支持手機(jī)終端、平板、便攜機(jī)的靈活接入和即插即用，可以應(yīng)用于全國(guó)地域甚至海外應(yīng)急突發(fā)事件的敏捷、精準(zhǔn)、高效保障的軍事任務(wù)場(chǎng)景。利用5G宏基站或車載小基站構(gòu)建應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)的通信覆蓋網(wǎng)絡(luò)，通過衛(wèi)星或基站橫聯(lián)至指揮機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程指揮調(diào)度和與上級(jí)指揮機(jī)構(gòu)的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)。應(yīng)急保障5G應(yīng)用如圖5所示。

3.4 軍事訓(xùn)練

軍事訓(xùn)練是軍事應(yīng)用的一個(gè)重要方面，通過設(shè)置高逼真度的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)戰(zhàn)化演訓(xùn)條件，開展大規(guī)模、多要素的軍事訓(xùn)練，提高實(shí)戰(zhàn)對(duì)抗條件下兵力、火力、綜合保障等能力。由于訓(xùn)練環(huán)境條件受限、參訓(xùn)力量規(guī)模不足、要素不夠全面，以及難以組織異地同步訓(xùn)練等制約，導(dǎo)調(diào)方式主要按照計(jì)劃進(jìn)行文書導(dǎo)調(diào)和導(dǎo)調(diào)員現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)調(diào)，導(dǎo)調(diào)方式單一，難以與演訓(xùn)過程密切結(jié)合，不能實(shí)現(xiàn)隨機(jī)導(dǎo)調(diào)，演練數(shù)據(jù)采集手段薄弱，導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確化的訓(xùn)練成果檢驗(yàn)評(píng)估。

依托5G技術(shù)，基于計(jì)算機(jī)模擬和寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的模擬戰(zhàn)場(chǎng)訓(xùn)練，可實(shí)現(xiàn)軍事訓(xùn)練的同步化、真實(shí)化、實(shí)戰(zhàn)化。按照“數(shù)字孿生”思想，利用傳感器實(shí)時(shí)采集物理戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境信息，基于AR/VR技術(shù)可構(gòu)建高精度、高逼真的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，并通過訓(xùn)練終端、導(dǎo)調(diào)機(jī)構(gòu)、訓(xùn)練服務(wù)器共同構(gòu)建虛擬訓(xùn)練平臺(tái)，能夠開展半實(shí)兵、半仿真的對(duì)抗性訓(xùn)練，為特戰(zhàn)、偵察、精確火力打擊等行動(dòng)提供更多戰(zhàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)和真實(shí)的作戰(zhàn)感受，顯著提高訓(xùn)練效果；基于5G網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)參訓(xùn)部隊(duì)、訓(xùn)練終端、導(dǎo)調(diào)機(jī)構(gòu)、戰(zhàn)場(chǎng)傳感器等要素高效互聯(lián)，實(shí)時(shí)傳輸戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境信息和參訓(xùn)部隊(duì)演練數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、作戰(zhàn)行動(dòng)、評(píng)估數(shù)據(jù)的異地同步復(fù)現(xiàn)；利用基于5G的AR/VR訓(xùn)練終端，實(shí)現(xiàn)異地多用戶、多要素、多平臺(tái)之間海量信息交互，在訓(xùn)練過程中實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、作戰(zhàn)行動(dòng)、作戰(zhàn)交互、打擊效果等訓(xùn)練數(shù)據(jù)的精確同步和時(shí)空統(tǒng)一，分布式呈現(xiàn)統(tǒng)一戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和作戰(zhàn)進(jìn)程；通過訓(xùn)練導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和評(píng)估系統(tǒng)對(duì)模擬作戰(zhàn)進(jìn)程進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)調(diào)控。依托虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)調(diào)事件的隨機(jī)化、實(shí)時(shí)化，同偵察、決策、指控、行動(dòng)等活動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鉸鏈和互動(dòng)。利用實(shí)時(shí)采集的大量訓(xùn)練評(píng)估數(shù)據(jù)，還可實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)進(jìn)程的全程記錄和隨機(jī)回放，通過對(duì)數(shù)據(jù)精確計(jì)算評(píng)估，對(duì)作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)、行動(dòng)控制、行動(dòng)過程、打擊效果、作戰(zhàn)協(xié)同等訓(xùn)練過程各方面進(jìn)行精準(zhǔn)分析，提供“觀影式”復(fù)盤、“外科手術(shù)式”的評(píng)估分析實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑。軍事訓(xùn)練應(yīng)用場(chǎng)景如圖6所示。

圖6 軍事訓(xùn)練5G應(yīng)用示意

3.5 綜合保障

面向數(shù)字軍營(yíng)、智慧軍營(yíng)建設(shè)需要，針對(duì)營(yíng)區(qū)管理、物資倉(cāng)庫(kù)管理、資料庫(kù)管理、維修保障管理以及重點(diǎn)區(qū)域技防管控等綜合保障工作，應(yīng)對(duì)大量物資、繁多業(yè)務(wù)的作業(yè)需求，通過信息系統(tǒng)綜合建設(shè)提升軍隊(duì)營(yíng)區(qū)業(yè)務(wù)、生活和服務(wù)管理水平。

通過利用5G技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、高清視頻等技術(shù)的有效融合應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)人和物管理的自動(dòng)化、精確化、智能化，提供行動(dòng)和業(yè)務(wù)管控的可追溯，全面提升業(yè)務(wù)流程運(yùn)轉(zhuǎn)速度、物資管控調(diào)度精確度、管理控制工作效率以及營(yíng)區(qū)重點(diǎn)區(qū)域技防能力。

基于5G技術(shù)構(gòu)建的軍用綜合保障系統(tǒng)，能夠支撐全要素管理數(shù)據(jù)收集、融合、存儲(chǔ)。基于5G，構(gòu)建軍營(yíng)管理系統(tǒng)，通過軍人標(biāo)識(shí)牌、單兵腕表實(shí)現(xiàn)其行動(dòng)和管理信息自動(dòng)掃描錄入，達(dá)成部隊(duì)人員日常和行動(dòng)管理；構(gòu)建物資信息管理系統(tǒng)，對(duì)物資嵌入采集傳感設(shè)備，并通過其讀寫器實(shí)現(xiàn)物資設(shè)備信息、入庫(kù)出庫(kù)、信息更新、維修次數(shù)、使用次數(shù)等記錄，達(dá)成物資信息數(shù)字化智能管控；構(gòu)建軍用重點(diǎn)技防管控區(qū)系統(tǒng)，通過重點(diǎn)管控區(qū)域的全時(shí)攝錄監(jiān)控和聲光報(bào)警，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)管控區(qū)域的全時(shí)全維監(jiān)管控制；構(gòu)建維修器材管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)裝備零件電子掃描、二維碼掃描、器材出入庫(kù)、維修記錄；構(gòu)建資料庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資料條碼管控、掃碼記錄；構(gòu)建醫(yī)院管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)診、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程治療。綜合保障5G應(yīng)用場(chǎng)景如圖7所示。

3.6 作戰(zhàn)指揮保障

戰(zhàn)時(shí)通信保障是軍事應(yīng)用的重中之重，基于作戰(zhàn)環(huán)境電磁適應(yīng)性、攻擊適應(yīng)性、安保適應(yīng)性更加嚴(yán)苛的現(xiàn)實(shí)需要，可以依托5G技術(shù)構(gòu)建軍隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)通信的“第二張網(wǎng)”，作為戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境應(yīng)用的補(bǔ)充。在邊界上實(shí)施信息的單向安全隔離，以5G 的高速率、大容量、低時(shí)延、高安全特性，解決軍事通信用戶眾多、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大、交互信息海量、業(yè)務(wù)種類繁多、服務(wù)保障要求高的問題，構(gòu)建態(tài)勢(shì)感知、指揮決策、行動(dòng)控制、綜合保障和綜合評(píng)估的全面綜合性信息鏈路，更好的集合情報(bào)、偵察、監(jiān)視、預(yù)警、通信、指揮、對(duì)抗等武器裝備功能的一體，為遂行軍事作戰(zhàn)行動(dòng)提供有力保障。

為解決5G全球覆蓋和永遠(yuǎn)在線，滿足全域作戰(zhàn)、聯(lián)合作戰(zhàn)需求，可將衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與5G基站升空、地基5G基站融合，實(shí)現(xiàn)天、空、地立體組網(wǎng)，構(gòu)建全域覆蓋、立體組網(wǎng)的戰(zhàn)場(chǎng)5G網(wǎng)絡(luò)[6]，應(yīng)用于作戰(zhàn)各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過構(gòu)建寬帶情報(bào)數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的精確化獲取、掌握、共享、處理；通過構(gòu)建敏捷響應(yīng)指控鏈路，支撐快速?zèng)Q策和精準(zhǔn)控制；通過構(gòu)建指控系統(tǒng)和武器平臺(tái)之間的協(xié)同鏈路，可以為未來(lái)無(wú)人作戰(zhàn)群、有/無(wú)人協(xié)同提供有效支撐，提升“發(fā)現(xiàn)即摧毀”效能；通過構(gòu)建精準(zhǔn)監(jiān)管、快速調(diào)度、迅速配發(fā)能力的綜合保障信息鏈路，支持戰(zhàn)保一體化、持續(xù)遠(yuǎn)程保障；通過構(gòu)建海量作戰(zhàn)數(shù)據(jù)匯集和融合共享處理的通信傳輸鏈路，支持作戰(zhàn)過程及效能的動(dòng)態(tài)評(píng)估。作戰(zhàn)指揮保障5G應(yīng)用如圖8所示。

圖7 綜合保障5G應(yīng)用示意

圖8 作戰(zhàn)指揮保障5G應(yīng)用示意

4 軍事應(yīng)用安全挑戰(zhàn)

5G新技術(shù)、新架構(gòu)、新能力將帶動(dòng)軍事信息系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的大幅度提高，但挑戰(zhàn)和機(jī)遇并存，新的技術(shù)應(yīng)用也將引入新的安全風(fēng)險(xiǎn)，其泛在性、開放性、分散性和應(yīng)用的多樣化，均為軍事應(yīng)用帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)問題。在萬(wàn)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)空間，任一武器裝備都可能暴露在公共環(huán)境中而被敵方感知，一旦遭受攻擊，都有可能帶來(lái)致命損失。任何任務(wù)過程的安全事件發(fā)生，均會(huì)帶來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)高性能應(yīng)用福利的“一失萬(wàn)無(wú)”。如何防止軍事信息被敵方竊取利用、防止武器裝備和網(wǎng)絡(luò)遭受敵方攻擊，是5G軍事化應(yīng)用的首當(dāng)其沖問題，要作為重中之重進(jìn)行認(rèn)真對(duì)待。

綜合分析5G技術(shù)和應(yīng)用的特點(diǎn)，前瞻預(yù)測(cè)5G軍事化應(yīng)用可能引入的安全挑戰(zhàn)主要包括以下三個(gè)方面：

（1）新技術(shù)架構(gòu)帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)

作為一下代創(chuàng)新性技術(shù)，5G無(wú)疑在原生安全性上更勝以往，在用戶的數(shù)據(jù)完整性、漫游認(rèn)證、信息保護(hù)等方面都有所增強(qiáng)。但5G在軍事應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建的異構(gòu)特性，使軍隊(duì)指揮和作戰(zhàn)用戶在接入5G網(wǎng)絡(luò)存在屬性和防護(hù)程度要求的差異性，這將導(dǎo)致指揮和作戰(zhàn)用戶數(shù)據(jù)在異網(wǎng)域的穿越和散布。5G軍事應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)需要基于異構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)構(gòu)建通用的安全機(jī)制，按需制定隱私保護(hù)策略，實(shí)現(xiàn)異網(wǎng)用戶安全保護(hù)。另一方面，網(wǎng)絡(luò)軟件化和網(wǎng)絡(luò)切片部署方式，在增加5G軍事應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)部署靈活性的同時(shí)，對(duì)安全架構(gòu)也提出了不同要求，以保證根據(jù)作戰(zhàn)部隊(duì)規(guī)模進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展時(shí)能及時(shí)啟動(dòng)增量安全功能滿足安全功能延伸，并在作戰(zhàn)部隊(duì)規(guī)模收縮或戰(zhàn)損重組時(shí)終止相關(guān)安全功能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)綠色節(jié)能。

（2）新業(yè)務(wù)及新應(yīng)用帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)

5G將服務(wù)于軍事應(yīng)用的多個(gè)場(chǎng)景，網(wǎng)絡(luò)開放性和不同應(yīng)用場(chǎng)景業(yè)務(wù)差異性，需要差異化、防泄漏的隱私防護(hù)能力。未來(lái)，云計(jì)算、邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等前沿技術(shù)引入到軍隊(duì)信息化建設(shè)領(lǐng)域，也將帶來(lái)5G軍事應(yīng)用場(chǎng)景的多維度安全攻擊危機(jī)。依據(jù)下一代軍事網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)云化、資源虛擬化特點(diǎn)，做好5G接入、處理、控制“三朵云”的防護(hù)，同時(shí)針對(duì)不同的應(yīng)用和服務(wù)，嚴(yán)控重要數(shù)據(jù)獲取、傳輸、存儲(chǔ)、處理的訪問可見、可管、可控，并根據(jù)用戶特性需要靈活設(shè)定隱私保護(hù)范圍和強(qiáng)度，提供不同用戶數(shù)據(jù)的差異化防護(hù)能力。

（3）網(wǎng)絡(luò)泛在化帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)

5G開啟的萬(wàn)物互聯(lián)新時(shí)代，在軍事應(yīng)用各個(gè)場(chǎng)景下，綜合保障連接的設(shè)備和作戰(zhàn)指揮保障的用戶成幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，增加了對(duì)手的潛在攻擊面，導(dǎo)致防護(hù)安全攻擊的多維、多點(diǎn)特性難度加大。針對(duì)海量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用特點(diǎn)，構(gòu)建連接群組用戶的入網(wǎng)認(rèn)證機(jī)制，利用空口和NSA信令的加密和完整性保護(hù)，通過網(wǎng)絡(luò)邊緣認(rèn)證節(jié)點(diǎn)分布式密鑰分發(fā)認(rèn)證機(jī)制，緩解網(wǎng)絡(luò)中心的用戶管理認(rèn)證節(jié)點(diǎn)的信令爆發(fā)沖擊壓力和全網(wǎng)核心攻擊癱瘓風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的分域保護(hù)。

5G新技術(shù)架構(gòu)需采用的新型安全機(jī)理機(jī)制，輸出新型安全能力，以及這些安全新特性將改變傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗方式。由于對(duì) 5G 提出的高速率、低時(shí)延、處理海量終端等要求，5G安全架構(gòu)需要優(yōu)化保護(hù)節(jié)點(diǎn)和密鑰架構(gòu)等方面。此外，5G 需要開發(fā)輕量級(jí)的密鑰算法，使 5G 場(chǎng)景下海量的低成本、低處理能力的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠進(jìn)行安全通信[7]。

5 結(jié)語(yǔ)

面向未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)需要，基于5G技術(shù)的多樣化軍事應(yīng)用顯得十分迫切，需要大力加強(qiáng)軍事應(yīng)用對(duì)新技術(shù)成果的需求牽引。本文結(jié)合當(dāng)前5G典型應(yīng)用場(chǎng)景及關(guān)鍵技術(shù)，堅(jiān)持軍事通信系統(tǒng)建設(shè)問題導(dǎo)向，按照軍民融合戰(zhàn)略要求，分析提出了5G軍事應(yīng)用需求，并詳細(xì)闡明了基于5G的移動(dòng)辦公、戰(zhàn)備執(zhí)勤、應(yīng)急保障、軍事訓(xùn)練、綜合保障、作戰(zhàn)指揮保障六大多任務(wù)場(chǎng)景的軍事應(yīng)用構(gòu)想，為后續(xù)深化開展5G技術(shù)創(chuàng)新，加快5G軍事通信系統(tǒng)建設(shè)提供指導(dǎo)。