Como os militares vão lutar usando 5G no espectro eletromagnético

Seja para procurar vídeos engraçados de gatos ou operar um sistema robótico usando internet sem fio, o 5G se tornou um item básico na vida cotidiana de muitos.

Mas para o Pentágono, a tecnologia de comunicação tornou-se um facilitador essencial para outra função mais crítica – a capacidade de aproveitar o espectro eletromagnético para operações.

Uma quantidade significativa de sistemas e aplicações de armas militares depende do espectro eletromagnético – a faixa de frequências ou comprimentos de onda da energia eletromagnética – para operar, de acordo com um relatório do Serviço de Pesquisa do Congresso publicado em agosto de 2021.

O espectro apóia as operações militares hoje ao vincular comunicações sem fio, satélites, inteligência de sinais e tecnologias de radar que apóiam a consciência situacional e a guerra eletrônica, disse o relatório, intitulado “Visão geral do uso do espectro eletromagnético pelo Departamento de Defesa. "

Para garantir que os Estados Unidos mantenham sua vantagem sobre os adversários em um espectro eletromagnético cada vez mais complexo, congestionado e contestado, ou EMS, o Departamento de Defesa lançou sua Estratégia de Superioridade do Espectro Eletromagnético em 2020. Convidou o departamento a desenvolver capacidades e políticas que apoiem o espectro eletromagnético operações — ações coordenadas para explorar, atacar, proteger e gerenciar o ambiente eletromagnético.

“Na guerra moderna, a superioridade do EMS é um indicador importante e um componente fundamental para alcançar a superioridade no ar, terra, mar, espaço ou ciberespaço”, disse o documento.

Uma das tecnologias emergentes que o Pentágono acredita que dará uma vantagem decisiva em futuros campos de batalha - especialmente para operações de espectro eletromagnético - é a rede sem fio de quinta geração conhecida como 5G, disse Tom Rondeau, diretor principal de FutureG e 5G no Escritório do Pentágono do Subsecretário de Defesa para Pesquisa e Engenharia.

“Não se trata apenas do espectro. Não se trata apenas do rádio na borda. É sobre a rede e o controle dessa superfície de rádio, e isso se torna uma ferramenta realmente poderosa para usarmos”, disse Rondeau durante um painel de discussão no simpósio anual da Association of Old Crows em Washington, DC

O poder do 5G vem de sua capacidade de alavancar frequências mais altas no espectro eletromagnético, bem como as frequências de médio e baixo alcance acessíveis por seu antecessor 4G. A adição de frequências de alto alcance permite que o departamento transmita grandes quantidades de informações - como comunicações críticas necessárias para operações na borda ou dados do sensor - em uma velocidade mais rápida e menor latência, enquanto manobra em torno do espectro para executar ações da melhor maneira possível. - frequência adequada.

Rondeau comparou o 4G a uma rodovia na hora do rush – lenta e congestionada com o tráfego.

“Você quer diferenciar seus serviços. Você quer ter estradas de acesso e outras rodovias e estradas locais e calçadas ”, disse ele. “E é isso que o 5G começa a nos permitir fazer – diferenciar esses serviços e dividir esses recursos de uma forma que permite que você personalize a rede para seu aplicativo.”

Outro benefício do 5G é a flexibilidade adicional que ele oferece aos usuários por meio de tecnologias como fatiamento de rede, disse Rondeau. Devido ao design da arquitetura 5G, as operadoras podem “dividir” partes da rede 5G e criar uma rede separada, isolada e segura, adaptada às necessidades de um aplicativo.

Essas redes personalizadas podem atender à demanda do Departamento de Defesa por requisitos de rede exclusivos entre sua variedade de plataformas, disse ele. No passado, as organizações precisavam criar redes específicas do zero para plataformas individuais ou aderir aos requisitos para redes compartilhadas como o Link 16, observou ele.

“O 5G nos permitirá reunir isso e nos ajudar a criar esses diferentes serviços de recursos – a rede para largura de banda, latência, demandas de qualidade de serviço – por aplicativo”, disse ele.

O Pentágono reconheceu a importância do 5G e suas possíveis contribuições para as operações do espectro eletromagnético. Em dezembro de 2020, o departamento divulgou um plano de implementação de estratégia 5G separado que descrevia como aceleraria seu desenvolvimento - tanto para plataformas domésticas quanto para aliados e parceiros dos EUA.

Desde a publicação da estratégia, o Pentágono concedeu contratos para testes e experimentação 5G em 16 locais em todo o país, de acordo com um comunicado de imprensa do departamento.

Da mesma forma, o Congresso autorizou US$ 120 milhões a mais do que o pedido do governo Biden para desenvolvimento, experimentação e suporte de transição de tecnologia 5G na Lei de Autorização de Defesa Nacional de 2023.

O Departamento de Defesa também poderá operar no espectro globalmente, utilizando a infraestrutura 5G dos Estados Unidos e seus aliados, de acordo com o plano de implementação da estratégia 5G do Pentágono. Podem ser redes privadas, híbridas ou públicas, observou a estratégia.

Para operações globais que exigem o uso de espectros não departamentais, o Pentágono planeja usar tecnologias 5G “como fatiamento de rede de ponta a ponta e técnicas adaptativas, como utilização dinâmica de espectro para permitir que o DoD alcance a capacidade necessária para cumprir a missão”. a estratégia lida.

O major do Corpo de Fuzileiros Navais Ben Pimentel, oficial de comunicações e engenheiro eletrônico, disse que a capacidade de conduzir operações de espectro eletromagnético juntamente com o tráfego de rede normal de uma nação anfitriã lhes dá uma vantagem durante missões de “zona cinza” antes de operações de conflito em grande escala.

Durante esta janela, os fuzileiros navais procuram “fornecer complicação e reflexão para o adversário”, disse ele no simpósio. “Misturar-se no trânsito normal pode ser muito útil.”

“Operando na infraestrutura 5G da nação anfitriã, da qual somos aliados ou parceiros, colocaremos nosso tráfego ao lado dela”, acrescentou. “Se um adversário quiser tomar medidas contra isso, ele também tomará medidas contra a rede de nosso aliado – e potencialmente prejudicará suas próprias comunicações”.

No entanto, os Estados Unidos e seus aliados não são os únicos países que utilizam o 5G para a guerra eletrônica. À medida que o espectro se torna mais acessível em todo o mundo, adversários como a China ganham a capacidade de explorar vulnerabilidades de segurança contra os Estados Unidos, observou a estratégia 5G do Pentágono.

“A complexidade e a diversidade das redes 5G oferecem uma ampla gama de opções potencialmente perturbadoras para um adversário”, dizia. O Pentágono pode correr o risco de um adversário invadir a rede ou bloquear intencionalmente as comunicações, observou.

Embora operar 5G para operações de espectro eletromagnético apresente riscos de segurança, a própria rede foi projetada com medidas de segurança incorporadas em todas as camadas, disse Sheryl Genco, consultora sênior da empresa global de telecomunicações Ericsson. Como desenvolvedora de comunicações 5G, a empresa trabalha com o Departamento de Defesa e reguladores de comunicações comerciais.

“É muito análogo ao que se faz em uma base”, disse ela durante a discussão. “Primeiro, você tem sua defesa de perímetro. Então você tem pequenos anéis [de] defesa em torno dos edifícios … na base. E então você tem … agentes de segurança em roaming. E é exatamente isso que a rede tem.”

Além disso, cada camada de defesa na rede 5G é reforçada por uma arquitetura de confiança zero, acrescentou. A estrutura de segurança cibernética exige que todos os usuários e dados sejam autenticados e aprovados após cada interação digital.

“Esse processo de autenticação … em cada etapa da rede vai torná-la mais segura”, disse Genco. “E então, além de tudo, há novos conceitos que podem tornar sua rede ou tornar sua segurança de ponta a ponta mais robusta – uma dessas coisas é o fatiamento de rede.”

Mas os adversários militares não são as únicas entidades no espectro eletromagnético com as quais o Departamento de Defesa precisa se preocupar.

A necessidade de tecnologias de comunicação avançadas no mundo do consumidor causou uma demanda crescente por várias bandas de frequência anteriormente reservadas para agências federais, observou o relatório do Serviço de Pesquisa do Congresso de 2021. Com mais empresas comerciais se aglomerando no 5G, existe a possibilidade de interromper as operações militares, dizia.

O Pentágono e os parceiros comerciais estão analisando políticas e tecnologias de compartilhamento de espectro que permitirão que os setores de defesa e comercial compartilhem bandas no espectro eletromagnético sem interferência.

No entanto, os formuladores de políticas e as partes interessadas têm falado sobre o compartilhamento do espectro há décadas, tentando alinhar os incentivos dos setores comercial e federal, observou Rondeau.

“Não temos os mesmos incentivos e nunca teremos os mesmos incentivos. Não acho que essa seja a solução”, disse. “Eu prefiro fazer isso como, 'Como nós realmente tornamos a coexistência viável? Como construímos tecnologias que podem permitir a coexistência e superar alguns desses problemas?'”

Enquanto várias agências federais e comerciais ainda estão entendendo quais devem ser as políticas e padrões para compartilhamento de espectro, Pimentel enfatizou que “as soluções de tecnologia para compartilhamento de espectro podem aliviar um pouco disso”.

Embora o 5G ainda seja uma tecnologia em desenvolvimento, o Pentágono e a indústria já estão ansiosos pelas futuras gerações de comunicações – como 6G ou FutureG – e seus casos de uso para operações de espectro eletromagnético.

As redes de próxima geração podem levar a sensores e comunicações mais integrados, disse Pimental. À medida que a necessidade e a tecnologia das comunicações 5G crescem, também aumenta a densidade e a implantação de redes avançadas de acesso por rádio que podem permitir que os combatentes sintam seu ambiente, disse ele.

“Portanto, em vez de apenas pensar nisso como uma plataforma de comunicação, de uma perspectiva EW, eu o encorajaria a pensar nisso como uma plataforma de detecção”, disse ele.

O Corpo de Fuzileiros Navais está desenvolvendo recursos que usam redes de acesso de rádio 5G para produzir mapas de espectro de frequência de rádio para dar ao serviço uma ideia do que está acontecendo em diferentes frequências em diferentes locais, disse ele.

A capacidade também pode ajudar o Corpo a identificar possíveis alvos ou mesmo mitigar a interferência no espectro “que agora forma a base para uma missão de apoio eletrônico, que pode informar o ataque eletrônico”, disse ele.

Genco acrescentou que, à medida que a inovação continua, as futuras gerações de comunicações sem fio se basearão na tecnologia 5G e, ao mesmo tempo, abrirão novos mercados e negócios em torno dessa capacidade.

A próxima geração sem fio é a realização da promessa 5G, disse ela. “É uma conectividade ilimitada, tudo pode ser conectado. São milhões de sensores em um quilômetro quadrado - isso simplesmente me surpreende.”

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