5G: 帯域幅を槍の先にもたらす

May 15, 2023

ノキアの写真

軍事史の記録には、戦闘におけるコミュニケーションの役割、あるいはコミュニケーションの欠如が状況を大きく左右した物語がたくさんあります。 たとえば南北戦争中、両陣営は革新的なテクノロジーである電信を最大限に活用し、指導者と野戦指揮官の間でほぼリアルタイムの双方向通信を実現しました。 しかし、ロバート・E・リーはゲティスバーグの戦いで最も重要な資産の一つを失った。 彼はジェブ・スチュアートとその騎兵隊がどこにいるのかわからず、見つけることができなかった。 北軍が戦いに勝利したが、南軍は再び勢いを取り戻すことはできなかった。

80 年後、ナチス ドイツのエニグマ暗号を傍受し解読する連合国の能力は、第二次世界大戦の勝利に不可欠でした。 つまり、戦闘においては通信に優れた側が大きく有利となる。

今日、軍事における情報技術の普及により、通信機能自体が変わりつつあります。 米軍は相互接続された戦闘空間に移行しており、そこではデータが空、陸、海、宇宙、サイバーの間でリアルタイムにシームレスに移動する必要があります。 これは、超高データ需要をサポートできるインターネット帯域幅、つまり 5G を利用したネットワークが必要であることを意味します。

変わりゆく戦場環境

電話であれ無線であれ、音声通信は何十年にもわたって通信ネットワークの中核機能でした。 しかし、宅配業者は、軍隊の動き、物理的および人工的な障害物、敵の装備や武器の写真など、他の情報も届けなければなりませんでした。 それらを無線で説明することはできますが、送信することはできません。

情報技術 (IT) 革命は、その制限を重要な方法で変えました。 たとえば、衛星が画像を受信するための適切な機器を備えている限り、衛星はほぼリアルタイムの画像を地上の指揮官に送信できます。 国防総省、ホワイトハウス、およびすべての中央軍の指導者は、事態の展開を監視することができた。

この進歩は最近のものであることを覚えておくことが重要です。 パキスタンにあるオサマ・ビンラディンの自宅への襲撃は、ちょうど十数年前の2011年5月に起きた。

その一方で、戦場システムにコンピューティング機能と通信機能を内蔵したものから、ビデオ機能を備えたドローンや小型で手頃な価格のセンサーに至るまで、あらゆる分野のイノベーションにより、デジタル化された情報が爆発的に増加しました。 今日、現代の戦場ネットワークは、音声通信だけでなく、静止画像、ビデオ、センサー データ、地図、状況認識データ、在庫情報などの大規模で多様なデータをますます処理するようになってきています。 これらのネットワークはすべてのデータを収集し、リモート コンピューティング リソースによる分析のために送信し、その分析結果を戦場に配布する必要があります。

しかし、それらすべてのデータは、どれほど重要で時間に敏感であっても、依然として激しい戦場で限られたネットワーク帯域幅をめぐって競合する必要があります。 そこで登場するのが5Gテクノロジーです。

5G の容量と機能を戦場にもたらす

単一チャネルの音声ベースの指揮統制用に構築された従来の軍事通信システムとは異なり、5G は多数のデバイスやユーザーに同時に高速データ接続を提供するように設計されており、音声通信のみを目的としているわけではありません。 これは、インテリジェンス、監視、偵察 (ISR) データを取得して配布し、Android チーム アウェアネス キット (ATAK) などのアプリケーションを実行することを目的としています。ATAK は Android の地理空間インフラストラクチャと状況認識アプリであり、ユーザーがナビゲートし、脅威を特定して軽減し、ユーザー間で情報を共有できるようにします。彼ら自身。

国防総省は、戦場での 5G の使用を検討しています。 取り組みの 1 つは、戦闘が予想される場所の近くに設置され、軍隊、車両、兵器システムの発射点として機能する前線作戦基地 (FOB) にこれを提供することです。 このシナリオでは、5G 機能は、より広い地理的フットプリント、多くのユーザー、衛星からドローン、センサーからクラウド コンピューティングに至るまでのあらゆる範囲のデータ フローをサポートする必要があります。

5G を戦場に適合させる 2 つ目の方法は、「槍の先端」、つまり戦闘中の戦闘員の通信能力を根本的に向上させることです。 スマートフォン、タブレット、センサー、カメラ、ドローンなど、幅広い低コストのデバイスで動作し、一度に数千台のデバイスに対応できる帯域幅を備えています。

しかし、戦闘環境で 5G を使用するには制約と課題があります。 1 つ目は、過酷な環境で保護するために「強化」を維持しながら、サイズ、重量、電力の要件を達成することです。 小さな単一の 5G 「バブル」の場合、バッテリーまたは車両の電源で動作する車載型またはバックパック型のソリューションは、小型で軽量のフォームファクターを備えている必要があります。

たとえば、Nokia は、Fenix Group, Inc. と提携して、戦場で兵士が運ぶ物理的要件を満たすオールインワン 4G/5G ネットワーク Banshee を開発しました。 Banshee のスイッチがオンになると、配備された戦闘員が 4G/5G カバレッジを提供し、国家安全保障局が承認した既製のスマートフォンを使用して相互に接続し、ドローンに搭載されたカメラからビデオ フィードを取得し、ISR データにアクセスして監視することができます。ネットワーク内の人々の基礎となる生体認証 (心拍数、血圧など) などの機能。

これは、商用 5G 導入とは異なる重要なイノベーションです。 「このテクノロジーは主に商用モバイル ネットワーク事業者向けに設計されました」と、Nokia の主任アーキテクト、連邦部門の Ken Riordan 氏は述べています。 「彼らには、何百万ものユーザーをサポートする広い地理的エリアをカバーする大規模ネットワークを設計、構築、運用する高度な訓練を受けたエンジニアのチームがいます。Banshee はすでに設定されているため、電源を入れるとバブルが設定され、すぐに携帯端末と通信します。」そのゾーンです。」

フィールド内のこれらのバブルは比較的小さいように見えるかもしれませんが、自律的に位置を特定して相互接続することができ、領土範囲を拡大し、より大規模な軍隊展開のためのメッシュネットワークを構築します。 さらに、大規模な 5G ソリューションを FOB に配置し、前方展開されたユニットと組み合わせることができます。

第二に、5G ソリューションは、その可能性を満たすために、モバイル アドホック ネットワーク (MANET) 戦術無線、陸軍統合戦術ネットワーク (ITN)、衛星通信、その他の従来の通信システムなど、より広範な軍事通信システムに統合できなければなりません。 5G を通信機能全体に統合することで、戦闘空間全体の機能を強化できるようになります。

無線通信と同様に、5G は検出、傍受、妨害を受ける可能性があります。 これらのリスクを軽減する方法はあります。 5G ネットワークは無線周波数スペクトルのさまざまな部分で動作できるため、妨害を受けるのは困難です。一般的なスマートフォンは 600 MHz から 39 GHz までの数十の帯域をサポートしています。 傍受に関しては、暗号化 (ポスト量子および耐量子アルゴリズム) が解決策の一部であり、ビデオ ストリームなど、どのような種類のデータが送信されているかの暴露を避ける技術は他にもあります。

商用 5G テクノロジーを戦いに持ち込む

5G が戦場の軍隊にとって根本的な脱却である理由の 1 つは、5G が完全に実現された商用テクノロジーであり、明確に定義された標準を使用して民間部門全体に広く導入されているということです。 ほとんどではないにしても、多くの米国居住者は、いくつか例を挙げると、ストリーミング サービス、高解像度テレビ、グラフィックスを多用したゲームのおかげで、その利点をよく知っています。

その結果、戦場にいる軍人は、通信デバイスがどのように機能するか、つまり通信デバイスの速度と正確さ、送信される画像の品質、および軍隊がいかに簡単に情報を共有できるかについての期待をもたらします。 彼らは、ATAK などのアプリが自宅で使用しているアプリと同様に機能することを期待しています。

「この地球上には何十億もの加入者がおり、その現実により、5Gは非常に強力で経済的な機能を生み出すことになった」とリオーダン氏は語った。 「その経済的現実は、軍による5G活用の基礎となる。」

この種の商用テクノロジーの使用は、強化などの必要なカスタマイズを考慮しても、軍事にとってコスト効率が高くなります。 そのため、5G は、米国の同盟国間だけでなく、すべての部門にわたる統合全ドメイン指揮統制 (JADC2) 運用の要件に適しています。

結論

軍事通信は、南北戦争に大きな影響を与えた電信から大きく進歩しました。 ラジオや電話などの既存のレガシー音声通信システムは、依然として軍事分野の重要な部分です。

5G の使用は、従来のシステムでは対応できないニッチ市場を埋めます。IT やモノのインターネット (センサーなど) によって生成されるデータ量が津波になるにつれて、このニッチ市場は急速に成長しています。 それは戦場での競争上の優位性を提供すると同時に、さらに高度な軍事技術の可能性を切り開きます。

詳細については:nokia.com/defense