劉尚東

（軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院，北京 100141）

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)概念的不斷發(fā)展和應(yīng)用，無(wú)線通信技術(shù)在軍事領(lǐng)域，尤其是戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)領(lǐng)域扮演著越來(lái)越重要的角色。無(wú)線通信技術(shù)可以為戰(zhàn)術(shù)邊緣的作戰(zhàn)人員提供戰(zhàn)場(chǎng)統(tǒng)一態(tài)勢(shì)和信息服務(wù)，支持從傳感器到射手的高效協(xié)同，保障指控命令實(shí)時(shí)可達(dá)，是將信息優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)斗力的關(guān)鍵手段。

軍事無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展與軍事戰(zhàn)爭(zhēng)的演變息息相關(guān)。最早無(wú)線通信技術(shù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是為軍事通信和指揮服務(wù)。在第二次世界大戰(zhàn)以及冷戰(zhàn)時(shí)期，隨著軍事研究領(lǐng)域人力、物力、財(cái)力的大量投入，涌現(xiàn)出了大量先進(jìn)的無(wú)線通信技術(shù)和裝備，例如擴(kuò)頻通信技術(shù)、Link16數(shù)據(jù)鏈等。但隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束，世界轉(zhuǎn)入和平發(fā)展時(shí)期，軍事設(shè)備和技術(shù)研究方面的投資被大量縮減，軍用無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展也變得緩慢，部分項(xiàng)目被停滯、延期、甚至取消。目前很多軍用無(wú)線通信設(shè)備仍然基于十幾年前甚至冷戰(zhàn)時(shí)期的技術(shù)，這很難滿足新的作戰(zhàn)形式對(duì)通信和信息能力的需求。另外傳統(tǒng)軍事通信系統(tǒng)經(jīng)常采用專門設(shè)計(jì)的技術(shù)以滿足其特殊的應(yīng)用場(chǎng)景需求，導(dǎo)致其不具備靈活更新以支撐新的作戰(zhàn)應(yīng)用需求的能力，并且這些系統(tǒng)大部分都是獨(dú)立開發(fā)的，存在互操作性差、易用性不好、采購(gòu)周期長(zhǎng)、后勤和支持體系開銷大、維護(hù)成本高等問題。

另一方面，民用無(wú)線通信技術(shù)在最近幾十年的發(fā)展十分迅速，基于標(biāo)準(zhǔn)化的研發(fā)模式，蜂窩網(wǎng)從2G發(fā)展到5G，無(wú)線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、物聯(lián)網(wǎng)等也在相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域具有不俗的表現(xiàn)。民用無(wú)線通信領(lǐng)域在物理層、多址接入層以及網(wǎng)絡(luò)層都涌現(xiàn)了大量的先進(jìn)技術(shù)，使民用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在吞吐量、時(shí)延、覆蓋范圍等方面的性能得到了巨大的提升。

基于目前軍事領(lǐng)域比較迫切的高性能無(wú)線通信需求以及其現(xiàn)有通信能力不足的現(xiàn)狀，將民用無(wú)線通信領(lǐng)域先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，能夠減小軍事無(wú)線通信的研發(fā)周期和經(jīng)費(fèi)開銷，提高軍事無(wú)線通信系統(tǒng)的通信能力，更好的支撐軍事作戰(zhàn)的需求。同時(shí)也充分順應(yīng)軍民融合的趨勢(shì)，擴(kuò)展民用技術(shù)的應(yīng)用范圍，進(jìn)一步促進(jìn)民用技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新。

1 民用無(wú)線通信技術(shù)

1.1 民用無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展概述

為了研究民用無(wú)線通信技術(shù)的軍事應(yīng)用，首先從多樣性和技術(shù)指標(biāo)兩方面對(duì)目前民用無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。

基于不同的應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用需求，民用無(wú)線通信領(lǐng)域發(fā)展了多種多樣的通信技術(shù)。根據(jù)其覆蓋范圍，民用無(wú)線通信技術(shù)可以分為近場(chǎng)通信、無(wú)線個(gè)域網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)和無(wú)線城域網(wǎng)[1]，具體如圖1所示。

圖1 民用無(wú)線通信技術(shù)

圖2 民用通信技術(shù)傳輸速率發(fā)展

在技術(shù)指標(biāo)方面，圖2展示了無(wú)線局域網(wǎng)和無(wú)線城域網(wǎng)在物理層速率的發(fā)展情況。從圖中可以看出，在短短二十多年間，民用無(wú)線通信技術(shù)的物理層速率呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，從kbps量級(jí)迅速提高到Gbps量級(jí)。

從上面的描述可以看出，一方面針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景已經(jīng)發(fā)展了多種民用無(wú)線通信技術(shù)，另一方面每種民用技術(shù)也在不斷的更新?lián)Q代以提升其性能。同時(shí)，每種民用無(wú)線技術(shù)都有其特殊的應(yīng)用場(chǎng)景和通信能力，沒有一種萬(wàn)能無(wú)線通信技術(shù)可以適用于各種場(chǎng)合，這也意味著民用無(wú)線通信技術(shù)不能簡(jiǎn)單的直接應(yīng)用到軍事領(lǐng)域，必須經(jīng)過(guò)深入的分析和必要的修改完善。

1.2 民用無(wú)線通信技術(shù)的推動(dòng)因素

分析推動(dòng)民用無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的因素有助于理解民用無(wú)線通信技術(shù)的技術(shù)背景和出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)而支撐分析將其應(yīng)用到軍事領(lǐng)域的挑戰(zhàn)和可能存在的問題。

推動(dòng)民用無(wú)線技術(shù)發(fā)展的因素主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容：無(wú)線技術(shù)領(lǐng)域的資源限制、其他領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)、用戶需求的不斷增長(zhǎng)，下面進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。

1.2.1 無(wú)線技術(shù)本身的資源限制

無(wú)線通信技術(shù)的傳輸媒介主要是電磁波，具有良好傳輸特性的電磁波頻段是一個(gè)有限的資源，而且通常商用頻段是極其昂貴的。這促使民用無(wú)線通信技術(shù)不斷的通過(guò)改進(jìn)調(diào)制解調(diào)、編解碼、多址接入等技術(shù)以提高在有限帶寬的頻譜上的傳輸效率。

1.2.2 其他領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)

非無(wú)線通信領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展有時(shí)會(huì)間接的促使無(wú)線通信技術(shù)提升其性能。例如在計(jì)算領(lǐng)域的云計(jì)算技術(shù)，通過(guò)虛擬化等技術(shù)提供了云端的計(jì)算和儲(chǔ)存等能力，用戶設(shè)備不需要負(fù)擔(dān)繁重的計(jì)算和存儲(chǔ)，只需要在需要這些計(jì)算或存儲(chǔ)服務(wù)時(shí)，從云端直接請(qǐng)求服務(wù)到本地即可。這種方式極大的提高了對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬和時(shí)延的要求。

1.2.3 用戶需求的不斷增長(zhǎng)

迅速擴(kuò)大的用戶群體以及用戶不斷增長(zhǎng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用需求是推動(dòng)無(wú)線技術(shù)進(jìn)步的又一個(gè)主要因素。用戶一方面享受各種新的無(wú)線技術(shù)帶來(lái)的便利和靈活性，另一方面樂于為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備付出金錢和精力以支持其更好的發(fā)展。

1.3 目前民用無(wú)線通信關(guān)鍵技術(shù)

在本小節(jié)我們簡(jiǎn)要介紹目前民用無(wú)線通信的關(guān)鍵技術(shù)。

多輸入多輸出：多輸入多輸出技術(shù)通過(guò)將多個(gè)天線置于發(fā)送端和接收端，可以實(shí)現(xiàn)空間分集增益，空間多路復(fù)用增益以及空間陣列增益，提高系統(tǒng)的容量和鏈路的可靠性。

認(rèn)知無(wú)線電：認(rèn)知無(wú)線電根據(jù)檢測(cè)到的頻譜使用情況動(dòng)態(tài)調(diào)整頻譜的競(jìng)爭(zhēng)，以提高頻譜的使用效率。

全雙工：通過(guò)先進(jìn)的干擾消除技術(shù)，無(wú)線設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)同頻發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，進(jìn)而大幅提升傳輸無(wú)線信道傳輸效率。

非正交多址：非正交多址通過(guò)多用戶檢測(cè)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶在相同的時(shí)域、頻域、空域等多維度同時(shí)發(fā)送信息，從而提升信道容量。

2 民用無(wú)線通信技術(shù)的軍事應(yīng)用

2.1 應(yīng)用方式

在軍事應(yīng)用中引入民用無(wú)線通信技術(shù)主要包括以下形式：

（1）直接將基于民用無(wú)線通信技術(shù)的設(shè)備應(yīng)用在軍事應(yīng)用中，例如采購(gòu)民用的無(wú)線 AP，移動(dòng)設(shè)備等。

（2）在民用無(wú)線通信設(shè)備上增加專門的保密模塊等以適應(yīng)軍事作戰(zhàn)的需求。

（3）在軍事設(shè)備研制中引入民用無(wú)線通信技術(shù)，用于增強(qiáng)和改進(jìn)軍事通信設(shè)備的性能。

通常而言，任何一種技術(shù)在應(yīng)用于解決某個(gè)問題時(shí)都有其優(yōu)勢(shì)和不足，將民用通信技術(shù)應(yīng)用于軍事通信領(lǐng)域也是如此，并且這種優(yōu)勢(shì)或不足針對(duì)具體作戰(zhàn)應(yīng)用的不同而不同。

2.2 民用無(wú)線通信技術(shù)在軍事應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

將民用無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的主要優(yōu)點(diǎn)包括但不限于下述內(nèi)容[2]：

2.2.1 更低的研制成本和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

相對(duì)于軍事技術(shù)，民用技術(shù)更注重市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，傾向于最小化產(chǎn)品成本并最大化市場(chǎng)收益。引入民用無(wú)線通信技術(shù)可以減少軍事無(wú)線通信裝備的研制成本和研制復(fù)雜度，避免不必要的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 更快的購(gòu)置和裝備周期

軍事無(wú)線通信系統(tǒng)的新技術(shù)裝備通常需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的研制、購(gòu)置、裝備周期，而面向市場(chǎng)的民用無(wú)線通信技術(shù)則追求更短的設(shè)計(jì)周期和更多的技術(shù)更新，保障用戶能夠盡快使用上最新的科技。

2.2.3 更穩(wěn)定的后勤和支撐體系

民用技術(shù)具有龐大的技術(shù)研究隊(duì)伍、設(shè)備制造商和服務(wù)提供商，并且大部分技術(shù)都基于標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議。采用民用技術(shù)可以減輕軍隊(duì)繁重的后勤和支撐系統(tǒng)，方便的擴(kuò)充裝備數(shù)量以及便捷獲取支撐服務(wù)。

2.2.4 更良好的易用性

軍事無(wú)線通信設(shè)備往往需要復(fù)雜的操作，而為了向不同知識(shí)層次的用戶提供服務(wù)，民用無(wú)線設(shè)備的簡(jiǎn)單和易用性遠(yuǎn)超于軍事設(shè)備，同時(shí)作戰(zhàn)人員在日常生活中也會(huì)接觸和使用類似的民用設(shè)備，因此他們更傾向于使用民用技術(shù)。

2.2.5 更優(yōu)秀的互操作性

民用無(wú)線通信系統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議開發(fā)，不同版本標(biāo)準(zhǔn)的迭代具有一定的規(guī)律和兼容性，下一代新技術(shù)可以很方便的和現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行兼容。而一般軍事無(wú)線通信系統(tǒng)則基于獨(dú)立的目標(biāo)和基于獨(dú)立的機(jī)構(gòu)開發(fā)，互操作性不足。

需要注意的是，引入民用無(wú)線通信技術(shù)的某個(gè)優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)某種具體應(yīng)用而言的，并不是所有引入到軍事領(lǐng)域的民用無(wú)線通信技術(shù)都能體現(xiàn)上述所有的優(yōu)點(diǎn)。

2.3 民用無(wú)線通信技術(shù)在軍事應(yīng)用中的不足

由于設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)理念的差異，將民用無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域也存在諸多不足之處，具體包括但不限于下述內(nèi)容：

2.3.1 缺乏成熟的驗(yàn)證機(jī)制

更快的購(gòu)置和裝備周期是引入民用無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也帶了一定的問題。軍事作戰(zhàn)對(duì)于通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性要求非常高，傳統(tǒng)軍事通信系統(tǒng)在裝備以前需要進(jìn)行大量的測(cè)試與驗(yàn)證，而民用無(wú)線通信技術(shù)往往為了搶占市場(chǎng)在未成熟時(shí)就開始推向市場(chǎng)，并隨著使用而不斷的更新完善。不成熟的技術(shù)應(yīng)用在戰(zhàn)場(chǎng)上可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

2.3.2 難以維持的信息優(yōu)勢(shì)能力

網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的關(guān)鍵目標(biāo)之一在于通過(guò)保持信息優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)精確的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和迅速的決策能力，這依賴于領(lǐng)先對(duì)手的無(wú)線通信能力。而如果在軍事領(lǐng)域大量依賴民用無(wú)線通信技術(shù)和裝備，對(duì)手也可以獲取類似的技術(shù)和能力以及類似后勤和支撐系統(tǒng)，同時(shí)還可能具備針對(duì)性的通信系統(tǒng)打擊能力。

2.3.3 難以提供軍事需求的安全保障

民用無(wú)線通信技術(shù)很難支持軍事領(lǐng)域的安全性要求。這是因?yàn)槊裼妙I(lǐng)域并沒有嚴(yán)格的純分布式網(wǎng)絡(luò)、嚴(yán)格分級(jí)的端到端服務(wù)、分級(jí)的安全和加密等需求，同時(shí)民用無(wú)線通信技術(shù)的抗干擾和抗毀頑存能力也無(wú)法達(dá)到軍事領(lǐng)域的需求。

2.3.4 有限的移動(dòng)性

很多民用無(wú)線通信技術(shù)都不支持軍事應(yīng)用的高速移動(dòng)性需求，甚至部分民用技術(shù)都沒有考慮多普勒頻移效應(yīng)，另外一些民用無(wú)線通信技術(shù)高度依賴于基礎(chǔ)設(shè)施，這也導(dǎo)致其很難直接應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。

2.3.5 QoS支持不足

軍事領(lǐng)域?qū)I(yè)務(wù) QoS保障的需求與民用領(lǐng)域的QoS需求有很大的不同。軍事領(lǐng)域的QoS是基于任務(wù)和應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的多級(jí)QoS需求，并獨(dú)立于所運(yùn)行的環(huán)境，而民用無(wú)線通信的QoS主要還處于簡(jiǎn)單的分級(jí)甚至盡力而為的階段，QoS支持的不足往往會(huì)影響作戰(zhàn)效果。

2.3.6 無(wú)法應(yīng)對(duì)作戰(zhàn)環(huán)境的復(fù)雜性

民用無(wú)線通信技一般僅考慮正常的工作環(huán)境，但是軍事環(huán)境往往是非常惡劣的，包括雨雪、沙漠、灰塵、高溫或極寒環(huán)境等等，民用無(wú)線通信技術(shù)和裝備可能在這些環(huán)境中性能急劇下降甚至根本無(wú)法使用。

3 軍民融合背景下無(wú)線通信技術(shù)民技軍用的研究思路

美軍在冷戰(zhàn)結(jié)束后開始逐步重視在國(guó)防領(lǐng)域引入民用無(wú)線通信技術(shù)。1994年，美國(guó)國(guó)防部簽署了支持使用民用貨架產(chǎn)品（COTS）技術(shù)用于解決國(guó)防部通信需求的備忘錄。1996年，DARPA進(jìn)行了民用無(wú)線通信技術(shù)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用的可行性研究，其報(bào)告指出在商業(yè)領(lǐng)域巨大的推動(dòng)力會(huì)促使民用無(wú)線通信技術(shù)在 10年左右的時(shí)間會(huì)發(fā)展到在很大程度上滿足無(wú)線軍事通信的需求，軍事領(lǐng)域引入民用無(wú)線通信技術(shù)將會(huì)獲得很大的收益。后續(xù)美軍諸如GIG，JTRS，JIE等項(xiàng)目都體現(xiàn)了民技軍用的思想和理念。

目前，軍民融合已經(jīng)被確定為我國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略，軍用無(wú)線通信領(lǐng)域應(yīng)該順應(yīng)這種大趨勢(shì)，深入研究民用無(wú)線技術(shù)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用的可行性、方法和途徑[3]。國(guó)防領(lǐng)域的研究人員不能局限于傳統(tǒng)的封閉技術(shù)研究模式，要深入學(xué)習(xí)和掌握民用無(wú)線技術(shù)，跟蹤民用無(wú)線技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)不能盲目迷信民用無(wú)線技術(shù)的先進(jìn)性能指標(biāo)，需要充分分析在軍事領(lǐng)域中引入民用無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以及帶來(lái)的不足，針對(duì)不同的民用技術(shù)的特點(diǎn)確立該技術(shù)在軍事領(lǐng)域的引入方式。另外還應(yīng)該積極參與民用無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定會(huì)議和活動(dòng)，在一定程度上推動(dòng)民用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)向滿足軍事需求的方向上發(fā)展。

4 總結(jié)

在軍民融合大背景下，將先進(jìn)的民用無(wú)線通信技術(shù)引入軍事領(lǐng)域可以促進(jìn)軍隊(duì)作戰(zhàn)能力的提升，并擴(kuò)展民用技術(shù)的應(yīng)用范圍。但是由于設(shè)計(jì)目標(biāo)和應(yīng)用場(chǎng)景的不同，民用無(wú)線通信技術(shù)并不能直接照搬到軍事領(lǐng)域，需要深入分析民用技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足，針對(duì)不同的技術(shù)特點(diǎn)采用不同的應(yīng)用方式。

本文分析了軍事領(lǐng)域無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的不足，介紹了民用無(wú)線技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、影響因素以及目前的關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而分析了民用無(wú)線通信技術(shù)在軍事應(yīng)用中的主要應(yīng)用方式以及優(yōu)勢(shì)和不足之處，并給出了在軍民融合背景下民用無(wú)線技術(shù)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用的研究思路。

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