防衛および戦術ネットワークにおけるプライベート5G（P5G）

プライベート5Gネットワークは今後、防衛・戦術ネットワークで大きな役割を果たすと予想され、戦略・戦術レベルの軍事作戦において、安全で弾力性のある情報交換、指揮統制、状況認識を可能にする。

はじめに

ワイヤレス・ネットワークは、非常に長い間、防衛・戦術ネットワークの一部として機能してきた。さまざまな制約があるため、これらのワイヤレス・ネットワークは、特注のネットワーク機器やデバイスを使用するプロプライエタリなものだった。そのため、インフラやデバイスの追加が急遽必要になった場合、大きな課題となっていた。

5Gがもたらすハードウェアと技術の進歩に伴い、多くの国や地域、セキュリティ・サービスが、防衛や戦術目的のためのプライベート5G（P5G）ネットワークの利用を模索し始めている。

国防ネットワークは、軍事作戦のバックボーンとして機能する広域通信インフラであり、通常、広い地理的エリアにわたって長距離、大容量の接続性を提供するように設計されている。国防ネットワークは、軍事基地、司令部、情報機関、兵站部隊、およびその他の軍事組織を接続する役割を担っている。これらのネットワークは、戦略、作戦、戦術レベルでの安全で信頼性の高い通信、情報共有、調整を促進する。

一方、戦術ネットワークは、軍事作戦中に現場で使用するために設計された、より局所的なネットワークである。即応作戦区域内の部隊、車両、その他の資産に通信機能を提供する。戦術ネットワークは、機動性、柔軟性、迅速な展開能力を特徴とする。ダイナミックでしばしば困難な環境において、リアルタイムの状況認識、指揮統制、個々の兵士、小部隊、指揮官間の調整を可能にする。

これらの防衛・戦術ネットワークの主な目的は、軍隊が効果的に任務を遂行できるよう、安全で堅牢かつ回復力のある通信チャネルを確立することであることを忘れてはならない。これらのネットワークは、音声、データ、ビデオ、グループ・コミュニケーション、その他さまざまなアプリケーションをサポートするもので、これらは軍事作戦にとって重要であり、生命線でもある。これらのネットワークは、セキュリティ、プライバシー、低遅延、高信頼性、他の軍事システムや機器との相互運用性の確保など、軍の最高水準とニーズを満たすように設計されなければならない。

このような多面的な要件により、5G、特にP5Gは、防衛・戦術ネットワークの将来において大きな役割を果たすことになる。

防衛・戦術ネットワークにおけるP5Gネットワークの利点

P5Gネットワークは、安全で信頼性の高い通信機能を提供するため、防衛および戦術ネットワークでの使用が期待されている。これらのネットワークがどのように利用されるかをいくつか紹介しよう：

ネットワークのセグメンテーションと優先順位付け防衛ネットワークでは、重要な業務に最適なネットワーク・リソースを確実に提供するため、厳格なセグメンテーションと優先順位付けが必要です。P5Gネットワークは専用のネットワークスライスで構成できるため、セキュリティとサービス品質を維持しながら、異なるアプリケーションやユーザーグループが独立して運用できます。
局地的カバレッジ：特定の防衛シナリオでは、公共インフラが限られている、または存在しない遠隔地や孤立した地域で通信ネットワークを確立する必要がある場合があります。P5Gネットワークは、スタンドアロンのNIB（Network-in-a-Box）システムとして展開することができ、このような環境でも局所的なカバレッジを提供し、信頼性の高い接続性を確保します。
機動性と柔軟性：軍事作戦では、迅速な展開と迅速なネットワーク設定が必要とされることがよくあります。P5Gネットワークは迅速に展開でき、現場でのオンデマンド接続性を提供し、機動性と柔軟性を提供し、戦術的ネットワークにとって重要な移動中でもシームレスな通信を可能にします。
回復力と冗長性：P5Gネットワークは、ネットワーク障害や敵対行為に直面した場合の回復力を確保するため、冗長機能を備えた設計が可能です。複数のネットワークアクセスポイント、冗長バックホール接続、分散アーキテクチャにより、ネットワークの生存性を高め、厳しい条件下でも通信機能を維持することができます。
安全な通信：P5Gネットワークは、暗号化されたセキュアな通信チャネルを軍関係者に確立することができ、傍受や不正アクセスのリスクなしに機密情報、音声、ビデオデータを送信することができます。これらのネットワークで使用される高度な暗号化プロトコルは、全体的なセキュリティ体制を強化します。

要するに、P5Gネットワークには多くの魅力があり、それが防衛や戦術ネットワークにとって価値ある選択肢となっているのだ。

防衛および戦術ネットワークにおけるP5Gの応用

P5Gネットワークは、防衛および戦術的ネットワークにおいて数多くのアプリケーションと利点を提供する。主なアプリケーションには次のようなものがある：

指揮統制：P5Gネットワークは、指揮官、現場部隊、本部間のシームレスな通信を提供することで、指揮統制業務を強化することができます。リアルタイムの状況認識、音声およびビデオ会議、データ共有がより効率的かつ効果的になり、ダイナミックな環境での意思決定プロセスが改善されます。
リアルタイムの状況認識：P5Gネットワークは、ビデオストリーム、センサーデータ、地理位置情報などのリアルタイムデータの伝送をサポートします。これにより、軍事要員は作戦環境の包括的な最新情報を把握できるようになり、状況認識と情報に基づいた意思決定が強化されます。
ミッションクリティカルなアプリケーション防衛および戦術ネットワークでは、ミッションクリティカルなアプリケーションのために、リアルタイムのデータ伝送と低遅延通信が必要とされることがよくあります。P5Gネットワークは高速接続と低遅延を実現し、リアルタイムのビデオストリーミング、遠隔監視、無人システム、AR/VR（拡張現実/仮想現実）トレーニングなどのアプリケーションを可能にします。
拡張現実（AR）と仮想現実（VR）：P5Gネットワークは、防衛および戦術ネットワークにおけるAR/VRアプリケーションをサポートします。兵士はAR/VRヘッドセットを使用して、リアルタイムの視覚情報を受信し、デジタル地図を重ね合わせ、訓練シミュレーションにアクセスし、遠隔指導を受け、状況認識と訓練効果を高めることができます。
無人システムと自律型ロボット：防衛および戦術ネットワークは、無人航空機（UAV）、無人地上車両（UGV）、自律型ロボットなどの無人航空機システム（UAS）向けにP5G接続の恩恵を受けることができます。P5Gネットワークは、これらの無人システムのリアルタイム制御、遠隔監視、データ伝送に必要な低遅延と広帯域を提供することができます。
IoT対応アプリケーション：モノのインターネット（IoT）は、防衛・戦術ネットワークで重要な役割を果たしている。LTE-M、NB-IoT、RedCapのようなセルラーIoT技術が3GPP規格で成熟するにつれ、P5Gネットワークは、センサー、監視システム、ウェアラブルデバイス、スマート資産など、多数のコネクテッドデバイスの展開を可能にすると期待されています。これらのデバイスは、モニタリング、資産追跡、ロジスティクス、意思決定支援のための貴重なデータを収集・送信する。

これらは、プライベート4G/5Gネットワークが防衛・戦術ネットワークにどのように適用できるかのほんの一例に過ぎない。これらのネットワークの高度な機能は、通信、状況認識、指揮統制、軍事作戦の全体的な有効性の向上に貢献する。

ネットワーク・インフラ要件

一般に、軍や防衛関係者には3層のネットワークが必要だと考えられている。それらは次のように分類できる：

全国をカバーする公共ネットワークの専用スライス。
専用周波数帯を使用し、フィールドで広域をカバー。
作戦行動中、利用可能なあらゆる周波数帯で、局地的な機会的カバレッジを行う。

全国的な公共ネットワークはモバイルネットワーク事業者によって展開されるが、他の2つのシナリオではP5Gネットワークが必要となる。広域防衛ネットワークは、個人デバイスへのアクセスも提供される場合、通常、ハイブリッド・ネットワークとして実装される。防衛ネットワークと戦術ネットワークの両方で必要なネットワーク・インフラは、以下のように若干異なる：

防衛ネットワーク：ポストやタワーの上に設置されたアンテナ付きの高出力無線機、大容量ソリューションに必要なベースバンド・ユニット、スタンドアロン・ネットワークの場合はコア・ネットワークが必要だが、ハイブリッド・ネットワークの場合は必要ない、発電機または電源、SIMカードがプロビジョニングされたデバイス。防衛ネットワークには多くの部品があり、移動可能であるにもかかわらず、2人以上の人間を必要とすることが多い。
戦術的ネットワーク：アンテナ、スモールセル無線、コアネットワーク、基地との接続が必要な場合のバックホール接続装置、バッテリーなどの電源装置、プロビジョニングされたSIMカードを搭載したデバイスを備えた箱型ネットワーク。タクティカル・ネットワークは、バックパックに入れたり、小さな箱に入れて持ち運びができるようなモバイル性が求められるため、軽量でなければならない。

上記に加えて、デバイス上で実行する必要のあるアプリケーションには、対応するアプリケーション・サーバーが必要になる。これは、スタンドアロン・サーバーでも、コアと同じサーバーでも構わない。

これらのインフラ要件は、防衛・戦術環境における堅牢、安全、俊敏なP5Gネットワークの基礎を築くものである。それぞれの配備はユニークであり、その結果、ネットワーク設計は配備特有のニーズや運用上の制約に適合させる必要がある。これにより、信頼性が高く効果的なネットワークが確保され、軍の安全な通信が可能になる。

実施上の課題

防衛・戦術ネットワークにP5Gネットワークを導入するには、いくつかの課題があります。ここでは、一般的なものをいくつか紹介します：

スペクトラム防衛・戦術ネットワークは、さまざまな状況やシナリオに対応するため、複数の周波数帯を必要とする。これらの周波数帯域は制限され、厳しく規制されていることが多いため、周波数帯域の取得と使用は困難です。また、これらの周波数帯域が誰にも公開されないようにすることも重要で、そうでなければ、実際の状況でジャマーが展開され、ネットワークが使用不能になる可能性がある。
ハンドセットとその他のデバイス：防衛・戦術ネットワークはそれぞれ独自の周波数帯を使用するため、エンドユーザー用端末を簡単に入手するのは困難な場合がある。また、セキュリティの観点だけでなく、ネットワーク内で使用される特定の周波数帯用に特別に設計する必要がある場合も多い。
バックホール防衛・戦術ネットワークは、遠隔地、都市環境、複雑な地形など、多様で厳しい環境で運用される。基地や本部と通信できることが重要です。このため、通信チャネルが常に利用可能であることを保証するために、安全で弾力性のある複数のバックホールが必要です。
セキュリティ防衛・戦術ネットワークにおいて、セキュリティは最重要課題です。サイバー脅威、不正アクセス、データ漏洩から保護するための強固なセキュリティ対策の導入は極めて重要である。安全な認証プロトコル、暗号化メカニズム、侵入検知システムを確立するには、慎重な計画と専門知識が必要です。
レガシー・システムとの相互運用性：防衛組織では依然として、さまざまなレガシー通信システムや機器に依存していることが多い。P5Gネットワークと既存のレガシー・システムとの相互運用性を確保することは困難であるばかりでなく、互換性の問題やセキュリティの妥協を避けるために、慎重な計画と調整が必要となる場合がある。
機動性と迅速な展開：防衛および戦術作戦では、通信ネットワークの迅速な展開と機動性が求められます。迅速な展開、再構成、再配置が可能な俊敏なP5Gネットワークの設計が不可欠です。ロジスティクスの課題を克服し、ポータブルなインフラを確保し、さまざまな作戦シナリオにおける電力と接続性の要件に対処することは、複雑な場合があります。
トレーニングと専門知識：P5Gネットワークの導入と管理には、専門的な技術知識とノウハウが必要です。これらのネットワークを設計、展開、運用、保守できる訓練された人材の確保は不可欠である。軍関係者や請負業者に適切な訓練と専門知識を提供することは、難しいことです。

このような実装上の課題に対処するには、防衛組織、ソリューション・プロバイダー、規制機関、その他の業界専門家が緊密に協力する必要があります。これらの課題を克服し、防衛・戦術環境におけるP5Gネットワークの導入を成功させるには、慎重な計画、リスク評価、技術的専門知識が必要です。

実際のケーススタディ

近年、P5Gネットワークの防衛・戦術目的での利用について多くの発表があった。ここでは、注目度の高い発表をいくつか紹介する：

米国防総省（DoD）：米国防総省は、P5Gネットワークが大きな役割を果たすと想定しているさまざまなユースケースを公表している。さまざまな発表では、P5GネットワークがAR/VRアプリケーションをサポートし、兵士に強化された訓練体験や状況シミュレーションを提供できることを強調している。他の発表では、P5Gネットワークが幅広いIoTデバイスやセンサーを接続・管理し、より良い状況認識と意思決定のためのデータ収集と分析を促進する方法が強調されている。P5Gネットワークは、自律走行車、ドローン、無人システム間の通信をサポートし、それらの協調と制御を強化するためにも注目されている。以下のスライドは、国防総省が5G接続がどのように彼らの活動をサポートできるかを検討し始めた2019年に共有されたものだ。

ラトビアの通信事業者LMTは、ラトビア国軍と緊密に協力し、欧州初の5G軍事テストベッドの立ち上げを担当した。このサイトは、防衛産業における5Gアプリケーションを共同で開発、テスト、実証するためにNATO同盟国に開放されている。最近、Camp Ādažiの5G軍事テストサイトは、様々なネットワーク上で関連イノベーションを集中的にテストし、互換性をチェックできるように、2つのスタンドアロンP5Gネットワークを追加配備した。今後のテスト計画には、遠隔AR/VRによる防衛要員の訓練、指揮統制、遠隔専門家の参加によるさまざまな保守活動などが含まれる。
ノルウェー国防省はTelia Norwayと協力し、公共の国家5Gネットワークと組み合わせることができる戦術的なプライベート5Gネットワークを開発している。既存のインフラと個別の戦術的ネットワークを組み合わせることで、安全性、回復力、柔軟性を兼ね備えた通信ソリューションを構築することが目的だ。公共ネットワークでは、ネットワークスライシングを使用して、軍隊からのデータを公共モバイルネットワーク内の他のトラフィックから分離し、必要に応じて優先的に使用できるようにした。
スペイン国防省はこのほど、軍向けにプライベート5Gネットワークを設置する入札を実施した。入札のひとつは、マドリードにある2つの軍事施設向けに、2つのプライベート5Gスタンドアロン・ネットワークの立ち上げを求めるものだ。これら2つのP5Gネットワークの目的は、施設内にある戦艦やヘリコプターのメンテナンスセンターなどにサービスを提供することだ。

結論

プライベート5Gネットワークは、すでに防衛・戦術ネットワークの可能性を示しており、技術とユースケースが成熟するにつれて、その役割はさらに拡大するだろう。技術やソリューションの欠陥を克服するために解決すべき課題は多いが、制限を上回る利点も多い。P5Gネットワークは現在、限定的なトライアルとデプロイメントが行われているが、今後数年で、その利点が明らかになれば、より多くの人々に受け入れられるようになるだろう。P5Gネットワークがどのようにお客様のお役に立てるか、詳しくは弊社までお問い合わせください。