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【摘要】 5G毫米波通信网络具备4G通信网络和现有5G通信网络不同的网络特性,军事应用价值潜力巨大。
【关键词】 5G 毫米波通信网络 军事应用
毫米波波段作为5G部署的频段之一,目前相关关键技术已经完成验证,国内运营商也计划在近年投入部署运行。由于5G毫米波通信网络具备4G通信网络和现有5G通信网络不同的网络特性,使其军事应用价值潜力巨大。
一、5G毫米波通信网络的发展现状
毫米波波段是介于微波和红外波段之间的一个电磁波波段,一般指30-300GHz的频段,根据国际标准来讲,专业组织3GPP将5G频段分为了两个部分,即分别为FR1与FR2。其中,FR1属于低频率频段,频段范围为450兆赫兹到6G赫兹。而FR2属于高频率频段,范围处在24.25G赫兹到52.5G赫兹之间。在2019年,国际电信联盟(ITU)将多个频段标识为5G频段,其中主要包括26G赫兹频段、40G赫兹频段以及66G-71G赫兹频段。从当前国内5G技术发展来讲,6G赫兹以下已经全面实现商用,并且已经完成了5G毫米波技术的验证,这就推动5G技术进一步发展。
毫米波具有一些显著特点,这也让基于毫米波的通信组网,会呈现出新的特征,基于其基本的波段性质,通过中频和低频实现连续覆盖,而高频进行热点覆盖,中低频与高频,通过双连接形式,实现融合组网。通过高低频协同组网来满足用户对覆盖及容量的需求。5G毫米波的组网部署,将弥补国内5G高频段缺失的现状。
二、5G毫米波通信网络的主要特点
根据毫米波的特性,5G毫米波通信网络主要特点有:
1.毫米波波载频率更高,具有超大带宽高速率、超低时延的特点。ITU IMT-2020规范要求5G速度达20Gbit/s,目前只有毫米波通信能够实现这一目标。
2.毫米波波束窄、方向性好,有极高的空间分辨力,使得传输效率得以提高。从毫米波链路的性质来说,其波束投射比较窄,因此如果在较为靠近的距离部署,彼此之间也不容易产生干扰,这就是其具备了很高的可扩展性,在网络拓扑方面展现出了良好的适用性。
3.毫米波通信安全可靠性强,传输质量高。一是由于毫米波通信传输距离短,增加了窃听和干扰的难度;二是毫米波的波束很窄, 且副瓣低,降低了被截获的概率;三是毫米波具备全天候通信能力;四是当前毫米波频段的使用较少,毫米波通信干扰源很少,电磁频谱干净。
4.毫米波系统终端小型化。天线的物理尺寸,和波长之间具有正比的关系。由于毫米波的波长,相比于6G赫兹频段波长小很多,因此对应的天线尺寸也就更小。因此毫米波终端系统更容易小型化,同样的空间可装载更多的高频段天线数量。
三、5G毫米波通信网络的军事应用
借助毫米波组网的优势,5G环境下将有很多4G和中、低频段5G网无法支撑的业务得以落地实现,大大拓展了5G的应用范围和发展空间。尤其在军事应用中,除了传统的雷达、制导、电子对抗、遥感、辐射测量等方面,也将产生更多的运用场景。
1.战场承载网络构建。一是基于大规模阵列天线,通过波束赋形,在网络回传与容量覆盖两个方面,对波束实现充分利用,对以往的光纤网络形成替代。可灵活、快速、高效地组建战场城域网。二是利用毫米波大带宽、高容量的特点,适用于接入用户多、网络容量需求大的热点区域,组建战场局域网。三是利用近距离通信安全可靠、并发接入终端超大容量的特点,满足战场物联网构建的核心要求,真正开启军事物联网新时代。2.无人作战场景应用。在高实时协同5G网络和短距离雷达探测技术的支撑下,通过对网络带宽、时延的灵活配置,敏捷重构网络功能,满足不同无人装备集群的网络控制需求,从而根据不同任务目标,完成“有人—无人”协同作战和无人蜂群、车群作战等复杂度更高的作战任务,甚至刷新空中战场形态。3.融合北斗定位实现精确定位的场景应用。5G网络采用毫米波频段,这能够降低波长,从而是频率得到提高,让测量精度可以实现提升。5G毫米波的波束更窄,可以表现出良好的指向性,结合波束赋形与大规模天线阵列,能够实现高精度的定位测量,同时让分辨率达到较高的水平。同时与北斗定位系统结合,可以深化其功能应用,达到高精度定位服务的功效,并且可以消除存在的一些定位忙点,从构建起一张全场景、全覆盖的高精度定位网络。4.AR/VR训练场景应用。在VR图像360度全视角渲染模式下,视场角是普通屏幕的3-4倍,分辨率至少达到8K,才能夠呈现出较好的清晰度。而分辨率达到12K,才能体现出更高的清晰度。而12K分辨率的实现,需要确保具有至少230Mbps的数据传输速率,而5G毫米波通信网络能很好的支撑这一需求,使得用户摆脱传统设备限制,真正贴近实战。
参 考 文 献
[1]陈豫蓉.5G与北斗高精度定位融合发展趋势分析[J].电信工程技术与标准化,2020,33(04):1-6.
[2]杨东.5G带动VR的发展及应用研究[J].通信与信息技术,2020(06):44-46.
【关键词】 5G 毫米波通信网络 军事应用
毫米波波段作为5G部署的频段之一,目前相关关键技术已经完成验证,国内运营商也计划在近年投入部署运行。由于5G毫米波通信网络具备4G通信网络和现有5G通信网络不同的网络特性,使其军事应用价值潜力巨大。
一、5G毫米波通信网络的发展现状
毫米波波段是介于微波和红外波段之间的一个电磁波波段,一般指30-300GHz的频段,根据国际标准来讲,专业组织3GPP将5G频段分为了两个部分,即分别为FR1与FR2。其中,FR1属于低频率频段,频段范围为450兆赫兹到6G赫兹。而FR2属于高频率频段,范围处在24.25G赫兹到52.5G赫兹之间。在2019年,国际电信联盟(ITU)将多个频段标识为5G频段,其中主要包括26G赫兹频段、40G赫兹频段以及66G-71G赫兹频段。从当前国内5G技术发展来讲,6G赫兹以下已经全面实现商用,并且已经完成了5G毫米波技术的验证,这就推动5G技术进一步发展。
毫米波具有一些显著特点,这也让基于毫米波的通信组网,会呈现出新的特征,基于其基本的波段性质,通过中频和低频实现连续覆盖,而高频进行热点覆盖,中低频与高频,通过双连接形式,实现融合组网。通过高低频协同组网来满足用户对覆盖及容量的需求。5G毫米波的组网部署,将弥补国内5G高频段缺失的现状。
二、5G毫米波通信网络的主要特点
根据毫米波的特性,5G毫米波通信网络主要特点有:
1.毫米波波载频率更高,具有超大带宽高速率、超低时延的特点。ITU IMT-2020规范要求5G速度达20Gbit/s,目前只有毫米波通信能够实现这一目标。
2.毫米波波束窄、方向性好,有极高的空间分辨力,使得传输效率得以提高。从毫米波链路的性质来说,其波束投射比较窄,因此如果在较为靠近的距离部署,彼此之间也不容易产生干扰,这就是其具备了很高的可扩展性,在网络拓扑方面展现出了良好的适用性。
3.毫米波通信安全可靠性强,传输质量高。一是由于毫米波通信传输距离短,增加了窃听和干扰的难度;二是毫米波的波束很窄, 且副瓣低,降低了被截获的概率;三是毫米波具备全天候通信能力;四是当前毫米波频段的使用较少,毫米波通信干扰源很少,电磁频谱干净。
4.毫米波系统终端小型化。天线的物理尺寸,和波长之间具有正比的关系。由于毫米波的波长,相比于6G赫兹频段波长小很多,因此对应的天线尺寸也就更小。因此毫米波终端系统更容易小型化,同样的空间可装载更多的高频段天线数量。
三、5G毫米波通信网络的军事应用
借助毫米波组网的优势,5G环境下将有很多4G和中、低频段5G网无法支撑的业务得以落地实现,大大拓展了5G的应用范围和发展空间。尤其在军事应用中,除了传统的雷达、制导、电子对抗、遥感、辐射测量等方面,也将产生更多的运用场景。
1.战场承载网络构建。一是基于大规模阵列天线,通过波束赋形,在网络回传与容量覆盖两个方面,对波束实现充分利用,对以往的光纤网络形成替代。可灵活、快速、高效地组建战场城域网。二是利用毫米波大带宽、高容量的特点,适用于接入用户多、网络容量需求大的热点区域,组建战场局域网。三是利用近距离通信安全可靠、并发接入终端超大容量的特点,满足战场物联网构建的核心要求,真正开启军事物联网新时代。2.无人作战场景应用。在高实时协同5G网络和短距离雷达探测技术的支撑下,通过对网络带宽、时延的灵活配置,敏捷重构网络功能,满足不同无人装备集群的网络控制需求,从而根据不同任务目标,完成“有人—无人”协同作战和无人蜂群、车群作战等复杂度更高的作战任务,甚至刷新空中战场形态。3.融合北斗定位实现精确定位的场景应用。5G网络采用毫米波频段,这能够降低波长,从而是频率得到提高,让测量精度可以实现提升。5G毫米波的波束更窄,可以表现出良好的指向性,结合波束赋形与大规模天线阵列,能够实现高精度的定位测量,同时让分辨率达到较高的水平。同时与北斗定位系统结合,可以深化其功能应用,达到高精度定位服务的功效,并且可以消除存在的一些定位忙点,从构建起一张全场景、全覆盖的高精度定位网络。4.AR/VR训练场景应用。在VR图像360度全视角渲染模式下,视场角是普通屏幕的3-4倍,分辨率至少达到8K,才能夠呈现出较好的清晰度。而分辨率达到12K,才能体现出更高的清晰度。而12K分辨率的实现,需要确保具有至少230Mbps的数据传输速率,而5G毫米波通信网络能很好的支撑这一需求,使得用户摆脱传统设备限制,真正贴近实战。
参 考 文 献
[1]陈豫蓉.5G与北斗高精度定位融合发展趋势分析[J].电信工程技术与标准化,2020,33(04):1-6.
[2]杨东.5G带动VR的发展及应用研究[J].通信与信息技术,2020(06):44-46.