Hvordan militæret vil kæmpe ved hjælp af 5G i elektromagnetisk spektrum

Uanset om det er for at slå sjove kattevideoer op eller betjene et robotsystem ved hjælp af trådløst internet, er 5G blevet en fast bestanddel i hverdagen for mange.

Men for Pentagon er kommunikationsteknologien blevet en nøglemulighed for en anden mere kritisk funktion - evnen til at udnytte det elektromagnetiske spektrum til operationer.

En betydelig mængde af militære våbensystemer og applikationer afhænger af det elektromagnetiske spektrum - frekvensområdet eller bølgelængder af elektromagnetisk energi - for at fungere, ifølge en rapport fra Congressional Research Service offentliggjort i august 2021.

Spektret understøtter militære operationer i dag ved at forbinde trådløs kommunikation, satellitter, signalintelligens og radarteknologier, der understøtter situationsbevidsthed og elektronisk krigsførelse, hedder det i rapporten med titlen "Oversigt over Forsvarsministeriets brug af det elektromagnetiske spektrum".

For at sikre, at USA bevarer sin fordel i forhold til modstandere på tværs af et stadig mere komplekst, overbelastet og omstridt elektromagnetisk spektrum, eller EMS, udgav forsvarsministeriet sin Electromagnetic Spectrum Superiority Strategy i 2020. Det opfordrede afdelingen til at udvikle kapaciteter og politikker, der understøtter elektromagnetisk spektrum. operationer — koordinerede aktioner til at udnytte, angribe, beskytte og styre det elektromagnetiske miljø.

"I moderne krigsførelse er EMS-overlegenhed en førende indikator og grundlæggende komponent for at opnå overlegenhed i luft, land, hav, rum eller cyberspace," hedder det i dokumentet.

En af de nye teknologier, som Pentagon mener vil give en afgørende fordel på fremtidige slagmarker - især for elektromagnetiske spektrumoperationer - er femte generations trådløse netværk kendt som 5G, sagde Tom Rondeau, hoveddirektør for FutureG og 5G ved Pentagons kontor i Pentagon. Underforsvarsminister for forskning og teknik.

”Det handler ikke kun om spektret. Det handler ikke kun om radioen i kanten. Det handler om netværket og kontrollen af ​​den radiooverflade, og det bliver et virkelig kraftfuldt værktøj for os at bruge,” sagde Rondeau under en paneldebat på Association of Old Crows årlige symposium i Washington, DC

Styrken ved 5G kommer fra dens evne til at udnytte højere frekvenser på det elektromagnetiske spektrum såvel som de mellem- og lavfrekvensfrekvenser, der er tilgængelige for sin forgænger 4G. Tilføjelsen af ​​højfrekvensfrekvenser gør det muligt for afdelingen at transmittere enorme mængder information - såsom kritisk kommunikation, der er nødvendig for operationer på kanten eller sensordata - med en hurtigere hastighed og lavere latenstid, mens den manøvrerer rundt i spektret for at udføre handlinger på det bedste - passende frekvens.

Rondeau sammenlignede 4G med en motorvej i myldretiden - langsom og overfyldt med trafik.

"Du ønsker at differentiere dine tjenester. Man vil gerne have adgangsveje og andre motorveje og lokale veje og indkørsler,” sagde han. "Og det er, hvad 5G begynder at tillade os at gøre - differentiere disse tjenester og opdele disse ressourcer på en måde, der giver dig mulighed for at tilpasse netværket til din applikation."

En anden fordel ved 5G er den ekstra fleksibilitet, det giver brugerne gennem teknologier som netværksslicing, sagde Rondeau. På grund af 5G-arkitekturens design kan operatører "skære" dele af 5G-netværket og skabe et separat, isoleret og sikkert netværk, der er skræddersyet til en applikations behov.

Disse skræddersyede netværk kan levere forsvarsministeriets efterspørgsel efter unikke netværkskrav blandt dets mange forskellige platforme, sagde han. Tidligere har organisationer været nødt til at skabe specialbyggede netværk fra bunden til individuelle platforme eller overholde kravene til delte netværk som Link 16, bemærkede han.

"5G vil give os mulighed for at samle det og hjælpe os med at skabe de forskellige ressourcetjenester - netværket for båndbredde, latens, servicekvalitetskrav - pr applikation," sagde han.

Pentagon har anerkendt vigtigheden af ​​5G og dets potentielle bidrag til elektromagnetiske spektrumoperationer. I december 2020 udgav afdelingen en separat 5G-strategiimplementeringsplan, der skitserede, hvordan den ville fremskynde dens udvikling - både for indenlandske platforme og de amerikanske allierede og partnere.

Siden strategiens offentliggørelse har Pentagon tildelt kontrakter om 5G-test og eksperimenter på 16 steder over hele landet, ifølge en pressemeddelelse fra afdelingen.

På samme måde godkendte Kongressen 120 millioner dollars mere end Biden-administrationens anmodning om 5G-teknologiudvikling, eksperimenter og overgangsstøtte i 2023 National Defense Authorization Act.

Forsvarsministeriet vil også være i stand til at operere på spektret globalt ved at bruge 5G-infrastrukturen i USA og dets allierede, ifølge Pentagons 5G-strategiimplementeringsplan. Disse kunne være private, hybride eller offentlige netværk, bemærkede strategien.

For globale operationer, der kræver brug af ikke-afdelingsspektre, planlægger Pentagon at bruge 5G-teknologier "såsom end-to-end netværksslicing og adaptive teknikker såsom dynamisk spektrumudnyttelse for at gøre det muligt for DoD at opnå den nødvendige kapacitet til at udføre missionen." strategien læst.

Marine Corps Maj. Ben Pimentel, kommunikationsofficer og elektronikingeniør, sagde, at evnen til at udføre elektromagnetiske spektrumoperationer sammen med en værtsnations normale netværkstrafik giver dem en overhånd under "gråzone"-missioner før fuldskala konfliktoperationer.

I løbet af dette vindue søger marinesoldater at "give komplikationer og tanke til modstanderen," sagde han på symposiet. "Det kan være rigtig nyttigt at blande sig i normal trafik."

"Ved at operere på tværs af værtsnationens 5G-infrastruktur, som vi er allierede eller partnere med, vil det lægge vores trafik ved siden af ​​der," tilføjede han. "Hvis en modstander ønsker at tage skridt mod det, vil de også tage handlinger mod vores allieredes netværk - og potentielt skade deres egen kommunikation."

Men USA og dets allierede er ikke de eneste nationer, der udnytter 5G til elektronisk krigsførelse. Efterhånden som spektret bliver mere tilgængeligt over hele verden, får modstandere som Kina mulighed for at udnytte sikkerhedssårbarheder mod USA, bemærkede Pentagons 5G-strategi.

"Kompleksiteten og mangfoldigheden af ​​5G-netværk tilbyder en bred vifte af potentielt forstyrrende muligheder for en modstander," lød det. Pentagon kan risikere at en modstander hacker netværket eller bevidst blokerer kommunikation, bemærkede det.

Mens drift af 5G til elektromagnetiske spektrumoperationer indebærer sikkerhedsrisici, er selve netværket designet med sikkerhedsforanstaltninger indbygget på hvert lag, sagde Sheryl Genco, seniorrådgiver hos det globale telekommunikationsselskab Ericsson. Som udvikler af 5G-kommunikation arbejder virksomheden med forsvarsministeriet og kommercielle kommunikationsmyndigheder.

"Det er meget analogt med, hvad der gøres på en base," sagde hun under diskussionen. "For det første har du dit perimeterforsvar. Så har du små ringe [af] forsvar omkring bygninger … på basen. Og så har du ... sikkerhedsofficerer, der roamer. Og det er præcis, hvad netværket har.”

Desuden er hvert lag af forsvar i 5G-netværket forstærket af en nul-tillidsarkitektur, tilføjede hun. Cybersikkerhedsrammen kræver, at alle brugere og data er autentificeret og godkendt efter hver digital interaktion.

"Denne autentificeringsproces ... på hvert trin på vejen på tværs af netværket vil gøre det mere sikkert," sagde Genco. "Og så er der oven i det hele nye koncepter, der kan gøre dit netværk eller gøre din ende-til-ende-sikkerhed mere robust - en af ​​disse ting er netværksslicing."

Men militære modstandere er ikke de eneste enheder på det elektromagnetiske spektrum, som forsvarsministeriet skal bekymre sig om.

Behovet for avancerede kommunikationsteknologier i forbrugerverdenen har forårsaget en stigende efterspørgsel efter flere frekvensbånd, der tidligere var reserveret til føderale agenturer, bemærkede 2021 Congressional Research Service-rapporten. Med flere kommercielle virksomheder, der trænger sig på 5G, er der mulighed for, at de kan forstyrre militære operationer, lød det.

Pentagon og kommercielle partnere undersøger politikker og teknologier for frekvensdeling, der vil give både forsvars- og kommercielle sektorer mulighed for at dele bånd på det elektromagnetiske spektrum uden indblanding.

Imidlertid har politikere og interessenter talt om frekvensdeling i årtier og forsøgt at tilpasse incitamenterne fra både den kommercielle og føderale sektor, bemærkede Rondeau.

"Vi har ikke de samme incitamenter, og vi vil aldrig have de samme incitamenter. Jeg tror ikke, det er løsningen,” sagde han. "Jeg vil hellere sige: 'Hvordan gør vi egentlig sameksistens mulig? Hvordan bygger vi teknologier, der kan muliggøre sameksistens og overvinde nogle af disse problemer?'"

Mens flere føderale og kommercielle agenturer stadig forstår, hvad politikkerne og standarderne for spektrumdeling skal være, understregede Pimentel, at "teknologiske løsninger til spektrumdeling kan lindre noget af det."

Selvom 5G stadig er en teknologi i udvikling, ser Pentagon og industrien allerede frem til de fremtidige generationer af kommunikation - såsom 6G eller FutureG - og deres anvendelsesmuligheder til elektromagnetiske spektrumoperationer.

Næste generations netværk kan føre til bedre integreret sansning og kommunikation, sagde Pimental. Efterhånden som behovet og teknologien for 5G-kommunikation vokser, vokser tætheden og udbredelsen af ​​avancerede radioadgangsnetværk, der kan tillade krigskæmpere at fornemme deres miljø, sagde han.

"Så i modsætning til blot at tænke på det som en kommunikationsplatform, vil jeg fra et EW-perspektiv opfordre dig til at tænke på det som en sanseplatform," sagde han.

Marine Corps udvikler kapaciteter, der bruger 5G-radioadgangsnetværk til at producere radiofrekvensspektrumkort for at give tjenesten en idé om, hvad der sker på forskellige frekvenser på forskellige steder, sagde han.

Evnen kunne også hjælpe korpset med at identificere mulige mål eller endda afbøde interferens på det spektrum, "der nu danner grundlaget for en elektronisk støttemission, som kan informere det elektroniske angreb," sagde han.

Genco tilføjede, at efterhånden som innovationen fortsætter, vil fremtidige generationer af trådløs kommunikation bygge videre på 5G-teknologien og samtidig åbne nye markeder og virksomheder omkring kapaciteten.

Næste generation af trådløst er realiseringen af ​​5G-løftet, sagde hun. “Det er ubegrænsede tilslutningsmuligheder, alt kan forbindes. Det er millioner af sensorer i en kvadratkilometer - det blæser mig bare."

Læs hele historien her ...