Wie das Militär mit 5G im elektromagnetischen Spektrum kämpfen wird

Ob es darum geht, lustige Katzenvideos nachzuschauen oder ein Robotersystem über drahtloses Internet zu bedienen, 5G ist aus dem Alltag vieler nicht mehr wegzudenken.

Aber für das Pentagon ist die Kommunikationstechnologie zu einem Schlüsselfaktor für eine andere wichtigere Funktion geworden – die Fähigkeit, das elektromagnetische Spektrum für Operationen nutzbar zu machen.

Laut einem im August 2021 veröffentlichten Bericht des Congressional Research Service hängt eine beträchtliche Anzahl militärischer Waffensysteme und -anwendungen vom elektromagnetischen Spektrum – dem Frequenz- oder Wellenlängenbereich elektromagnetischer Energie – ab, um zu funktionieren.

Das Spektrum unterstützt heute militärische Operationen, indem es drahtlose Kommunikation, Satelliten, Signalaufklärung und Radartechnologien verbindet, die Situationsbewusstsein und elektronische Kriegsführung unterstützen, heißt es in dem Bericht mit dem Titel „Überblick über die Nutzung des elektromagnetischen Spektrums durch das Verteidigungsministerium"

Um sicherzustellen, dass die Vereinigten Staaten ihren Vorteil gegenüber Gegnern in einem zunehmend komplexen, überlasteten und umkämpften elektromagnetischen Spektrum (EMS) behalten, veröffentlichte das Verteidigungsministerium im Jahr 2020 seine Strategie zur Überlegenheit des elektromagnetischen Spektrums. Es forderte das Ministerium auf, Fähigkeiten und Richtlinien zu entwickeln, die das elektromagnetische Spektrum unterstützen Operationen – koordinierte Aktionen zur Nutzung, zum Angriff, zum Schutz und zur Verwaltung der elektromagnetischen Umgebung.

„In der modernen Kriegsführung ist die UMS-Überlegenheit ein Frühindikator und eine grundlegende Komponente für das Erreichen einer Überlegenheit in der Luft, zu Land, zu Wasser, im Weltraum oder im Cyberspace“, heißt es in dem Dokument.

Eine der aufstrebenden Technologien, von denen das Pentagon glaubt, dass sie auf zukünftigen Schlachtfeldern – insbesondere für den Betrieb im elektromagnetischen Spektrum – einen entscheidenden Vorteil verschaffen werden, ist das drahtlose Netzwerk der fünften Generation, bekannt als 5G, sagte Tom Rondeau, Hauptdirektor für FutureG und 5G im Pentagon-Büro des Unterstaatssekretär der Verteidigung für Forschung und Technik.

„Es geht nicht nur um das Spektrum. Es geht nicht nur um das Radio am Rand. Es geht um das Netzwerk und die Steuerung dieser Funkoberfläche, und das wird für uns zu einem wirklich mächtigen Werkzeug“, sagte Rondeau während einer Podiumsdiskussion auf dem jährlichen Symposium der Association of Old Crows in Washington, DC

Die Stärke von 5G beruht auf seiner Fähigkeit, höhere Frequenzen im elektromagnetischen Spektrum sowie die mittleren und niedrigen Frequenzen zu nutzen, auf die sein Vorgänger 4G zugreifen kann. Das Hinzufügen von Hochfrequenzfrequenzen ermöglicht es der Abteilung, große Mengen an Informationen – wie z. B. kritische Kommunikation, die für Operationen am Edge oder Sensordaten benötigt wird – mit höherer Geschwindigkeit und geringerer Latenz zu übertragen und gleichzeitig das Spektrum zu manövrieren, um die besten Aktionen auszuführen -geeignete Frequenz.

Rondeau verglich 4G mit einer Autobahn während der Hauptverkehrszeit – langsam und mit Verkehr überlastet.

„Sie wollen Ihre Dienstleistungen differenzieren. Sie möchten Zufahrtsstraßen und andere Autobahnen und lokale Straßen und Einfahrten haben“, sagte er. „Und genau das ermöglicht uns 5G – diese Dienste zu differenzieren und diese Ressourcen so aufzuteilen, dass Sie das Netzwerk an Ihre Anwendung anpassen können.“

Ein weiterer Vorteil von 5G ist die zusätzliche Flexibilität, die es Benutzern durch Technologien wie Network Slicing bietet, sagte Rondeau. Aufgrund des Designs der 5G-Architektur können Betreiber Teile des 5G-Netzwerks „aufteilen“ und ein separates, isoliertes und sicheres Netzwerk erstellen, das auf die Anforderungen einer Anwendung zugeschnitten ist.

Diese maßgeschneiderten Netzwerke können die Nachfrage des Verteidigungsministeriums nach einzigartigen Netzwerkanforderungen unter seiner Vielzahl von Plattformen erfüllen, sagte er. In der Vergangenheit mussten Organisationen für einzelne Plattformen von Grund auf neu entwickelte Netzwerke erstellen oder die Anforderungen für gemeinsam genutzte Netzwerke wie Link 16 einhalten, bemerkte er.

„5G wird es uns ermöglichen, das zusammenzuführen und uns dabei zu helfen, diese verschiedenen Ressourcendienste – das Netzwerk für Bandbreiten-, Latenz- und Servicequalitätsanforderungen – pro Anwendung zu entwickeln“, sagte er.

Das Pentagon hat die Bedeutung von 5G und seinen potenziellen Beitrag zum Betrieb des elektromagnetischen Spektrums erkannt. Im Dezember 2020 veröffentlichte die Abteilung einen separaten Plan zur Umsetzung der 5G-Strategie, in dem dargelegt wurde, wie sie ihre Entwicklung beschleunigen würde – sowohl für inländische Plattformen als auch für die von US-Verbündeten und -Partnern.

Seit der Veröffentlichung der Strategie hat das Pentagon laut einer Pressemitteilung der Abteilung Aufträge für 5G-Tests und -Experimente an 16 Standorten im ganzen Land vergeben.

Ebenso genehmigte der Kongress im National Defense Authorization Act 120 5 Millionen US-Dollar mehr als den Antrag der Biden-Regierung für die Entwicklung, Erprobung und Übergangsunterstützung der 2023G-Technologie.

Das Verteidigungsministerium wird gemäß dem Umsetzungsplan der 5G-Strategie des Pentagon auch in der Lage sein, weltweit im Spektrum zu operieren, indem es die 5G-Infrastruktur der Vereinigten Staaten und ihrer Verbündeten nutzt. Dies könnten private, hybride oder öffentliche Netzwerke sein, heißt es in der Strategie.

Für globale Operationen, die die Verwendung von Frequenzen außerhalb der Abteilung erfordern, plant das Pentagon den Einsatz von 5G-Technologien „wie End-to-End Network Slicing und adaptive Techniken wie dynamische Spektrumsnutzung, damit DoD die zur Erfüllung der Mission erforderlichen Fähigkeiten erreichen kann“. die Strategie lesen.

Marine Corps Maj. Ben Pimentel, Kommunikationsoffizier und Elektronikingenieur, sagte, dass die Fähigkeit, Operationen im elektromagnetischen Spektrum neben dem normalen Netzwerkverkehr eines Gastlandes durchzuführen, ihnen bei „Grauzonen“-Missionen vor umfassenden Konfliktoperationen die Oberhand gibt.

Während dieses Fensters versuchen die Marines, „Komplikationen und Gedanken für den Gegner bereitzustellen“, sagte er auf dem Symposium. „Das Einblenden in den normalen Verkehr kann sehr nützlich sein.“

„Durch den Betrieb über die 5G-Infrastruktur des Gastgeberlandes, mit der wir Verbündete oder Partner sind, wird es unseren Datenverkehr dort entlang führen“, fügte er hinzu. „Wenn ein Gegner dagegen vorgehen will, wird er auch gegen das Netzwerk unseres Verbündeten vorgehen – und möglicherweise seine eigene Kommunikation schädigen.“

Die Vereinigten Staaten und ihre Verbündeten sind jedoch nicht die einzigen Nationen, die 5G für die elektronische Kriegsführung nutzen. Da das Spektrum weltweit zugänglicher wird, gewinnen Gegner wie China die Möglichkeit, Sicherheitslücken gegen die Vereinigten Staaten auszunutzen, stellte die 5G-Strategie des Pentagon fest.

„Die Komplexität und Vielfalt von 5G-Netzen bieten einem Gegner eine breite Palette potenziell störender Optionen“, heißt es darin. Das Pentagon könnte dem Risiko ausgesetzt sein, dass ein Gegner das Netzwerk hackt oder absichtlich die Kommunikation stört, stellte es fest.

Während der Betrieb von 5G für den Betrieb im elektromagnetischen Spektrum Sicherheitsrisiken birgt, ist das Netzwerk selbst mit Sicherheitsmaßnahmen ausgestattet, die auf jeder Ebene integriert sind, sagte Sheryl Genco, Senior Advisor beim globalen Telekommunikationsunternehmen Ericsson. Als Entwickler von 5G-Kommunikation arbeitet das Unternehmen mit dem Verteidigungsministerium und den Regulierungsbehörden für kommerzielle Kommunikation zusammen.

„Es ist sehr ähnlich zu dem, was auf einer Basis gemacht wird“, sagte sie während der Diskussion. „Zunächst haben Sie Ihre Perimeter-Verteidigung. Dann haben Sie kleine Verteidigungsringe um Gebäude … auf der Basis. Und dann haben Sie … Sicherheitsbeamte, die unterwegs sind. Und genau das hat das Netzwerk.“

Darüber hinaus werde jede Verteidigungsebene im 5G-Netzwerk durch eine Zero-Trust-Architektur verstärkt, fügte sie hinzu. Das Cybersicherheits-Framework verlangt, dass alle Benutzer und Daten nach jeder digitalen Interaktion authentifiziert und genehmigt werden.

„Dieser Authentifizierungsprozess … bei jedem Schritt auf dem Weg über das Netzwerk wird es sicherer machen“, sagte Genco. „Und zu allem Überfluss gibt es neue Konzepte, die Ihr Netzwerk oder Ihre End-to-End-Sicherheit robuster machen können – eines dieser Dinge ist Network Slicing.“

Aber militärische Gegner sind nicht die einzigen Einheiten im elektromagnetischen Spektrum, um die sich das Verteidigungsministerium Sorgen machen muss.

Der Bedarf an fortschrittlichen Kommunikationstechnologien in der Verbraucherwelt hat zu einer wachsenden Nachfrage nach mehreren Frequenzbändern geführt, die zuvor Bundesbehörden vorbehalten waren, heißt es im Bericht des Congressional Research Service 2021. Da immer mehr kommerzielle Unternehmen in 5G drängen, besteht die Möglichkeit, dass sie militärische Operationen stören könnten, hieß es.

Das Pentagon und kommerzielle Partner untersuchen Richtlinien und Technologien zur gemeinsamen Nutzung von Frequenzen, die es sowohl dem Verteidigungs- als auch dem kommerziellen Sektor ermöglichen, Bänder im elektromagnetischen Spektrum ohne Interferenzen gemeinsam zu nutzen.

Allerdings haben politische Entscheidungsträger und Interessengruppen seit Jahrzehnten über die gemeinsame Nutzung von Frequenzen gesprochen und versucht, die Anreize sowohl des kommerziellen als auch des föderalen Sektors aufeinander abzustimmen, stellte Rondeau fest.

„Wir haben nicht dieselben Anreize und wir werden niemals dieselben Anreize haben. Ich glaube nicht, dass das die Lösung ist“, sagte er. „Ich würde es eher so angehen: ‚Wie machen wir Koexistenz eigentlich möglich? Wie entwickeln wir Technologien, die eine Koexistenz ermöglichen und einige dieser Probleme überwinden können?'“

Während mehrere Bundes- und Handelsbehörden immer noch verstehen, wie die Richtlinien und Standards für die gemeinsame Nutzung von Frequenzen aussehen sollten, betonte Pimentel, dass „Technologielösungen für die gemeinsame Nutzung von Frequenzen einiges davon lindern könnten“.

Obwohl sich 5G noch in der Entwicklung befindet, freuen sich das Pentagon und die Industrie bereits auf die zukünftigen Kommunikationsgenerationen – wie 6G oder FutureG – und ihre Anwendungsfälle für den Betrieb im elektromagnetischen Spektrum.

Netzwerke der nächsten Generation könnten zu besser integrierter Sensorik und Kommunikation führen, sagte Pimental. Mit dem wachsenden Bedarf und der wachsenden Technologie für die 5G-Kommunikation wächst auch die Dichte und der Einsatz fortschrittlicher Funkzugangsnetze, die es Kriegskämpfern ermöglichen können, ihre Umgebung zu erfassen, sagte er.

„Anstatt es nur als Kommunikationsplattform zu betrachten, würde ich Sie aus einer EW-Perspektive ermutigen, es als eine Sensorplattform zu betrachten“, sagte er.

Das Marine Corps entwickelt Fähigkeiten, die 5G-Funkzugangsnetze verwenden, um Karten des Funkfrequenzspektrums zu erstellen, um dem Dienst eine Vorstellung davon zu geben, was auf verschiedenen Frequenzen an verschiedenen Orten passiert, sagte er.

Die Fähigkeit könnte dem Corps auch helfen, mögliche Ziele zu identifizieren oder sogar Interferenzen im Spektrum zu mindern, „die jetzt die Grundlage für eine elektronische Unterstützungsmission bilden, die den elektronischen Angriff informieren kann“, sagte er.

Genco fügte hinzu, dass zukünftige Generationen der drahtlosen Kommunikation mit fortschreitender Innovation auf der Technologie von 5G aufbauen und gleichzeitig neue Märkte und Geschäfte rund um diese Fähigkeit erschließen werden.

Wireless der nächsten Generation sei die Umsetzung des 5G-Versprechens, sagte sie. „Es ist grenzenlose Konnektivität, alles kann verbunden werden. Das sind Millionen von Sensoren auf einem Quadratkilometer – das haut mich einfach um.“

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