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5G频段之争与战场频谱应用

2020-08-16 07:26:43编辑:玉林新闻网人气:


  5G频段之争与战场频谱应用

  频谱资源是推动移动通信与信息产业发展的核心资源,也是事关电磁领域作战的重要战争资源。

  近日,美国国内关于5G络部署引发的频段之争,受到世界广泛关注。起因源自美国联邦通信委员会批准利加多卫星通信公司使用L频段,以满足5G络的商用。而此前,美国更多专注于使用毫米波频段(6000MHz以上)发展5G,且中低频段(6000MHz以下,又称Sub6G频段)的部分优质资源主要由美军方掌控。不难想象,此次军民频段之争颇具影响效应。

  随着世界范围内移动互联和物联的快速发展,各种新型业务不断涌现,络流量和连接终端数量剧增,未来移动宽带的应用需要更多的频谱。特别是智能化、数字化战场,需要更精准优化的频谱应用能力,资源管控尤显重要。

  全球优先在中低频段发展5G

  “4G改变生活,5G改变社会。”5G的表征维度相对4G来说,更为丰富全面,很多关键技术指标都与频率是强关联的,对频谱的引导性需求更为明显。

  一方面,基于现有频率资源,宽带接入技术在峰值速率和用户体验速率两项关键能力上,无法满足5G需求,且存在较大差距,需要扩展频率带宽来支持。

  另一方面,由于要满足用户在线需求和高速移动性,必须借助低频段提供良好的络覆盖,这必然引发更加激烈的频谱资源之争。

  频谱分配问题是5G竞争的核心。选择怎样的频谱政策、优先在哪些频段发展5G,要综合考虑技术、市场、产业基础及发展方向、国际标准等各方面因素。

  2016年7月14日,美国第一个发布5G频率规划,决定优先在28GHz、37GHz、39GHz、64GHz~71GHz共4个频段发展5G。原因在于,这些毫米波频段,具有频谱资源丰富、连续大带宽、规划难度小等优势,可以避免与政府及军方使用冲突;美国在毫米波频段已经具有较好的技术积累和产业优势,起点高。

  然而,在实际建设中,毫米波频段覆盖距离非常低,造成运营商投资过多。虽然美国是全球较早实现5G商用的国家之一,但在基站建设、络覆盖等方面的进展一直未达预期。

  当前,包括俄罗斯、德国、英国等在内的90多个国家,相继发布了中低频段5G频谱规划,或对频谱资源进行了拍卖许可,选择在中低频段优先发展5G。其中,有30多个国家已开始正式商用。

  日、韩等曾跟随美国将毫米波频段作为5G主要频谱资源的国家,现在也逐渐走上了毫米波与中低频段并重的道路,甚至开始将重心放到中低频段上。

  优先在中低频段发展5G,目前已基本成为全球共识。

  战场频谱应用面临严峻挑战

  全面、快速、准确的战场电磁态势感知能力,是作战制胜的先决条件。随着5G的发展,移动通信和传感技术的商业可用性越来越强,频谱资源日益呈现拥挤、竞争、对抗的特点。无论军用或商用,全新频段资源利用任重道远。

  未来战场上,每个实体将变得智能化,要求能泛在互联散布在战场各个角落的作战要素,分布式获取战场各个维度的传感数据,在线处理现场数据并实时分发情报,要求提高全域战场联合作战能力。

  随着新型相控阵雷达、高速跳频电台、电子对抗干扰机以及数据链、卫星通信、导航等电子设备在现代战争中的广泛应用,战场信号种类日渐增多、密度急剧增长、交织混叠严重,电磁环境比以往任何时候都复杂。传统的雷达侦察、通信侦察与频谱监测设备,逐渐暴露出功能单一、能力不足、各自为战、缺乏协同的弊端,面临着严峻挑战。

  美军最早开始从战争对抗角度来认识电磁频谱域的军事行动,增加电磁频谱管理、电磁频谱控制、电磁战斗控制等任务内容。近年来,马赛克战、多域作战等新的作战理念与电磁频谱战概念交织渗透,催生了更多战场应用的新战法。在多域作战和弹性分散架构理念之下,美军借助“小精灵”、低成本无人机集群技术等蜂群项目,形成了验证电磁频谱战能力的构想。

  着眼未来军事应用,最大程度做好战场频谱认知、智能管控和多平台应用结合,已成为各国军队应对战场频谱应用挑战最值得关注的方面。

  未来战场频谱应用何去何从

  电磁频谱利用、管理、攻击和防护4项任务,是未来战场频谱应用主体内容。其核心在于争夺和利用电磁频谱资源,实现战场电磁频谱控制在各作战域的指挥控制、情报、火力打击、调整与机动、防护、行动维持等职能中发挥关键作用。

  ——提高战场频谱资源认知能力。一些外军认为,战场频谱资源认知已成为战场频谱应用的首要工作,也是计划制定、频谱管控、冲突消除的前提。对于己方用频设备,可通过体系设计、预先规划、合理分配,实现作战集成和组织协同。对于非合作实体,则要主动探测认知的手段。利用频谱认知理论方法、电磁行为智能感知与威胁自主识别技术、频谱学习推理的自适应对抗技术,综合辐射源时、频、空、能等多维信息,支撑构建完整、闭环的电磁频谱应用环路,实现电磁空间装备智能化。特别是在于增强“4种能力”:频谱环境感知能力,从战场复杂电磁环境中自主快速获取全局频谱信息;学习推理能力,根据感知频谱环境变化,快速自主学习,与电磁频谱控制构成协同、反馈和自适应的动态过程;评估判断能力,对频谱智能改变所产生的结果进行实时评估反馈;记忆存储能力,对频谱感知数据和调整参数进行实时存储。

  ——提高战场频谱智能管控能力。目前,各国战场频谱的管理,频率分配基本上都采用固定频率分配的形式进行,导致频谱资源利用率较低、频谱规划时间较长、不具备动态调整能力,且易形成系统内部电磁干扰。综合有关外军的做法和设计,智能电磁频谱管控重在“四轮驱动”:一是信息感知。利用全方位、大纵深、立体化的频谱感知络,实时掌握用频情况,进行战场态势评估,制定完善的频谱管理和使用计划。二是智能决策。构建分布式、智能化频谱信息处理决策络,灵活机动地处置战场复杂情况,根据战局变化做出快速响应。三是动态管控。按照络的优先级、用频设备、设备位置、转发需求、转发使用限制等原则,进行频谱动态分配。四是按需服务。为战场各类装备提供有效频谱接入,支持频谱的最高效率使用和按需接入。

  ——提高战场频谱与平台结合能力。电磁空间依存于各类传感器、通信和武器系统及其产生的电磁波、信息流等相关信息活动,与各类传感器和作战平台紧密结合,物理载体是战场频谱应用的重要承载。为此,一些军事强国对未来战场频谱的应用,充分考虑多类型战场平台和传感器,最大程度覆盖战场的潜在有用信号,获取多维价值数据。如在地面车辆、军用飞机、直升机等机动性受限的竞争环境中作战时,战场频谱应用系统即有能力获取理解战斗空间所需的信息,并通过利用高空气球、小型无人机等新型作战平台,进一步将传感器范围扩展到更大的拒止区域,从而提高基于频谱的辅助决策效率。

  上图:当前国际上规划的5G频段。



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