1 背景

第五代(5G)的移动技术将增加数据传输的速度,并改善现有第四代(4G)技术的带宽,进而实现新的军事和商业应用。5G技术有望支持互联或自主设备,如智能家居、自动驾驶汽车、精准农业系统、工业机械和先进机器人技术。在军事领域,5G还可以改进情报、监视和侦察系统及处理;启用新的指挥与控制(C2)方法以及精简后勤系统,以提高效率等。随着5G技术的开发和部署,美国国会可能会考虑频谱管理和国家安全政策,以及对美国军事行动的影响。

2 频谱管理

5G需要部署可在电磁频谱(“频谱”)的各个部分中工作的技术:sub-6(在6 GHz以下运行)和毫米波(MMW)(在24至300 GHz之间运行)(请参见图1) 。

图1 5G拟议频谱

毫米波(MMW)允许更大的带宽和更快的传输速率,一些电信公司认为,这是自主载具和其他数据密集型应用(如智能城市)所必需的。然而,毫米波传播的距离相对较短,可以被雨水吸收,也可以被例如建筑物和车辆的物体阻断。因此,5G毫米波技术需要以比sub-6方法更高的成本和更慢的部署时间来安装更多的蜂窝站点。因此,5G的部署依赖于毫米波的高速、高带宽通信和sub-6的全国覆盖。 全球的电信公司都在以不同的方式部署5G。中国电信公司正专注于成本较低的sub-6方法,而美国一些电信供应商则专注于MMW部署,其他则专注于sub-6。

然而,美国国防部(DOD)拥有大部分可用频谱。尽管国防部将某些毫米波频率用于重要的军事应用,例如为美军提供有保障全球通信的先进极高频卫星,但美国广泛使用sub-6频率,使得美国未来在军事的sub-6可用性低于其他国家。国防创新委员会(DIB)建议国防部考虑共享sub-6频谱,以促进5G网络的建设和用于sub-6频段的5G技术的发展。虽然国防部一直在朝着更大的频谱共享方向发展,但它表示担心共享会给国防部用户带来操作、干扰和安全问题。作为频谱共享的另一种选择,一些分析师认为,sub-6频谱的一部分应该保留给商业用途。这将要求国防部将某些应用重新部署到频谱的其他部分。DIB估计这种方法需要10年才能完成,而频谱共享则需要5年。

3 国家安全问题

根据DIB的评估,中国是目前sub-6技术的领导者,并可能部署世界上第一个5G广域网。中国企业经常获得政府补贴(如设施用地补贴、研发拨款),因此处于全球5G供应商的有利地位。仅华为一家公司就在约30个国家签署了5G基础设施建设合同,其中包括美国盟国冰岛、土耳其和英国。

一些专家担心,中国设备的漏洞可能被用来进行网络攻击或军事或工业间谍活动。这些专家声称,这些漏洞是由于许多中国公司经营不善造成的。但是,他们注意到,也可能出于恶意目的故意引入漏洞。2017年6月颁布的《中国国家情报法》宣布,“任何组织和公民都应当依法支持、协助、配合国家情报工作,一些分析人士认为,这项法律要求中国电信公司与情报部门合作,包括被迫安装后门或向政府提供私人数据。

其他分析师认为,中国电信设备带来的风险取决于设备在蜂窝网络架构中的位置。大多数蜂窝网络分为两组:提供互联网网关并确保设备符合提供商标准的核心网络和由广播和接收无线电信号的蜂窝塔组成的无线电接入网络(见图2)。这些分析人士指出,虽然中国核心网络带来的风险是巨大的,但中国无线接入网络带来的风险是可以管理的。还有其他分析人士认为,在网络中安装任何中国设备都可能引发潜在的安全问题。这种担忧促使一些分析人士认为,美国应限制与任何运营中国供应的5G设备的国家分享情报。

图2 蜂窝网络体系架构

为了应对这些安全问题,美国国会通过了《安全5G及其他法案》(P.L. 116-129),要求总统制定5G保护战略。同样,2020财年国防授权法(NDAA)(P.L. 116-92)第254条要求国防部长制定国防部5G战略。这些战略分别于2020年3月和2020年5月发布。美国防部在2020年12月发布了一个5G实施计划,详细说明了目前的活动以及它们如何与战略保持一致。此外,2021财年NDAA(P.L. 116-283)第224条指示国防部创建一个5G治理结构,而第225条指示国防部展示5G组件技术的成熟度。最后,2022财年NDAA(P.L. 117-81)第233条指示每个军事部门的部长制定一个军事设施的5G试点计划

4 对军事行动的影响

5G技术可能有许多潜在的军事应用,特别是在自主车辆、指挥和控制(C2)、后勤、维修、增强和虚拟现实以及情报、监视和侦察(ISR)系统中,所有这些都将受益于提高的数据速率和较低的延迟(时间延迟)。

与商用车辆一样,自主军用车辆可以通过在云中存储大型数据库(如地图)来潜在地规避车载数据处理限制。安全的车辆运行反过来需要5G的高数据速率和低延迟,以便快速下载非车载信息并将其与车载传感器数据合成。同样,5G可用于在操作人员和无人车辆之间传输传感器数据,并传输到网络车辆,从而可能实现新的军事行动概念,例如蜂群(即载具自主协调以完成任务的合作行为)。

5G技术也可以被纳入ISR系统。ISR系统越来越需要高带宽来处理、利用和传输来自越来越多作战空间传感器的信息。这可以使指挥官及时获得可操作的情报数据,进而改进作战决策。类似地,5G可以减少其他数据密集型活动(如后勤和维护)的延迟,并且可以启用增强或虚拟现实环境,从而增强培训。

最后,指挥和控制系统可以受益于5G的高速、低延迟能力。例如,美国军方目前使用卫星通信作为其远程通信的优势。但是,由于信号需要传播的距离,轨道上的卫星会大大增加延迟,从而导致军事行动的执行出现延迟。

美国防部已经选择了12个军事设施作为5G应用的试验台。佐治亚州奥尔巴尼海军陆战队后勤基地和加利福尼亚州圣地亚哥海军基地("智能仓库");犹他州希尔空军基地("5G和机载雷达之间的频谱共享");华盛顿州刘易斯-麦克乔德联合基地("增强和虚拟现实");内华达州内利斯空军基地("可生存指挥和控制及网络增强");弗吉尼亚州诺福克海军基地("全舰和码头连接")。夏威夷州珍珠港-希卡姆联合基地("加强飞机任务准备");德克萨斯州圣安东尼奥联合基地("增强现实对维护和培训的支持 "和 "评估国防部的5G核心安全实验网络");俄克拉荷马州廷克空军基地("军事通信和5G之间的频谱共享");以及加利福尼亚州彭德尔顿营、德克萨斯州胡德堡和伊尔堡。德克萨斯州胡德堡;以及加利福尼亚州欧文堡国家训练中心("前沿作战基地和战术作战中心的连接")。国防部在2022财政年度为5G和微电子学拨款3.376亿美元,并要求在2023财政年度拨款2.5亿美元

5 国会可能面临的问题

  • 在满足日益增长的商业需求的同时,什么样的频谱管理方法(如频谱共享、频谱重新分配)能够最好地保护国防部的任务?

  • 中国5G基础设施在盟国和伙伴国对美国国家安全构成哪些风险?这种风险能否得到控制,如果可以,如何控制?

  • 美国是否应该限制与使用中国提供的5G设备的国家进行分享情报?

  • 由于军事5G的发展或应用,是否需要对作战概念、部队结构、理论或态势作出任何改变?

  • 商业5G技术在多大程度上会受到对手的干扰攻击?

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