Private 5G (P5G) in Verteidigungs- und taktischen Netzen

Es wird erwartet, dass private 5G-Netze in Zukunft eine große Rolle in Verteidigungs- und taktischen Netzen spielen werden, um einen sicheren und stabilen Informationsaustausch, Befehl und Kontrolle sowie ein Situationsbewusstsein für militärische Operationen sowohl auf strategischer als auch auf taktischer Ebene zu ermöglichen.

Einführung

Drahtlose Netze sind schon seit langem Bestandteil von Verteidigungs- und taktischen Netzen. Aufgrund vieler verschiedener Einschränkungen waren diese drahtlosen Netze proprietär und verfügten über speziell angefertigte Netzausrüstung und Geräte. Dies führte zu großen Herausforderungen, wenn kurzfristig zusätzliche Infrastruktur oder Geräte benötigt wurden.

Mit den Hardware- und Technologiefortschritten, die 5G mit sich bringt, haben viele Länder, Regionen und Sicherheitsdienste begonnen, die Nutzung privater 5G-Netze (P5G) für Verteidigungs- und taktische Zwecke zu untersuchen.

Verteidigungsnetze sind weiträumige Kommunikationsinfrastrukturen, die als Rückgrat für militärische Operationen dienen und in der Regel darauf ausgelegt sind, weitreichende Verbindungen mit hoher Kapazität über große geografische Gebiete hinweg bereitzustellen. Verteidigungsnetze sind für die Verbindung von Militärbasen, Kommandozentralen, Nachrichtendiensten, Logistikeinheiten und anderen militärischen Einrichtungen zuständig. Diese Netze erleichtern die sichere und zuverlässige Kommunikation, den Informationsaustausch und die Koordination auf strategischer, operativer und taktischer Ebene.

Taktische Netze hingegen sind stärker lokalisierte Netze, die für den Einsatz im Feld bei militärischen Operationen konzipiert sind. Sie bieten Kommunikationsmöglichkeiten für Truppen, Fahrzeuge und andere Einrichtungen im unmittelbaren Einsatzgebiet. Taktische Netze zeichnen sich durch ihre Mobilität, Flexibilität und schnelle Verlegbarkeit aus. Sie ermöglichen Situationsbewusstsein in Echtzeit, Führung und Koordination zwischen einzelnen Soldaten, kleinen Einheiten und Kommandeuren in dynamischen und oft schwierigen Umgebungen.

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass das Hauptziel dieser Verteidigungs- und taktischen Netze darin besteht, sichere, robuste und widerstandsfähige Kommunikationskanäle einzurichten, die es den Streitkräften ermöglichen, ihre Missionen effektiv auszuführen. Diese Netze unterstützen Sprach-, Daten- und Videokommunikation, Gruppenkommunikation und verschiedene andere Anwendungen, die für militärische Operationen von entscheidender Bedeutung und lebenswichtig sind. Diese Netze müssen so konzipiert sein, dass sie die höchsten Standards und Anforderungen des Militärs erfüllen, wie z. B. Sicherheit, Datenschutz, geringe Latenzzeiten, hohe Zuverlässigkeit und Interoperabilität mit anderen militärischen Systemen und Geräten.

Aufgrund dieser vielschichtigen Anforderungen werden 5G und insbesondere P5G eine große Rolle in der Zukunft dieser Verteidigungs- und taktischen Netzwerke spielen.

Vorteile von P5G-Netzen in Verteidigungs- und taktischen Netzen

Es wird erwartet, dass P5G-Netze in Verteidigungs- und taktischen Netzen eingesetzt werden, um sichere und zuverlässige Kommunikationsmöglichkeiten zu bieten. Hier sind einige der Möglichkeiten, wie diese Netze genutzt werden können:

Netzwerksegmentierung und -priorisierung: Verteidigungsnetzwerke erfordern eine strenge Segmentierung und Priorisierung, um sicherzustellen, dass kritische Vorgänge optimale Netzwerkressourcen erhalten. P5G-Netzwerke können mit dedizierten Netzwerk-Slices konfiguriert werden, so dass verschiedene Anwendungen und Benutzergruppen unabhängig voneinander arbeiten können, ohne dass die Sicherheit und Dienstqualität beeinträchtigt wird.
Lokalisierte Abdeckung: In bestimmten Verteidigungsszenarien kann es erforderlich sein, Kommunikationsnetze in abgelegenen oder isolierten Gebieten einzurichten, in denen die öffentliche Infrastruktur begrenzt oder nicht vorhanden ist. P5G-Netzwerke können als eigenständiges Network-in-a-Box (NIB)-System eingesetzt werden, das eine lokale Abdeckung und zuverlässige Konnektivität in solchen Umgebungen gewährleistet.
Mobilität und Flexibilität: Militärische Operationen erfordern oft eine rasche Bereitstellung und den schnellen Aufbau von Netzen. P5G-Netzwerke lassen sich schnell einrichten und bieten Konnektivität auf Abruf im Feld, Mobilität und Flexibilität und ermöglichen eine nahtlose Kommunikation auch während der Bewegung, was für taktische Netzwerke entscheidend ist.
Ausfallsicherheit und Redundanz: P5G-Netzwerke können mit Redundanzfunktionen ausgestattet werden, um die Ausfallsicherheit bei Netzwerkausfällen oder feindlichen Aktionen zu gewährleisten. Mehrere Netzwerkzugangspunkte, redundante Backhaul-Verbindungen und eine verteilte Architektur können die Überlebensfähigkeit des Netzwerks verbessern und die Kommunikationsfähigkeit unter schwierigen Bedingungen aufrechterhalten.
Sichere Kommunikation: P5G-Netzwerke können verschlüsselte und sichere Kommunikationskanäle für militärisches Personal einrichten, die es ihnen ermöglichen, sensible Informationen, Sprach- und Videodaten ohne das Risiko des Abfangens oder des unbefugten Zugriffs zu übertragen. Die fortschrittlichen Verschlüsselungsprotokolle, die in diesen Netzen verwendet werden, verbessern die allgemeine Sicherheitslage.

Kurz gesagt, P5G-Netzwerke haben viel zu bieten, was sie zu einer wertvollen Option für Verteidigungs- und taktische Netzwerke macht.

Anwendungen von P5G in Verteidigungs- und taktischen Netzen

P5G-Netze bieten zahlreiche Anwendungen und Vorteile in Verteidigungs- und taktischen Netzen. Einige der wichtigsten Anwendungen sind:

Führung und Kontrolle: P5G-Netzwerke können die Befehls- und Kontrolltätigkeit verbessern, indem sie eine nahtlose Kommunikation zwischen Befehlshabern, Feldeinheiten und dem Hauptquartier ermöglichen. Situationsbewusstsein in Echtzeit, Sprach- und Videokonferenzen und Datenaustausch werden effizienter und effektiver und verbessern die Entscheidungsprozesse in dynamischen Umgebungen.
Situationsbewusstsein in Echtzeit: P5G-Netze unterstützen die Übertragung von Echtzeitdaten, einschließlich Videoströmen, Sensordaten und Geolokalisierungsinformationen. Dies ermöglicht dem militärischen Personal ein umfassendes und aktuelles Verständnis der Einsatzumgebung und verbessert das Situationsbewusstsein und die fundierte Entscheidungsfindung.
Einsatzkritische Anwendungen: Verteidigungs- und taktische Netze erfordern häufig Echtzeit-Datenübertragung und Kommunikation mit geringer Latenz für missionskritische Anwendungen. P5G-Netzwerke bieten Hochgeschwindigkeitsverbindungen und niedrige Latenzzeiten und ermöglichen so Anwendungen wie Echtzeit-Videostreaming, Fernüberwachung, unbemannte Systeme und Augmented-Reality/Virtual-Reality-Training (AR/VR).
Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR): P5G-Netzwerke unterstützen AR/VR-Anwendungen in Verteidigungs- und taktischen Netzwerken. Soldaten können AR/VR-Headsets verwenden, um visuelle Informationen in Echtzeit zu erhalten, digitale Karten zu überlagern, auf Trainingssimulationen zuzugreifen und Fernanweisungen zu erhalten, was das Situationsbewusstsein und die Effektivität des Trainings verbessert.
Unbemannte Systeme und autonome Roboter: Verteidigungs- und taktische Netzwerke können von der P5G-Konnektivität für unbemannte Flugsysteme (UAS), einschließlich unbemannter Luftfahrzeuge (UAVs), unbemannter Bodenfahrzeuge (UGVs) und autonomer Roboter, profitieren. P5G-Netzwerke können niedrige Latenzzeiten und hohe Bandbreiten bieten, was für die Echtzeitsteuerung, Fernüberwachung und Datenübertragung dieser unbemannten Systeme unerlässlich ist.
IoT-fähige Anwendungen: Das Internet der Dinge (IoT) spielt eine wichtige Rolle in Verteidigungs- und taktischen Netzen. Da Mobilfunk-IoT-Technologien wie LTE-M, NB-IoT und RedCap in 3GPP-Standards ausgereift sind, wird erwartet, dass P5G-Netze den Einsatz einer Vielzahl von vernetzten Geräten ermöglichen werden, darunter Sensoren, Überwachungssysteme, tragbare Geräte und intelligente Anlagen. Diese Geräte sammeln und übermitteln wertvolle Daten für die Überwachung, die Verfolgung von Anlagen, die Logistik und die Unterstützung bei der Entscheidungsfindung.

Dies sind nur einige Beispiele dafür, wie private 4G/5G-Netze in Verteidigungs- und taktischen Netzen eingesetzt werden können. Die fortschrittlichen Fähigkeiten dieser Netze tragen zur Verbesserung der Kommunikation, des Lagebewusstseins, der Führung und Kontrolle sowie der Gesamteffizienz militärischer Operationen bei.

Anforderungen an die Netzinfrastruktur

Es ist allgemein anerkannt, dass für das Militär- und Verteidigungspersonal drei Schichten von Netzen erforderlich sind. Sie können wie folgt klassifiziert werden:

Dedizierter Teil des öffentlichen Netzes für landesweite Abdeckung.
Flächendeckende Versorgung im Feld mit einem eigenen Spektrum.
Opportunistische, lokalisierte Abdeckung in jedem verfügbaren Spektrum während des Betriebs.

Während das landesweite öffentliche Netz von einem Mobilfunknetzbetreiber bereitgestellt würde, sind für die beiden anderen Szenarien P5G-Netze erforderlich. Das weiträumige Verteidigungsnetz würde in der Regel als hybrides Netz implementiert werden, wenn auch der Zugang zu persönlichen Geräten möglich ist. Die Anforderungen an die Netzinfrastruktur für das Verteidigungsnetz und das taktische Netz unterscheiden sich wie folgt:

Verteidigungsnetz: Hochleistungsfunkgeräte mit Antennen, die auf einem Pfosten oder Turm montiert sind, Basisbandeinheiten, die für Lösungen mit hoher Kapazität benötigt werden, ein Kernnetz im Falle eines eigenständigen Netzes, das jedoch im Falle eines hybriden Netzes nicht erforderlich ist, ein Stromgenerator oder eine Stromquelle und Geräte mit vorbereiteten SIM-Karten. Verteidigungsnetze bestehen aus vielen Teilen und erfordern, obwohl sie beweglich sind, oft zwei oder mehr Personen.
Taktische Netze: Netz in einer Box mit Antennen, Kleinzellen-Funkgeräten, Kernnetz, Backhaul-Konnektivitätsausrüstung, wenn die Verbindung zur Basis benötigt wird, Batterie oder andere Stromversorgungsausrüstung und Geräte mit vorbereiteten SIM-Karten. Taktische Netze sind leicht, da sie mobil und einfach zu transportieren sein müssen, entweder in einem Rucksack oder in einer kleinen Box.

Darüber hinaus benötigen alle Anwendungen, die auf den Geräten ausgeführt werden sollen, auch einen entsprechenden Anwendungsserver, der ein eigenständiger Server sein oder sich auf demselben Server wie der Kern befinden kann.

Diese Infrastrukturanforderungen bilden die Grundlage für robuste, sichere und flexible P5G-Netze in Verteidigungs- und taktischen Umgebungen. Da jeder Einsatz einzigartig ist, muss das Netzwerkdesign an die spezifischen Bedürfnisse und betrieblichen Einschränkungen des jeweiligen Einsatzes angepasst werden. Dies gewährleistet ein zuverlässiges und effektives Netz, das eine sichere Kommunikation für die Streitkräfte ermöglicht.

Herausforderungen bei der Umsetzung

Die Implementierung von P5G-Netzen in Verteidigungs- und taktischen Netzen kann verschiedene Herausforderungen mit sich bringen. Hier sind einige der häufigsten, die zu berücksichtigen sind:

Frequenzen: Verteidigungs- und taktische Netze benötigen mehrere Frequenzbänder, um verschiedenen Situationen und Szenarien gerecht zu werden. Die Beschaffung und Nutzung dieser Frequenzbänder kann eine Herausforderung sein, da diese Bänder oft begrenzt und streng reguliert sind. Außerdem muss sichergestellt werden, dass diese Bänder niemandem offengelegt werden, da sonst in realen Situationen Störsender eingesetzt werden können, die das Netz unbrauchbar machen.
Handsets und andere Geräte: Da jedes Verteidigungs- und taktische Netz seinen eigenen Frequenzbereich nutzt, kann es schwierig werden, Endgeräte zu beschaffen. Sie müssen oft speziell entwickelt werden, nicht nur unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit, sondern auch für die spezifischen Frequenzen, die im Netz verwendet werden.
Backhaul: Verteidigungsnetze und taktische Netze arbeiten in unterschiedlichen und schwierigen Umgebungen, einschließlich abgelegener Gebiete, städtischer Umgebungen und komplexer Geländeformen. Es ist wichtig, dass sie in der Lage sind, mit der Basis und dem Hauptquartier zu kommunizieren. Dies erfordert mehrere sichere und belastbare Backhauls, um sicherzustellen, dass der Kommunikationskanal immer verfügbar ist.
Sicherheit: Sicherheit ist in Verteidigungs- und taktischen Netzen ein zentrales Anliegen. Die Implementierung robuster Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz vor Cyber-Bedrohungen, unbefugtem Zugriff und Datenverletzungen ist von entscheidender Bedeutung. Die Einrichtung von sicheren Authentifizierungsprotokollen, Verschlüsselungsmechanismen und Systemen zur Erkennung von Eindringlingen erfordert sorgfältige Planung und Fachwissen.
Interoperabilität mit Altsystemen: Verteidigungsorganisationen sind häufig noch immer auf eine breite Palette von älteren Kommunikationssystemen und -geräten angewiesen. Die Gewährleistung der Interoperabilität zwischen P5G-Netzen und den bestehenden Altsystemen kann nicht nur eine Herausforderung darstellen, sondern auch eine sorgfältige Planung und Koordinierung erfordern, um Kompatibilitätsprobleme und Sicherheitsbeeinträchtigungen zu vermeiden.
Mobilität und schneller Einsatz: Verteidigung und taktische Operationen erfordern eine schnelle Bereitstellung und Mobilität von Kommunikationsnetzen. Die Entwicklung flexibler P5G-Netzwerke, die schnell bereitgestellt, neu konfiguriert und verlegt werden können, ist von entscheidender Bedeutung. Die Bewältigung logistischer Herausforderungen, die Sicherstellung einer tragbaren Infrastruktur und die Erfüllung von Stromversorgungs- und Konnektivitätsanforderungen in unterschiedlichen Einsatzszenarien können sehr komplex sein.
Ausbildung und Fachwissen: Die Einrichtung und Verwaltung von P5G-Netzen erfordert spezielle technische Kenntnisse und Erfahrungen. Die Verfügbarkeit von geschultem Personal, das diese Netze entwerfen, einrichten, betreiben und warten kann, ist von entscheidender Bedeutung. Die Bereitstellung geeigneter Schulungen und Fachkenntnisse für militärisches Personal und Auftragnehmer kann eine Herausforderung darstellen.

Die Bewältigung dieser Herausforderungen bei der Implementierung erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Verteidigungsorganisationen, Lösungsanbietern, Regulierungsbehörden und anderen Branchenexperten. Sorgfältige Planung, Risikobewertung und technisches Fachwissen sind erforderlich, um diese Herausforderungen zu bewältigen und die erfolgreiche Implementierung von P5G-Netzwerken in Verteidigungs- und taktischen Umgebungen sicherzustellen.

Fallstudien aus der Praxis

In den letzten Jahren gab es viele Ankündigungen über die Nutzung von P5G-Netzen für Verteidigungs- und taktische Zwecke. Hier sind einige hochkarätige Ankündigungen:

US-Verteidigungsministerium (DoD): Das US-Verteidigungsministerium hat öffentlich viele verschiedene Anwendungsfälle genannt, in denen P5G-Netze eine große Rolle spielen sollen. In verschiedenen Ankündigungen wurde hervorgehoben, wie P5G-Netzwerke AR/VR-Anwendungen unterstützen können, um Soldaten verbesserte Trainingserfahrungen und Situations-Simulationen zu ermöglichen. In anderen Ankündigungen wurde hervorgehoben, wie P5G-Netze eine breite Palette von IoT-Geräten und Sensoren verbinden und verwalten können, was die Datenerfassung und -analyse für ein besseres Situationsbewusstsein und eine bessere Entscheidungsfindung erleichtert. P5G-Netzwerke sollen auch die Kommunikation zwischen autonomen Fahrzeugen, Drohnen und unbemannten Systemen unterstützen und deren Koordination und Kontrolle verbessern. Die folgende Folie wurde vom Verteidigungsministerium bereits im Jahr 2019 geteilt, als es begann zu untersuchen, wie 5G-Konnektivität seine Operationen unterstützen kann.

Der lettische Betreiber LMT war in enger Zusammenarbeit mit den lettischen Streitkräften für den Start des ersten militärischen 5G-Testfelds in Europa verantwortlich. Der Standort steht den NATO-Verbündeten offen, um gemeinsam 5G-Anwendungen in der Verteidigungsindustrie zu entwickeln, zu testen und zu demonstrieren. Kürzlich hat das 5G-Militärtestgelände im Camp Ādaži zwei zusätzliche eigenständige P5G-Netze eingerichtet, um relevante Innovationen in verschiedenen Netzen zentral zu testen und die Kompatibilität zu überprüfen. Zu den künftigen Testplänen gehören die AR/VR-Fernschulung des Verteidigungspersonals, Kommando und Kontrolle sowie verschiedene Wartungsaktivitäten mit Beteiligung von Fernspezialisten.
Die norwegische Defense Materiel Agency arbeitet mit Telia Norway zusammen, um taktische, private 5G-Netzwerke zu entwickeln, die mit dem öffentlichen nationalen 5G-Netzwerk kombiniert werden können. Durch die Kombination von bestehender Infrastruktur und einem separaten taktischen Netz soll eine Kommunikationslösung geschaffen werden, die sowohl sicher als auch widerstandsfähig und flexibel ist. Das öffentliche Netz nutzte Network Slicing, um sicherzustellen, dass die Daten der Streitkräfte von anderem Datenverkehr im öffentlichen Mobilfunknetz getrennt werden können und bei Bedarf Priorität erhalten.
Das spanische Verteidigungsministerium hat kürzlich Ausschreibungen für die Installation privater 5G-Netze für das Militär veröffentlicht. Eine der Ausschreibungen sieht den Aufbau von zwei privaten 5G-Standalone-Netzen für zwei Militäreinrichtungen in Madrid vor. Ziel dieser beiden P5G-Netze ist es, unter anderem die Wartungszentren für Kriegsschiffe und Hubschrauber zu versorgen, die sich in diesen Einrichtungen befinden.

Schlussfolgerung

Private 5G-Netze zeigen bereits Potenzial für Verteidigungs- und taktische Netze, und ihre Rolle wird mit der Reife der Technologie und der Anwendungsfälle weiter zunehmen. Zwar müssen noch viele Herausforderungen bewältigt werden, um die Unzulänglichkeiten der Technologie und der Lösungen zu überwinden, doch überwiegen die Vorteile die Einschränkungen. P5G-Netze werden derzeit nur in begrenztem Umfang erprobt und eingesetzt, aber in den nächsten Jahren wird ihre Akzeptanz deutlich zunehmen, sobald die Vorteile offensichtlich sind. Setzen Sie sich mit uns in Verbindung, um mehr darüber zu erfahren, wie wir Ihnen helfen können.