美海军继续探索海上4G LTE移动通信应用

2015-02-02
国外国防科技文献资料快报   
[据C4ISR网站2015年1月23日报道 ] 美海军在舰船之间提供高速率4G LTE移动通信网络的试点一年后，继续探索在船上使用4G的LTE的一系列挑战。
美海军有很好地应用LTE的技术基础，它将通过船舰之间或船舰与飞机之间的无缝共享视频和数据，提供一种增强的战术级态势感知能力。美海军航空系统司令部的综合作战能力快速反应项目管理办公室舰队顾问主任约翰托雷斯称，“当每一个海军或水手可以看到将要发生什么，而没有未知的情况时，将极大提升战士的作战能力和水准。”尽管4G LTE的应用有潜在的巨大优势，然而在船舰部署4G LTE网络使服务实用化方面仍面临一系列问题的挑战，主要包括信号干扰问题和安全问题。
信号干扰
今天的探索应用将建立在2014年2月进行的广泛LTE试点基础之上。当时在波斯湾作业的一对船舰上，以及圣安东尼奥的两栖攻击舰、军舰和运输码头上完成LTE示范，耗资1600万美元。船舰上配备了基于微波的无线广域网（WWAN），支持水手们在不同船舰间声音、文字和视频的通信，能够实时传送直升机系统产生的视频流，通信范围高达20海里。托雷斯称，“我们做了大量的实验和示范，发现该技术可以在这样的环境下进行工作。”不过，依然存在来自内部和外部的干扰信号的问题。
随着带宽需求的增加，频谱资源越来越紧张，电信行业正在推动的电磁频谱被分配到商业方面。根据最近Jupiter Research公司的研究发现，2014年的4G LTE用户将超过2.2亿。这种大规模的商业应用增加了军事通信与现有商用通信共同使用频谱的机会，例如当船舰靠近海岸或在国外工作是，船舰之间使用LTE频谱通信就会遇到问题。为海军建造移动通信网络的LGS创新公司CEO凯文凯利称，“当我在海上，我可以使用任何频谱进行广播，但是当我靠近港口之后，就会干预别人的频谱使用，这就是干扰的问题。”在这种情况下，船舰使用频谱资源则需要获得当地运营商授权。
另外，船上自由的电子设备也会干扰LTE网络。美海军LTE十点的主要供应商Oceus网络公司首席运营官COO杰夫哈曼称，”在船上还会有其他很多电子系统在运行，例如雷达系统、常规的无线电系统，以及其他使用无线电频率的系统。这是一个非常复杂的射频环境，以至于必须非常小心广播的使用。”当然除此之外，敌人的故意扰乱通信同样是潜在的干扰源。安全问题
另一个正在进行的研究的领域是安全问题。正如人们所预料的，大部分的海军飞行员测试涉及到系统的安全性，初步测试结果是令人满意的，托雷斯和其他人说，海军仍有地区可以覆盖未来的LTE网络，并确保安全操作。
在最初的试验中，美海军与国家安全局合作保密项目，实施机构商用解决方案，构建和测试组件可用于保密系统的方法论。虽然传送在一个基本水平上加密，程序员现在正在把网络提升到秘密级标准。为达到该目标，他们采用联合作战的LTE部署（JOLTED）战术技术方法。
谈及到安全问题，以及在LTE领域内的其他问题，规划者正在寻找打破现成技术商用化系统和海军电信系统之间的平衡的方法。曾为海军濒海战斗舰提供抗干扰技术的无线移动通信Bascom Hunter公司总裁安德烈称，“LTE在商用中一般可以提供高效率和高数据速率的通信应用。其并没有针对第三方的干扰而设计，并没有关注通信的鲁棒性。”因此，结合商用技术的舰载LTE是海军规划者面临的愿景和挑战。
在早期的示范中，针对LTE相关领域的研究和开发，已经投资近300亿美元。托雷斯说，“我们要充分利用行业成果，进行简单的修改完成我们的工作。这些修改将不可避免地会没有那么简单。”正如军事安全需要远远超越现成的产品，海军在物理形状上的要求也同样存在。例如，用在船上环境或直升机上的设备要求具有非常占用有限的物理空间。而大多数商用通信解决方案中尚未考虑适应其空间应用的需求。相对而言，他们在地面机房部署设备更容易完成。
试点项目的规划者必须使商用技术满足这些特定的物理需求。最初的直升机硬件要求3X3英尺，而最终工程设计为18×18英寸，重量在50磅以下，埃里克说塔姆克，海军项目中Oceus网络公司的主任。这种适应正是海军未来更广泛的LTE通信技术需要进一步完善的。
关注商用技术应用扩展到最终用户需求，所要做的不是技术限制的问题，而是文化问题。军舰和圣安东尼奥船员接受了免费的Android智能手机，一个可支持高带宽通信的智能手机。哈曼说，“他们想在智能手机上facebook、发送电子邮件。因此，我们要向最终用户说明该手机将不能连接到港口的商用网络，并且不能够安装商用应用程序。”同时，商用手机在舰对舰的LTE环境下确实具有一定的优势。同样的熟悉感可能有助于应用操作的简化。
经历了第一次试点一年后的今天，海军继续解决舰载LTE的问题。托雷斯说，“我们仍将继续尝试，最终为领导人提供他做决定所需要的数据。”


（工业和信息化部电子科学技术情报研究所  孔 勇）