唐 寧

(中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

0 引 言

2021年，為應對大國競爭局勢下日益復雜、對抗性更加激烈的作戰(zhàn)環(huán)境以及所謂對等對手帶來的新興威脅，外軍從政策、裝備、技術等多個層面著力解決通信網絡靜態(tài)、僵化以及韌性、敏捷性、互操作性和抗毀能力不足等問題，力求實現(xiàn)陸、海、空、天、網絡、電磁域內各作戰(zhàn)要素的動態(tài)無縫連接和信息共享，為聯(lián)合全域指揮控制提供支持。美軍在國防部總體指導下，在太空域繼續(xù)加深與商業(yè)領域的合作，推動聯(lián)合全域指揮控制(JADC2)天基骨干——國防太空架構傳輸層的建設；在地面域，出臺頂層政策規(guī)劃，指導戰(zhàn)術與企業(yè)網絡的整合，為陸軍向多域作戰(zhàn)部隊轉型提供網絡支持；在軍用5G領域，國防部5G技術試驗范圍繼續(xù)擴大并陸續(xù)取得成果，軍方和業(yè)界對5G軍事應用的探索進一步深入，逐漸從后勤支持、仿真訓練等發(fā)展為直接支持作戰(zhàn)；在對新型作戰(zhàn)概念的支持方面，國防創(chuàng)新機構相繼啟動兩個新型通信網絡項目，為“馬賽克戰(zhàn)”最終愿景的實現(xiàn)提供關鍵支撐。

1 商業(yè)系統(tǒng)與技術廣泛助力軍事衛(wèi)星通信發(fā)展

當前，商業(yè)系統(tǒng)與技術與軍事衛(wèi)星通信發(fā)展的融合已越來越廣泛和深入。蓬勃發(fā)展的商業(yè)衛(wèi)星通信與網絡創(chuàng)新技術為軍用衛(wèi)星通信注入了新的活力，軍方不斷增加對商業(yè)衛(wèi)星通信能力的采購，“國防太空架構”、“商業(yè)空間互聯(lián)網國防應用實驗(DEUCSI)”等重要軍事項目在商業(yè)力量的助力下不斷推進并取得實質性進展。

1.1 借助商業(yè)力量，重要防務衛(wèi)星通信項目取得進展

(1)國防太空架構傳輸層建設按期推進

國防太空架構是美國太空發(fā)展局(SDA)自2019年成立后便開始重點打造的新型太空架構，由七層構成，其中傳輸層是整個架構的傳輸骨干，也是其余各層發(fā)揮功效及實現(xiàn)層內和層間聯(lián)合并形成完整體系的基礎，將為美軍全球作戰(zhàn)平臺提供有保證、韌性、低延遲的軍事數(shù)據和連通能力。SDA目前正在開發(fā)國防太空架構的傳輸層“0期”，2020年已為傳輸層“0期”采購了20顆衛(wèi)星，計劃于2022財年發(fā)射。2021年，SDA繼續(xù)推進國防太空架構發(fā)展，開始征詢傳輸層“1期”建議，并積極組織演示試驗，在傳輸層的建設上取得重要進展。

根據2021年4月SDA發(fā)布的國防太空架構“1期”方案征詢，傳輸層“1期”將由約150顆由多家供應商開發(fā)制造的衛(wèi)星組成，計劃于2024財年發(fā)射。SDA規(guī)劃的傳輸層“1期”星座包括6個近極軌圓平面。每個平面包含數(shù)十顆衛(wèi)星，軌道高度1 000 km。與此前“0期”星座有所不同，SDA更有意在“1期”采用“同構星座設計”，即所有衛(wèi)星都配備基線任務有效載荷。

傳輸層是美軍實現(xiàn)聯(lián)合全域指揮控制(JADC2)概念的通信骨干網，而光學星間鏈路(OISL)則是傳輸層的關鍵實現(xiàn)要素。為此，SDA發(fā)布了《SDA光通信標準(草案)》等文檔，為傳輸層光通信奠定技術基礎。同時還計劃發(fā)射演示性有效載荷，對星間光鏈路進行試驗，包括利用美國國防高級研究計劃局(DARPA)和美國空軍研究實驗室(AFRL)開發(fā)的兩顆“黑杰克”項目Mandrake II衛(wèi)星演示星間光學交叉鏈路，利用通用原子公司開發(fā)的兩顆衛(wèi)星演示星間光學鏈路以及與MQ-9無人機的連接。

2021年8月，SDA又發(fā)布了傳輸層“1期”建議征詢書，就傳輸層“1期”航天器、演示測試、發(fā)射服務、地面段及任務運維等向業(yè)界征詢建議。

(2)商業(yè)空間互聯(lián)網國防應用實驗成功測試

商業(yè)空間互聯(lián)網國防應用實驗(DEUCSI)是美軍近幾年開展的利用非地球靜止軌道(NGSO)商業(yè)互聯(lián)網衛(wèi)星星座實現(xiàn)高韌性、高帶寬、高可用性的空軍通信與數(shù)據共享能力的項目。2021年，美軍與SES及等向性系統(tǒng)(Isotropic Systems)公司成功進行了兩次天線原型試驗，驗證了Isotropic Systems的高性能多波束終端同時連接多顆衛(wèi)星、以及捕獲跟蹤SES O3b中軌道衛(wèi)星的能力。接下來還將測試該天線在不同衛(wèi)星間無縫切換的能力以及戰(zhàn)時通信的冗余、韌性跳躍能力。

美軍還將在DEUCSI項下對F-35戰(zhàn)斗機進行商業(yè)空間互聯(lián)網應用測試?？傊?，新型低軌衛(wèi)星星座，如OneWeb和SpaceX的星鏈，通過提供全球范圍的低延遲互聯(lián)網連接，為美軍改善通信能力提供了可能。例如，美國北方司令部正在北極地區(qū)進行OneWeb連接試驗。在北極地區(qū)，傳統(tǒng)衛(wèi)星服務可用性差。同時，美國空軍一直在測試使用星鏈和其他衛(wèi)星星座與飛機進行數(shù)據傳遞。

1.2 探索混合架構，構建無縫網絡

政府和商業(yè)衛(wèi)星網絡之間的不兼容一直是美軍多年來試圖解決的一個棘手問題。美國太空軍司令約翰·雷蒙德將軍在《美國太空軍衛(wèi)星通信愿景》文件中稱，目前衛(wèi)星通信系統(tǒng)的“松散聯(lián)盟”結構無法為美軍全球軍事行動提供足夠的韌性和網絡安全[1]。為解決這一問題，美國空軍研究實驗室(AFRL)于2021年2月與衛(wèi)訊(Viasat)公司簽署合同，欲通過Viasat公司的混合自適應網絡概念構建一個“混合架構”，將商業(yè)衛(wèi)星與政府衛(wèi)星進行整合，形成無縫網絡?！盎旌献赃m應網絡”是Viasat提出的一種獨有的解決方案。它由商業(yè)衛(wèi)星通信網絡、軍用衛(wèi)星通信網絡或二者混合構成，采用混合自適應網絡管理、開放式標準網絡接口、多模用戶終端等先進技術將各網絡分層構成一個多網絡生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)更高彈性，并允許用戶在多個網絡之間無縫漫游。此次合同簽訂表明，這一方案已得到了軍方的支持和認可，通過這一項目，美軍將開始探索以更綜合的方式利用商業(yè)星座和技術。

美國國防部也在尋求一種混合太空架構，將應急商業(yè)太空傳感器和通信能力與美國政府空間系統(tǒng)相集成，同時結合一流的商業(yè)實踐來保護跨多域網絡。2021年10月，美國國防創(chuàng)新部門(DIU)發(fā)布混合太空架構項目招標，尋求對能夠在不同政府和商業(yè)網絡之間進行通信的有效載荷進行演示驗證。為實現(xiàn)這一演示，需開展多路徑通信、可變信任協(xié)議、多源數(shù)據融合和基于云的分析四個領域的技術研究，使信息能夠跨多密級網絡傳輸，使用戶能夠根據不同任務風險調整信任因素，可跨多種情報來源請求數(shù)據，并能夠在美國政府云上使用來自多源接口的數(shù)據。

1.3 開展演示試驗，驗證多軌道衛(wèi)星傳輸與切換能力

為使作戰(zhàn)人員能夠在高對抗作戰(zhàn)環(huán)境中擁有靈活、冗余的多路徑選擇，美軍近來極為重視多軌道衛(wèi)星星座間的無縫切換能力，聯(lián)合業(yè)界開展了一系列演示驗證。這類解決方案增強了軍方的“主要、備用、應急和緊急”(PACE)能力，能夠使作戰(zhàn)士兵在對抗性電子戰(zhàn)環(huán)境中生存下來并出色完成任務。

(1)演示多軌道星座間傳輸與無縫切換能力

2021年11月，Intelsat和OneWeb等商業(yè)衛(wèi)星公司面向美國國防部和美國陸軍演示了地球靜止軌道(GEO)和低地球軌道(LEO)星座之間的多樣化傳輸能力和無縫切換能力。通過在多條路徑上同時發(fā)送數(shù)據并實時調整GEO軌道和LEO軌道衛(wèi)星星座之間的業(yè)務流量，通信可靠性得到了顯著提高。Intelsat和OneWeb同時使用GEO軌道和LEO軌道服務，在數(shù)據包級別即時切換軌道之間的數(shù)據流，利用軟件根據終端服務的技術要求確定哪種連接將提供最佳體驗。

(2)演示遙控飛機與多種軌道衛(wèi)星通信能力

2021年9月，休斯網絡系統(tǒng)公司和SES公司宣布首次成功演示了遙控飛機與地球同步軌道和中地球軌道(MEO)衛(wèi)星的新型通信能力。該演示使用了一個典型的無人情報、監(jiān)視和偵察(ISR)任務，將高清視頻和傳感器數(shù)據從無人機傳輸?shù)街笓]中心。根據任務預設策略，即使在信號遇到干擾的情況下，通過休斯公司的資源管理系統(tǒng)(RMS)也能自動切換衛(wèi)星信號以保持連接，并且只需幾秒鐘就能即時平穩(wěn)完成波束切換。此次演示展示了業(yè)界首個遙控飛機與多軌道衛(wèi)星的聯(lián)網能力，這種高韌性航空連接能力為MQ-9等無人機提供了新的超視距任務機會，可極大提高其性能，同時使用戶能夠自主調配網絡以滿足ISR工作需求。

(3)演示單部終端與LEO和GEO星座的動中通/暫停通能力

2021年7月，在一年一度的美國軍事作戰(zhàn)實驗室演習中，Kymeta公司的u8終端成功演示了在GEO衛(wèi)星和開普勒公司LEO衛(wèi)星之間的自動無縫切換。當前作戰(zhàn)人員需要訪問指揮控制(C2)網絡，使用消息業(yè)務、電子郵件、VoIP和電視會議服務，并需要能發(fā)送和接收大量數(shù)據的高吞吐量通信。雖然如今在偏遠環(huán)境中作戰(zhàn)的機動部隊可通過傳統(tǒng)甚小孔徑終端(VSAT)或傳統(tǒng)動中通終端進行通信，但他們無法訪問高吞吐量的LEO星座。而此次演示證明，單使用一部綜合u8終端就可以訪問GEO衛(wèi)星和LEO衛(wèi)星，并實現(xiàn)兩種軌道衛(wèi)星間的無縫切換。它具備動中通和暫停通能力，并可實現(xiàn)高吞吐量。

2 整合網絡現(xiàn)代化工作，構建統(tǒng)一網絡支持多域作戰(zhàn)

為適應未來作戰(zhàn)環(huán)境，支持多域作戰(zhàn)，美國陸軍正在進行轉型，目標是到2028年具備初步多域作戰(zhàn)能力，到2035年具備完備多域作戰(zhàn)能力。而強大的網絡是美國陸軍實現(xiàn)多域作戰(zhàn)愿景的基礎。為此，美國陸軍也在不斷調整其網絡現(xiàn)代化方向和方法。近年來，隨著綜合戰(zhàn)術網(ITN)能力集的逐步部署，美軍在戰(zhàn)術網絡現(xiàn)代化方面已經取得了相當大的成就，但在戰(zhàn)略和作戰(zhàn)層面的企業(yè)網絡現(xiàn)代化工作上明顯滯后，這種不平衡的方法造成了美軍戰(zhàn)術網和企業(yè)網的割裂。為此，美國陸軍一方面繼續(xù)推進戰(zhàn)術網絡現(xiàn)代化建設和能力集部署，一方面制定了《統(tǒng)一網絡計劃》，對各項網絡現(xiàn)代化工作進行整合和協(xié)調，特別是實現(xiàn)戰(zhàn)術網和企業(yè)網的集成，構建未來多域作戰(zhàn)部隊所需的無縫統(tǒng)一網絡。

2.1 大幅增加預算，采購升級戰(zhàn)術通信網絡裝備

在美國大幅削減其他軍種項目預算的背景下，美國陸軍戰(zhàn)術網絡采辦團隊在2021年提出的2022財年預算申請中，要求增加5.37億美元的戰(zhàn)術網絡項目預算，突顯出戰(zhàn)術網絡現(xiàn)代化對于美軍的重要性。作為2022財年26億美元網絡現(xiàn)代化預算的一部分，增加的資金將用于美國陸軍裝備無線電臺和對其他先進士兵通信系統(tǒng)進行升級。

按照計劃，美國陸軍每兩年向部隊交付一批稱為“能力集”的新型通信網絡裝備。目前美國陸軍正在部署“能力集21”，增加的預算將支持其繼續(xù)采購戰(zhàn)術無線電臺和其他商業(yè)通信設備，以支持“能力集21”的后續(xù)部署，包括購買手持/背負式/小型(HMS)無線電臺和“領隊”電臺。美國陸軍還計劃通過“低成本戰(zhàn)術無線電替換項目”替換和升級傳統(tǒng)“單信道地面和機載無線電系統(tǒng)”(SINCGARS)。

為支持綜合戰(zhàn)術網部署，美國陸軍還將采購Link 16、視距、超視距和戰(zhàn)術可擴展移動自組網(TSM)波形無線電臺等戰(zhàn)術通信裝備。

另一個預算增長的項目是戰(zhàn)術網絡技術現(xiàn)代化(TNT MIS)項目。該項目為地面移動部隊和駐停部隊提供網絡連接和傳輸。撥款將側重于實現(xiàn)美國陸軍駐停能力的現(xiàn)代化，包括任務網絡更新、備件、部隊老舊技術的現(xiàn)代化以及區(qū)域中心節(jié)點的升級。

在現(xiàn)代化撥款中，美國陸軍將投資進行商業(yè)衛(wèi)星通信,包括低軌、中軌、地球同步軌道衛(wèi)星以及高通量衛(wèi)星,與戰(zhàn)術網絡傳輸?shù)恼稀＿@些關鍵技術都將有助于提高戰(zhàn)術網絡的速度和韌性，并在面對對手干擾時獲得多種傳輸路徑選擇[2]。

2.2 開展信息征詢，為下一階段CS 25能力集開發(fā)劃出重點

美國陸軍“能力集21”(CS 21)和“能力集23”(CS 23)的相關部署開發(fā)工作正在進行中。其中，CS 21側重于遠征性和直觀性，已于2021財年部署到4個步兵旅，并計劃于2022財年部署到更多步兵旅和一個斯特瑞克旅。CS 23側重于為中型斯特瑞克旅裝備網絡工具，正處于設計開發(fā)過程中?！澳芰?5”(CS 25)目前處于設計階段，預計將側重于重型裝甲旅。它以CS 21和CS 23為基礎，強調實現(xiàn)自動化和網絡保護。CS 25還將吸收美國陸軍“融合計劃”(Project Convergence)的經驗教訓，更加注重利用數(shù)據管理并集成商業(yè)網絡傳輸能力，最終實現(xiàn)“聯(lián)合全域指揮控制(JADC2)”。

2021年4月，美國陸軍網絡跨職能小組(NC3 CFT)發(fā)布“白皮書征詢”，將與美國陸軍戰(zhàn)術指揮控制通信計劃執(zhí)行辦公室(PEO C3T)合作開發(fā)“能力集25”。此次征詢將重點關注三項工作，即“指揮、控制、通信、計算機、網絡、情報、監(jiān)視與偵察/電子戰(zhàn)(C5ISR/EW)模塊化開放套件標準(CMOSS)無線電技術”、“衛(wèi)星通信現(xiàn)代化”以及“利用人工智能/機器學習預測戰(zhàn)斗力”。

(1)推行CMOSS模塊化開放式標準，實現(xiàn)跨平臺通用性和快速能力開發(fā)

CMOSS是美陸軍針對C5ISR/EW系統(tǒng)存在的子系統(tǒng)冗余、布線復雜、昂貴等各種問題，開發(fā)的一套開放架構行業(yè)和軍種標準，其核心目標是有效降低C5ISR/EW系統(tǒng)的尺寸、重量和功率(SWaP)，并通過共享硬件和軟件組件，確保C5ISR/EW系統(tǒng)軟硬件的跨平臺通用性，從而實現(xiàn)能力快速開發(fā)和新技術整合，增強C5ISR功能之間的互操作性和同步性。

在“2021網絡現(xiàn)代化實驗”演習中，美國陸軍對CMOSS進行了測試。CMOSS讓士兵可以通過將加固標準VPX板卡插入到一個小盒子中，更輕松實現(xiàn)能力升級。演習中，研究團隊在采用CMOSS的原型設備中集成了一種可以在軟件定義無線電(SDR)上使用的TSM波形、一種定位、導航和授時(PNT)解決方案、以及車載任務指揮應用，還演示了CMOSS原型設備與徒步士兵“奈特勇士”態(tài)勢感知工具和UH-60“黑鷹”直升機的互操作性。

(2)開發(fā)靈活地面衛(wèi)星通信終端，支持多軌道、多星座、多網絡連接

美國陸軍非常重視衛(wèi)星通信，在能力集系列中細致規(guī)劃了衛(wèi)星通信能力的發(fā)展路線。CS 25衛(wèi)星通信現(xiàn)代化工作最大的挑戰(zhàn)是開發(fā)靈活的地面衛(wèi)星通信終端，這些終端需要能夠支持多軌道星座之間的多網絡連接，并能夠隨環(huán)境和形勢變化自動切換星座。

目前美國陸軍營以上指揮所的戰(zhàn)術衛(wèi)星通信主要通過GEO衛(wèi)星提供。鑒于傳統(tǒng)GEO通信衛(wèi)星存在的延遲和帶寬限制，美國陸軍在CS 23和CS 25中非常關注中低軌道衛(wèi)星通信能力的引入。在這方面，需要解決的一個難題是地面終端的兼容性問題，即美國陸軍希望雖然地面終端針對不同用戶需求具有不同的尺寸，但都應能兼容LEO、MEO和GEO衛(wèi)星通信服務，并且能夠自動無縫切換。這將極大提高作戰(zhàn)人員的通信靈活性和可用性。

(3)利用人工智能/機器學習，提高后勤保障自動化和決策水平

美國陸軍目前的持續(xù)保障參謀部門的大量任務都是以人工方式運行的，自動化程度嚴重不足，工作效率極其低下。在CS 25框架下，美國陸軍希望通過開發(fā)利用人工智能與機器學習(AI/ML)技術，幫助后勤人員更快更好地預測、提供信息并做出決策，提高后勤保障自動化水平，以支持未來的任務行動方案[3]。

2.3 發(fā)布《統(tǒng)一網絡計劃》，指導戰(zhàn)術網與企業(yè)網協(xié)調發(fā)展

美國陸軍以往的戰(zhàn)術網和企業(yè)網現(xiàn)代化工作側重于不同的方向。前者在戰(zhàn)術級，側重于任務指揮網絡以及滿足戰(zhàn)術編隊的戰(zhàn)場需求；后者在戰(zhàn)略和戰(zhàn)役級，側重于設施現(xiàn)代化，而在將這些戰(zhàn)略和作戰(zhàn)能力提供給戰(zhàn)術編隊方面卻出現(xiàn)了缺口。

為協(xié)調網絡現(xiàn)代化各項工作，特別是促進戰(zhàn)術網和企業(yè)網的協(xié)調發(fā)展，構建支持未來多域作戰(zhàn)的無縫統(tǒng)一網絡，美國陸軍于2021年10月發(fā)布《統(tǒng)一網絡計劃》，作為指導未來網絡現(xiàn)代化工作的總體指導框架。該計劃分析了美國陸軍構建統(tǒng)一網絡的必要性，闡述了統(tǒng)一網絡的特征和作用，并給出了統(tǒng)一網絡近期、中期、遠期三個發(fā)展階段和五條任務線。

根據這份《統(tǒng)一網絡計劃》，美國陸軍將推進綜合戰(zhàn)術網和綜合企業(yè)網的工作同步和能力融合，將二者完全集成到一個統(tǒng)一網絡中；構建基于零信任的統(tǒng)一標準化安全架構保障統(tǒng)一網絡安全；調整信號部隊結構，由遠征信號營(ESB)向更靈活、更輕便的增強型遠征信號營(ESB-E)組織設計遷移；同時大力發(fā)展5G、軟件定義網絡、數(shù)據編織、人工智能/機器學習等關鍵技術。

按照規(guī)劃，美國陸軍最終將構建一個抗毀、安全的端到端統(tǒng)一網絡，使美國陸軍能夠作為聯(lián)合部隊的一部分，在全域、全環(huán)境中跨所有地形和所有作戰(zhàn)功能進行同時、無縫的整合和作戰(zhàn)。鑒于信息技術和網絡域快速、持續(xù)的發(fā)展變化，統(tǒng)一網絡的現(xiàn)代化將是一個不斷發(fā)展的連續(xù)過程，并且沒有設定的最終狀態(tài)[4]。

3 多角度探索5G軍事應用，加強戰(zhàn)場應用研究

近幾年來，美國政府及國防各部門、各個智庫等相繼發(fā)布了多份軍用5G相關的研究報告，并在多個軍事基地開展5G移動通信技術試驗，從作戰(zhàn)概念、兵力結構、通信能力到網絡安全、頻譜管理和網絡優(yōu)化等多方面、多角度研究5G軍事應用，既有深度也有廣度。2021年，美國繼續(xù)從頂層規(guī)劃、演示試驗、創(chuàng)新應用等方面積極推動5G軍事應用的創(chuàng)新發(fā)展。

3.1 發(fā)布5G戰(zhàn)略實施計劃，從試驗、技術、安全三方面推動5G戰(zhàn)略目標實現(xiàn)

為推動5G軍事應用，美國曾于2020年5月發(fā)布《美國國防部5G戰(zhàn)略》作為戰(zhàn)略性指導文件。2020年底至2021年初，美國國防部又推出了一份《美國國防部5G戰(zhàn)略實施計劃》，提供了實施5G戰(zhàn)略的更多細節(jié)，為美國國防部對5G技術的使用和推進提供了路線圖。

按照《美國國防部5G戰(zhàn)略》給出的四條工作線，即促進技術發(fā)展，評估、減少5G漏洞并克服漏洞運行5G，影響5G標準和政策，吸引合作伙伴，詳細描述了美國國防部為實施5G戰(zhàn)略所正在開展的相關工作。從這份文件可以看出，美國國防部主要從試驗、技術開發(fā)、安全保障三方面推動其5G戰(zhàn)略的實施。

在試驗方面，美國國防部從2020年便開始選定一批軍事基地進行5G技術測試，目前試驗基地的范圍正在進一步擴大，試驗內容已從5G支持后勤保障、仿真訓練等工作逐步過渡到直接支持作戰(zhàn)指控，構建戰(zhàn)場通信網絡。

在技術開發(fā)方面，美國國防部將通過促進5G技術創(chuàng)新和成熟來推動5G技術發(fā)展。具體開展的工作包括加快毫米波技術開發(fā)，同時推動毫米波與Sub-6吉赫茲協(xié)同發(fā)展；研究先進頻譜管理方法，開發(fā)動態(tài)頻譜共享技術；推進5G開放架構和虛擬化網絡等。

在安全保障方面，通過技術、政策、產業(yè)鏈多方面措施支撐非安全網絡的安全使用。《實施計劃》強調在優(yōu)化5G網絡安全性的同時兼顧互操作性和效率，從多層面確保5G網絡的安全性和可靠性[5]。

3.2 廣泛開展業(yè)界合作，探索5G創(chuàng)新技術與應用

(1)美國太空軍發(fā)布信息征詢，探索實現(xiàn)天基5G通信能力

2021年3月5日，美國太空軍太空與導彈系統(tǒng)中心發(fā)布了“5G太空數(shù)據傳輸”項目的信息征詢書，向業(yè)界尋求在太空網絡中利用5G通信技術實現(xiàn)軍隊與指揮機構間快速且安全的數(shù)據傳輸方法。該項目征求5G多入多出(MIMO)、太空毫米波、無線接入網絡切片、網絡切片編排、人工智能、機器學習和深度學習、可信自治網絡、網絡安全、5G太空物聯(lián)網(IoST)、多租戶邊緣計算、5G天地網絡以及太空網絡拓撲等技術方案。

(2)美國國防部授出合同，研發(fā)5G智能倉庫和頻譜共享技術

2021年4月，美國國防部授予Perspecta實驗室兩份5G合同，用于研發(fā)智能倉庫和頻譜共享技術。這是美國國防部基于與商業(yè)提供商共享的電磁頻譜帶寬，在全國各地軍事設施與業(yè)界合作開發(fā)多用途5G能力的舉措之一。

在智能倉庫方面，Perspecta實驗室將在科羅納多海軍基地開發(fā)海軍5G智能倉庫原型。該基地正在開發(fā)海軍部隊與岸上設施之間的先進貨物跟蹤能力。Perspecta實驗室將為設備和后勤服務器之間的5G連接創(chuàng)建端到端安全解決方案，并提供附加網絡容量，以支持額外的物聯(lián)網連接設備。

Perspecta實驗室還負責美國猶他州希爾空軍基地的動態(tài)頻譜共享計劃，這一計劃可在3.1 GHz～3.45 GHz 實現(xiàn)空軍雷達與5G蜂窩業(yè)務共享頻譜。在頻譜共享技術開發(fā)合同中，Perspecta實驗室將基于機器學習和復雜信號處理技術創(chuàng)建一個5G系統(tǒng)控制機制，以“快速探測和響應雷達活動，解釋混淆雷達的傳感器數(shù)據，并提高頻譜利用率?！?/p>

(3)洛克希德·馬丁公司開發(fā)5G.MIL解決方案，提供多平臺跨域高效韌性連接

2021年11月2日，洛克希德·馬丁公司表示與威瑞森(Verizon)公司簽署協(xié)議，共同為美國國防部開發(fā)5G技術。洛克希德·馬丁公司的5G.MIL項目，將利用威瑞森公司的商業(yè)5G基礎設施，為美國國防部系統(tǒng)提供超安全可靠連接，將多個高科技作戰(zhàn)平臺整合成一個跨全域的緊密網絡。此項戰(zhàn)略關系協(xié)議還將建立一個聯(lián)合研發(fā)實驗室框架，以實現(xiàn)5G.MIL技術的原型開發(fā)、演示與測試。之后，兩家公司已成功進行了一次聯(lián)合演示，證實了洛克希德·馬丁公司的開放式戰(zhàn)術網關技術和威瑞森公司現(xiàn)場5G網絡技術之間的互操作性。

3.3 研究5G技術戰(zhàn)場應用，改善指揮控制和戰(zhàn)場邊緣網絡

隨著5G網絡在全球范圍內的普及以及對手在這一能力上的大量投資，美軍認為，了解和探索5G技術在支持作戰(zhàn)行動方面的潛力至關重要?？缬蛐畔⒑蛿?shù)據的快速傳輸對于推進多域作戰(zhàn)和實現(xiàn)聯(lián)合部隊作戰(zhàn)非常關鍵。戰(zhàn)術邊緣基地和移動平臺的5G增強帶寬和連接能力可以為指揮官提供更強大的可見性，增強指揮控制(C2)作戰(zhàn)，并提高作戰(zhàn)人員的態(tài)勢感知能力。

2021年9月，美國國防部授予Viasat公司合同，對5G網絡在戰(zhàn)場上的使用和實施情況開展研究。Viasat將幫助美國國防部了解如何最佳利用5G技術在未來的聯(lián)合作戰(zhàn)計劃中實現(xiàn)多域作戰(zhàn)，包括支持聯(lián)合全域指揮控制(JADC2)。

(1)改進指揮控制應用和服務

Viasat公司將提供支持指揮、控制、通信、計算機、情報、監(jiān)視和偵察(C4ISR)、組網和網絡安全軟件的C2硬件包，并使用5G技術將這些能力集成到戰(zhàn)術網絡中，以提高整個戰(zhàn)場的可見性。Viasat公司還將探索5G連接能力如何支持帶寬密集型應用,如ISR制圖，如何利用5G技術來共享實時態(tài)勢感知信息，以及如何利用它為戰(zhàn)場提供韌性云訪問能力。

(2)在戰(zhàn)術邊緣快速配置和部署5G增強網絡

針對對抗環(huán)境中敏捷作戰(zhàn)部署(ACE)行動，Viasat公司將著眼于在戰(zhàn)術邊緣快速配置和部署行動時所需的5G安全節(jié)點。研究將側重于了解企業(yè)編排和管理的配置和能力(網絡數(shù)據如何進行路由)、戰(zhàn)術網絡規(guī)模確定和規(guī)劃(如何優(yōu)化網絡/射頻規(guī)劃工具)和低截獲概率/低探測概率(LPI/LPD)能力(如何防止對手發(fā)現(xiàn)網絡)。

4 啟動支撐馬賽克戰(zhàn)的新型通信網絡項目

自“馬賽克戰(zhàn)”概念提出以來，美國國防高級研究計劃局(DARPA)已于2020年啟動了“韌性組網分布式馬賽克通信”(RN DMC)項目為其提供支撐。2021年2月，該項目授出合同，開始了第一階段的研發(fā)工作。

2021年4月和9月，DARPA又分別啟動了“任務集成網絡控制(MINC)”項目和“天基自適應通信節(jié)點(Space-BACN)”項目征詢，為“馬賽克戰(zhàn)”最終愿景的實現(xiàn)提供關鍵支撐。

4.1 “任務綜合網絡控制”項目開發(fā)任務驅動型韌性自主網絡

2021年4月，DARPA戰(zhàn)略技術辦公室啟動“任務集成網絡控制”項目建議征詢，尋求構建和演示能夠創(chuàng)建安全網絡覆蓋的軟件，創(chuàng)建的安全網絡覆蓋層有多個控制機制，能夠對敏捷自愈網絡進行分布式管理，在高對抗、高動態(tài)環(huán)境中為多域殺傷網提供支持。該項目是馬賽克戰(zhàn)最終狀態(tài)愿景的一個重要組成部分。

MINC項目將解決目前戰(zhàn)術網絡在極端網絡環(huán)境中運行時面臨的大規(guī)模異構通信系統(tǒng)之間網絡互操作性不足、支持任務的網絡容量不足、以及無法根據任務目標自主配置和動態(tài)重構網絡等問題。項目將開發(fā)“始終在線”網絡覆蓋，以訪問可用網絡和通信資源以及控制參數(shù)；使用跨網絡方法來優(yōu)化和管理網絡配置和信息流；創(chuàng)建一種任務驅動方法來確定用于殺傷網服務的關鍵信息流。

MINC項目為期48個月，分三階段進行。項目涵蓋安全控制覆蓋、分布式網絡編排以及任務集成三個重點研究領域。

敏捷、韌性、可按需重組的網絡與通信是實現(xiàn)“馬賽克戰(zhàn)”作戰(zhàn)概念的基礎。DARPA近年陸續(xù)推出的通信項目，從低層到高層，基本組成了解決馬賽克戰(zhàn)通信問題的完整項目體系。MINC之前的項目主要還是針對OSI模型的下三層，是為了解決通信物理層和特定環(huán)境下的低層組網和互操作問題，甚至是更底層的分布式天線問題。MINC則上升到了“網絡之網絡”層面，解決更高層的異構網絡資源發(fā)現(xiàn)、半自主分布式管控、編排和調度問題，同時采用了一種面向任務的方式，將解決的網絡問題上升到了應用層。MINC項目解決的問題針對的不僅僅是通信網而是信息網，項目追求的也不單純是網絡性能的最優(yōu)化，而是要根據任務需求實現(xiàn)網絡與信息的聯(lián)合優(yōu)化，最終目標是保證任務效能。MINC計劃將利用最新商用組網技術理念的進步，如軟件定義網絡(SDN)、網絡功能虛擬化(NFV)、信息中心網絡(ICN)、意圖驅動網絡(IDN)等，減少專用技術研發(fā)[6]。

4.2 “天基自適應通信節(jié)點”項目解決空間通信在軌互操作性問題

2021年9月，DARPA發(fā)布了“天基自適應通信節(jié)點(Space-BACN)”技術領域的項目征詢。該項目旨在克服目前和未來空間通信缺乏完全在軌互操作性問題，幫助各種不同衛(wèi)星星座快速、安全共享數(shù)據。DARPA將Space-BACN視為“馬賽克戰(zhàn)”目標狀態(tài)愿景的重要組成部分，并期待該項目成為聯(lián)合全域指揮控制的重要使能器。

Space-BACN的目標是創(chuàng)造一種可重構、多協(xié)議、低尺寸、低重量、低功率和低成本(SWaP-C)的星間光通信終端。它易集成，并且能夠連接運行不同光學星間鏈路規(guī)范的、原本無法相互通信的異構星座。Space-BACN終端將在低地球軌道平臺上運行，可以安裝在專用衛(wèi)星上，充當通信和數(shù)據共享網關，也可與未來各種衛(wèi)星集成，直接賦予它們這種能力。

Space-BACN提出了一項“3個100”的開發(fā)目標——即支持“100 Gbps”的空間單波長波形，功耗低于“100 W”，成本少于“100 k”(10萬)美元。

為實現(xiàn)上述目標，項目需要解決三個關鍵技術領域的問題，即模塊化低成本光學孔徑，可重配置調制解調器以及“跨星座指揮和控制”架構。

Space-BACN是美軍解決政府和商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)之間互操作性問題的一項重要舉措，其研究成果將使美軍多項低軌小衛(wèi)星星座受益，有力推動美軍“國防太空架構”愿景的實現(xiàn)，也為美軍實現(xiàn)聯(lián)合全域指揮控制提供了有力支撐[7]。

5 結 語

2021年，以美軍為代表的外軍通信與網絡系統(tǒng)裝備進入一個比較穩(wěn)定的漸進發(fā)展期，新啟動的大型裝備研制項目比較少，大多動向是以往項目的后續(xù)研發(fā)進展。美軍的核心任務主要還是圍繞聯(lián)合全域指揮控制(JADC2)解決通信網絡系統(tǒng)的靈活性、韌性和互連互通問題。鑒于天基通信系統(tǒng)覆蓋范圍廣，不受地形地域限制，是跨域連接分布式傳感器和射手的最佳手段，因此天基通信網絡成為近年來美軍重點建設的部分。在地面域，在戰(zhàn)術網建設進展較快、成果較為顯著的前提下，未來發(fā)展的重點將是企業(yè)網以及戰(zhàn)術網與企業(yè)網的進一步融合，為支持多域作戰(zhàn)提供真正的無縫統(tǒng)一網絡。

面臨日益緊縮的國防預算，外軍在裝備發(fā)展上更注重通過對已有系統(tǒng)進行整合、改造來實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的互連互通。同時廣泛借助行業(yè)力量，引入商業(yè)成熟技術，通過大量試驗測試獲得使用反饋，從而實現(xiàn)節(jié)約資金，縮短研制周期，保持快速技術更新等優(yōu)勢。