《電子技術(shù)應(yīng)用》
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5G技術(shù)在美國國防中的應(yīng)用初探

2021-11-19
來源:信息安全與通信保密雜志社
關(guān)鍵詞: 5G

  一

  引 言

  5G作為第五代移動通信技術(shù),,其高速率、大容量、高可靠,、低時延、低功耗等優(yōu)點將帶來全新的經(jīng)濟機遇,、技術(shù)發(fā)展和軍事潛力,。在經(jīng)濟方面,5G的到來可能在未來幾十年里為世界經(jīng)濟貢獻數(shù)萬億美元,,為生產(chǎn)力新的增長和創(chuàng)新進步奠定基礎(chǔ),。在技術(shù)方面,,5G將提供前所未有的連通性,以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的全部潛力,,5G還將觸發(fā)產(chǎn)生新的產(chǎn)業(yè),,并促進產(chǎn)生多樣的數(shù)字經(jīng)濟。在軍事方面,,可大幅提升信息網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通性能,,增強數(shù)據(jù)傳輸處理效率,提高指揮控制能力,,還可充分釋放虛擬現(xiàn)實,、大數(shù)據(jù)、云計算,、人工智能,、軍事物聯(lián)網(wǎng)等顛覆性技術(shù)的戰(zhàn)爭潛能,加速智能化戰(zhàn)爭演變進程,。

  5G技術(shù)是一場全新的大國競賽,,隨著5G商用的不斷加速,以及來自中國,、韓國,、日本以及其他國家的競爭,美國對于爭奪5G領(lǐng)先地位的焦慮感和緊迫感日益強烈,,緊鑼密鼓地發(fā)布了多份重量級報告及法案,,從不同視角和層面闡明美國對5G技術(shù)國防應(yīng)用的高度重視,以及美國試圖通過5G技術(shù)維持其優(yōu)先地位的迫切性,。同時,,美國政府將5G技術(shù)視為改變未來戰(zhàn)爭的關(guān)鍵技術(shù)之一,近年來切實加快其5G技術(shù)的軍事應(yīng)用進展,。此外,,美國還將面臨5G 技術(shù)所帶來的影響和安全挑戰(zhàn),未來將采取相應(yīng)舉措予以解決,。

  二

  美國高度重視5G技術(shù)的國防應(yīng)用

  2018年12月,,美國國際戰(zhàn)略研究中心發(fā)布《5G技術(shù)將重塑創(chuàng)新與安全環(huán)境》的報告。報告將當(dāng)前的國際5G通信競爭由技術(shù)層次上升至國家級戰(zhàn)略層次,,認(rèn)為其關(guān)系國家安全,。報告指出,當(dāng)前5G通信技術(shù)的競爭將涉及網(wǎng)絡(luò),、數(shù)據(jù),、互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向、經(jīng)濟增長方式以及各國將面臨的新風(fēng)險和薄弱點,,因此誰開發(fā)5G通信技術(shù),、誰制定標(biāo)準(zhǔn),,以及知識產(chǎn)權(quán)所有權(quán)的歸屬,都將對網(wǎng)絡(luò)安全,、創(chuàng)新和就業(yè)產(chǎn)生影響,。而5G通信技術(shù)具有重要的軍事價值,可用于機器人,、人工智能和大量先進的傳感設(shè)備之中,,其將成為新軍事能力的基礎(chǔ)技術(shù)。因此,,5G通信技術(shù)的競爭是一場對國家安全產(chǎn)生重大影響的經(jīng)濟競賽,,“美國必須首先采用第五代通信技術(shù),?!?/p>

  2019年4月3日,美國防部國防創(chuàng)新委員會發(fā)布《5G生態(tài)系統(tǒng):國防部的風(fēng)險與機遇》報告,。報告指出,,從4G向5G的轉(zhuǎn)變將極大影響全球通信網(wǎng)絡(luò)的未來,并從根本上改變國防部的運作環(huán)境,。報告重點分析了5G發(fā)展歷程,、目前全球競爭態(tài)勢以及5G技術(shù)對國防部的影響與挑戰(zhàn),以及中國在5G領(lǐng)域的發(fā)展情況以及未來對國防安全的影響,,并在頻譜政策,、供應(yīng)鏈和基礎(chǔ)設(shè)施安全等方面提出了建議。報告通篇都充斥著美國防部門對即將失去通信技術(shù)優(yōu)勢地位的焦慮之情,。同時,,報告認(rèn)為5G的真正潛力將是對未來戰(zhàn)爭網(wǎng)絡(luò)的影響。5G技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)必將徹底改變美國國防部的作戰(zhàn),、網(wǎng)絡(luò)和信息流程,,更大規(guī)模的數(shù)據(jù)可近乎實時地分享給全球各地系統(tǒng),使延遲變得更低,,數(shù)據(jù)傳輸能力和容量將變得更大,,從而大大提升美國防部的態(tài)勢感知和決策能力。同時,,5G也為美國防部的未來作戰(zhàn)帶來了嚴(yán)重的潛在風(fēng)險,。

  2019年6月12日,美國國會研究服務(wù)部發(fā)布《5G移動通信技術(shù)對國家安全的影響》報告,,指出5G可進一步改善情報/監(jiān)視/偵察系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)處理,;催生新的指揮控制手段;使后勤系統(tǒng)更加流暢而提升效率,,還可以實現(xiàn)“蜂群”等新作戰(zhàn)概念,。隨著5G的研發(fā)和部署,,未來國會將考慮出臺頻譜管理、國家安全及軍事應(yīng)用方面的政策,。

  2019年6月12日,,美國國會武裝力量委員會提交《2020財年授權(quán)法案》,該法案強調(diào)要重視5G對未來作戰(zhàn)的支撐作用,,要求國防部制定一份5G戰(zhàn)略,,以“加強軍事能力、維持戰(zhàn)場技術(shù)優(yōu)勢,,并在國防部范圍內(nèi)加快5G網(wǎng)絡(luò)使能的新商業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)的部署”,;戰(zhàn)略的內(nèi)容應(yīng)包括國防部推進和采用5G技術(shù)的工作信息(包含5G軍事應(yīng)用試驗臺及頻譜共享技術(shù)、框架),,對國防工業(yè)基礎(chǔ)供應(yīng)鏈風(fēng)險管理和機遇的評估,,以及國防部保護信息技術(shù)和武器系統(tǒng)不受惡意行為體威脅的做法。同時強調(diào)了為作戰(zhàn)人員發(fā)展安全5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要性,,并要求提供資金在空軍啟動相關(guān)工作,,還要求國防部與聯(lián)邦政府其他部門合作,開發(fā)電磁頻譜共享方法,。

  2019年6月24日,,美國國防科學(xué)委員會向美國防部提供《5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)國防應(yīng)用》調(diào)查報告,報告全文為秘密級,,為國防部提供5G技術(shù)在國防領(lǐng)域的應(yīng)用建議,。該項研究始于2018年11月美國國防科學(xué)委員會成立“5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)國防應(yīng)用工作組”,其任務(wù)就是秘密評估5G潛在的軍事應(yīng)用,,為國防部發(fā)展5G提供決策參考,。報告指出,5G技術(shù)的集成可以使國防部以較低成本利用其優(yōu)勢來滿足作戰(zhàn)需求,。同時,,也帶來了網(wǎng)絡(luò)安全、頻譜管理和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面的新挑戰(zhàn),,并給出了六項研究結(jié)論和十條建議,,為研究5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在國防中的應(yīng)用,以及進一步研究如何降低供應(yīng)鏈風(fēng)險,,建立頻譜管控機制,,改進現(xiàn)有通信基礎(chǔ)設(shè)施等指明了方向。

  2019年11月7日,,美智庫新美國安全中心發(fā)布報告《保護5G未來—美國政策的競爭性挑戰(zhàn)與考量》,,報告認(rèn)為5G競賽是一場馬拉松而不是短跑比賽,美國需要將安全置于速度之上,,而不是當(dāng)前特朗普政府采取的以速度為中心,,爭奪5G競賽里的“美國第一”,。

  三

  美國5G技術(shù)國防應(yīng)用的最新進展

  (一)對5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)潛在軍事應(yīng)用進行深入評估

  2019年6月24日,,美國國防科學(xué)委員會“5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)國防應(yīng)用工作組”完成了對國防部5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)潛在軍事應(yīng)用的保密評估,,向美國防部提供了一份《5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)國防應(yīng)用》調(diào)查報告,以輔助國防政策制定者考量采用5G技術(shù)的影響,。該專項工作組自2018年11月至2019年3月期間,,每月舉行會議,審議并接收有關(guān)5G前景的簡報,,并與來自國防部,、情報部門、其他政府機構(gòu),、學(xué)術(shù)界,、智庫和工業(yè)界等各種背景的專家、從業(yè)者共同分享彼此的見解和信息,。在整個研究過程中,,共享廣泛和專業(yè)的知識,確保了迄今為止可獲得最完整,、最準(zhǔn)確的信息,具有很高的權(quán)威性,。

 ?。ǘ⒔ㄔO(shè)安全的軍用5G網(wǎng)絡(luò)納入防務(wù)政策法案

  美國參議院軍事委員會希望確保美國防部能夠利用下一代無線技術(shù)5G的優(yōu)勢,2019年5月,,參議院秘密開展了年度防務(wù)政策法案工作,,關(guān)于法案的具體內(nèi)容細(xì)節(jié)透露得很少。不過,,在2019年5月23日公布的一項法案總結(jié)中指出要“強調(diào)為作戰(zhàn)人員建立安全5G無線網(wǎng)絡(luò)的重要性,,并提供資金開始在兩個空軍機構(gòu)開展此項工作?!?/p>

 ?。ㄈ┏闪?G專項技術(shù)辦公室

  2019年8月16日,國防部研究與工程副部長,、首席技術(shù)官邁克爾·格里芬表示美國防部開始考慮增加對5G技術(shù)的投資,,國防部正在成立一個新的辦公室,專門負(fù)責(zé)從商業(yè)技術(shù)公司采購5G技術(shù),。國防部已任命格里芬的助手分管5G業(yè)務(wù),。電信領(lǐng)域的商業(yè)舉措已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了國防部的能力和野心,美軍方正在努力跟上通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,。美國防部已經(jīng)向國會提交了一份計劃,,概述其在開發(fā)和使用5G方面的角色,。國防部將在2021財年預(yù)算中對5G技術(shù)進行重大投資,目前正在提交管理與預(yù)算辦公室審批,。同時,,美國防部將采取措施支持5G技術(shù)的發(fā)展,營造良好的競爭環(huán)境,,并愿意將全國軍事基地的基礎(chǔ)設(shè)施借給企業(yè),,用于5G原型實驗,同時確保企業(yè)的專利信息受到保護,。

 ?。ㄋ模┟揽哲娀亻_始部署5G通信網(wǎng)絡(luò)

  2019年9月4日,美空軍代理部長馬修·多諾萬表示,,美空軍與工業(yè)界就美國東南部10座空軍基地的5G網(wǎng)絡(luò)安裝與維護展開合作,。田納西州的阿諾德空軍基地已在2019年8月率先展開這項工作,美國空軍還在尋求簽訂另外15個空軍基地的5G項目合同,,力圖盡快在空軍推廣5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù),,并計劃將部署5G網(wǎng)絡(luò)納入廷德爾空軍基地的重建工程。美空軍強調(diào)安全是5G部署工作的一部分,。美空軍必須有能力在全球的開放,、甚至敵對的網(wǎng)絡(luò)上進行安全可靠的通信。預(yù)計,,相關(guān)基地將在2021-2022年實現(xiàn)5G,,屆時將結(jié)合現(xiàn)有4G LTE覆蓋范圍,以及特定區(qū)域的5G連接,。通過在基地內(nèi)設(shè)置足夠?qū)挼木W(wǎng)絡(luò),,美國空軍正試圖以一種讓飛行員感覺不到連接差異的方式構(gòu)建5G服務(wù)。

  此外,,美國防部還計劃將多個基地作為5G試驗場,,涉及陸軍、海軍,、空軍和海軍陸戰(zhàn)隊,,其中內(nèi)華達州內(nèi)利斯空軍基地已被美國國會參議院版2020財年國防授權(quán)法案中指定為關(guān)鍵試驗場。

 ?。ㄎ澹﹩?G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試點項目

  5G技術(shù)在美國防部的計劃中有許多應(yīng)用方向,,但網(wǎng)絡(luò)安全是最重要的一個方向,國防部希望與相關(guān)行業(yè)合作應(yīng)對5G網(wǎng)絡(luò)時代凸顯的安全問題,。2019年10月23日,,美國防部啟動5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試點項目,以驗證5G技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用前景。首期重點關(guān)注三個方向:(1)針對軍事訓(xùn)練和任務(wù)規(guī)劃的虛擬現(xiàn)實及增強現(xiàn)實技術(shù),,5G網(wǎng)絡(luò)可滿足融合現(xiàn)實-虛擬之大規(guī)模軍事演練活動的帶寬需求,;(2)跟蹤物資補給流向的“智能倉庫”,基于5G網(wǎng)絡(luò)的自動化物流跟蹤系統(tǒng)對美軍具有相當(dāng)吸引力,;(3)不同軍事職能部門間的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)頻段共享,。未來美國防部還將根據(jù)前期項目的發(fā)展情況,在其包括海外基地在內(nèi)的更多設(shè)施中開展5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試點項目,。

 ?。┸娛禄剡M行5G測試和試驗

  2019年11月5日,美國防部選定劉易斯-麥科德聯(lián)合基地,、希爾空軍基地,、圣地亞哥海軍基地以及奧爾巴尼海軍陸戰(zhàn)隊后勤基地作為美軍第一批進行5G技術(shù)測試和試驗的軍事基地。測試和試驗的三項主要任務(wù)包括:建立動態(tài)頻譜共享試驗臺,,演示在復(fù)雜高功率中波雷達環(huán)境下使用5G的能力,;5G與增強現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合,用于虛擬真實環(huán)境下的任務(wù)規(guī)劃與訓(xùn)練,;利用5G加強物流運行,、最大化吞吐量的智能倉庫應(yīng)用。國防部于11月提出5G的需求建議書草案,,并將于12月提交最終的5G需求建議書,,并列入2020財年預(yù)算。

  此外,,美國防部研究與工程相關(guān)辦公室將在2019年底主導(dǎo)針對5G網(wǎng)絡(luò)測試的“用例”實驗全面展開,,探索5G無線技術(shù)能在多大程度上改進通信能力,包括通信距離,、延時性等方面特點,相關(guān)結(jié)果也將為國防部委托開展5G研究的咨詢委員會制定政策建議提供支持,。

 ?。ㄆ撸┌l(fā)布5G技術(shù)建議征詢書

  美國防部于2019年11月發(fā)布一份關(guān)注5G技術(shù)大規(guī)模試驗和樣機開發(fā)的建議征詢書(RFP)草案,隨后將于12月發(fā)布RFP正式版,。美國防部要求參與者提交的項目演示采用新商業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新性樣機與方法,,以增強軍事能力、加快5G部署,。目前美國防部已收到超過260份5G技術(shù)概念文件,,將對其進行整合。方案征集文件發(fā)布后,,美國防部還將以“滾動”形式繼續(xù)征求實驗方案,,未來,美國防部將每季度發(fā)布一輪機會公告,,從而以迭代形式不斷試驗新概念,。首輪機會公告關(guān)注領(lǐng)域包括:建議一個動態(tài)頻譜共享試驗平臺,,演示雷達在擁擠環(huán)境使用5G的能力;將增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實技術(shù)集成到任務(wù)規(guī)劃和訓(xùn)練中,;利用5G能力增強后勤保障作業(yè)的智能倉庫,。

  四

  5G通信技術(shù)的未來軍事應(yīng)用前景

  (一)5G技術(shù)將提升戰(zhàn)場態(tài)勢感知與指揮控制能力

  美國國會研究服務(wù)部在2019年6月發(fā)布的《5G移動通信技術(shù)對國家安全的影響》報告中指出,,5G在指揮控制,,情報、監(jiān)視和偵察以及簡化后勤系統(tǒng)等領(lǐng)域具有巨大軍事應(yīng)用潛力,。

  20世紀(jì)90年代以來,,隨著高新技術(shù)特別是信息技術(shù)的飛速發(fā)展,戰(zhàn)場的感知手段,、感知客體,、感知空間和感知模式等都發(fā)生了顛覆性變化,特別是太空,、網(wǎng)絡(luò),、信息領(lǐng)域中涌現(xiàn)出的大量新的感知客體,使得戰(zhàn)場感知活動更加復(fù)雜,、感知對抗更加激烈,、實時感知甚至超前感知的重要性日益凸顯。當(dāng)前,,廣泛分布于多維戰(zhàn)場空間范圍內(nèi)的偵察,、感知和技戰(zhàn)術(shù)武器平臺,在5G技術(shù)的高速度和低延時性支撐下,,可以實現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢的同步感知和遠(yuǎn)程實時打擊,,尤其是5G的低遲延性并與戰(zhàn)場上各類火力打擊平臺的高度耦合,使遠(yuǎn)程實時打擊行動成為可能,,進一步減少了戰(zhàn)場OODA的循環(huán)時間,,提高了作戰(zhàn)效率。同時,,以5G技術(shù)為支撐的軍事信息網(wǎng)將通過與軍事物聯(lián)網(wǎng)的深度融合,,以實現(xiàn)二者強強聯(lián)合,使得戰(zhàn)場感知更加精準(zhǔn),、感知范圍進一步拓寬,、指揮控制更加穩(wěn)定,極大地提高了戰(zhàn)場可視性和透明度,。

  同時,,由于5G技術(shù)擁有高速率、大容量、低延時等特性,,5G技術(shù)可以更好地提高一體化聯(lián)合作戰(zhàn)水平,,利用它可以使指揮員更精確地操作戰(zhàn)場上各類智能化武器系統(tǒng),并對整個戰(zhàn)場進行更好地感知,。而且由于5G傳輸?shù)目焖傩?,還可以對獲取到的態(tài)勢信息進行實時更新,使指揮者可以做出準(zhǔn)確的決策,。

  通過5G網(wǎng)絡(luò),,指揮員可以更好的控制無人運輸機等后勤保障裝備,實現(xiàn)對單個具體的設(shè)備進行精確操作,,從而高效精確地完成任務(wù),。指揮員也可以通過5G網(wǎng)絡(luò)對戰(zhàn)場的各個環(huán)節(jié)進行把控,并對整個戰(zhàn)場態(tài)勢及時掌握,。5G技術(shù)如若使用在無人機蜂群等武器裝備上,,更是使這些武器裝備如虎添翼,并為指揮者提供更豐富,、更準(zhǔn)確的情報資源,,使得未來戰(zhàn)爭方式更加多樣。

 ?。ǘ?G技術(shù)將促進軍用無人機的發(fā)展

  無人機作為新一代無人化裝備,,已廣泛應(yīng)用于情報偵察、跟蹤定位,、戰(zhàn)場搜救,、中繼通信、軍事打擊,、信息對抗,、戰(zhàn)斗訓(xùn)練等軍事領(lǐng)域,成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的一支重要空中力量,,發(fā)展前景十分廣闊,。而5G通信網(wǎng)絡(luò)高速率、高可靠,、低時延、低功耗的特性,,以及它采用的某些獨特技術(shù),,能夠?qū)崿F(xiàn)軍用無人機的快速空地及空中通信,滿足無人機的多樣化業(yè)務(wù)需求,,并提升其自主性,,加速無人裝備的智能化演進,大大延展無人機的應(yīng)用場景,對未來戰(zhàn)爭具有重要的推進作用,。2018年9月,,無人機制造公司Aero Vironment與美國防部合作密切,開始5G與無人機結(jié)合的初步探索,,該項目占據(jù)了美國防部86%以上的無人機訂單,,為未來5G在軍用無人機領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

  5G通信技術(shù)促進軍用無人機發(fā)展的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在如下幾點:

 ?。?)傳輸速率和響應(yīng)速度?,F(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)的時延一般在30-70毫秒之間,難以滿足自動飛行,、集群協(xié)作等無人機時延敏感型業(yè)務(wù)的需求,,其數(shù)據(jù)傳輸速率也無法滿足導(dǎo)航等需要實時傳輸高清視頻的場景。根據(jù) IMT-2020 要求,,5G 的峰值數(shù)據(jù)傳輸速率預(yù)計可高達 20 吉比特/秒,,比現(xiàn)有的4G/LTE技術(shù)提高了100倍,使得超高清視頻的實時傳輸成為可能,。在響應(yīng)速度方面,。5G的網(wǎng)絡(luò)延遲低于1毫秒,使得它能夠滿足低延時容忍度的應(yīng)用場景需求,。同時,,時延低于1毫秒,足以支撐無人機大規(guī)模集群協(xié)作的需求,。未來隨著5G通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋逐漸完善,,無人機集群的自主性也將隨之進一步提高,完成復(fù)雜度更高的作戰(zhàn)任務(wù),,甚至刷新空中戰(zhàn)場形態(tài),。

  (2)能量使用效率,。5G收發(fā)每單位的數(shù)據(jù)消耗的能量同4G相當(dāng),,并不會消耗更多能源。

 ?。?)信息傳輸保密性,。對于軍用無人機而言,通信系統(tǒng)的加密一直是關(guān)鍵技術(shù)之一,,直接關(guān)系到作戰(zhàn)成敗,。無人機的安全問題正受到軍方的日益重視。2017年12月,,通信公司Viasat與美國空軍合作,,完成“迷你加密”項目的生產(chǎn)準(zhǔn)備審查,,該項目可實現(xiàn)軍用無人系統(tǒng)的敏感數(shù)據(jù)通信加密,然而通信系統(tǒng)的加密將對數(shù)據(jù)的傳輸速率產(chǎn)生影響,,導(dǎo)致通信延遲,。5G通信網(wǎng)絡(luò)由于其出色的高速率和低延時,擁有更高的帶寬,,能夠在保證通信效率的前提下,,進行更高級別的數(shù)據(jù)加密。

 ?。?) 滿足多樣化業(yè)務(wù)需求,。5G網(wǎng)絡(luò)使用大規(guī)模多入多出(Massive MIMO)技術(shù),即基站的多天線陣列使用同一時間和頻率資源滿足空間上分離的多位用戶的需求,。另外,,5G通信采用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù),將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源根據(jù)特定功能或業(yè)務(wù)需求進行劃分,,組成不同的邏輯網(wǎng)絡(luò)切片,。各網(wǎng)絡(luò)切片互不干涉,能為用戶提供特定的網(wǎng)絡(luò)能力和網(wǎng)絡(luò)特性,。由于無人機的應(yīng)用場景對于帶寬,、時延等需求各不相同,因此網(wǎng)絡(luò)切片能夠發(fā)揮靈活應(yīng)變能力,,使無人機可根據(jù)具體業(yè)務(wù)需求定制網(wǎng)絡(luò)切片,,滿足無人機多種業(yè)務(wù)的差異化應(yīng)用需求,達到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò),、降低成本,、提高資源利用效率的目的。

 ?。?) 無人機5G基站,。無人機5G基站在軍事領(lǐng)域也有巨大的應(yīng)用前景。在受到5G通信技術(shù)助力的同時,,無人機本身也可以作為信息節(jié)點,,以空中平臺的身份為5G網(wǎng)絡(luò)提供持久的數(shù)據(jù)中繼和通信服務(wù),擴展網(wǎng)絡(luò)連接范圍,,對5G進行“反哺”,。利用無人機作為中繼通信節(jié)點,軍隊將能在無任何支持性基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)境下實現(xiàn)5G級別的戰(zhàn)場信息終端的互聯(lián)互通,,而無需頻繁調(diào)動軍用通信衛(wèi)星等資源,,顯著降低行動成本,這對需要在海上/自然災(zāi)害/極端條件環(huán)境下作戰(zhàn)的機動作戰(zhàn)部隊來說尤為重要,,從而極大程度地提升戰(zhàn)術(shù)通信保障能力,。

  盡管5G技術(shù)之于軍用無人機有著巨大的應(yīng)用前景,但還面臨著諸多挑戰(zhàn),。一是覆蓋范圍較?。欢?G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃難度較高,。目前5G通信技術(shù)尚未完全成熟,,在軍用無人機上的應(yīng)用還有相當(dāng)大的進步空間,需要多方的全面合作和持續(xù)投入,,突破數(shù)個技術(shù)難關(guān)才能最終落地,,發(fā)展之路任重而道遠(yuǎn)。

 ?。ㄈ?G技術(shù)將加速推動未來智能化戰(zhàn)爭

  5G技術(shù)應(yīng)用于戰(zhàn)場,,能夠?qū)崿F(xiàn)戰(zhàn)場信息與網(wǎng)絡(luò)的深度融合,進而可以構(gòu)建相互兼容的高速信息網(wǎng)絡(luò),,從而實現(xiàn)更高效的作戰(zhàn)行動,。而當(dāng)5G技術(shù)與人工智能技術(shù)相融合,不僅使各類無人作戰(zhàn)系統(tǒng)得到更加精準(zhǔn)的有效控制,,而且可以大幅度提升未來戰(zhàn)場的智能化程度,。

  人工智能為 5G提供了智能的攻擊檢測和防御手段。通過人工智能技術(shù),,可以持續(xù)地收集網(wǎng)絡(luò)中的流量和各種日志,,進行識別、歸類,、分析,、聯(lián)動,既可以把需要重點關(guān)注的安全攻擊識別出來,,又能為防御提供決策源和方法,,聯(lián)動系統(tǒng)中的各種防御手段,做到有針對性地防護,。

 ?。ㄋ模?5G技術(shù)將有力促進軍事訓(xùn)練的發(fā)展

  在軍事訓(xùn)練方面,5G技術(shù)可以帶動虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展,,而虛擬現(xiàn)實技術(shù)對于軍事訓(xùn)練有著重要的意義,。這一技術(shù)通過提高虛擬現(xiàn)實技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù),可以模擬出不同的戰(zhàn)場環(huán)境,,使得士兵在訓(xùn)練中模擬各種不同的戰(zhàn)場環(huán)境,,真正做到貼近實戰(zhàn)。除此之外,,該技術(shù)也可以減少費用開支,,受訓(xùn)者可以使用各種武器進行零點射擊,、實際距離射擊等訓(xùn)練,為組訓(xùn)提供了更好的方式,。

  五

  5G 技術(shù)所帶來的安全挑戰(zhàn)及美國將采取的相應(yīng)舉措

  5G 技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)必將徹底改變美國防部的作戰(zhàn),、網(wǎng)絡(luò)和信息流程——可將更大規(guī)模的數(shù)據(jù)近乎實時地分享給全球各地的系統(tǒng),使延遲變得更低,,以及數(shù)據(jù)傳輸能力和容量將變得更大,,然而,5G 也為美國防部的未來作戰(zhàn)帶來了嚴(yán)重的潛在風(fēng)險,。

 ?。ㄒ唬?G 技術(shù)所帶來的安全挑戰(zhàn)

  (1)頻譜分配問題是5G競爭的核心,,頻譜將在5G的運營,、開發(fā)和推廣中發(fā)揮關(guān)鍵作用。全球領(lǐng)域目前采用兩種方法部署數(shù)百兆赫的5G新頻譜,。第一種的重心放在6GHz以下的電磁(EM)頻譜上(“低到中頻段頻譜”,,也稱為“Sub-6”),主要在3GHz 和4 GHz頻段,。第二種方法側(cè)重于24~300GHz之間的頻段(“高頻頻譜”或“毫米波”),,這是目前美國采用的方法(雖然美國也在不同程度上探索Sub-6頻段)。由于美國的大部分子Sub-6頻段不可民用和商用,,美國運營商和控制美國民用頻譜的聯(lián)邦通信委員會(FCC)將毫米波頻譜作為國內(nèi)5G的核心,。

  美國運營商可能會繼續(xù)探索毫米波,但如果沒有追隨者,,就不可能在5G領(lǐng)域領(lǐng)先,。無線網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)導(dǎo)地位要求全球市場認(rèn)可并遵循領(lǐng)導(dǎo)者所制定的頻譜頻段規(guī)范,因此,,如果美國繼續(xù)探索與世界其他國家不同的頻譜范圍,,可能會發(fā)現(xiàn)自己沒有全球供應(yīng)鏈基礎(chǔ),,。如果世界上大多數(shù)國家采用的未來5G生態(tài)系統(tǒng)是建立在Sub-6中頻頻譜之上,,美國也將面臨毫米波設(shè)備通用性的挑戰(zhàn)和Sub-6基礎(chǔ)設(shè)施安全問題,同時也將進一步導(dǎo)致美國供應(yīng)商無法投資研發(fā)未來的5G產(chǎn)品,。

 ?。?)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全。5G不僅是更新更快的無線網(wǎng)絡(luò),,也是未來關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,。5G新網(wǎng)絡(luò)邊界、網(wǎng)絡(luò)切片和邊緣計算,,是5G關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施層面需要重點關(guān)注的安全問題,。從總體上說,,5G網(wǎng)絡(luò)由終端側(cè)、接入網(wǎng),、邊緣側(cè),、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)幾部分構(gòu)成,。在終端側(cè),5G終端種類繁多,,應(yīng)用復(fù)雜,,存在身份仿冒、信號欺騙,、設(shè)備劫持,、數(shù)據(jù)篡改、故障注入等一系列安全問題,。在接入網(wǎng),,5G終端的接入以無線接入為主,存在DDOS攻擊,、網(wǎng)絡(luò)竊聽,、網(wǎng)絡(luò)滲透、無線信號干擾等問題,。在邊緣側(cè),,由于邊緣結(jié)構(gòu)多樣及邊云協(xié)同的需要,數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)交互頻繁,,存在數(shù)據(jù)竊取,、橫向滲透、隱私泄露,、內(nèi)容仿冒,、權(quán)限盜用等問題。在承載網(wǎng),,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全問題仍然是主要威脅,。在核心網(wǎng),由于廣泛采用虛擬化和軟件定義的網(wǎng)絡(luò)與計算環(huán)境,,包括針對云平臺,、數(shù)據(jù)以及應(yīng)用的各種安全問題。此外,,網(wǎng)絡(luò)切片是5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)特點,,采用SDN和NFV等技術(shù)實現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)的靈活劃分,應(yīng)對不同的應(yīng)用場景,。與此同時,,SDN和NFV技術(shù)也面臨新的安全威脅與需求,。

  (3)供應(yīng)鏈風(fēng)險,。美國防部正面臨的未來5G環(huán)境風(fēng)險之一就是供應(yīng)鏈風(fēng)險,,從子部件到完整的網(wǎng)絡(luò)級再到服務(wù)級,層級越高,,供應(yīng)鏈存在的風(fēng)險越大,,也越容易被攻擊。在過去的幾十年中,,國防部能夠在滿足其獨特需求的定制系統(tǒng)上運行,,因為相對于其他商業(yè)世界而言它是一個大用戶,但現(xiàn)在這種特權(quán)已不復(fù)存在,。商業(yè)部門的技術(shù)開發(fā)和使用使得國防部的技術(shù)發(fā)展和使用相形見絀,,國防部在孤立的定制系統(tǒng)和架構(gòu)上進行構(gòu)建和運營已經(jīng)不再實用。在即將到來的5G時代,,國防部越來越依賴商用現(xiàn)貨(COTS)設(shè)備和商業(yè)服務(wù),,這就帶來了無意或惡意安全漏洞的風(fēng)險,這些漏洞使國防部系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)面臨風(fēng)險,。在過去的十年中,,國防部已經(jīng)從定制計算系統(tǒng)轉(zhuǎn)向商用計算系統(tǒng),但這種方法的改變比目前面臨的風(fēng)險更小,,因為美國主宰了計算系統(tǒng)市場并能夠“擁有”供應(yīng)鏈和更好地保護它免受漏洞攻擊,。然而,在目前的5G競爭中,,無論是國防部還是美國政府都無法決定5G供應(yīng)鏈的內(nèi)容和整合,。

  (二)美政府確保5G網(wǎng)絡(luò)安全將采取的相應(yīng)舉措

  1. 確保未來的5G網(wǎng)絡(luò)從設(shè)計之初就能得到安全保障

 ?。?)增強5G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)在彈性,,以抵御設(shè)備受到的網(wǎng)絡(luò)攻擊。激勵移動服務(wù)供應(yīng)商使用機器學(xué)習(xí)工具識別并防止惡意攻擊,。

 ?。?)采用專用的網(wǎng)絡(luò)分段、跨層網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)以及端到端加密和路由驗證等技術(shù)手段,,緩解不可信設(shè)備帶來的風(fēng)險,。

  (3)創(chuàng)建開源硬件的設(shè)計與驗證系統(tǒng),,統(tǒng)一硬件的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與漏洞管理,。創(chuàng)建5G“漏洞分析”程序。美國防部、國防高級研究計劃局(DARPA),、情報界相互合作,,對新興的5G電信硬件和軟件開展以網(wǎng)絡(luò)為中心的漏洞研究。

 ?。?)建立一個全面的框架,,用于評估、化解和管控未來5G網(wǎng)絡(luò)的各種系統(tǒng)風(fēng)險,。美國政府應(yīng)在國土安全部所屬網(wǎng)絡(luò)安全與基礎(chǔ)設(shè)施安全局(CISA)現(xiàn)行舉措基礎(chǔ)上,,集中精力制定標(biāo)準(zhǔn)并推廣安全評估的最佳實踐與方法。

 ?。?)認(rèn)清5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在塑造未來技術(shù)發(fā)展中的重要性,,并通過將其作為首先應(yīng)滿足的要求來鼓勵提高安全性。

 ?。?)探索創(chuàng)新性解決方案,以增強涉及高風(fēng)險或不受信硬件與設(shè)備的5G網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)的安全,。美國應(yīng)積極探索可行性方案,,以化解和管控未來高風(fēng)險5G網(wǎng)絡(luò)中的風(fēng)險,包括默認(rèn)或標(biāo)準(zhǔn)化實施“端對端”加密,,以及更廣泛地運用網(wǎng)絡(luò)切片,、網(wǎng)絡(luò)隔離或網(wǎng)絡(luò)分段技術(shù)。為此,,美國政府應(yīng)為安全的網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)研發(fā)提供支持,。利用自動掃描技術(shù)查找供應(yīng)鏈上的安全隱患似乎也具有潛力,特別是應(yīng)進一步探索利用機器學(xué)習(xí)來檢測5G網(wǎng)絡(luò)入侵等威脅,。

 ?。?)制定國防部5G供應(yīng)鏈管理策略。建立采購流程,,做到快速,、經(jīng)常和多樣化,并制定供應(yīng)鏈標(biāo)準(zhǔn)并確定其優(yōu)先級,,特別關(guān)注供應(yīng)鏈安全,。制定嚴(yán)格的篩選程序,以便對美國關(guān)鍵5G基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商和運營商進行遴選,。探索新的方法,,以確保美國能夠更好地對5G技術(shù)供應(yīng)鏈以及供應(yīng)商和運營商的安全實踐進行監(jiān)控。

  2. 爭奪5G及未來通信技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)力并開展相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新

 ?。?)制定并執(zhí)行為期3年的5G+科技路線圖,。開發(fā)5G系統(tǒng)、子系統(tǒng)和組件的新用途和特殊用途,并增加對5G新興技術(shù)的投資,,例如協(xié)議棧中的人工智能,、霧計算、大規(guī)模多天線收發(fā)系統(tǒng),、毫米波芯片組等,。由負(fù)責(zé)采辦與保障的國防部副部長負(fù)責(zé)開發(fā)安全5G系統(tǒng)計劃的規(guī)劃、執(zhí)行和啟動,。

 ?。?)探索各種可打破現(xiàn)狀、創(chuàng)新5G及下一代通信技術(shù)發(fā)展的新方法,。美國應(yīng)從長遠(yuǎn)的角度增加對下一代通信研究的資金投入,,政府應(yīng)擴大對國家科學(xué)基金會(NSF)高級無線研究計劃的資助。同時,,應(yīng)通過美國國防高級研究計劃局(DARPA)組織“5G未來挑戰(zhàn)賽”,,以激勵探索創(chuàng)新性替代方案,減少對那些被他國公司控制的硬件的依賴,。最后,,白宮科技政策辦公室應(yīng)對美國政府和軍事研究部門在5G領(lǐng)域資助的所有以往和現(xiàn)有研究計劃進行獨立評估,以便找出差距,,提高對自身優(yōu)勢與劣勢的認(rèn)知,,評估未來優(yōu)先事項及研究方向。

 ?。?)制定國家頻譜戰(zhàn)略,,建立新的雙向頻譜共享模式。在國防部首席信息官的支持下,,國家電信與信息管理局和聯(lián)邦通信委員會應(yīng)制定國家頻譜戰(zhàn)略,,建立國家頻譜信息技術(shù)現(xiàn)代化計劃,研發(fā)下一代頻譜管理工具,。應(yīng)特別注意利用5G的新興技術(shù),,例如帶寬部分、可編程資源塊,、載波聚合,、波束成形和自適應(yīng)置零,開發(fā)雙向共享方法以及新的頻譜共存特征,,跨越低,、中、高頻段,,建立新的雙向頻譜共享模式,。

  (4)促進強大的5G工業(yè)及商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。國家科學(xué)基金會和聯(lián)邦通信委員會(FCC)應(yīng)共同支持“5G孵化器”項目,,以探索和驗證5G技術(shù)在學(xué)術(shù)研究和初創(chuàng)企業(yè)中的應(yīng)用前景,。為此,國土安全部創(chuàng)新與合作辦公室可以與其他政府風(fēng)險投資倡議一道,,將投資引向從事5G安全解決方案及應(yīng)用研究的團隊和初創(chuàng)企業(yè),。

  (5)加快毫米波技術(shù)的開發(fā)和轉(zhuǎn)型,。應(yīng)優(yōu)先考慮在28GHz和37GHz頻段上加快5G毫米波應(yīng)用和技術(shù)的研發(fā),,其次是其他頻段。DARPA應(yīng)研究將5G固定毫米波技術(shù)應(yīng)用于移動,、機載和衛(wèi)星鏈路的可行性,,并繼續(xù)跟蹤5G毫米波技術(shù)的發(fā)展,創(chuàng)造新的發(fā)展機會,。

  3. 尋求與盟國和伙伴國開展更加密切的協(xié)調(diào)與創(chuàng)新合作

 ?。?)在創(chuàng)新全球化時代,5G技術(shù)的研發(fā)與部署需要國際合作,。優(yōu)先考慮與盟國和伙伴國合作,,為5G技術(shù)發(fā)展提供安全、協(xié)作型替代方案,。并共同制定投資與科研合作審查機制,并引入通信及相關(guān)先進技術(shù)出口管制措施,。

 ?。?)確保美國限制或挑戰(zhàn)中國科技公司在全球擴張的政策和在政府各部門間以及在美國與其盟國和伙伴國之間得到充分平衡、溝通與協(xié)調(diào),。

 ?。?)與北約成員國及印太地區(qū)盟國合作,共同開發(fā)一種安全,、一體化的通信架構(gòu),,以促進信息共享與協(xié)調(diào)。探索與北約伙伴國合作開發(fā)專用5G安全通信網(wǎng)絡(luò),。美軍還應(yīng)評估將5G技術(shù)融入現(xiàn)有美日,、美韓間信息與通信基礎(chǔ)設(shè)施的方案,并可將新達成的“美國-墨西哥-加拿大協(xié)定”中基于風(fēng)險的網(wǎng)絡(luò)安全條款,,擴展到亞洲和歐洲伙伴的貿(mào)易談判中,。

  4. 充分利用5G技術(shù)維護國家安全,化解其對國家安全造成的負(fù)面影響

 ?。?)針對可能成為全球5G網(wǎng)絡(luò)的主要參與方,,做好應(yīng)對系統(tǒng)風(fēng)險的準(zhǔn)備。美國軍方和政府要做好在可能非常不安全的網(wǎng)絡(luò)中作戰(zhàn)和運行的準(zhǔn)備,要認(rèn)識到這種復(fù)雜體系所固有的風(fēng)險,。一方面,,美國政府應(yīng)該探索替代性架構(gòu),以確保即使在高風(fēng)險環(huán)境下仍可以安全地與世界各地的盟國和伙伴國進行通信和情報共享,,其中可包括提高安全標(biāo)準(zhǔn),,提高加密程度和增加網(wǎng)絡(luò)分段等。另一方面,,美國軍方必須開始評估在通信基礎(chǔ)設(shè)施缺乏的苛刻環(huán)境下作戰(zhàn)和投送力量時將面臨的各種挑戰(zhàn),。

  (2)評估涉及和針對5G通信而實施的破壞重要基礎(chǔ)設(shè)施,、間諜活動,、襲擊等風(fēng)險。

 ?。?)評估和驗證5G技術(shù)在國防和軍事領(lǐng)域應(yīng)用的潛力,。5G技術(shù)所支持通信速度與連接性對于未來的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。由國家培訓(xùn)中心,、陸軍網(wǎng)絡(luò)司令部以及類似的軍種進行倡議,,可以通過組織戰(zhàn)爭推演、模擬和演習(xí),,來測試5G賦能新型作戰(zhàn)概念和作戰(zhàn)能力,。




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