《国防和国家安全中的战术边缘物联网》最新45页

在国防和国家安全领域部署物联网（IoT）系统面临着一些限制，而边缘计算（Edge Computing）方法可以解决这些问题。边缘计算和物联网范例的结合带来了潜在的好处，因为它们正视了传统集中式云计算方法的局限性，传统云计算方法易于扩展、支持实时应用或移动性，但其使用在网络安全等方面存在一定风险。本章确定了国防和国家安全机构可以利用商用现货（COTS）边缘物联网功能为作战人员或急救人员提供更高的生存能力，同时降低成本并提高运行效率和有效性的场景。此外，它还介绍了战术边缘物联网通信架构的总体设计，指出了广泛采用该架构所面临的挑战，并为国防和国家安全领域实现经济高效的边缘物联网提供了研究指南和一些建议。

关键词 物联网、战场物联网、国防和公共安全、战术物联网、边缘计算、公共安全响应者、信任管理、战术边缘

本章其余部分的内容安排如下。第 1.2 节介绍本章将使用的基本概念。第 1.3 节回顾了当前商用现成 (COTS) 边缘物联网应用为战术环境创造的机遇。第 1.4 节介绍了一些有前景的战术边缘物联网应用场景。第 1.5 节概述了战术边缘物联网通信架构的总体设计。第 1.6 节概述了阻碍战术边缘物联网技术应用的挑战，并提出了一些进一步研究的建议。最后，第 1.7 节是结论部分。

图 1.2：国防和公共安全领域战术边缘物联网的目标场景。

战术边缘物联网的目标场景

以网络为中心的战争（NCW）模式 [73] 将战场资产与总部连接起来。这种概念通过促进用户之间安全、及时地交换信息而带来好处。此外，NCW 范式结合了三个域：物理域，在事件和行动发生的地方生成数据；信息域，传输和存储数据；认知域，处理和分析数据，以实现决策和任务规划。NCW 的三个域与当今商业边缘物联网的基础相对应。

在以网络为中心的 C2 行动中，责任被下放到战场边缘[74]，形成了所谓的战场物联网 (IoBT)，可将战场上所有有助于做出明智决策的事物汇集在一起。然而，这些动态需要能确保网络效率的网络范例。在 [74] 中，作者将以信息为中心的网络（ICN）与软件定义网络（SDN）结合起来，以满足这些要求。

本节分析了一些与边缘服务最相关的战术物联网应用场景，如图 1.2 所示。指挥、控制、通信、计算机、情报、监视和侦察（C4ISR）和火控系统的应用主导了国防和 PS 物联网相关技术的采用，因为传感器主要用于收集和通信数据，以改进 C2。虽然物联网和边缘计算技术以前曾用于与后勤和训练有关的应用，但它们与其他系统的集成往往有限。

如前所述，边缘物联网功能可用于在战场上提供卓越的态势感知。指挥官可根据从无人机/无人驾驶传感器和战场报告中提取的 AI/ML 数据整合后得出的实时分析结果做出决策。地面传感器和摄像机，以及人或无人设备、车辆或士兵都能为指挥官提供广泛的信息。上述物联网设备能够扫描任务环境，然后将信息发送到前沿基地的边缘计算服务器。这些信息的一部分可由指挥中心收集，并在那里与其他来源的信息进行处理和融合。

图 1.3：战术边缘物联网系统的通信架构