刘家明:5G通讯的军事应用

时间:2024-01-12 07:45内容来源:联合早报 版阅读:新闻归类:观点评论

参加过国民服役军演的国人或许都有这样的经验,就是在军演结束后检讨成绩时,如果演习不顺利,目的没能达成,多数时候都会怪罪于通讯系统。反之,如果演习成功,一定不会想到支撑他们的通讯部队付出的血汗。军事通讯在战场扮演的就是这样重要但低调的幕后角色。

过去的通讯科技,尤其是无线通讯的发展都源于军方。军方在成功发展后才慢慢加入限制,把不敏感的科技部分开放民用。近几十年来,无线移动通讯科技以及衍生的各种相关科技,在民间和商界突飞猛进的进展,在技术层面上的很多部分都已超越军方。不只是在通讯系统这方面,过去说的是军用科技转为民用,现在则是民用科技被引为军用了。

在移动通讯服务来说,第一代1G系统主要由各种不同规格的通讯系统连接而成,2G就是有了国际(除了美国和日本)规格的通用GSM流动服务,3G则是在通话网络加入了数据服务,4G是目前联通了网络和云端等的通讯系统。由于用户的通讯和数据要求不断提升,全世界都在尽力加快脚步,提升进入5G的通讯时代。5G通讯系统的推手,可以说是商用、民用的需求,但由于它的卓越潜能,却变成兵家求之不得的科技。

5G通讯有些什么潜能呢?现代军事应用了大量的数据处理、人工智能和云端运算,无论是输入原始数据或输出的计算结果,都需要超大、超快的信息载体支撑,而5G比目前的4G至少快了10倍。在各种遥控无人机器人、飞行器、汽车和无人船的领域,信号的“延迟性”对精准控制和安全操作都异常重要。5G系统能将目前的大约60毫秒(ms)减到只有约5毫秒的延迟,这样的远程遥控就和人类亲自操控的反应几乎没有分别。尤有甚者,无论是民事还是军事,都须要连接无数多的种类和数量的感应器、摄像机、监控器、数据路由器、边缘计算器等等,以达到全天候万物联网(IoT)的运作。5G在这方面能承载的数量,又比4G多了至少100倍。

以上只是5G表面的“量”的优势,还有其他较复杂的如信息的隐秘保密和耐电子干扰等的优点。

就如硬币都有正反两面一样,要把5G通讯系统运用在军事上,也有不少挑战须要克服。首先就是要面对微波的频谱限制,这是个无可避免的物理学性质。5G通讯必须用比4G更加高频率的无线微波发送,也就是说它的通讯距离(从手机到基站)比4G要小得多。如果5G通讯服务要涵盖与4G同样的范围,所需要的“蜂窝式”的5G基站要比4G更多,因此基建的成本会更高。

在军事上要有效应用5G通讯,可以用离散的网络方式,因为服务不必涵盖每寸土地。那就是建立一个个小的通讯罩,让罩里的军士可以享用5G所带来的方便和服务。每个通讯罩其实就如一个小基站,把基站再接到长程通讯网与主机连接起来,就可以组建成军用的私人5G通讯网络了。目前的科技已发展出轻巧省电的小基站,所以组建的成本会逐渐下降。

为了与目前已存用的其他各种军用通讯系统共容,军用5G操作系统和各种终端设备的设计都比较复杂。如果不替换旧的较慢的系统,就要根据军事活动的需要,重新分配资源,让新旧系统互补应用。由于5G通讯的规格和科技基本上还算是个开放式系统,所以敌方也能找出弱点而研制干扰、截听和网络入侵与攻击等的方案。这无可避免将引发另一波昂贵的加固、加密、隐秘、防电子干扰等的抗卫科研工作。

根据目前科技发展和推进的速度,5G通讯系统到被6G系统完全取代,至少还有15年的时间。5G通讯目前的科技已趋成熟,各国的地区性测试都已完成,只要有足够的用户买单和完成涵盖服务地区的基建,就可以推出服务了。未来无人军事战役的有效进行,至少要靠5G通讯系统这样的支撑科技才能完善,所以它现在才会被多贴上了一个国安政治标签。

作者是电子工程师

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