现有海军通信系统面临带宽、延迟和抗电子战韧性方面的局限。本研究评估5G通信如何支持安全且具韧性的指挥、控制与通信(C3)架构,将平台与低截获概率和低检测概率相整合。关于5G在海上条件下的性能表现,目前存在关键空白。一项在近海进行的浮标搭载5G节点实验的结果表明,所测试配置的有效通信距离约为0.325英里。在此范围内,观测到30–50 Mbps的稳定吞吐量。观测结果进一步表明,海上5G性能对环境条件敏感,由波浪引起的天线高度变化以及视线通断导致吞吐量出现波动。重要的是,在超过三英里的距离上仍能持续连接至岸基5G基础设施,这表明所观测到的局限是由天线高度、布设位置、发射功率和障碍物造成的,而非5G技术本身的约束。这些发现表明,5G目前部署时无法作为海上通信解决方案,而是作为短程、高带宽能力最为有效地运行。研究结果支持开发作战模型,在分布式海上作战中利用5G进行局域化高性能数据交换,从而增强系统在具韧性C3框架内的整合。

本文的其余部分分为四章,从现有知识推进至基于本研究得出的发现与作战建议。第二章回顾了关于5G技术、海上通信、先进无线网络军事应用以及本研究所用理论框架的文献。它讨论了5G对于联合全域指挥与控制(JADC2)、分布式海上作战(DMO)、无人系统以及具韧性指挥、控制与通信(C3)的相关性。该章还回顾了任务—技术适配(TTF)和技术—组织—环境(TOE)框架,并指出了本论文所解决的海上5G性能实证数据方面的空白。第三章介绍了研究方法。它描述了混合方法途径、海上实地实验、浮标搭载5G测试配置、数据收集工具,以及用于测量吞吐量、重传、链路稳定性和有效通信距离的程序。该章还解释了如何使用TTF和TOE对收集的数据进行处理、分类和分析。第四章展示了海上5G实地实验的结果。它分析了测试运行的空域分布、观测到的通信距离、吞吐性能、重传行为、链路稳定性和环境影响。该章还区分了所测试的浮标搭载5G节点的局限性与近海地区岸基5G连接的更广泛可用性。第五章讨论了研究结果的作战意义并提供了建议。它评估了5G如何支持海上C3、有人—无人编组、间歇数据传输、舰对舰通信和分布式海军作战。该章最后对未来海上5G实验与整合提出了技术、作战、架构和战略建议。这些章节共同构成了一个递进脉络,从5G的理论与技术基础延伸至实地证据、分析,以及在未来海上通信架构中应用5G的建议。

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