第五代无线通信技术（5G），有可能改变通信系统。5G移动网络将提供更高的速度、更低的延迟、更高的可靠性、更多的网络容量和更多的互连性。随着5G技术在原有系统和新系统中的部署、现代化和实施，预计会有巨大的改进。近年来，随着各行各业都希望在新技术的风口浪尖上有所创新，对5G技术的投资和兴趣也呈指数级增长。充分利用这项技术将推动工业和美国国防部（DoD）的能力在未来有巨大的改进，如更高的性能和更高的效率。本报告重点介绍该技术的现状和国防部的具体使用案例。

5G在美国防部和军队中的应用

美国防部已将5G技术列为一项重要的战略技术。从美国防部5G战略开始，"......那些掌握先进通信技术和无处不在的连接的国家将拥有长期的经济和军事优势" [8]。通信和互联系统的未来是5G，这本身就使它对美国防部极为重要。通过追求5G技术的最大潜力，美国防部将有能力在技术、性能和额外能力方面达到新的高度。

3.1 美国防部5G政策

美国防部5G战略和美国防部5G战略实施计划[9]为解决美国防部如何使用和推进5G网络和应用的技术、安全、标准和政策以及合作方面提供了路线图。全面的美国防部5G战略实施计划包括四个方面的工作。第一条努力路线是 "促进技术发展"，例如，进行5G示范，实施毫米波和动态频谱共享技术，促进开放架构和虚拟化，并重点发展5G员工队伍。第二条努力路线是 "通过5G评估、缓解和运营"。这第二条努力路线主要侧重于威胁情报、基础设施风险、供应链的安全、全球运营、安全评估、网络安全和零信任。第三条努力路线是 "影响5G标准和政策"，包括与标准制定机构紧密结合。按照这些思路，国防部将创建和更新先进的频谱管理、支持5G的作战概念（CONOPS）和技术控制措施的标准和指导方针。最后，第四条努力路线是 "吸引合作伙伴"，如国际盟友、工业界和国会成员。

3.2 5G国防部用例

本节确定了国防部对5G技术的具体使用案例。目前，由于各种原因，5G正被应用于所有服务。5G技术是一个关键的推动因素，其能力将使整个国防部在许多方面的性能得到改善。

2020年10月，国防部宣布了6亿美元的奖励，用于在五个美国军事试验场进行5G实验和测试，这是世界上最大的全面5G测试的双重用途。国防部寻求保持在尖端5G测试和实验的前沿，以加强我们国家的作战能力，以及美国在这个关键领域的经济竞争力[10]。这五项测试将在3.2.1-3.2.5节中描述。

3.2.1 5G智能仓储

海军陆战队后勤基地（MCLB）项目将开发一个5G智能仓库，专注于车辆存储和维护，以提高MCLB Albany后勤业务的效率和保真度，包括物资和供应的识别、记录、组织、存储、检索和库存控制。此外，该项目将为测试、完善和验证新兴的5G技术创造一个试验场。

3.2.2 分布式指挥和控制

在内华达州的内利斯空军基地进行的测试和试验的目的是为使用5G技术开发一个测试平台，以帮助空中、太空和网络空间的杀伤力，同时提高指挥和控制（C2）的生存能力。具体来说，5G网络将被用于分解和调动现有的C2架构，以实现敏捷作战的场景。该测试与AT&T公司合作，提供高容量和低延迟的移动5G环境。

3.2.3 增强和虚拟现实

在华盛顿的刘易斯-麦克乔德联合基地（JBLM）正在测试一个项目，其目标是能够快速部署一个可扩展的、有弹性的、安全的5G网络，为任务规划、分布式训练和作战使用提供一个试验平台，以实验5G支持的增强现实/虚拟现实（AR/VR）能力。

3.2.4 5G智能仓库

美国海军圣地亚哥基地（NBSD）的一个项目的目标是开发一个支持5G的智能仓库，专注于岸上设施和海军单位之间的转运，以提高海军后勤业务的效率和真实性，包括物资和供应的识别、记录、组织、存储、检索和运输。此外，该项目将为测试、完善和验证新兴的5G技术创造一个试验场。

3.2.5 5G动态频谱共享利用

犹他州的希尔空军基地已经开始调查技术可行性、方法和频谱共享的效用，以及在商业行业中至关重要的频段与不同的5G网络共存。这一事件表明，国防部致力于通过提供分配的频谱供非联邦（商业）系统使用，促进美国在5G时代的经济竞争力。

接下来，来自美国陆军以及国防高级研究计划局（DARPA）和MITRE的其他5G国防部用例的进一步例子将在以下3.2.6至3.2.9节中提供。这些额外的用例显示了在5G领域正在进行的工作的广度，包括战术网络、开源计划和基于威胁的框架。

3.2.6 5G++为战术毫米波网络调整5G

5G++为战术毫米波网络调整5G是一个正在进行的美国陆军第二阶段小企业创新研究（SBIR）计划，于2021年2月开始，预计结束日期为2022年8月[11]。这项工作的目标是解决关键需求，并提议开发5G++作为毫米波无线电原型，通过纳入抗干扰性、改进的低截获概率/低检测概率（LPI/LPD）和安全网络通信，使5G适应战术领域。5G技术的目标是非常高的吞吐量、低功率和低延迟，预计这不仅有利于商业，也有利于战术通信。在毫米波频段工作提供高带宽，以满足共享频谱环境中新兴战术应用不断增长的吞吐量需求。然而，目前的5G波形并不能满足美国陆军对抗干扰性、LPI/LPD和安全性的要求，也不能支持设备对设备（D2D）的ad-hoc网络模式而不依赖蜂窝状基础设施。跨越物理层、链路/MAC层和网络层的新型算法集需要在毫米波、软件定义的无线电（SDR）平台上实现，并与5G协议栈一起进行广泛的测试，以加速5G优势向战术领域的转移。

3.2.7 5G技术在美国陆军战术环境中的实施技术方案支持

指挥、控制、通信战术项目执行办公室（PEO C3T）进行了一项研究，评估当前和潜在的通信技术，以整合到未来的美国陆军战术网络中。这项研究确定并总结了已经标准化的5G功能和技术，以及尚未标准化的新兴功能。它还确定并总结了与现有和计划中的美国陆军战术网络相关的各种用例和关键性能指标（KPI）。这项研究进一步缩小了5G功能和技术的范围，确定了哪些功能正在进行大量的商业开发，并可能在其商业和国防部部署的情况下有类似的应用和用例。最后，它的结论是建议进一步推进5G技术在美国陆军各种战术环境中的潜在应用所需的额外研究投资（见2020年9月出版的报告[12]）。

3.2.8 开放、可编程、安全的5G (OPS-5g)

DARPA的开放、可编程、安全的5G（OPS-5G）项目正在进行研究，以开发一个可移植的符合标准的5G移动网络堆栈，该堆栈是开源的，设计上是安全的。OPS-5G寻求创建开源软件和系统，以实现安全的5G和后续移动网络，如6G。开源软件的标志性安全优势是增加了代码的可见性，这意味着代码可以被检查、分析和审计，无论是手动还是使用自动工具。此外，开源的可移植性作为一个理想的副作用，使硬件和软件生态系统脱钩。这极大地提高了供应链攻击的难度，并简化了创新硬件进入市场的过程。该计划旨在实现各种软件组件的 "即插即用 "方法，从而减少对不信任的技术来源的依赖[13]。DARPA的OPS-5G计划将创建开源软件和系统，以实现安全的5G和后续的移动网络。OPS-5G创造能力，以解决开源软件的特征速度、万亿节点的僵尸网络、可疑设备上的网络切片以及大规模运作的适应性对手。长期目标是一个对美国友好的生态系统[14]。这个项目于2020年9月开始，估计完成日期为2024年9月。