陳功

戰(zhàn)場物聯(lián)網(wǎng)（IoBT）將加速改變未來作戰(zhàn)形式

近年來，以美國為代表的軍事強國競相開展戰(zhàn)場物聯(lián)網(wǎng)（IoBT）的戰(zhàn)略規(guī)劃。從美國陸軍研究實驗室（ARL）發(fā)布的《未來陸戰(zhàn)展望》可以看到，美軍非常重視利用IoBT來應對未來跨域協(xié)同、無人化以及網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)環(huán)境，以此來保持并增強其戰(zhàn)場優(yōu)勢。鑒于此，美陸軍于2017年就成立了“戰(zhàn)地物聯(lián)網(wǎng)合作研究聯(lián)盟”（IoBT CRA），ARL資助研究聯(lián)盟2500萬美元，用于開展“戰(zhàn)場物聯(lián)網(wǎng)演變的智能目標驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)”（IoBTREIGN）等相關(guān)領(lǐng)域的研究。戰(zhàn)地物聯(lián)網(wǎng)旨在將作戰(zhàn)士兵與裝備、無線電、武器等智能技術(shù)聯(lián)系起來，為其提供相應的態(tài)勢感知及預測戰(zhàn)場情況，同時提高作戰(zhàn)人員間的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

在IoBT方面，美陸軍一方面研究利用現(xiàn)有智慧城市的物聯(lián)網(wǎng)作為未來城市作戰(zhàn)中的戰(zhàn)場物聯(lián)網(wǎng)的能力補充，另一方面也在研發(fā)一種能在未來城市作戰(zhàn)的新型通信協(xié)議，即“遠程廣域網(wǎng)”。美陸軍將低功耗廣域網(wǎng)LoRa（Long Range，遠距離——編者注）技術(shù)引入到遠程廣域網(wǎng)中，并嘗試將該遠程廣域網(wǎng)部署在智能城市，同時進一步研究如何將智能城市中的傳感器及網(wǎng)絡(luò)生成的信息用于軍事用途。據(jù)稱，以LoRa技術(shù)為基礎(chǔ)的遠程廣域網(wǎng)可在距離超過10km的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中進行數(shù)據(jù)傳輸，并且在密集城市中具有高可靠的傳輸性能。

LoRa技術(shù)的起源

戰(zhàn)場物聯(lián)網(wǎng)（IoBT）示意圖

美陸軍引入IoBT系統(tǒng)的LoRa技術(shù)源于一家美國半導體企業(yè)Semtech公司，該公司是全球唯一一家擁有該技術(shù)的企業(yè)。Semtech公司從2012年起就在全球民用市場內(nèi)大量推廣LoRa技術(shù)，并且在民用市場上具有眾多的客戶群體。

據(jù)筆者了解，LoRa技術(shù)最初是2009年由法國Cycleo公司基于CSS調(diào)制技術(shù)發(fā)明并實現(xiàn)的一種優(yōu)異的擴頻通信技術(shù)。相比當時Semtech公司推廣的FSK調(diào)制技術(shù)，LoRa技術(shù)在通信距離、組網(wǎng)、性能、功耗、芯片兼容性、成本等方面更具有優(yōu)勢。于是，2012年美國Semtech公司發(fā)起了對Cycleo公司的收購，并在不久后將這一調(diào)制技術(shù)封裝到其生產(chǎn)的芯片中，開啟了LoRa技術(shù)的產(chǎn)品化之路。

不過，僅僅一個基于LoRa調(diào)制技術(shù)的收發(fā)芯片遠不足以撬動廣闊的廣域物聯(lián)網(wǎng)市場，Semtech公司聯(lián)合思科、IBM等多家廠商發(fā)起的LoRa聯(lián)盟，推出不斷迭代的遠程廣域網(wǎng)LoRaWAN協(xié)議，催生出一個全球數(shù)百家廠商支持的廣域組網(wǎng)標準體系，從而形成廣泛的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。LoRaWAN協(xié)議只規(guī)定了MAC（Medium Access Control，介質(zhì)訪問控制——編者注）層的規(guī)范，但為了最大限度地發(fā)揮LoRaWAN協(xié)議的優(yōu)勢，在物理層需要采用LoRa調(diào)制技術(shù)。通過這種設(shè)計，既有效推動了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的發(fā)展，又保證了作為LoRa技術(shù)的唯一擁有者Semtech公司在整個產(chǎn)業(yè)中的經(jīng)濟收益。

國內(nèi)LoRa技術(shù)的發(fā)展

隨著中國物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的國內(nèi)企業(yè)注意到美國Semtech公司的LoRa技術(shù)，并將其逐步應用在國內(nèi)民用市場領(lǐng)域。當前，中國作為全球較大的物聯(lián)網(wǎng)應用市場，幾乎承載了全球約50%的LoRa終端部署數(shù)量。但在筆者看來，這種通信底層物理層核心技術(shù)由美國Semtech公司壟斷，其實并不利于LoRa技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展，尤其是在面臨中美長期全方位對抗的這種背景下。

為了破除LoRa技術(shù)及LoRaWAN協(xié)議等在中國面臨的問題，Semtech公司以及LoRa聯(lián)盟采取多種合作方式來增加底層芯片及核心技術(shù)的供應商。

直接銷售晶圓

Semtech公司向固定的客戶直接銷售晶圓（制作硅半導體電路所用的硅晶片——編者注），如臺灣群登科技、翱捷科技、深圳國民技術(shù)等公司。這些公司通過芯片SIP技術(shù)將其他芯片與LoRa芯片進行合封，并進行銷售。

授權(quán)方式

Semtech公司將LoRa的IP授權(quán)給國內(nèi)廠商翱捷科技，這些廠商根據(jù)自己的需求設(shè)計芯片架構(gòu)、自行增加各種外設(shè)，在一定程度上形成各具特色的LoRa芯片。

據(jù)筆者在翱捷科技（上海）有限公司官網(wǎng)了解到，早在2018年9月，Semtech公司便將LoRa IP授權(quán)給了阿里投資的翱捷科技（上海）有限公司，這是Semtech公司首次向國內(nèi)企業(yè)授權(quán)LoRa IP。同時，筆者在ASR官網(wǎng)新聞稿《翱捷科技發(fā)布面向LoRa室內(nèi)應用的單通道網(wǎng)關(guān)和LoRaD2D協(xié)議》中了解到，“ASR相繼推出了ASR6501、ASR6502、ASR6505三款LoRa系統(tǒng)芯片集成方案，可支持幾乎全部行業(yè)應用及產(chǎn)品解決方案。同時，還與Semtech、阿里云三方簽署了LoRa IP授權(quán)協(xié)議，成為大中華區(qū)獨家獲得授權(quán)進行LoRa SoC生產(chǎn)和銷售的公司?！?/p>

軍事物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)場應用

國產(chǎn)化LoRa芯片授權(quán)背后的隱患

軍事物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)場應用

然而，反觀國際局勢，隨著中美關(guān)系的變化，華為、?？?、大疆等國內(nèi)許多公司被列入美國“實體清單”，遭受源于美國相關(guān)技術(shù)的“斷供”，就連ARM（全球領(lǐng)先的半導體知識產(chǎn)權(quán)（IP）提供商，全世界超過95%的智能手機和平板電腦都采用ARM架構(gòu)——編者注）這種源于英國劍橋的相對中立的技術(shù)公司也無法幸免，仍然受到美國政府的影響。根據(jù)中國工程院倪光南院士在第十二屆信息安全漏洞分析與風險評估大會上的發(fā)言，“根據(jù)美國法律，如果根源在美國的技術(shù)發(fā)展，就會被計入屬地比重，范圍包括IP與相關(guān)核心技術(shù)，若美國技術(shù)成分占比超過25%，就會受到美國法律的管轄，這種情況也要在自主可控測評中加以考慮?！保〒?jù)外媒報道，美國計劃將源自美國技術(shù)標準從25%比重調(diào)降至10%——作者注）筆者認為，Semtech公司雖然對我國企業(yè)進行晶圓銷售和IP授權(quán)等多種合作方式推廣LoRa，但是其作為美國企業(yè)會在更大程度上受到美國政治環(huán)境、出口政策以及法律等制約。如果重要的物聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施大量采用LoRa芯片技術(shù)作為通信底層技術(shù)，一旦發(fā)生因為中美關(guān)系變化導致相關(guān)芯片斷供或者停止授權(quán)等事件，那將會造成無法估量的損失。

同時，從保密安全性考慮來說，LoRa技術(shù)是Semtech公司獨有的核心技術(shù)，其并未將技術(shù)細節(jié)公開發(fā)表，這就造成國內(nèi)外眾多使用者對該技術(shù)傳輸方式完全不了解，通過該技術(shù)傳輸?shù)膬?nèi)容可能缺乏安全保護，這將存在非常大的安全風險。

自主國產(chǎn)化戰(zhàn)場物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未來可期

黨的十九大報告指出：“加快軍事智能化發(fā)展，提高基于網(wǎng)絡(luò)信息體系的聯(lián)合作戰(zhàn)能力、全域作戰(zhàn)能力，有效塑造態(tài)勢、管控危機、遏制戰(zhàn)爭、打贏戰(zhàn)爭?！笨萍际呛诵膽?zhàn)斗力，人工智能是核心軍事科技。把握軍事智能發(fā)展趨勢，加速推動軍事智能化發(fā)展成為我軍現(xiàn)階段重要的戰(zhàn)略方向。

對于中國陸軍戰(zhàn)場物聯(lián)網(wǎng)而言，由于LoRa技術(shù)受制于美國企業(yè)，存在非常大的生產(chǎn)風險，不適合直接用于軍事用途，因此不能像美陸軍一樣在IoBT中引入LoRa技術(shù)。中國陸軍戰(zhàn)場物聯(lián)網(wǎng)需要盡快地在國內(nèi)尋找類似LoRa那樣可以實現(xiàn)遠距離廣域網(wǎng)的自主可控的無線通信技術(shù)。這樣的國產(chǎn)化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅可以滿足陸域戰(zhàn)場一定范圍內(nèi)的人員識別、搜索定位需求，與此同時，還可以將基于遠距離無線網(wǎng)的末端感知網(wǎng)絡(luò)，作為戰(zhàn)術(shù)后方信息系統(tǒng)戰(zhàn)斗損害、物資彈藥消耗、人員狀態(tài)參數(shù)等數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)那岸耍ㄟ^網(wǎng)關(guān)匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)，與戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)對按。通過構(gòu)建完整的信息傳輸，將信息傳送到各級指揮系統(tǒng)，從而為制定勤務保障計劃提供信息支撐。此外，遠距離廣域網(wǎng)通信技術(shù)也可以用于單兵作戰(zhàn)、聯(lián)合一體化作戰(zhàn)、戰(zhàn)場監(jiān)測等領(lǐng)域，可提升軍隊戰(zhàn)斗力。

據(jù)筆者了解，當前在國內(nèi)也有眾多相對成熟的，并具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化遠距離廣域網(wǎng)通信技術(shù)，如縱行科技ZETA技術(shù)，華為參與制定的NB-IoT技術(shù)，以及磐啟微電子Chirp-IoT技術(shù)等。充分利用自主的國產(chǎn)化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，確保軍用系統(tǒng)的國產(chǎn)化芯片及協(xié)議的自主研發(fā)，才能不斷加快推進國內(nèi)陸軍IoBT等軍事智能化發(fā)展，保證我軍未來軍事發(fā)展的穩(wěn)定。

編輯/魏開功

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