Hoe het leger zal vechten met behulp van 5G in het elektromagnetische spectrum

Of het nu gaat om het opzoeken van grappige kattenvideo's of het bedienen van een robotsysteem via draadloos internet, 5G is voor velen een nietje in het dagelijks leven geworden.

Maar voor het Pentagon is de communicatietechnologie een belangrijke factor geworden voor een andere, meer kritieke functie: het vermogen om het elektromagnetische spectrum te benutten voor operaties.

Volgens een rapport van de Congressional Research Service dat in augustus 2021 is gepubliceerd, is een aanzienlijk aantal militaire wapensystemen en -toepassingen afhankelijk van het elektromagnetische spectrum - het bereik van frequenties of golflengten van elektromagnetische energie - om te werken.

Het spectrum ondersteunt tegenwoordig militaire operaties door draadloze communicatie, satellieten, signaalintelligentie en radartechnologieën te koppelen die situationeel bewustzijn en elektronische oorlogsvoering ondersteunen, aldus het rapport, getiteld "Overzicht van het gebruik van het elektromagnetische spectrum door het ministerie van Defensie. '

Om ervoor te zorgen dat de Verenigde Staten hun voordeel ten opzichte van tegenstanders behouden in een steeds complexer, overbelast en betwist elektromagnetisch spectrum, of EMS, heeft het ministerie van Defensie in 2020 zijn Electromagnetic Spectrum Superiority Strategy uitgebracht. Het riep het departement op om capaciteiten en beleid te ontwikkelen die het elektromagnetische spectrum ondersteunen. operaties — gecoördineerde acties om de elektromagnetische omgeving te exploiteren, aan te vallen, te beschermen en te beheren.

"In moderne oorlogsvoering is EMS-superioriteit een leidende indicator en een fundamenteel onderdeel van het bereiken van superioriteit in lucht, land, zee, ruimte of cyberspace", aldus het document.

Een van de opkomende technologieën die volgens het Pentagon een beslissende voorsprong zullen geven op toekomstige slagvelden – vooral voor operaties op het gebied van het elektromagnetische spectrum – is het draadloze netwerk van de vijfde generatie dat bekend staat als 5G, zei Tom Rondeau, hoofddirecteur voor FutureG en 5G bij het kantoor van het Pentagon. Staatssecretaris van Defensie voor Onderzoek en Techniek.

“Het gaat niet alleen om het spectrum. Het gaat niet alleen om de radio aan de rand. Het gaat om het netwerk en de controle van dat radio-oppervlak, en dat wordt een heel krachtig hulpmiddel voor ons om te gebruiken, 'zei Rondeau tijdens een paneldiscussie op het jaarlijkse symposium van de Association of Old Crows in Washington, DC

De kracht van 5G komt voort uit het vermogen om gebruik te maken van hogere frequenties op het elektromagnetische spectrum, evenals de midden- en lage frequenties die toegankelijk zijn door zijn voorganger 4G. Door de toevoeging van frequenties met een hoog bereik kan de afdeling enorme hoeveelheden informatie - zoals kritieke communicatie die nodig is voor bewerkingen aan de rand of sensorgegevens - met een hogere snelheid en lagere latentie verzenden, terwijl ze door het spectrum manoeuvreert om acties op de beste manier uit te voeren -geschikte frequentie.

Rondeau vergeleek 4G met een snelweg tijdens de spits: langzaam en vol verkeer.

“Je wilt je diensten differentiëren. U wilt toegangswegen en andere snelwegen en lokale wegen en opritten hebben, 'zei hij. "En dat is wat 5G ons in staat stelt om te doen: die services differentiëren en die bronnen splitsen op een manier waarmee u het netwerk kunt aanpassen aan uw toepassing."

Een ander voordeel van 5G is de extra flexibiliteit die het gebruikers biedt door middel van technologieën zoals netwerkslicing, zei Rondeau. Vanwege het ontwerp van de 5G-architectuur kunnen operators delen van het 5G-netwerk 'afknippen' en een afzonderlijk, geïsoleerd en veilig netwerk creëren dat is afgestemd op de behoeften van een toepassing.

Die op maat gemaakte netwerken kunnen voorzien in de vraag van het ministerie van Defensie naar unieke netwerkvereisten voor zijn verscheidenheid aan platforms, zei hij. In het verleden moesten organisaties vanaf het begin speciaal gebouwde netwerken creëren voor individuele platforms of zich houden aan de vereisten voor gedeelde netwerken zoals Link 16, merkte hij op.

"5G stelt ons in staat om dat samen te brengen en ons te helpen die verschillende resourceservices - het netwerk voor bandbreedte, latentie, quality-of-service-eisen - per applicatie te maken", zei hij.

Het Pentagon heeft het belang van 5G en zijn potentiële bijdragen aan operaties in het elektromagnetische spectrum erkend. In december 2020 bracht de afdeling een apart implementatieplan voor de 5G-strategie uit waarin werd geschetst hoe het de ontwikkeling ervan zou versnellen - zowel voor binnenlandse platforms als die van Amerikaanse bondgenoten en partners.

Sinds de publicatie van de strategie heeft het Pentagon contracten gegund voor 5G-testen en -experimenten op 16 locaties in het hele land, volgens een persbericht van de afdeling.

Evenzo gaf het Congres toestemming voor $ 120 miljoen meer dan het verzoek van de regering-Biden voor de ontwikkeling van 5G-technologie, experimenten en overgangsondersteuning in de National Defense Authorization Act van 2023.

Het ministerie van Defensie zal ook wereldwijd op het spectrum kunnen opereren door gebruik te maken van de 5G-infrastructuur van de Verenigde Staten en zijn bondgenoten, volgens het 5G-strategie-implementatieplan van het Pentagon. Dit kunnen private, hybride of openbare netwerken zijn, aldus de strategie.

Voor wereldwijde operaties die het gebruik van niet-departementale spectrums vereisen, is het Pentagon van plan om 5G-technologieën te gebruiken "zoals end-to-end netwerkslicing en adaptieve technieken zoals dynamisch spectrumgebruik om DoD in staat te stellen de capaciteit te bereiken die nodig is om de missie te volbrengen", de strategie gelezen.

Majoor Ben Pimentel van het Korps Mariniers, communicatieofficier en elektronica-ingenieur, zei dat de mogelijkheid om elektromagnetische spectrumoperaties uit te voeren naast het normale netwerkverkeer van een gastland hen de overhand geeft tijdens "grijze zone" -missies voorafgaand aan grootschalige conflictoperaties.

Tijdens dit venster proberen mariniers "de tegenstander ingewikkeld te maken en na te denken", zei hij op het symposium. "Opgaan in het normale verkeer kan erg handig zijn."

"Opererend in de 5G-infrastructuur van het gastland, waarmee we bondgenoten of partners zijn, zal het ons verkeer daarheen brengen", voegde hij eraan toe. "Als een tegenstander daar actie tegen wil ondernemen, zal hij ook actie ondernemen tegen het netwerk van onze bondgenoot - en mogelijk schade toebrengen aan zijn eigen communicatie."

De Verenigde Staten en hun bondgenoten zijn echter niet de enige landen die 5G gebruiken voor elektronische oorlogsvoering. Naarmate het spectrum over de hele wereld toegankelijker wordt, krijgen tegenstanders zoals China de mogelijkheid om beveiligingsproblemen tegen de Verenigde Staten uit te buiten, merkte de 5G-strategie van het Pentagon op.

"De complexiteit en diversiteit van 5G-netwerken bieden een breed scala aan potentieel ontwrichtende opties voor een tegenstander", luidt het. Het Pentagon zou het risico kunnen lopen dat een tegenstander het netwerk hackt of opzettelijk de communicatie blokkeert, merkte het op.

Hoewel het gebruik van 5G voor elektromagnetische spectrumoperaties veiligheidsrisico's met zich meebrengt, is het netwerk zelf ontworpen met ingebouwde beveiligingsmaatregelen in elke laag, zegt Sheryl Genco, senior adviseur bij het wereldwijde telecommunicatiebedrijf Ericsson. Als ontwikkelaar van 5G-communicatie werkt het bedrijf samen met het ministerie van Defensie en regelgevers voor commerciële communicatie.

"Het is heel analoog aan wat er op een basis wordt gedaan", zei ze tijdens de discussie. 'Ten eerste heb je je perimeterverdediging. Dan heb je kleine verdedigingsringen rond gebouwen … op de basis. En dan heb je … beveiligingsagenten die rondzwerven. En dat is precies wat het netwerk heeft.”

Bovendien wordt elke verdedigingslaag in het 5G-netwerk versterkt door een zero trust-architectuur, voegde ze eraan toe. Het cyberbeveiligingskader vereist dat alle gebruikers en gegevens na elke digitale interactie worden geverifieerd en goedgekeurd.

"Dit authenticatieproces ... bij elke stap in het netwerk zal het veiliger maken", zei Genco. "En dan zijn er nog nieuwe concepten die je netwerk of je end-to-end beveiliging robuuster kunnen maken - een van die dingen is netwerkslicing."

Maar militaire tegenstanders zijn niet de enige entiteiten op het elektromagnetische spectrum waarover het ministerie van Defensie zich zorgen moet maken.

De behoefte aan geavanceerde communicatietechnologieën in de consumentenwereld heeft geleid tot een groeiende vraag naar meerdere frequentiebanden die voorheen waren voorbehouden aan federale agentschappen, aldus het rapport van de Congressional Research Service uit 2021. Met meer commerciële bedrijven die zich verdringen in 5G, is er de mogelijkheid dat ze militaire operaties kunnen verstoren, luidde het.

Het Pentagon en commerciële partners onderzoeken beleid en technologieën voor het delen van spectrum waarmee zowel de defensie- als de commerciële sector banden op het elektromagnetische spectrum kunnen delen zonder interferentie.

Beleidsmakers en belanghebbenden praten echter al tientallen jaren over het delen van spectrum, in een poging om de prikkels van zowel de commerciële als de federale sector op elkaar af te stemmen, merkte Rondeau op.

“We hebben niet dezelfde prikkels en we zullen nooit dezelfde prikkels hebben. Ik denk niet dat dat de oplossing is”, zei hij. “Ik zou liever zeggen: 'Hoe maken we coëxistentie eigenlijk haalbaar? Hoe bouwen we technologieën die coëxistentie mogelijk maken en een aantal van deze problemen oplossen?'”

Hoewel meerdere federale en commerciële instanties nog steeds begrijpen wat het beleid en de normen voor het delen van spectrum zouden moeten zijn, benadrukte Pimentel dat "technologische oplossingen voor het delen van spectrum een ​​deel daarvan kunnen verlichten."

Hoewel 5G nog steeds een technologie in ontwikkeling is, kijken het Pentagon en de industrie nu al uit naar de toekomstige communicatiegeneraties – zoals 6G of FutureG – en hun use cases voor operaties in het elektromagnetische spectrum.

Netwerken van de volgende generatie zouden kunnen leiden tot beter geïntegreerde detectie en communicatie, zei Pimental. Naarmate de behoefte aan en technologie voor 5G-communicatie groeit, neemt ook de dichtheid en inzet van geavanceerde radiotoegangsnetwerken toe waarmee strijders hun omgeving kunnen voelen, zei hij.

"Dus, in plaats van er alleen maar over te denken als een communicatieplatform, zou ik je vanuit een EW-perspectief willen aanmoedigen om het te zien als een gevoelsplatform", zei hij.

Het Korps Mariniers ontwikkelt mogelijkheden die 5G-radiotoegangsnetwerken gebruiken om radiofrequentiespectrumkaarten te produceren om de dienst een idee te geven van wat er gebeurt op verschillende frequenties op verschillende locaties, zei hij.

De mogelijkheid zou het korps ook kunnen helpen mogelijke doelen te identificeren of zelfs interferentie op het spectrum te verminderen "dat nu de basis vormt voor een elektronische ondersteuningsmissie, die de elektronische aanval kan informeren", zei hij.

Genco voegde eraan toe dat naarmate de innovatie voortduurt, toekomstige generaties draadloze communicatie zullen voortbouwen op de technologie van 5G en tegelijkertijd nieuwe markten en bedrijven zullen openen rond de mogelijkheid.

Wireless van de volgende generatie is de realisatie van de 5G-belofte, zei ze. “Het is grenzeloze connectiviteit, alles kan worden aangesloten. Dat zijn miljoenen sensoren in een vierkante kilometer - het verbaast me gewoon.

Lees hier het hele verhaal ...