目前的战术无线电网络设计并不适合低延迟数据共享,而低延迟数据共享是支持拟议战略(如联合全域指挥与控制、分布式海上作战和远征先遣基地作战)所必需的。第五代(5G)无线技术能够支持低延迟数据共享和大量用户同时使用不同作战功能的专用网络片段,允许根据不同任务集的需要聚合数据和用户并为其提供资源,因此更适合预计的未来军事信息环境。不过,在战场上使用 5G 之前,必须对其进行升级,使其在战术环境中安全可靠。这就需要采用灵活的方法来监控和修改蜂窝网络的行为。本论文围绕两篇有待发表的研究论文展开。第一篇是立场论文,介绍了支持核心决策授权的新型开放无线接入网(ORAN)5G 增强技术。第二篇是技术报告,介绍了扩展开源 ORAN 实现的详细开发指南,其中包含核心决策授权和其他高级安全解决方案所需的定制接口监控功能。

现代战场的成功需要快速通信和数据共享。联合全域指挥与控制 (JADC2)、分布式海上作战 (DMO) 和远征先进基地作战 (EABO) 等新兴军事条令,要求在整个作战空间内建立广泛的传感器网络、自动驾驶车辆、侦察和监视系统以及制导武器系统,并能实现端到端数据共享。目前的军用战术无线电网络在数据传输速率、灵活性或互操作性方面都无法完全满足这些要求。美国军方目前使用的大多数战术无线电系统主要是为语音通信而设计的,并不具备蜂窝网络支持的现代移动设备常见的数据共享功能。美国国防部(DOD)需要采购和部署新的无线网络系统,以实现其战略建议。

第五代无线(5G)网络是当前电信领域的最先进技术,可提供更高的数据传输速率和更低的通信延迟,支持更多的用户设备(UE),以及更智能、更细粒度的网络控制[2]。5G 技术可以成为大量创新军事用例的关键推动因素,如远征传感器网络、自主车辆群、支持物联网(IoT)的舰船和机场等。与当前的军用无线电网络相比,5G 将更适合未来的军事信息环境,因为它的设计目的是实现低延迟数据共享,支持大量用户同时使用,并能为不同的作战功能提供专用网络片段,允许根据不同任务集的需要聚合数据和用户并为其提供资源。

虽然 5G 技术对军事通信大有裨益,但现成的商用 5G 解决方案并不十分适合某些战术环境,因为它们需要与原网络数据中心保持持续连接,而且可能无法提供军事行动所需的安全控制和电磁特征管理水平。在战场上使用 5G 之前,必须对其进行升级,使其在战术环境中安全可靠。这就需要采用灵活的方法来监控和修改蜂窝网络的行为。

由 ORAN 联盟开发的开放无线接入网(ORAN)架构标准为应对这一挑战提供了一些潜在的解决方案。与商用 5G 的单体架构不同,ORAN 是围绕标准化开放接口设计的,以实现网络组件之间的互换性和互操作性。ORAN 目前是 5G 领域大部分学术研究的首选架构标准。ORAN 的开放接口和模块化软件开发环境可提供军事用例所需的灵活性和控制水平。

本论文围绕第 2 章和第 3 章中两篇有待同行评审的出版物展开。第 2 章是一篇立场论文,介绍了与军事通信特别相关的新型 ORAN 5G 增强技术。第 3 章是一份技术报告,通过提供使用自定义 E2 服务模型扩展 ORAN 的详细开发指南,为该用例和其他用例的一个关键实施障碍提供了解决方案。在本论文发布时,该论文尚未提交给任何出版物,但将来可能会提交。第 4 章是一个简短的结论。

图 2.1. 核心-RAN 决策概念。当需要允许 UE 连接和访问指定资源时,RAN 中定制设计的 xApp 将代表核心决策功能行事。

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