戦術分野での 5G モバイル データ ネットワークの使用

(へ ジェネシオ・ディ・サバティーノ*)
06/06/24

戦術通信は、情報、特に命令や軍事情報が、特に戦闘中に指揮官、人、または戦場に置かれた場所から送信される軍事通信です。

これには、口頭、書面、視覚、聴覚など、あらゆる種類の情報伝達が含まれ、さまざまな形式で送信できます。

  

次世代通信は、交通機関から医療、軍事作戦に至るまで、社会のあらゆる側面に影響を与えるでしょう。」

NATO事務総長イェンス・ストルテンベルグ – 国防大臣会合、ブリュッセル、25年2019月XNUMX日

モバイルネットワークの進化

今日のシナリオでは、5G-SA ネットワーク (スタンドアロン、つまり 5G とハイブリッド化されていないネイティブ 4G) の採用は、自動運転、拡張現実、産業オートメーション、M2M エコノミー、遠隔医療などの分野の開発、そして一般的にどのような方法で行われるすべてのものにとって不可欠です。常に接続する必要があります。

新しい規格が提供できる利用可能な帯域幅の増加、広範囲のカバレッジ、遅延の短縮により、データ トラフィックはますますモバイル通信ネットワークに移行することになります。

したがって、地政学的文脈においてさえ 5G が重要な役割を果たしていることは驚くべきことではなく、その結果、これらの通信チャネルを可能な限り安全で相互運用可能にすることの重要性が強調されています。

モバイル ネットワークのさまざまなバージョンがもたらす進化は、パフォーマンスと機能の観点から注目に値します。これは、現在および将来のニーズに完全に準拠し続ける能力を示しています。

イチジク。 1 デバイスごとの平均レイテンシとデータ レート (ユーザー エクスペリエンス)。ある仕様と別の仕様の間で値がどのように改善されるかに注目してください。

標準5G

現在使用されている移動無線通信規格がいかにヨーロッパ由来の起源を持っているかに注目するのは興味深いことです。

たとえば、GSM は欧州標準 ETSI (欧州電気通信標準化協会) として誕生し、ETSI 自体が 3GPP コンソーシアムの誕生に重要な役割を果たしました。

ITU-R

国際電気通信連合は、デジタル通信技術の定義を専門とする国連機関です。無線通信部門は無線通信を扱います。

図2 要件の進化

3GPP

第 3 世代パートナーシップ プロジェクトは、当初 ETSI (欧州電気通信標準化協会) によって推進され、現在は世界中のさまざまな地域機関を結集するコンソーシアムです。

これらの機関の中には、関連規格の技術仕様の草案作成に積極的に参加する民間の通信事業者やベンダーもいます。

5Gアーキテクチャ

5G アーキテクチャは基本的に 3 つのレベルで開発されます。最初のレベルでは、5G 仕様と互換性のあるモバイル デバイスにほかならない UE (ユーザー機器) が見つかります。

無線アクセスは NG-RAN (次世代無線アクセス ネットワーク) コンテキストによって管理され、第 5 レベルの 5GC (5G コア) には 4G の排他的な特性が含まれていますが、RAN アクセス部分は既存の XNUMXG 実装と共有できます。すべてのサービスは IP プロトコル経由でルーティングされます。

以前の規格と 5G の間の要件と仕様は各レベルで異なりますが、依然として補完的であり、さまざまな機能層にわたって統合可能です。これにより、4G と 5G の間、そして理論的には将来の 6G への段階的な移行が可能になります。

機能的には、アーキテクチャ上の最大の違いをまとめているのは 5GC レベルですが、NG-RAN 部分は 5G 標準が約束する優れたパフォーマンスを保証する役割を担っています。

5G SA 対 NSA

段階的かつより財務的に吸収しやすい移行を目指して、通信会社は 4 つの規格のハイブリッド化を採用することで 5G から XNUMXG への移行を進めています。

現在イタリアでは、「いわゆる」12G ネットワークのうち SA (スタンドアロン) ネットワークは 5% のみです。つまり、完全に 5G 仕様に従って構造化されており、ほとんどが FWA (固定無線アクセス) 専用です。残りは、既存のインフラストラクチャ内で NG-RAN テクノロジーを採用および統合する 4G などの構造化ネットワーク (つまり、5G 非スタンドアロン) です。

図4 5G-NSAアーキテクチャの例

特にセキュリティの分野において、これは基本的なステップであり、実際、モバイル ネットワーク上の通信の認証、プライバシー、機密性、完全性のレベルを設計により引き上げるのが 5G SA 標準です [7]

イチジク。 5 5G-SAアーキテクチャの例

プライベート5G

5G モバイル プライベート ネットワーク (MPN) は、専用インフラストラクチャ経由など、アクセスが特定のエンティティの排他的使用に特化されているモバイル ネットワークです。実際、この種のアプリケーションを予測したのは規格そのものであり、まさにこの種のネットワークをより効率的にするために、利用可能な帯域を分割しています (スペクトル内の帯域が低いほど、障害物の侵入がより大きくなります)。

これらはパブリック アクセスが禁止されており、共有されていないネットワークであるため、速度、遅延、セキュリティの点で非常に高いパフォーマンスを保証できます。

図6 プライベート5Gネットワ​​ークの例

戦術通信に 5G ネットワークを適用する利点

戦闘シナリオが複雑化し、敵がより巧妙になるにつれて、効果的な軍事通信プラットフォームの可用性がこれまで以上に重要になっています。無線技術の進歩の多くは軍事通信から生まれました。これは次のような場合です 周波数ホッピング 2Gモバイル通信または 直接拡散スペクトル 3Gで。しかし、4G 以降、無線通信は軍事通信のニーズを特に考慮することなく、独自に進化し続けてきました (ITU-R および 3GPP の「公共」役割を参照)。

これに関連して、NATO とその通信情報局 (NCIA) は、5G テクノロジーとその軍事用途の可能性について予備評価を実施し、5G が使用できる次の XNUMX つの分野を特定しました。

  • 出荷業務のための通信・情報システム

  • 戦術的作戦

  • 海上業務

  • 静的通信

この研究では、どの新興技術がさまざまな運用ユースケースでこれらの分野に関連する可能性があるかを直接マッピングしていませんが、軍事的文脈における 5G の機会を分析するために追加の独立した研究が実施されています。

5G に特有の SDN (Software Defined Network) ネットワークと関連する NS (Network Slicing) の使用により、分離、柔軟性、相互運用性を提供しながら利用可能な帯域幅を最適化することで、データ フローのサービス品質 (QoS) が適応的に保証されます。これらは、現代のシナリオに導入される新しい要素に必要な特性です。安全性と有効性を確保するには、すべてのアクター間の応答時間も短縮する必要がありますが、これらはすべて 5G 仕様で保証されています。

主な応用技術分野

以下は、最新のモバイル ネットワークの導入によって恩恵を受ける、軍事環境で活用されるテクノロジーの簡単な説明です。これが完全なリストではないことを強調します。

  • IoT: IoT は、データを収集、保存、共有するために他のデバイス システムに接続された物理オブジェクトのネットワークです。主なニーズは、可用性、拡張性、電力、セキュリティです。これらはすべて、Military IoT (MIOT) デバイスに適用できます。 MIOT アプリケーションには、武器、ロボット、ドローン、車両などの軍事機器の管理と可視化を容易にする物流が含まれます。

  • ウェアラブル デバイス: これらのデバイスは、より少ない中断でより高速に動作し、より広いエリアをカバーできます。

  • 触覚インターネット: 触覚フィードバックを有効にすることで、人間と機械のインタラクションに新しい次元を追加します。

  • トラステッド コンピューティング: 敵への情報漏洩を回避するテクノロジーです。

  • エッジ コンピューティング: このテクノロジには、集中化されたデータ センターではなく、ユーザーのネットワークのエッジに近い場所でデータが保存および処理されます。

  • SDN (ソフトウェア定義ネットワーク) および NS (ネットワーク スライシング): 戦術分野では、これらのテクノロジーにより、異種の宛先を持つネットワークの一元管理が可能になり、戦術作戦に関係するすべての通信の世界的な可視性が大幅に向上します。

使用例

以下は、5G/6G テクノロジーから恩恵を受ける可能性のある主な使用例です。

CU 1: 捜索、救助、医療搬送

救助の主な作戦任務は、戦闘中に死亡した乗組員および生存している可能性のある隊員の位置を特定し、連絡し、回収することです。帯域幅が広いほど、より多くの情報をより詳細に交換できるようになります。心拍数や血圧などを測定できるセンサーを備えた戦場のIoT (IoBT) により、兵士の健康状態をリアルタイムで監視し、このデータを専門の医療センターや救助チームに直接送信できる可能性が保証されます。このようにして、検出とサポートの時間を短縮すると同時に、このタイプの操作で基本となる正確な位置特定を保証することができます。

CU 2: 従来の音声サービスの仮想化

分離の可能性により、重要な通信サービス (プッシュ トゥ トーク)、オンデマンド カバレッジ、および衛星バックホールの使用がセグメント化され、分離され、制限される可能性があります。これは、敵の攻撃に直面した場合、ネットワークのすべてのセグメントが関与するわけではないことを意味し、この種のサービスの回復力が向上します。

CU 3: 電子戦

このシナリオは、通信または通信が行われるスペクトルを遮断または妨害することによって、敵の電磁スペクトルを使用および悪用することを指します。トラステッド コンピューティングとエッジ コンピューティングをエンド ユーザーの近くに移動することで、これらの環境をより安全に分散できるようになります。

CU 4: 部隊訓練

仮想現実デバイスの助けを借りて、実際のシナリオに非常によく似たコンピューターで再現されたシナリオをシミュレートすることができるため、兵士は任務で使用する実際の装備を備えた環境で訓練することができます。拡張現実は、兵士が敵を発見したり、戦場から情報を得る能力を向上させるのにも役立ちます。トラステッド コンピューティングとエッジ コンピューティング、および触覚インターネットと戦術インターネットは、仮想現実と拡張現実を使用するために必要なテクノロジーであり、セキュリティと帯域幅容量が必要です。

導入における課題

5G および将来の 6G ネットワークに関連するテクノロジーは、軍事通信にとって課題となっています。新世代のモバイル ネットワークは、戦術分野で新技術を使用するための基本的なパフォーマンスと機能を保証するのに役立ちますが、標準の開発における完全なビジョンと仲介、およびサプライ チェーンの継続的なチェックがなければ、それは不可能です。実際、オープンで相互運用可能な標準となる十分なセキュリティと制御のレベルを取得します。

結論

モバイル ネットワークの開発と導入の増加が、新しいテクノロジー開発の基本的な鍵となることは明らかであり、同じテクノロジーが戦術作戦において大きな利点をもたらす可能性があることは明らかです。帯域幅、柔軟性、遅延の削減は、今日 5G ネットワークがすでに提供している重要な側面の一部にすぎません。

普遍的な標準への収斂は、ICT 分野では常に起こっている傾向でもあり、それが他の分野でも続いても不思議ではありません。

ソース

* Genesio Di Sabatino は、ICT 分野で 20 年以上の経験を持つ専門家で、サイバーセキュリティ、クラウド インフラストラクチャ、ネットワーキングを専門としています。彼は 8 年の G2009 のネットワーク インフラストラクチャの構築に参加し、国家国民保護局と数年間協力しました。彼は、PEC、デジタル署名、SPID などの国家デジタル信頼サービスのリーダー向けのインフラストラクチャの作成と管理、デジタル トランザクション管理および関連する GRC 管理のスキルの習得を担当していました。彼は現在、BeDisruptive でテクノロジー責任者の役割を果たしています。彼のキャリアは、新興テクノロジーに対する強い情熱と、複雑な ICT インフラストラクチャの管理における確かな経験によって特徴付けられます。