Hvordan militæret vil kjempe ved å bruke 5G i elektromagnetisk spektrum

Enten det er for å slå opp morsomme kattevideoer eller betjene et robotsystem ved hjelp av trådløst internett, har 5G blitt en stift i hverdagen til mange.

Men for Pentagon har kommunikasjonsteknologien blitt en sentral muliggjører for en annen mer kritisk funksjon - evnen til å utnytte det elektromagnetiske spekteret for operasjoner.

En betydelig mengde militære våpensystemer og applikasjoner avhenger av det elektromagnetiske spekteret - frekvensområdet eller bølgelengdene til elektromagnetisk energi - for å fungere, ifølge en rapport fra Congressional Research Service publisert i august 2021.

Spekteret støtter militære operasjoner i dag ved å koble sammen trådløs kommunikasjon, satellitter, signalintelligens og radarteknologier som støtter situasjonsbevissthet og elektronisk krigføring, heter det i rapporten, med tittelen "Oversikt over Forsvarsdepartementets bruk av det elektromagnetiske spekteret».

For å sikre at USA opprettholder sin fordel fremfor motstandere over et stadig mer komplekst, overbelastet og omstridt elektromagnetisk spektrum, eller EMS, ga forsvarsdepartementet ut sin Electromagnetic Spectrum Superiority Strategy i 2020. Den oppfordret avdelingen til å utvikle evner og retningslinjer som støtter elektromagnetisk spektrum. operasjoner — koordinerte handlinger for å utnytte, angripe, beskytte og administrere det elektromagnetiske miljøet.

"I moderne krigføring er EMS-overlegenhet en ledende indikator og grunnleggende komponent for å oppnå overlegenhet i luft, land, hav, rom eller cyberspace," heter det i dokumentet.

En av de fremvoksende teknologiene Pentagon mener vil gi et avgjørende forsprang på fremtidige slagmarker - spesielt for elektromagnetiske spektrumoperasjoner - er femte generasjons trådløse nettverk kjent som 5G, sa Tom Rondeau, hoveddirektør for FutureG og 5G ved Pentagons kontor i Pentagon. Underforsvarssekretær for forskning og ingeniørfag.

«Det handler ikke bare om spekteret. Det handler ikke bare om radioen på kanten. Det handler om nettverket og kontrollen av den radiooverflaten, og det blir et virkelig kraftig verktøy for oss å bruke,” sa Rondeau under en paneldiskusjon på Association of Old Crows årlige symposium i Washington, DC

Kraften til 5G kommer fra dens evne til å utnytte høyere frekvenser på det elektromagnetiske spekteret, så vel som mellom- og lavfrekvensene som er tilgjengelige for forgjengeren 4G. Tillegget av høyfrekvensfrekvenser gjør at avdelingen kan overføre enorme mengder informasjon – for eksempel kritisk kommunikasjon som er nødvendig for operasjoner på kanten eller sensordata – med raskere hastighet og lavere ventetid, mens den manøvrerer rundt spekteret for å utføre handlinger på best mulig måte. - egnet frekvens.

Rondeau sammenlignet 4G med en motorvei i rushtiden - sakte og tett med trafikk.

«Du ønsker å differensiere tjenestene dine. Du vil ha adkomstveier og andre motorveier og lokale veier og innkjørsler, sa han. "Og det er det 5G begynner å tillate oss å gjøre - differensiere disse tjenestene og dele opp disse ressursene på en måte som lar deg tilpasse nettverket til applikasjonen din."

En annen fordel med 5G er den ekstra fleksibiliteten den gir brukerne gjennom teknologier som nettverksskjæring, sa Rondeau. På grunn av 5G-arkitekturens design kan operatører "skjære" deler av 5G-nettverket og lage et separat, isolert og sikkert nettverk som er skreddersydd for en applikasjons behov.

De skreddersydde nettverkene kan dekke forsvarsdepartementets etterspørsel etter unike nettverkskrav blant de forskjellige plattformene, sa han. Tidligere har organisasjoner måttet lage spesialbygde nettverk fra bunnen av for individuelle plattformer eller overholde krav til delte nettverk som Link 16, bemerket han.

"5G kommer til å tillate oss å trekke det sammen og hjelpe oss å lage de forskjellige ressurstjenestene - nettverket for båndbredde, ventetid, servicekvalitet - per applikasjon," sa han.

Pentagon har anerkjent viktigheten av 5G og dets potensielle bidrag til elektromagnetiske spektrumoperasjoner. I desember 2020 ga avdelingen ut en egen 5G-strategiimplementeringsplan som skisserte hvordan den ville akselerere utviklingen - både for innenlandske plattformer og amerikanske allierte og partnere.

Siden strategiens publisering har Pentagon tildelt kontrakter for 5G-testing og eksperimentering på 16 steder over hele landet, ifølge en pressemelding fra avdelingen.

På samme måte godkjente kongressen 120 millioner dollar mer enn Biden-administrasjonens forespørsel om 5G-teknologiutvikling, eksperimentering og overgangsstøtte i 2023 National Defense Authorization Act.

Forsvarsdepartementet vil også kunne operere på spekteret globalt ved å bruke 5G-infrastrukturen til USA og dets allierte, i henhold til Pentagons 5G-strategiimplementeringsplan. Disse kan være private, hybride eller offentlige nettverk, bemerket strategien.

For globale operasjoner som krever bruk av ikke-avdelingsspektrum, planlegger Pentagon å bruke 5G-teknologier "som ende-til-ende nettverksslicing og adaptive teknikker som dynamisk spektrumutnyttelse for å gjøre det mulig for DoD å oppnå den nødvendige evnen for å utføre oppdraget." strategien lest.

Marine Corps Maj. Ben Pimentel, kommunikasjonsoffiser og elektronikkingeniør, sa at evnen til å utføre elektromagnetiske spektrumoperasjoner sammen med en vertsnasjons normale nettverkstrafikk gir dem overtaket under "gråsone"-oppdrag før fullskala konfliktoperasjoner.

I løpet av dette vinduet er marinesoldater ute etter å "skaffe komplikasjoner og tanke for motstanderen," sa han på symposiet. "Å blande seg inn i normal trafikk kan være veldig nyttig."

"Ved å operere på tvers av vertsnasjonens 5G-infrastruktur, som vi er allierte eller partnere med, kommer den til å sette trafikken vår ved siden av der," la han til. "Hvis en motstander ønsker å iverksette tiltak mot det, kommer de også til å iverksette tiltak mot vårt allierte nettverk - og potensielt skade deres egen kommunikasjon."

Men USA og dets allierte er ikke de eneste nasjonene som utnytter 5G for elektronisk krigføring. Etter hvert som spekteret blir mer tilgjengelig over hele verden, får motstandere som Kina muligheten til å utnytte sikkerhetssårbarheter mot USA, bemerket Pentagons 5G-strategi.

"Kompleksiteten og mangfoldet til 5G-nettverk tilbyr et bredt spekter av potensielt forstyrrende alternativer for en motstander," står det. Pentagon kan stå i fare for at en motstander hacker nettverket eller med vilje blokkerer kommunikasjon, bemerket det.

Mens drift av 5G for elektromagnetiske spektrumoperasjoner har sikkerhetsrisikoer, er selve nettverket designet med sikkerhetstiltak innebygd på hvert lag, sa Sheryl Genco, seniorrådgiver i det globale telekommunikasjonsselskapet Ericsson. Som utvikler av 5G-kommunikasjon samarbeider selskapet med forsvarsdepartementet og kommersielle kommunikasjonsregulatorer.

"Det er veldig analogt med det som gjøres på en base," sa hun under diskusjonen. "Først har du perimeterforsvaret ditt. Så har du små ringer [av] forsvar rundt bygninger … på basen. Og så har du … sikkerhetsoffiserer som streifer rundt. Og det er akkurat det nettverket har.»

Videre er hvert lag av forsvar i 5G-nettverket forsterket av en null tillitsarkitektur, la hun til. Rammeverket for cybersikkerhet krever at alle brukere og data er autentisert og godkjent etter hver digital interaksjon.

"Denne autentiseringsprosessen ... på hvert trinn på veien over nettverket kommer til å gjøre det sikrere," sa Genco. "Og så, på toppen av det hele, er det nye konsepter som kan gjøre nettverket ditt eller gjøre ende-til-ende-sikkerheten mer robust - en av disse tingene er nettverksskjæring."

Men militære motstandere er ikke de eneste enhetene på det elektromagnetiske spekteret som forsvarsdepartementet trenger å bekymre seg for.

Behovet for avanserte kommunikasjonsteknologier i forbrukerverdenen har forårsaket en økende etterspørsel etter flere frekvensbånd som tidligere var reservert for føderale byråer, bemerket 2021 Congressional Research Service-rapporten. Med flere kommersielle selskaper som trenger seg inn i 5G, er det mulighet for at de kan forstyrre militære operasjoner, lød det.

Pentagon og kommersielle partnere ser på spektrumdelingspolitikk og teknologier som vil tillate både forsvars- og kommersielle sektorer å dele bånd på det elektromagnetiske spekteret uten forstyrrelser.

Imidlertid har beslutningstakere og interessenter snakket om spektrumdeling i flere tiår, og forsøkt å samkjøre insentivene til både den kommersielle og føderale sektoren, bemerket Rondeau.

"Vi har ikke de samme insentivene, og vi vil aldri ha de samme insentivene. Jeg tror ikke det er løsningen, sa han. "Jeg vil heller gå på det som: 'Hvordan gjør vi faktisk sameksistens mulig? Hvordan bygger vi teknologier som kan muliggjøre sameksistens og overvinne noen av disse problemene?'»

Mens flere føderale og kommersielle byråer fortsatt forstår hva retningslinjene og standardene for spektrumdeling bør være, understreket Pimentel at "teknologiske løsninger for spektrumdeling kan lindre noe av dette."

Selv om 5G fortsatt er en teknologi i utvikling, ser Pentagon og industrien allerede frem til fremtidige generasjoner av kommunikasjon – som 6G eller FutureG – og deres brukstilfeller for elektromagnetiske spektrumoperasjoner.

Neste generasjons nettverk kan føre til bedre integrert sansing og kommunikasjon, sa Pimental. Ettersom behovet og teknologien for 5G-kommunikasjon vokser, øker også tettheten og utplasseringen av avanserte radiotilgangsnettverk som kan tillate krigskrigere å føle miljøet deres, sa han.

"Så, i motsetning til å bare tenke på det som en kommunikasjonsplattform, fra et EW-perspektiv vil jeg oppfordre deg til å tenke på det som en sanseplattform," sa han.

Marine Corps utvikler evner som bruker 5G-radiotilgangsnettverk til å produsere radiofrekvensspektrumkart for å gi tjenesten en ide om hva som skjer på forskjellige frekvenser på forskjellige steder, sa han.

Evnen kan også hjelpe korpset med å identifisere mulige mål eller til og med dempe forstyrrelser på spekteret "som nå danner grunnlaget for et elektronisk støtteoppdrag, som kan informere det elektroniske angrepet," sa han.

Genco la til at etter hvert som innovasjonen fortsetter, vil fremtidige generasjoner av trådløs kommunikasjon bygge på teknologien til 5G og samtidig åpne opp nye markeder og virksomheter rundt muligheten.

Neste generasjons trådløst er realiseringen av 5G-løftet, sa hun. «Det er ubegrensede tilkoblingsmuligheter, alt kan kobles sammen. Det er millioner av sensorer i en kvadratkilometer – det slår meg rett og slett.

Les hele historien her ...