5G频段之争与战场频谱应用

  频谱资源是推动移动通信与信息产业高质量发展的核心资源，也是事关电磁领域作战的重要战争资源。

  近日，美国国内关于5G网络部署引发的频段之争，受到世界广泛关注。起因源自美国联邦通信委员会批准利加多卫星通信公司使用L频段，以满足5G网络的商用。而此前，美国更多专注于使用毫米波频段（6000MHz以上）发展5G，且中低频段（6000MHz以下，又称Sub6G频段）的部分优质资源主要由美军方掌控。不难想象，此次军民频段之争颇具影响效应。

  随着全球范围内移动网络和物联网的加快速度进行发展，各种新型业务不断涌现，网络流量和连接终端数量剧增，未来移动宽带的应用需要更多的频谱。特别是智能化、数字化战场，需要更精准优化的频谱应用能力，资源管控尤显重要。

  “4G改变生活，5G改变社会。”5G的表征维度相对4G来说，更丰富全面，很多关键技术指标都与频率是强关联的，对频谱的引导性需求更为明显。

  一方面，基于现有频率资源，宽带接入技术在峰值速率和使用者真实的体验速率两项关键能力上，不足以满足5G需求，且存在比较大差距，需要扩展频率带宽来支持。

  另一方面，由于要使用户得到满足在线需求和高速移动性，必须借助低频段提供良好的网络覆盖，这必然引发更激烈的频谱资源之争。

  频谱分配问题是5G竞争的核心。选择怎样的频谱政策、优先在哪些频段发展5G，要考虑技术、市场、产业基础及发展趋势、国际标准等各方面因素。

  2016年7月14日，美国第一个发布5G频率规划，决定优先在28GHz、37GHz、39GHz、64GHz～71GHz共4个频段发展5G。原因主要在于，这些毫米波频段，具有频谱资源丰富、连续大带宽、规划难度小等优势，能够尽可能的防止与政府及军方使用冲突；美国在毫米波频段已经具有较好的技术积累和产业优势，起点高。

  然而，在实际建设中，毫米波频段覆盖距离非常低，造成运营商投资过多。虽然美国是全球较早实现5G商用的国家之一，但在基站建设、网络覆盖等方面的进展一直未达预期。

  当前，包括俄罗斯、德国、英国等在内的90多个国家，相继发布了中低频段5G频谱规划，或对频谱资源进行了拍卖许可，选择在中低频段优先发展5G。其中，有30多个国家已开始正式商用。

  日、韩等曾跟随美国将毫米波频段作为5G主要频谱资源的国家，现在也逐渐走上了毫米波与中低频段并重的道路，甚至开始将重心放到中低频段上。

  全面、快速、准确的战场电磁态势感知能力，是作战制胜的先决条件。随着5G的发展，移动通信和传感技术的商业可用性越来越强，频谱资源日益呈现拥挤、竞争、对抗的特点。无论军用或商用，全新频段资源利用任重道远。

  未来战场上，每个实体将变得智能化，要求能泛在互联散布在战场各个角落的作战要素，分布式获取战场各个维度的传感数据，在线处理现场数据并实时分发情报，要求提高全域战场联合作战能力。

  随着新型相控阵雷达、高速跳频电台、电子对抗干扰机以及数据链、卫星通信、导航等电子设备在现代战争中的广泛应用，战场信号种类日渐增多、密度急剧增长、交织混叠严重，电磁环境比以往任何一个时间里都复杂。传统的雷达侦察、通信侦察与频谱监测设备，逐渐暴露出功能单一、能力不够、各自为战、缺乏协同的弊端，面临着严峻挑战。

  美军最早开始从战争对抗角度来认识电磁频谱域的军事行动，增加电磁频谱管理、电磁频谱控制、电磁战斗控制等任务内容。近年来，马赛克战、多域作战等新的作战理念与电磁频谱战概念交织渗透，催生了更多战场应用的新战法。在多域作战和弹性分散架构理念之下，美军借助“小精灵”、低成本无人机集群技术等蜂群项目，形成了验证电磁频谱战能力的构想。

  着眼未来军事应用，最大限度做好战场频谱认知、智能管控和多平台应用结合，已成为各国军队应对战场频谱应用挑战最需要我们来关注的方面。

  电磁频谱利用、管理、攻击和防护4项任务，是未来战场频谱应用主体内容。其核心在于争夺和利用电磁频谱资源，实现战场电磁频谱控制在各作战域的指挥控制、情报、火力打击、调整与机动、防护、行动维持等职能中发挥关键作用。

  ——提高战场频谱资源认知能力。一些外军认为，战场频谱资源认知已成为战场频谱应用的首要工作，也是计划制定、频谱管控、冲突消除的前提。对于己方用频设备，可通过体系设计、预先规划、合理分配，实现作战集成和组织协同。对于非合作实体，则要主动探测认知的手段。利用频谱认知理论方法、电磁行为智能感知与威胁自主识别技术、频谱学习推理的自适应对抗技术，综合辐射源时、频、空、能等多维信息，支撑构建完整、闭环的电磁频谱应用环路，实现电磁空间装备智能化。特别是在于增强“4种能力”：频谱环境感知能力，从战场复杂电磁环境中自主快速获取全局频谱信息；学习推理能力，根据感知频谱环境变化，快速自主学习，与电磁频谱控制构成协同、反馈和自适应的动态过程；评估判断能力，对频谱智能改变所产生的结果进行实时评估反馈；记忆存储能力，对频谱感知数据和调整参数进行实时存储。

  ——提高战场频谱智能管控能力。目前，各国战场频谱的管理，频率分配大多数都采用固定频率分配的形式进行，导致频谱资源利用率较低、频谱规划时间比较久、不具备动态调整能力，且易形成系统内部电磁干扰。综合有关外军的做法和设计，智能电磁频谱管控重在“四轮驱动”：一是信息感知。利用全方位、大纵深、立体化的频谱感知网络，实时掌握用频情况，进行战场态势评估，制定完善的频谱管理和使用计划。二是智能决策。构建分布式、智能化频谱信息处理决策网络，灵活机动地处置战场复杂情况，根据战局变化做出快速响应。三是动态管控。按照网络的优先级、用频设备、设备位置、转发需求、转发使用限制等原则，进行频谱动态分配。四是按需服务。为战场各类装备提供有效频谱接入，支持频谱的最高效率使用和按需接入。

  ——提高战场频谱与平台结合能力。电磁空间依存于各类传感器、通信和武器系统及其产生的电磁波、信息流等相关信息活动，与各类传感器和作战平台紧密结合，物理载体是战场频谱应用的重要承载。为此，一些军事强国对未来战场频谱的应用，最大限度地考虑多类型战场平台和传感器，最大限度覆盖战场的潜在有用信号，获取多维价值数据。如在地面车辆、军用飞机、直升机等机动性受限的竞争环境中作战时，战场频谱应用系统即有能力获取理解战斗空间所需的信息，并通过利用高空气球、小型无人机等新型作战平台，进一步将传感器范围扩展到更大的拒止区域，来提升基于频谱的辅助决策效率。