5G技术军事运用及作战影响分析*

王兵学，卢宏超，杨 川

(陆军装备部驻重庆地区军事代表局驻成都地区第二军事代表室，成都 610041)

0 引 言

第五代移动通信技术(5G)是最新一代蜂窝移动通信技术。与现有通信网络相比，5G在传输速率和稳定性方面都有质的飞跃，不仅意味着更快的数据传输速度和更大的网络容量，还将为无限量机器间的网络连接与日常通信提供基础。为了能够有效适应未来快速发展的数据流量、海量设备连接、各种业务出现以及全新场景，5G技术正在全球范围内掀起研究的热潮[1]。

5G技术的真正潜力是对未来战争的影响。2018年12月，美国战略与国际问题研究中心发布题为《5G技术将重塑创新与安全环境》的报告，高度强调5G技术具有的重要军事价值，并预言5G技术将成为新军事能力的基础技术。2019年4月，美国国防部国防创新委员会发布《5G生态系统：对美国国防部的风险与机遇》的报告，进一步解析5G技术从技术层面到可应用领域再到未来战争乃至国家战略的影响。当前，围绕5G技术的大国竞争日趋激烈，以“五眼联盟”为代表的西方情报体系纷纷以国家安全和军事威胁为借口，在5G技术产业领域对我国采取各种围堵手段。美国更是寻求通过主导5G系统标准化，促进地面移动通信系统与卫星通信系统的无缝融合，推动新一代空地一体化通信网络建设和军民共用通信系统构建，以期达到改变未来战场信息指挥体系的目的[2]。

毫无疑问，5G技术自然也是部队未来作战过程中需要重点关注的技术领域，尤其是随着大数据、机器学习、边缘计算、虚拟现实等手段的不断成熟，其在推动部队由信息化迈向智能化所可能产生的突破性作用更是被广为期待。

1 5G技术特征及其军事运用

5G技术的三大典型特征是超高速率、超大容量和超低延时[3]。

(1)超高速率

5G网络具备很大的通信频段，传递速度也实现了快速提升。在测试过程中，实现了10 Gb/s峰值下载速率，比4G LTE蜂窝网络快100倍。较高的速度可以实现云端与终端之间的有效连接，构成相互影响与促进的发展路径。

(2)超高并发

5G基站能够给很多终端带来同时服务，能够实现每平方公里100万台设备的连接，相较于4G上千台设备的连接，其连接能力实现了大幅度的增长。

(3)超低延时

5G网络的网络延迟(更快的响应时间)低于1 ms，而4G的长期演进技术升级版(Long Term Evolution-Advanced，LTE-A)为30～70 ms。在5G环境下，智能制造云化机器人能够在1 ms的端到端通信延时中，达到99.99%的连接率，该指标也是未来工业4.0的主要发展趋势。

5G技术的上述特征决定了其三类主要军事运用场景，即弹性作战体系构建、高效战场即时通信和海量装备接入，关系如图1所示。

图1 5G技术与军事运用

(1)弹性作战体系构建

现代战争是体系化战争，依托5G技术高速率、低延时的特性，可实现根据军事行动类型和任务需求，在战时近实时地重新排列组合数量众多、分散部署的作战要素，构建形成不同配置和不同表现形式的作战体系，为指挥官提供更有创造性作战方式和手段，打乱对手的行动计划，实现战略目标。

(2)高效战场即时通信

5G移动通信网络具备覆盖面广、适应性好、兼容性强等特点，能够提供高速可变速率传输，可满足不同作战方向、作战区域、作战部队的联网需要，实现战场信息终端的互联互通。支持软件定义网络和网络功能虚拟化，可实现通信控制与转发分离，提升通信网络部署效率和安全性。

(3)海量装备接入

借助5G技术带来的低功耗、低延时，加上5G网络的大规模天线、全频谱接入和新型多址手段，保证了可以让海量的装备接入到网络中。因为海量装备的接入，战场数据和信息量呈现出爆炸式增长。通过高效采集、传输和处理海量的战场数据，完成战场态势感知，从而为指挥官提供全面准确的分析和决策视角。

2 5G技术对信息作战方式的影响

通过普遍运用5G技术，未来作战部队将组建由机群、舰队、坦克、火炮、导弹等装备构成的物联网，并与作战人员链接形成高效的作战体系[4]。此时，作战方式将发展成为涵盖信息域、认知域、物理域和社会域中人与人、人与物、物与物之间有交互关系的领域。为此，本节以信息作战方式中三个重要方面即信息共享、态势感知和指挥控制的变化为例，进一步深化5G技术的影响分析。

2.1 5G技术与信息共享

智能化战争对信息化战场信息共享的要求主要体现在以下三个方面：

一是信息种类。参与传输的信息类型涵盖各类结构化、半结构化和非结构化电子侦察数据、战场指令数据以及语音、图像、视频数据。作战过程中，这些信息的传输往往是交替进行的，但完整、高效而快速将是普遍要求。

二是信息安全。无论是当前普遍采用的网络中心作战还是全新的决策中心作战，战场信息除了必须在装备及士兵中间进行有效传输外，也要保持较低的可侦察性和可拦截性。

三是信息传输。常规的网络数据传输需要大量的能量支持，未来随着可穿戴设备、无人系统的广泛普及，如何提升信息传输的及时性、有效性等问题将被更进一步放大。

5G技术将推动构建图2所示的信息共享关系，加速实现士兵与武器装备的快速可靠连接。

图2 5G技术与信息共享[5]

首先，借助5G技术的天生优势，战场信息共享将更加快速和及时，作战协同能力也显著增强。以城市作战为例，作战开始阶段通过单兵部署或步兵分队潜入的方式掌握作战环境、作战力量等信息时，通过5G技术接收和发送指令。随着作战进程的推进，单兵之间、分队与指挥所之间通信要求逐渐转变，前期要求不高的语音、图像、视频等信息，都需要得到5G技术支持的高效和实时传输。作战进入白热化阶段后，大量战士和装备加入，信息共享则转向5G技术的多终端、多连接能力发展[6]。

其次，在5G技术支持下，4G的LTE-A存在的频段资源不再短缺，从而军用移动通信系统发生频段重叠使用、互相干扰的情况也将不复存在。在5G技术支持下，信息共享除了可以充分利用现有通信资源外，还可向毫米波通信资源扩展，从而使军队拥有专有频率，确保士兵与士兵之间、士兵与装备之间、装备与装备之间的信息通过专有频率传输，提升信息共享的稳定性、可靠性和安全性。

再次，5G技术将改善信息传输效率，提升信息处理性能。一方面，5G技术在提高数据传输速率的同时能够大幅降低数据传输过程中的能耗；另一方面，低延时的通信技术可以促进信息的自主决策速度，避免决策等待所带来的能耗。

2.2 5G技术与态势感知

战场态势感知的一般工作是融合陆、海、空、天各种传感器网络，对一定时间、空间的战场态势要素进行理解，形成当前实时及未来战场状态的描述，但目前态势感知体系构建的难点十分突出[7]：

其一，信息获取困难。现代战场空间不断扩大，为了获取更全面、完整的战场信息，需要构建分布于战场空间的各类传感器网络，因此如何完成传感器网络的统一组网，保障单个传感器或传感器网络遭到打击破坏时不影响整个传感器网络的生存能力，是保障态势感知的关键。

其二，基础保障困难。未来战场态势感知将呈现出数据海量冗余、系统错综复杂等特点，易引发包括局部空间传输拥塞、通信网络毁伤、数据格式转换低效等在内的多种问题。

其三，感知计算困难。由于多维信息的接入，战场数据数量和复杂度都成倍增加，信息融合在融合结构、不确定性信息处理、多模态融合处理、强相关处理等方面面临较大挑战，如何高效地挖掘出对战场决策有用的数据是亟需解决的问题。

5G时代依赖5G技术构建立体跨域态势感知网络势在必行[8]，如图3所示。由于网络带宽和传输时延已经不再是阻碍因素，因此态势感知网络可以设计得具有更高的韧性和冗余特点，从而支持通过作战要素的交叉重构，不仅避免单一要素破坏而导致整体感知失效，而且还使得任意传感器都可以快速加入战斗，提升兵力生成速度。其中，得益于前文所述5G技术为信息共享带来的巨大增益，态势感知的基础保障难题迎刃而解。

图3 5G技术与态势感知

上述网络下，战场数据和信息量激增成为必然。5G技术具备基于大数据和人工智能系统将正在发生的实时事件、正在做出的决策、即将发生的事情、过去发生的事情中所有的数据整合在一起，做出实时分析和预测的能力[9]。帮助作战指挥员获得过去需要经过十几个小时甚至几天才能得出的结论，为指挥官提供实时情报分析结果，建立对战场态势的高度实时动态感知。同时，联合作战指挥机构参谋还可以利用历史信息进行决策，并通过历史信息与实时数据的结合，获得更加全面准确的视角。

在人工智能和深度学习的推动下，卫星也在探索星上数据处理的可能性，实现基于天基平台的战场态势感知。另外，由于算力的优化，还能够额外完成一些战场辅助的工作，如对战场士兵的身体状况、行为进行监控，进而辅助作战指挥实现战场兵力调整等。

2.3 5G技术与指挥控制

信息作战指挥控制向智能化、无人化、自主化方向发展是大势所趋。利用5G技术，不仅可以实现远程控制无人车、无人机等无人装备，还可以推动毫秒级传感器测量、自动解算及装备与装备通信，加速作战循环，从而满足未来战场对高速度、大机动的更高要求[10]。

新一代指挥控制系统组织架构如图4所示。通过虚拟化计算，将计算机、网络、存储设备等硬件资源层设备统一管理，提供实现人工智能、大数据、虚拟现实及物联网设备接入所需的资源。人工智能、大数据和虚拟现实作为新一代指挥信息系统的关键要素，为各类指控基础和信息计算服务接入提供支撑，有效指导现有业务和新型业务的智能实现。另外，作为战斗层的前端设备的无人机、无人船、机器人、单兵、各类侦察平台、各类传感器等，依托5G和边缘计算技术，其角色也实现了转变。

图4 5G技术与指挥控制

目前，数学建模、计算机仿真方法可以通过离线、静态、辅助的形式应用于指挥控制系统的信息决策，但随着未来战争日趋复杂，这种既没有足够精确的系统模型又不能建立可以解析地预测系统短期行为模型的研究方法，可取的效果将越来越低。这种情况下，指挥控制平行系统[12]应运而生，而5G技术和平行指挥控制系统之间则存在着必然联系。首先，在开展平行指挥与控制的时候，需要将物理、软件定义或数字孪生的人工指挥控制与管理系统当作主要依据，对可视化、虚拟社会与混合扩展现实等技术进行管理，5G网络的开放性是一个很好的选择。其次，平行的在线嵌入式计算实验获得了很多人工信息，进而对实时I/O能力提出了更多要求，在多数环境下要获得5G甚至是更大的支持。最后，在平行驱动与执行的环节中，任务的明确与阐述都是通过交互式动漫、决策剧场等开展，利用虚实互动实现虚实互相间的闭环指挥与管理反馈，5G给其带来了更强大的保障。

3 结束语

5G技术所体现出的显著特点和优势不仅带动了武器装备的快速发展，还将对作战样式、保障方式甚至编制体制等带来深远影响。可以毫不夸张地说，未来战争模式都会因5G技术带来改变甚至颠覆。在此背景下，本文首先分析了5G技术特征及其军事运用，随后研究了5G技术对信息作战方式的影响，指出5G技术能够为现代化作战提供强有力的通信及信息支撑，在信息共享、态势感知和指挥控制三种典型作战方式中发挥重要作用。在未来工作中，应继续开展基于5G技术的作战指挥理论、作战指挥样式和作战指挥实践的探索、研究和应用，积极提高军事指挥效能和部队战斗力。