美国空军快速迈进5G时代
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转自：知远战略与防务研究所（knowfar2014）
编译：吴新建
来源：美国《空军杂志》2019年第7-8期合刊
【导读】本文编辑节选自美国《空军杂志》2019年第7-8期合刊发表的题为Fast-Forward with 5G的文章。第五代移动通信技术（简称5G）是最新一代蜂窝移动通信技术，其性能目标是提高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接，能够满足人们对于移动数据日益增长的需求，同样也是军方最宝贵的军事资产之一。文章详细介绍了美国空军在5G网络建设方面遇到的挑战以及发展前景。
有时，最宝贵的军事资产是你看不到的，比如即将到来的5G无线网络。商业网络提供商，如威瑞森通信公司（Verizon Communications）和美国电话电报公司（AT＆T）目前正在推出这些技术。
5G不仅仅是一个更好、更快的手机网络，也是一种革命性的数据共享和通信能力，将从根本上提高带宽和速度，使人工智能等新兴技术能够通过无线连接充分发挥其潜力。这意味着将增强大量系统——从无人驾驶技术和改进的交通流量到预测性维护和高保真模拟和培训——的指挥和控制以及态势感知能力。
5G采用压缩技术和高速传输，将无线网络速度提高到目前4GLTE网络的20倍。这种性能将减少延迟或滞后时间，这将使无人驾驶汽车的实时应用成为可能。
然而，挑战和机遇同样存在。在美国，商用5G技术目前仅限于毫米波频谱，这种技术在城市地区、室内以及短距离内都能很好地工作，但在较长的距离内就会失效。5G实施还将使用6千兆赫以下的频谱，该频段主要由美国国防部控制。这种脱节是美国与中国、尤其是与中国5G技术领头羊（华为公司）之间持续争议的一个关键部分。
作为商用5G技术的早期采用者，美国空军正在稳步前进。该军种目前正与5G无线网络提供商合作，在10个基地上安装商业网络基础设施，未来还会有更多。它计划使用无线连接来支持安全的任务应用程序软件。
美国空军最近的一个项目是雇用威瑞森通信公司为以下基地布设5G基础设施:
乔治亚州穆迪空军基地（Moody AFB, Ga.）
乔治亚州罗宾斯空军基地（Robins AFB, Ga.）
乔治亚州多宾斯空军储备基地（Dobbins ARB, Ga.）
北卡罗莱纳州的西摩-约翰逊空军基地（Seymour Johnson AFB, N.C.）
南卡罗莱纳州的查尔斯顿空军基地（JB Charleston, S.C.）
南卡罗莱纳州的肖空军基地（Shaw AFB, S.C.）
南卡罗莱纳州麦克因泰尔空中国民警卫队联合基地（McEntire JNGB, S.C.）
佛罗里达州廷德尔空军基地（Tyndall AFB, Fla.）
田纳西州阿诺德空军基地（Arnold AFB, Tenn.）
印第安纳州的格里索姆空军基地（Grissom ARB, Ind.）
在每一份协议中，空军都将大型和小型基地编配成一组，诱使公司去接受人口更少的基地，否则从商业角度来看，这些基地可能就不那么有吸引力了。
威瑞森通信公司目前正处于规划天线和其他硬件应该放在哪里的早期阶段。与此同时，威瑞森通信公司和美国电话电报公司各自同时致力于在美国各个城市建设5G网络。从某种意义上说，空军最初的尝试是将军事基地当成设备齐全的大城市处理。
“我们的基地范围很大——不只是在航线上，而是一个巨大的圈子，”空军首席技术官弗兰克·科涅奇内（Frank Konieczny）表示。然而，覆盖范围侧重于要使用网络的区域。“我们不希望仅仅局限在篱笆墙围里，”他说，“我们希望延伸到人们生活和工作的地方。”
科涅奇内表示，空军不必为此付出任何费用。威瑞森通信公司将在空军基地或附近安装5G基础设施，租期最长可达25年，不收取任何费用。“这不是一份花钱的合同，而是一份你可以使用我们的设施、土地和建筑物来安装你的设备的合同。”他说，“我们不会为支持商业方面的基础设施改造买单，这方面他们自己付钱。”
随着空军将越来越多的系统连接到无线网络，它还必须加强安全性。5G有支持软件定义的安全特性，这些特性比今天的4G网络更丰富，但这并不意味着5G网络是坚不可摧的。
科涅奇内说：“应该为连接到5G网络或通过5G网络建立一个安全标准，比如所有通信都必须使用国防部加密标准加密，并分成单独的安全网络片进行传输”。五角大楼同样也要考虑如何处理网络通信，以及在频谱的某些部分不可用的情况下为数据建立替代路径。
如果美国空军能够以高达10Gbps——20倍于目前最快的4G LTE移动网络——的速度安全传输数据，又将会怎样?
想象一下：支持飞行测试设备的高速无线连接，闪电般快速的动画模拟和训练，支持远程医疗的全运动、高清视频，以及用于生物特征识别的即时人工智能……
军方高层希望，在佛罗里达州廷德尔空军基地建立5G网络后，该系统能提高作战效率，让维护传感器更有帮助。空军计划将这项技术融入其“未来的基地”。
5G技术不仅限于商业无线网络。五角大楼发言人艾丽莎·史密斯建议，同样的能力也可以用于高超音速武器的目标确定和指挥、控制以及通信。
美国国防创新委员会(Defense Innovation Board)在4月份发布的一份关于5G的报告中表示，它“有可能加强核指挥、控制和通信等现有任务。”该报告称，“5G网络在企业层面，可以极大地改善日常任务，如后勤和维护，提高整个国防部的工作效率和速度。”
2018年，三星公司的一篇博客就曾预测，5G将有助于重塑美国空军监控供应链和追踪资产的方式。该公司写道：“飞机维护厂运营和维护团队可以在安全的5G环境中利用安全平板电脑查看实时库存和示意图，更好地利用备件，管理飞机诊断解决方案等方面。”
2019年5月，国土安全部网络安全和基础设施安全局局长克里斯托弗·克雷布斯（Christopher C. Krebs）在参议院司法委员会听证会上表示，更大的带宽将提供新的能力，以支持不断扩大的“物联网”——嵌入在从基础维护、安全传感器到培训系统等各个领域的网络支持设备。
5G还有望通过增强态势感知来加快决策速度，让空军参谋长戴维·戈德费恩将军实现多领域作战的愿景。空军首席科学家理查德·约瑟夫在4月15日的一次采访中称，5G能力将首先出现，然后是它的利用。
随着5G技术推动新的战争方式，飞行员将不得不接受不同的训练和思考方式。这将预示着在航空教育和训练司令部的下一步飞行员培训计划以及如何组织和计划任务等领域产生连锁反应。
“任务规划的转变将更大。我们不知道他们将如何做到这一点，因为我们还没有谈过它，科涅奇内表示，“如果我们有良好的5G连接，或许可以把(情报、监视与侦察)信息放进你的虚拟现实头盔里，更好地理解它。”
埃尔莎·卡尼亚是新美国安全中心(Center for a New American security)技术和国家安全领域的高级助理研究员，她认为培训方式是提高速度和减少延迟的自然受益者。“人工智能和5G之间的交集将非常有趣，而且是双向的。”卡尼亚说，“考虑到5G系统的复杂性和提供的连接性，你将需要人工智能来管理5G系统，”这将允许增加机器对机器的通信，从而使数据融合和人工智能功能运行得更加顺畅。
卡尼亚说，在一个不值得信任的网络和硬件供应商可能成为生态系统一部分的世界里，在评估潜在风险和决定作战网络应该如何运作方面，还可以做更多的实验。美国空军应该在5G等下一代电信的基础研究方面投入更多资金。
在空军的区域性5G部署正在进行的同时，另一项信息技术试点计划——“企业信息技术即服务”(Enterprise IT as a Service, EITaaS)——也可能会为未来的进步奠定基础。
科涅奇内设想，空军有一天可以用完全无线的解决方案取代光纤和有线网络。
根据“企业信息技术即服务”计划，美国空军正在依据将在2021年9月结束的三年协议把信息技术服务外包给美国电话电报公司和微软公司。根据国防部的说法，这两家公司将在科罗拉多州巴克利空军基地、内华达州奥夫特空军基地、阿拉斯加州埃尔门多夫-理查德森联合空军基地、佛罗里达州赫尔伯特菲尔德空军基地、新墨西哥州坎农空军基地、阿拉巴马州马克斯韦尔空军基地等基地利用商业产品设计一个更高效、更安全的数据网络，而不是购买一个专门的、覆盖所有区域的信息技术系统。据称，所涉及的基地应该在2021年或2022年之前实现5G。
通过在基地内设置足够宽的网络，美国空军正试图以一种让飞行员感觉不到连接差异的方式构建5G服务。然而，当人员和装备离开基地，如何保持联系仍是一个问题。
围绕5G的大部分讨论都集中在担心中国政府使用中国制造的5G基础设施渗透和破坏依赖该网络的通信。任何地方的坏人都可以找到后门窃取个人信息和知识产权，或者利用网络发起网络攻击并传播恶意软件。“中国在电信基础设施领域的主导地位可能会限制美国军方利用5G电信网络上收集到的信号情报进行精确定位的能力。”西点军校网络研究所的伊丽卡·博格哈德和肖恩·罗纳根最近在对外关系委员会的一份杂志上警告称。
克雷布斯说，在海外业务依赖中国零部件网络的情况下，美国需要一个能够评估风险的框架。美国国务院负责网络和国际通信与信息政策的副助理国务卿罗伯特·斯特耶也曾在国会表示，美国4大移动运营商——美国电话电报公司、斯普林特公司（Sprint）、电信移动公司（T-Mobile）和威瑞森通信公司——都不会在5G基础设施中使用中国技术。下一个障碍是说服盟国做出同样的承诺。
但弗吉尼亚理工大学休谟国家安全与技术中心执行主任查尔斯·克兰西则认为，几乎没有证据表明中国政府正在将安全漏洞植入设备以使其军队受益。他说，5G将是迄今为止最安全的无线网络。克兰西认为，中国可以在其他国家的基础设施中使用华为技术，“从根本上削弱”作战行动中的指挥和控制。
民主党参议员理查德·布卢门撒尔在2019年5月的听证会上警告说，由于美国在F-35和航空母舰等先进平台上花费了数百亿美元，如果无法确保使这些平台发挥作用的网络保持安全，这笔钱就白白浪费了。这就是为什么克雷布斯和特朗普政府将华为视为眼中钉的原因，克雷布斯表示，安全性归根结底是供应链管理。当依赖全球供应链时，美国必须采取措施确保其军用级零部件的网络安全。这就是为什么指导政府解决这些供应链风险的权力现在掌握在五角大楼手中。
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