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5G頻段之爭與戰場頻譜應用

5G頻段之爭與戰場頻譜應用

2020年08月07日 05:11 來源:解放軍報參與互動參與互動

  5G頻段之爭與戰場頻譜應用

  頻譜資源是推動移動通信與信息產業發展的核心資源,也是事關電磁領域作戰的重要戰爭資源。

  近日,美國國內關于5G網絡部署引發的頻段之爭,受到世界廣泛關注。起因源自美國聯邦通信委員會批準利加多衛星通信公司使用L頻段,以滿足5G網絡的商用。而此前,美國更多專注于使用毫米波頻段(6000MHz以上)發展5G,且中低頻段(6000MHz以下,又稱Sub6G頻段)的部分優質資源主要由美軍方掌控。不難想象,此次軍民頻段之爭頗具影響效應。

  隨著世界范圍內移動互聯網和物聯網的快速發展,各種新型業務不斷涌現,網絡流量和連接終端數量劇增,未來移動寬帶的應用需要更多的頻譜。特別是智能化、數字化戰場,需要更精準優化的頻譜應用能力,資源管控尤顯重要。

  全球優先在中低頻段發展5G

  “4G改變生活,5G改變社會?!?G的表征維度相對4G來說,更為豐富全面,很多關鍵技術指標都與頻率是強關聯的,對頻譜的引導性需求更為明顯。

  一方面,基于現有頻率資源,寬帶接入技術在峰值速率和用戶體驗速率兩項關鍵能力上,無法滿足5G需求,且存在較大差距,需要擴展頻率帶寬來支持。

  另一方面,由于要滿足用戶在線需求和高速移動性,必須借助低頻段提供良好的網絡覆蓋,這必然引發更加激烈的頻譜資源之爭。

  頻譜分配問題是5G競爭的核心。選擇怎樣的頻譜政策、優先在哪些頻段發展5G,要綜合考慮技術、市場、產業基礎及發展方向、國際標準等各方面因素。

  2016年7月14日,美國第一個發布5G頻率規劃,決定優先在28GHz、37GHz、39GHz、64GHz~71GHz共4個頻段發展5G。原因在于,這些毫米波頻段,具有頻譜資源豐富、連續大帶寬、規劃難度小等優勢,可以避免與政府及軍方使用沖突;美國在毫米波頻段已經具有較好的技術積累和產業優勢,起點高。

  然而,在實際建設中,毫米波頻段覆蓋距離非常低,造成運營商投資過多。雖然美國是全球較早實現5G商用的國家之一,但在基站建設、網絡覆蓋等方面的進展一直未達預期。

  當前,包括俄羅斯、德國、英國等在內的90多個國家,相繼發布了中低頻段5G頻譜規劃,或對頻譜資源進行了拍賣許可,選擇在中低頻段優先發展5G。其中,有30多個國家已開始正式商用。

  日、韓等曾跟隨美國將毫米波頻段作為5G主要頻譜資源的國家,現在也逐漸走上了毫米波與中低頻段并重的道路,甚至開始將重心放到中低頻段上。

  優先在中低頻段發展5G,目前已基本成為全球共識。

  戰場頻譜應用面臨嚴峻挑戰

  全面、快速、準確的戰場電磁態勢感知能力,是作戰制勝的先決條件。隨著5G的發展,移動通信和傳感技術的商業可用性越來越強,頻譜資源日益呈現擁擠、競爭、對抗的特點。無論軍用或商用,全新頻段資源利用任重道遠。

  未來戰場上,每個實體將變得智能化,要求能泛在互聯散布在戰場各個角落的作戰要素,分布式獲取戰場各個維度的傳感數據,在線處理現場數據并實時分發情報,要求提高全域戰場聯合作戰能力。

  隨著新型相控陣雷達、高速跳頻電臺、電子對抗干擾機以及數據鏈、衛星通信、導航等電子設備在現代戰爭中的廣泛應用,戰場信號種類日漸增多、密度急劇增長、交織混疊嚴重,電磁環境比以往任何時候都復雜。傳統的雷達偵察、通信偵察與頻譜監測設備,逐漸暴露出功能單一、能力不足、各自為戰、缺乏協同的弊端,面臨著嚴峻挑戰。

  美軍最早開始從戰爭對抗角度來認識電磁頻譜域的軍事行動,增加電磁頻譜管理、電磁頻譜控制、電磁戰斗控制等任務內容。近年來,馬賽克戰、多域作戰等新的作戰理念與電磁頻譜戰概念交織滲透,催生了更多戰場應用的新戰法。在多域作戰和彈性分散架構理念之下,美軍借助“小精靈”、低成本無人機集群技術等蜂群項目,形成了驗證電磁頻譜戰能力的構想。

  著眼未來軍事應用,最大程度做好戰場頻譜認知、智能管控和多平臺應用結合,已成為各國軍隊應對戰場頻譜應用挑戰最值得關注的方面。

  未來戰場頻譜應用何去何從

  電磁頻譜利用、管理、攻擊和防護4項任務,是未來戰場頻譜應用主體內容。其核心在于爭奪和利用電磁頻譜資源,實現戰場電磁頻譜控制在各作戰域的指揮控制、情報、火力打擊、調整與機動、防護、行動維持等職能中發揮關鍵作用。

  ——提高戰場頻譜資源認知能力。一些外軍認為,戰場頻譜資源認知已成為戰場頻譜應用的首要工作,也是計劃制定、頻譜管控、沖突消除的前提。對于己方用頻設備,可通過體系設計、預先規劃、合理分配,實現作戰集成和組織協同。對于非合作實體,則要主動探測認知的手段。利用頻譜認知理論方法、電磁行為智能感知與威脅自主識別技術、頻譜學習推理的自適應對抗技術,綜合輻射源時、頻、空、能等多維信息,支撐構建完整、閉環的電磁頻譜應用環路,實現電磁空間裝備智能化。特別是在于增強“4種能力”:頻譜環境感知能力,從戰場復雜電磁環境中自主快速獲取全局頻譜信息;學習推理能力,根據感知頻譜環境變化,快速自主學習,與電磁頻譜控制構成協同、反饋和自適應的動態過程;評估判斷能力,對頻譜智能改變所產生的結果進行實時評估反饋;記憶存儲能力,對頻譜感知數據和調整參數進行實時存儲。

  ——提高戰場頻譜智能管控能力。目前,各國戰場頻譜的管理,頻率分配基本上都采用固定頻率分配的形式進行,導致頻譜資源利用率較低、頻譜規劃時間較長、不具備動態調整能力,且易形成系統內部電磁干擾。綜合有關外軍的做法和設計,智能電磁頻譜管控重在“四輪驅動”:一是信息感知。利用全方位、大縱深、立體化的頻譜感知網絡,實時掌握用頻情況,進行戰場態勢評估,制定完善的頻譜管理和使用計劃。二是智能決策。構建分布式、智能化頻譜信息處理決策網絡,靈活機動地處置戰場復雜情況,根據戰局變化做出快速響應。三是動態管控。按照網絡的優先級、用頻設備、設備位置、轉發需求、轉發使用限制等原則,進行頻譜動態分配。四是按需服務。為戰場各類裝備提供有效頻譜接入,支持頻譜的最高效率使用和按需接入。

  ——提高戰場頻譜與平臺結合能力。電磁空間依存于各類傳感器、通信和武器系統及其產生的電磁波、信息流等相關信息活動,與各類傳感器和作戰平臺緊密結合,物理載體是戰場頻譜應用的重要承載。為此,一些軍事強國對未來戰場頻譜的應用,充分考慮多類型戰場平臺和傳感器,最大程度覆蓋戰場的潛在有用信號,獲取多維價值數據。如在地面車輛、軍用飛機、直升機等機動性受限的競爭環境中作戰時,戰場頻譜應用系統即有能力獲取理解戰斗空間所需的信息,并通過利用高空氣球、小型無人機等新型作戰平臺,進一步將傳感器范圍擴展到更大的拒止區域,從而提高基于頻譜的輔助決策效率。

  上圖:當前國際上規劃的5G頻段。

【編輯:陳海峰】
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