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军情(技术)2G、3G、4G、5G,军用无线电通讯,星链

2021-06-19 23:23:44


阅兵式上亮相的对流层散射通讯车,主要用于给指挥链提供大频带宽度通讯,可使用频段涵盖民用2/3/4/5G几乎所有频段,单跳通讯距离100-500公里(民用基站的覆盖距离不过1公里左右),毕竟战时野战通讯很难像民用移动通讯那样到处布置基站。


民用数字移动通讯属于微波视距通讯技术,所谓的2G、3G、4G、5G中的G是generation,就是二代、三代、四代、五代移动通讯的意思。这一代代发展下来,最根本进步就是使用的无线电频率越来越高,频带宽度(信号所包含的不同频率成分所占据的频率范围)也越来越大。

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2G时代,GSM用两个频段,一个是900MHz左右,一个是1800Mhz左右,通讯频带宽度15Mhz,这在无线电波的频(波)段划上属于UHF波段范围。

3G时代,也有两个频段,1800Mhz、2000Mhz,频带宽度也是15Mhz左右,在无线电波的频(波)段划上仍处于UHF波段。3G相对来说比较失败原因有很多,但根本原因在于3G比2G速度提升有限,特别是与同时代的有线网络相比速度落后很多,而当时设备性能和在实际应用开发层面都搞不出什么大名堂。

4G技术的2300Mhz、2600Mhz频段也仍是UHF波段,属于UHF高频部分,频带宽度提高到了50Mhz,网速比2G/3G有了飞跃,比ADSL拨号网络还快了。加上智能手机这样的移动终端的突破,基于网络的移动互联网时代也就大爆发了。

5G技术的研发中,民用数字通讯的微波波段超越了UHF波段,开始使用更高的频率。

华为选择的sub6,是一种低于6000Mhz的比较低的频段,属于C波段,通讯频带宽度提高到100-150Mhz。美国人因为美国军方有太多C波段通讯设备,于是越过了C、X、Ku、K四个波段,直接要用KA波段(毫米波),因为步子迈的太大,扯着蛋了。

于是华为获得了技术突破,而美国的通讯设备商直接拉胯。

但是sub6也使用了频率提高的无线电波,同样功率情况下,通讯距离比4G短,需要增加基站数量,所以5G基站的布置密度、发射功率要求直接翻一个数量级。用户也觉得投资大、耗电大,现在也因为实际应用跟不上,面临尴尬的市场境遇。

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蜂窝通讯技术的每一个基站实际上覆盖的范围非常小,而且需要占据区域内的高点,才能更好地实现这类视距通讯,实现范围大一点儿的覆盖。

而在高强度军事对抗的情况下,民用通讯技术生存力是非常低的。和平情况下,没人会用导弹攻击基站,所以基站的布置只要信号好就可以。


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城区之外的基站架在铁塔上,城区内的基站架在高楼上,天然有很大的覆盖范围。

但军用的通讯器材的使用环境和使用逻辑与民用设备有很大差别,传统军用地面通信设备考虑战场生存是非常重要的,而战场生存最重要的一点就是要隐蔽,军用通讯节点多数情况下是不会架到山顶、楼顶、铁塔顶上去当活靶子的。而且野战情况下面对复杂的地形和掩蔽物,起伏不定,到处遮挡,所以主要依靠直线传播的视距通讯是非常不利的。

空中和地面通讯可以使用UHF波段,但地面节点之间通信现在还是VHF波段和HF波段为主,就是因为这两个波段绕过地形障碍物的能力更强。以前的无线广播电视也是UHF波段,所以必须建设很高的电视塔,还得几十公里建一个高高的差转台,就是因为UHF绕不过障碍物必须直线传播。

VHF是30到300MHZ,HF是1.8 MHZ到30MHZ,而UHF是300到3000MHZ,频率可高了100多到10几倍,可用频带宽度也更多。可用频带宽度大,这样才能有空间分出来更多的区块,比如说时分、频分、码分的办法,让很多设备来复用一个信道。而频率低,频带宽度窄,通讯容量会大打折扣。5G的波段能容纳几百上千用户同时使用高速网络,而2G的波段就只能容纳几个用户能达到同样速度。如果用户数量需求大,设备多,就只能每个设备分一点点通信资源,就是变成低速网络了。


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摩托化通信连合影,只能靠车载设备机动架设,而且要随时能撤收跑路,那就不可能很高,也就十几米高。

微波通信节点中继车,这就相当于差转台,用于中继微波通信信号,扩大通信范围。但即使是他们,也不敢跑上山头,很容易暴露自己。

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现代军事通讯,特别是前方战场视频上下行的需求日益增多,对通讯容量的需求日益增高,通讯部队的节点车很早就用上了民用2、3、4、5G的通信频段了。

比如卫星通讯,就是C波段、Ku波段通讯,现在高通量卫星则用上了Ka波段,卫星通讯在军事上一般是作为节点使用,特种部队也会用。当然海军、空军,很多作战平台也都有卫星通讯。

另外,陆军通讯节点还有一种对流层散射通讯设备,工作在1-10Ghz频段,为指挥链提供一种不依赖卫星的大频带宽度通讯手段。它的特点是工作是视距通讯使用的波段,但通过对流层散射原理,超越地面地形阻隔。


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对流层散射通信原理,大气扰动让高频无线电波也能跨越高山大海。


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阅兵式上亮相的对流层散射通讯车,主要用于给指挥链提供大频带宽度通讯,可使用频段涵盖民用2/3/4/5G几乎所有频段,单跳通讯距离100-500公里(民用基站的覆盖距离不过1公里左右),毕竟战时野战通讯很难像民用移动通讯那样到处布置基站。


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一般野战连队就用VHF、HF通讯,带宽低一些,但是信号越障能力强,可以适应更复杂的战场环境。

总之,军用移动通讯没有民用移动通讯那种优越的组网条件,网络各节点之间位置随时可能变化。虽然4G、5G所用的无线电频段军用移动通讯有使用,但在实际战场上,军用终端很难获得民用移动通讯那种级别基站密度,多数情况下只能选择覆盖能力更强的无线电频段,实现更广阔范围的覆盖,当然终端带宽就会较低。军用通讯设备甚至为了通讯网络的抗摧毁能力,还发展了link16这类去中心化的无线网络。(无基站,或者说谁都是基站的低速视距数字通讯网络)。

为了提升通讯网速,美国军方非常青睐SpaceX的星链,每时每刻头顶都有低轨通讯卫星存在,可以使用非常小的天线进行低时延、大容量的通讯,很可能是军用移动通讯的革命性产品。


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当前战场远距离高速通信,要么是卫星通信,要么是无人机中继通信,大国之间的高强度军事对抗中,这些平台都将是重点打击目标。

低轨卫星组成星链系统,不光在通讯领域大有可为,在光学侦察上也有巨大的军事价值。

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我国目前也正在建设自己的低轨卫星星座网络,一旦我们建成了全球高速联网的低轨卫星通讯和侦察系统,那所有的大型军舰的布置和调动,甚至舰载机起降都可以实时现场直播。