包含海洋、濒海区域、港口、关键海底基础设施以及目前甚至在军事领域开始出现的5G商用通信技术的海上环境，为支持军事特定作战需求提供了众多具备成本效益的机遇。采用5G技术通过使战术设备能够充分发挥其性能，从而增强了通信、指挥与控制能力。本报告考察了一个军事用例（即一种特定战术网络模型，在北约术语中称为小型可部署指挥部[SDHQ]），其中采用5G技术进行战术通信。报告介绍了SDHQ架构，建立了相应模型，并论证了模型所依据的假设。同时描述了用于评估SDHQ性能的方法，并强调了其实施的局限性。此外，报告描述了在Simu5G框架内使用OMNeT++仿真器对该模型的实现过程。仿真结果及对所涉及设备的能耗分析表明，所提出的模型如何能够用于支持任务规划（例如巡逻活动），同时揭示了该任务的潜力和技术限制。指挥官可以获取设备续航时间信息，并利用其确定巡逻活动的持续时间、任务期间更换设备电池的频率与时机，最重要的是，判断在现有资源下该任务是否可行。

目前已商用的新兴5G技术，为军队利用这种新通信系统的优势以较低成本满足作战需求提供了重要机遇。换言之，武装力量可以以远低于专门开发军用等效系统的成本，使用5G商用网络和设备。由于军事领域关于5G的文献资料尚未充分发展，目前还没有专门为战术网络设计的5G网络仿真工具。本报告背后的核心工作在于，将一款原本为标准商用网络设计的5G产品进行调整，使其能够在具有不同目的和优先级的新环境中运行。因此，本报告旨在通过仿真，以快速、可持续且灵活的方式，研究5G战术网络的关键问题与瓶颈，使其能够在广泛的战术场景中相对容易地重新配置。值得注意的是，下述仿真活动已得到北约科学技术组织IST-187工作组的验证，结合能耗分析，可能导致对作战条令的重新诠释。需要指出，功耗对任何战术网络都至关重要，因为这些网络可用的电源是电池或发电机。此外，由于这些系统是众所周知的显著电磁辐射源，它们并非总是适用于需要高频通信以及必须将指挥所电磁特征最小化以避免成为敌方火力目标的环境。因此，可能有必要完全依靠电池为所有指挥所设备（包括传感器、执行器、计算机、服务器和无线电）供电，为单兵装备充电，并在整个任务期间维持运行。

报告其余部分结构如下：第2.0节描述了用于执行仿真研究的工具、所采用的方法及网络场景；第3.0节介绍了所得结果及所采用方法的局限性；第4.0节呈现了能耗分析；第5.0节总结报告并概述未来工作的可能方向。

小型可部署指挥部场景

本研究聚焦于小型可部署指挥部（SDHQ）场景[12]。SDHQ是任何战术网络中的基本组成部分和“必备要素”，因为它代表了包含北约联盟级战术网络中大多数设备类型和连接类型的基本单元，并作为更复杂网络架构的基础。此场景包含一个“短期、固定式”指挥部，其特点是具有极快的开设与撤收特性，适用于小规模陆地战术单位的快速部署，并可能与其他已部署的指挥部协同工作。

构建SDHQ模型的第一步是构建最小网络，如图1所示，它明确了各类终端之间的连接以及网络系统支持的服务/应用类型。此最小网络逐一呈现了每个设备，其数量和比例根据具体场景而变化。

图1：最小网络。

具体而言，该最小网络包含以下类型的终端： • 军用用户设备（Military UE – 个人战术移动电话、个人战术平板电脑） • 军用物联网（MIoT），如单兵可穿戴传感器、周界传感器、后勤监控设备 • 指挥与控制用户设备（C2UE – 用于CIS作战的额外通信用户设备） • 无人机 • C2UE无人机控制器 • C2UE物联网控制器 • gNB（基站）

本研究考虑的战术网络是一个独立的5G系统，意味着核心网和终端均为5G，不依赖传统的4G基础设施。它在无线接入网和核心网均采用5G技术。此选择旨在更好地理解5G过渡完全实现后将取得的效果。报告中所用的关键性能指标（KPI）以及配置参数，是基于与电信专家（包括民用和军用）进行的多次正式和非正式访谈得出的，其中部分专家隶属于北约STO IST-187工作组。不同终端运行不同的应用程序，以执行特定任务功能。关于军用用户设备，必须有两类应用：用于通话的互联网协议语音（VoIP）和用于视频传输的用户数据报协议（UDP）。同样的考虑也适用于指挥与控制用户设备（即具有指挥与控制功能的军用用户设备），其支持的应用程序和技战术要求基本相同。相反，当终端是无人机时，关键性能指标和配置参数则不同：在这种情况下，终端必须主要能够向指挥控制站发送快速连续的图像序列。另一种情况是军用物联网设备，根据所考虑的物联网类型，它们必须支持两类应用。对于军用物联网类型1（MIoT1）设备（如周界摄像头），使用的应用是用户数据报协议（UDP）；而对于军用物联网类型2（MIoT2）设备（如红外传感器及类似装备），则使用恒定比特率（CBR）应用。为研究战术网络的挑战和性能，使用了OMNeT++，这是一个流行的开源离散事件网络仿真框架。OMNeT++是面向对象的，具有通用架构，适用于基于离散事件的不同目的和不同系统的建模。同时，还利用了Simu5G作为OMNeT++/INET的模型库，用于仿真5G新空口接入网和核心网的数据平面[13]。