5G技術軍事運用及作戰影響分析*

王兵學，盧宏超，楊 川

(陸軍裝備部駐重慶地區軍事代表局駐成都地區第二軍事代表室，成都 610041)

0 引 言

第五代移動通信技術(5G)是最新一代蜂窩移動通信技術。與現有通信網絡相比，5G在傳輸速率和穩定性方面都有質的飛躍，不僅意味著更快的數據傳輸速度和更大的網絡容量，還將為無限量機器間的網絡連接與日常通信提供基礎。為了能夠有效適應未來快速發展的數據流量、海量設備連接、各種業務出現以及全新場景，5G技術正在全球范圍內掀起研究的熱潮[1]。

5G技術的真正潛力是對未來戰爭的影響。2018年12月，美國戰略與國際問題研究中心發布題為《5G技術將重塑創新與安全環境》的報告，高度強調5G技術具有的重要軍事價值，并預言5G技術將成為新軍事能力的基礎技術。2019年4月，美國國防部國防創新委員會發布《5G生態系統：對美國國防部的風險與機遇》的報告，進一步解析5G技術從技術層面到可應用領域再到未來戰爭乃至國家戰略的影響。當前，圍繞5G技術的大國競爭日趨激烈，以“五眼聯盟”為代表的西方情報體系紛紛以國家安全和軍事威脅為借口，在5G技術產業領域對我國采取各種圍堵手段。美國更是尋求通過主導5G系統標準化，促進地面移動通信系統與衛星通信系統的無縫融合，推動新一代空地一體化通信網絡建設和軍民共用通信系統構建，以期達到改變未來戰場信息指揮體系的目的[2]。

毫無疑問，5G技術自然也是部隊未來作戰過程中需要重點關注的技術領域，尤其是隨著大數據、機器學習、邊緣計算、虛擬現實等手段的不斷成熟，其在推動部隊由信息化邁向智能化所可能產生的突破性作用更是被廣為期待。

1 5G技術特征及其軍事運用

5G技術的三大典型特征是超高速率、超大容量和超低延時[3]。

(1)超高速率

5G網絡具備很大的通信頻段，傳遞速度也實現了快速提升。在測試過程中，實現了10 Gb/s峰值下載速率，比4G LTE蜂窩網絡快100倍。較高的速度可以實現云端與終端之間的有效連接，構成相互影響與促進的發展路徑。

(2)超高并發

5G基站能夠給很多終端帶來同時服務，能夠實現每平方公里100萬臺設備的連接，相較于4G上千臺設備的連接，其連接能力實現了大幅度的增長。

(3)超低延時

5G網絡的網絡延遲(更快的響應時間)低于1 ms，而4G的長期演進技術升級版(Long Term Evolution-Advanced，LTE-A)為30～70 ms。在5G環境下，智能制造云化機器人能夠在1 ms的端到端通信延時中，達到99.99%的連接率，該指標也是未來工業4.0的主要發展趨勢。

5G技術的上述特征決定了其三類主要軍事運用場景，即彈性作戰體系構建、高效戰場即時通信和海量裝備接入，關系如圖1所示。

圖1 5G技術與軍事運用

(1)彈性作戰體系構建

現代戰爭是體系化戰爭，依托5G技術高速率、低延時的特性，可實現根據軍事行動類型和任務需求，在戰時近實時地重新排列組合數量眾多、分散部署的作戰要素，構建形成不同配置和不同表現形式的作戰體系，為指揮官提供更有創造性作戰方式和手段，打亂對手的行動計劃，實現戰略目標。

(2)高效戰場即時通信

5G移動通信網絡具備覆蓋面廣、適應性好、兼容性強等特點，能夠提供高速可變速率傳輸，可滿足不同作戰方向、作戰區域、作戰部隊的聯網需要，實現戰場信息終端的互聯互通。支持軟件定義網絡和網絡功能虛擬化，可實現通信控制與轉發分離，提升通信網絡部署效率和安全性。

(3)海量裝備接入

借助5G技術帶來的低功耗、低延時，加上5G網絡的大規模天線、全頻譜接入和新型多址手段，保證了可以讓海量的裝備接入到網絡中。因為海量裝備的接入，戰場數據和信息量呈現出爆炸式增長。通過高效采集、傳輸和處理海量的戰場數據，完成戰場態勢感知，從而為指揮官提供全面準確的分析和決策視角。

2 5G技術對信息作戰方式的影響

通過普遍運用5G技術，未來作戰部隊將組建由機群、艦隊、坦克、火炮、導彈等裝備構成的物聯網，并與作戰人員鏈接形成高效的作戰體系[4]。此時，作戰方式將發展成為涵蓋信息域、認知域、物理域和社會域中人與人、人與物、物與物之間有交互關系的領域。為此，本節以信息作戰方式中三個重要方面即信息共享、態勢感知和指揮控制的變化為例，進一步深化5G技術的影響分析。

2.1 5G技術與信息共享

智能化戰爭對信息化戰場信息共享的要求主要體現在以下三個方面：

一是信息種類。參與傳輸的信息類型涵蓋各類結構化、半結構化和非結構化電子偵察數據、戰場指令數據以及語音、圖像、視頻數據。作戰過程中，這些信息的傳輸往往是交替進行的，但完整、高效而快速將是普遍要求。

二是信息安全。無論是當前普遍采用的網絡中心作戰還是全新的決策中心作戰，戰場信息除了必須在裝備及士兵中間進行有效傳輸外，也要保持較低的可偵察性和可攔截性。

三是信息傳輸。常規的網絡數據傳輸需要大量的能量支持，未來隨著可穿戴設備、無人系統的廣泛普及，如何提升信息傳輸的及時性、有效性等問題將被更進一步放大。

5G技術將推動構建圖2所示的信息共享關系，加速實現士兵與武器裝備的快速可靠連接。

圖2 5G技術與信息共享[5]

首先，借助5G技術的天生優勢，戰場信息共享將更加快速和及時，作戰協同能力也顯著增強。以城市作戰為例，作戰開始階段通過單兵部署或步兵分隊潛入的方式掌握作戰環境、作戰力量等信息時，通過5G技術接收和發送指令。隨著作戰進程的推進，單兵之間、分隊與指揮所之間通信要求逐漸轉變，前期要求不高的語音、圖像、視頻等信息，都需要得到5G技術支持的高效和實時傳輸。作戰進入白熱化階段后，大量戰士和裝備加入，信息共享則轉向5G技術的多終端、多連接能力發展[6]。

其次，在5G技術支持下，4G的LTE-A存在的頻段資源不再短缺，從而軍用移動通信系統發生頻段重疊使用、互相干擾的情況也將不復存在。在5G技術支持下，信息共享除了可以充分利用現有通信資源外，還可向毫米波通信資源擴展，從而使軍隊擁有專有頻率，確保士兵與士兵之間、士兵與裝備之間、裝備與裝備之間的信息通過專有頻率傳輸，提升信息共享的穩定性、可靠性和安全性。

再次，5G技術將改善信息傳輸效率，提升信息處理性能。一方面，5G技術在提高數據傳輸速率的同時能夠大幅降低數據傳輸過程中的能耗；另一方面，低延時的通信技術可以促進信息的自主決策速度，避免決策等待所帶來的能耗。

2.2 5G技術與態勢感知

戰場態勢感知的一般工作是融合陸、海、空、天各種傳感器網絡，對一定時間、空間的戰場態勢要素進行理解，形成當前實時及未來戰場狀態的描述，但目前態勢感知體系構建的難點十分突出[7]：

其一，信息獲取困難。現代戰場空間不斷擴大，為了獲取更全面、完整的戰場信息，需要構建分布于戰場空間的各類傳感器網絡，因此如何完成傳感器網絡的統一組網，保障單個傳感器或傳感器網絡遭到打擊破壞時不影響整個傳感器網絡的生存能力，是保障態勢感知的關鍵。

其二，基礎保障困難。未來戰場態勢感知將呈現出數據海量冗余、系統錯綜復雜等特點，易引發包括局部空間傳輸擁塞、通信網絡毀傷、數據格式轉換低效等在內的多種問題。

其三，感知計算困難。由于多維信息的接入，戰場數據數量和復雜度都成倍增加，信息融合在融合結構、不確定性信息處理、多模態融合處理、強相關處理等方面面臨較大挑戰，如何高效地挖掘出對戰場決策有用的數據是亟需解決的問題。

5G時代依賴5G技術構建立體跨域態勢感知網絡勢在必行[8]，如圖3所示。由于網絡帶寬和傳輸時延已經不再是阻礙因素，因此態勢感知網絡可以設計得具有更高的韌性和冗余特點，從而支持通過作戰要素的交叉重構，不僅避免單一要素破壞而導致整體感知失效，而且還使得任意傳感器都可以快速加入戰斗，提升兵力生成速度。其中，得益于前文所述5G技術為信息共享帶來的巨大增益，態勢感知的基礎保障難題迎刃而解。

圖3 5G技術與態勢感知

上述網絡下，戰場數據和信息量激增成為必然。5G技術具備基于大數據和人工智能系統將正在發生的實時事件、正在做出的決策、即將發生的事情、過去發生的事情中所有的數據整合在一起，做出實時分析和預測的能力[9]。幫助作戰指揮員獲得過去需要經過十幾個小時甚至幾天才能得出的結論，為指揮官提供實時情報分析結果，建立對戰場態勢的高度實時動態感知。同時，聯合作戰指揮機構參謀還可以利用歷史信息進行決策，并通過歷史信息與實時數據的結合，獲得更加全面準確的視角。

在人工智能和深度學習的推動下，衛星也在探索星上數據處理的可能性，實現基于天基平臺的戰場態勢感知。另外，由于算力的優化，還能夠額外完成一些戰場輔助的工作，如對戰場士兵的身體狀況、行為進行監控，進而輔助作戰指揮實現戰場兵力調整等。

2.3 5G技術與指揮控制

信息作戰指揮控制向智能化、無人化、自主化方向發展是大勢所趨。利用5G技術，不僅可以實現遠程控制無人車、無人機等無人裝備，還可以推動毫秒級傳感器測量、自動解算及裝備與裝備通信，加速作戰循環，從而滿足未來戰場對高速度、大機動的更高要求[10]。

新一代指揮控制系統組織架構如圖4所示。通過虛擬化計算，將計算機、網絡、存儲設備等硬件資源層設備統一管理，提供實現人工智能、大數據、虛擬現實及物聯網設備接入所需的資源。人工智能、大數據和虛擬現實作為新一代指揮信息系統的關鍵要素，為各類指控基礎和信息計算服務接入提供支撐，有效指導現有業務和新型業務的智能實現。另外，作為戰斗層的前端設備的無人機、無人船、機器人、單兵、各類偵察平臺、各類傳感器等，依托5G和邊緣計算技術，其角色也實現了轉變。

圖4 5G技術與指揮控制

目前，數學建模、計算機仿真方法可以通過離線、靜態、輔助的形式應用于指揮控制系統的信息決策，但隨著未來戰爭日趨復雜，這種既沒有足夠精確的系統模型又不能建立可以解析地預測系統短期行為模型的研究方法，可取的效果將越來越低。這種情況下，指揮控制平行系統[12]應運而生，而5G技術和平行指揮控制系統之間則存在著必然聯系。首先，在開展平行指揮與控制的時候，需要將物理、軟件定義或數字孿生的人工指揮控制與管理系統當作主要依據，對可視化、虛擬社會與混合擴展現實等技術進行管理，5G網絡的開放性是一個很好的選擇。其次，平行的在線嵌入式計算實驗獲得了很多人工信息，進而對實時I/O能力提出了更多要求，在多數環境下要獲得5G甚至是更大的支持。最后，在平行驅動與執行的環節中，任務的明確與闡述都是通過交互式動漫、決策劇場等開展，利用虛實互動實現虛實互相間的閉環指揮與管理反饋，5G給其帶來了更強大的保障。

3 結束語

5G技術所體現出的顯著特點和優勢不僅帶動了武器裝備的快速發展，還將對作戰樣式、保障方式甚至編制體制等帶來深遠影響。可以毫不夸張地說，未來戰爭模式都會因5G技術帶來改變甚至顛覆。在此背景下，本文首先分析了5G技術特征及其軍事運用，隨后研究了5G技術對信息作戰方式的影響，指出5G技術能夠為現代化作戰提供強有力的通信及信息支撐，在信息共享、態勢感知和指揮控制三種典型作戰方式中發揮重要作用。在未來工作中，應繼續開展基于5G技術的作戰指揮理論、作戰指揮樣式和作戰指揮實踐的探索、研究和應用，積極提高軍事指揮效能和部隊戰斗力。