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Wie weiter unten erwähnt, ist eine der leistungsstärksten Funktionen von 5G die Fähigkeit, das Spektrum in einzelne Kommunikationspipelines zu „zerschneiden“. Wenn man 4G mit einer überlasteten fünfspurigen Autobahn vergleicht, könnte 5G eine eigene, leere Spur für Hochgeschwindigkeits-Emerger-Fahrzeuge schaffen. Bereits jetzt werden diskrete Abschnitte von der Polizei, Geheimdiensten, Emergenzdiensten, privaten Unternehmen und natürlich dem Militär selbst genutzt. ⁃ TN-Redakteur
Ob es darum geht, lustige Katzenvideos anzuschauen oder ein Robotersystem mit drahtlosem Internet zu betreiben – 5G ist zu einem festen Bestandteil des täglichen Lebens vieler Menschen geworden.
Doch für das Pentagon ist die Kommunikationstechnologie zu einem Schlüssel für eine andere, noch wichtigere Funktion geworden – die Fähigkeit, das elektromagnetische Spektrum für Operationen nutzbar zu machen.
Laut einem im August 2021 veröffentlichten Bericht des Congressional Research Service sind zahlreiche militärische Waffensysteme und Anwendungen auf das elektromagnetische Spektrum – den Bereich der Frequenzen oder Wellenlängen elektromagnetischer Energie – angewiesen, um zu funktionieren.
Das Spektrum unterstützt heute militärische Operationen, indem es drahtlose Kommunikation, Satelliten, Signalaufklärung und Radartechnologien verbindet, die das Situationsbewusstsein und die elektronische Kriegsführung unterstützen, heißt es in dem Bericht mit dem Titel „Overview of Department of Defense Use of the Electromagnetic Spectrum“.
Um sicherzustellen, dass die Vereinigten Staaten in einem zunehmend komplexen, überlasteten und umkämpften elektromagnetischen Spektrum (EMS) ihren Vorsprung vor den Gegnern aufrechterhalten, veröffentlichte das Verteidigungsministerium im Jahr 2020 seine Strategie zur Überlegenheit im elektromagnetischen Spektrum. Darin wird das Ministerium aufgefordert, Fähigkeiten und Strategien zu entwickeln, die Operationen im elektromagnetischen Spektrum unterstützen – koordinierte Aktionen zur Nutzung, zum Angriff, zum Schutz und zur Verwaltung des elektromagnetischen Umfelds.
„In der modernen Kriegsführung ist die Überlegenheit im elektromagnetischen Spektrum ein wichtiger Indikator und ein grundlegender Bestandteil der Überlegenheit in der Luft, zu Lande, zur See, im Weltraum oder im Cyberspace“, heißt es in dem Dokument.
Eine der aufkommenden Technologien, von denen das Pentagon glaubt, dass sie einen entscheidenden Vorteil auf zukünftigen Schlachtfeldern bieten werden – insbesondere für Operationen im elektromagnetischen Spektrum – ist das drahtlose Netzwerk der fünften Generation, bekannt als 5G, sagte Tom Rondeau, Hauptdirektor für FutureG und 5G im Büro des Unterstaatssekretärs für Forschung und Technik des Pentagon.
„Es geht nicht nur um das Spektrum. Es geht nicht nur um das Funkgerät an der Grenze. Es geht um das Netzwerk und die Kontrolle dieser Funkfläche, und das wird ein wirklich mächtiges Werkzeug für uns“, sagte Rondeau während einer Podiumsdiskussion auf dem jährlichen Symposium der Association of Old Crows in Washington, D.C.
Die Stärke von 5G liegt in seiner Fähigkeit, höhere Frequenzen im elektromagnetischen Spektrum zu nutzen sowie die mittleren und niedrigen Frequenzen, die von seinem Vorgänger 4G zugänglich sind. Durch die Hinzufügung von Frequenzen mit höherer Reichweite kann das Ministerium große Mengen an Informationen – z. B. kritische Kommunikationsdaten, die für Operationen am Rande des Geschehens benötigt werden, oder Sensordaten – mit höherer Geschwindigkeit und geringerer Latenzzeit übertragen und gleichzeitig das Spektrum so manövrieren, dass Aktionen auf der am besten geeigneten Frequenz durchgeführt werden.
Rondeau verglich 4G mit einer Autobahn während der Rushhour – langsam und verkehrsüberlastet.
„Sie wollen Ihre Dienste differenzieren. Sie wollen Zufahrtsstraßen und andere Autobahnen sowie lokale Straßen und Einfahrten haben“, sagte er. „Und das ist es, was 5G uns zu ermöglichen beginnt – diese Dienste zu differenzieren und diese Ressourcen so aufzuteilen, dass Sie das Netzwerk an Ihre Anwendung anpassen können.“
Ein weiterer Vorteil von 5G ist die zusätzliche Flexibilität, die es den Nutzern durch Technologien wie Network Slicing bietet, so Rondeau. Aufgrund des Designs der 5G-Architektur können Betreiber Teile des 5G-Netzes „zerschneiden“ und ein separates, isoliertes und sicheres Netz schaffen, das auf die Bedürfnisse einer Anwendung zugeschnitten ist.
Diese maßgeschneiderten Netzwerke können die Nachfrage des Verteidigungsministeriums nach einzigartigen Netzwerkanforderungen für seine verschiedenen Plattformen erfüllen, sagte er. In der Vergangenheit mussten Organisationen für einzelne Plattformen eigens entwickelte Netzwerke von Grund auf neu erstellen oder sich an die Anforderungen für gemeinsam genutzte Netzwerke wie Link 16 halten, merkte er an.
„5G wird es uns ermöglichen, dies zusammenzuführen und uns dabei helfen, diese verschiedenen Ressourcendienste – das Netzwerk für Bandbreite, Latenz, Quality-of-Service-Anforderungen – pro Anwendung zu gestalten“, sagte er.
Das Pentagon hat die Bedeutung von 5G und seinen potenziellen Beitrag zum Betrieb des elektromagnetischen Spektrums erkannt. Im Dezember 2020 veröffentlichte das Ministerium einen separaten 5G-Strategie-Implementierungsplan, in dem dargelegt wurde, wie die Entwicklung von 5G beschleunigt werden soll – sowohl für inländische Plattformen als auch für die Plattformen von Verbündeten und Partnern der USA.
Seit der Veröffentlichung der Strategie hat das Pentagon laut einer Pressemitteilung des Ministeriums Verträge für 5G-Tests und -Experimente an 16 Standorten im ganzen Land vergeben.
Ebenso genehmigte der Kongress im Rahmen des National Defense Authorization Act 2023 120 Millionen Dollar mehr als von der Regierung Biden für die Entwicklung, Erprobung und Unterstützung der 5G-Technologie gefordert.
Laut dem 5G-Strategie-Implementierungsplan des Pentagons wird das Verteidigungsministerium auch in der Lage sein, das Spektrum weltweit zu nutzen, indem es die 5G-Infrastruktur der Vereinigten Staaten und ihrer Verbündeten verwendet. Dabei kann es sich um private, hybride oder öffentliche Netze handeln, heißt es in der Strategie.
Für globale Operationen, die die Nutzung von Spektren außerhalb des Ministeriums erfordern, plant das Pentagon den Einsatz von 5G-Technologien, wie End-to-End Network Slicing und adaptive Techniken, wie dynamische Spektrumsnutzung, um das DoD in die Lage zu versetzen, die für die Erfüllung der Mission erforderlichen Fähigkeiten zu erreichen“, heißt es in der Strategie.
Maj. Ben Pimentel, Kommunikationsoffizier und Elektronikingenieur des Marine Corps, sagte, dass die Fähigkeit, Operationen im elektromagnetischen Spektrum neben dem normalen Netzwerkverkehr eines Gastlandes durchzuführen, ihnen bei Einsätzen in der „Grauzone“ vor umfassenden Konfliktoperationen die Oberhand gibt.
Während dieses Zeitfensters versuchen die Marines, den Gegner zu verwirren und zum Nachdenken zu bringen“, sagte er auf dem Symposium. „Sich in den normalen Verkehr einzugliedern, kann sehr nützlich sein.
„Wenn wir über die 5G-Infrastruktur des Gastlandes operieren, mit dem wir verbündet sind oder mit dem wir zusammenarbeiten, wird unser Verkehr dorthin verlagert“, fügte er hinzu. „Wenn ein Gegner dagegen vorgehen will, wird er auch gegen das Netzwerk unseres Verbündeten vorgehen – und möglicherweise seine eigene Kommunikation beeinträchtigen.“
Die Vereinigten Staaten und ihre Verbündeten sind jedoch nicht die einzigen Nationen, die 5G für die elektronische Kriegsführung nutzen. Da das Spektrum weltweit zugänglicher wird, erhalten Gegner wie China die Möglichkeit, Sicherheitslücken gegen die Vereinigten Staaten auszunutzen, heißt es in der 5G-Strategie des Pentagons.
„Die Komplexität und Vielfalt von 5G-Netzwerken bieten einem Gegner eine breite Palette an potenziell störenden Optionen“, heißt es darin. Das Pentagon könnte dem Risiko ausgesetzt sein, dass ein Gegner das Netzwerk hackt oder die Kommunikation absichtlich stört, hieß es.
Während der Betrieb von 5G für Operationen im elektromagnetischen Spektrum Sicherheitsrisiken birgt, ist das Netzwerk selbst so konzipiert, dass auf jeder Ebene Sicherheitsmaßnahmen eingebaut sind, sagte Sheryl Genco, Senior Advisor beim globalen Telekommunikationsunternehmen Ericsson. Als Entwickler der 5G-Kommunikation arbeitet das Unternehmen mit dem Verteidigungsministerium und den Regulierungsbehörden für kommerzielle Kommunikation zusammen.
„Es ist sehr analog zu dem, was auf einer Basis gemacht wird“, sagte sie während der Diskussion. „Zuerst haben Sie Ihre Perimeterverteidigung. Dann hat man kleine Verteidigungsringe um die Gebäude … auf dem Stützpunkt. Und dann haben Sie … Sicherheitsbeamte, die umherstreifen. Und das ist genau das, was das Netzwerk hat.“
Darüber hinaus wird jede Verteidigungsschicht im 5G-Netz durch eine Zero-Trust-Architektur verstärkt, fügte sie hinzu. Der Cybersicherheitsrahmen erfordert, dass alle Nutzer und Daten nach jeder digitalen Interaktion authentifiziert und genehmigt werden.
„Dieser Authentifizierungsprozess … auf jeder Stufe des Netzwerks wird es sicherer machen“, sagte Genco. „Darüber hinaus gibt es neue Konzepte, die Ihr Netzwerk oder Ihre End-to-End-Sicherheit robuster machen können – eines davon ist Network Slicing.
Aber militärische Gegner sind nicht die einzigen Einheiten im elektromagnetischen Spektrum, über die sich das Verteidigungsministerium Gedanken machen muss.
Der Bedarf an fortschrittlichen Kommunikationstechnologien in der Verbraucherwelt hat zu einer wachsenden Nachfrage nach mehreren Frequenzbändern geführt, die zuvor den Bundesbehörden vorbehalten waren, so der Bericht des Congressional Research Service aus dem Jahr 2021. Da immer mehr kommerzielle Unternehmen auf 5G drängen, besteht die Möglichkeit, dass sie den militärischen Betrieb stören könnten, heißt es in dem Bericht.
Das Pentagon und kommerzielle Partner untersuchen Richtlinien und Technologien zur gemeinsamen Nutzung von Frequenzen, die es sowohl dem Verteidigungs- als auch dem kommerziellen Sektor ermöglichen, Bänder des elektromagnetischen Spektrums ohne Interferenzen zu nutzen.
Politische Entscheidungsträger und Interessengruppen sprechen jedoch schon seit Jahrzehnten über die gemeinsame Nutzung von Frequenzen und versuchen, die Anreize des kommerziellen und des föderalen Sektors in Einklang zu bringen, so Rondeau.
„Wir haben nicht die gleichen Anreize und werden auch nie die gleichen Anreize haben. Ich glaube nicht, dass das die Lösung ist“, sagte er. „Ich würde es lieber so angehen: ‚Wie können wir die Koexistenz tatsächlich möglich machen? Wie können wir Technologien entwickeln, die Koexistenz ermöglichen und einige dieser Probleme überwinden?“
Während mehrere Bundes- und Wirtschaftsbehörden noch dabei sind, die Richtlinien und Standards für die gemeinsame Nutzung des Spektrums zu verstehen, betonte Pimentel, dass „technologische Lösungen für die gemeinsame Nutzung des Spektrums einige dieser Probleme lindern können.“
Auch wenn sich die 5G-Technologie noch in der Entwicklung befindet, blicken das Pentagon und die Industrie bereits auf künftige Kommunikationsgenerationen – wie 6G oder FutureG – und deren Anwendungsfälle für den Betrieb des elektromagnetischen Spektrums voraus.
Netzwerke der nächsten Generation könnten zu einer besseren Integration von Sensorik und Kommunikation führen, so Pimental. In dem Maße, wie der Bedarf und die Technologie für die 5G-Kommunikation zunehmen, wächst auch die Dichte und der Einsatz fortschrittlicher Funkzugangsnetze, die es den Einsatzkräften ermöglichen, ihre Umgebung zu erfassen, sagte er.
„Im Gegensatz zu einer reinen Kommunikationsplattform würde ich Sie aus der EW-Perspektive ermutigen, es als eine Erfassungsplattform zu betrachten“, sagte er.
Das Marine Korps entwickelt Fähigkeiten, die 5G-Funkzugangsnetzwerke nutzen, um Karten des Funkfrequenzspektrums zu erstellen, die dem Dienst eine Vorstellung davon geben, was auf verschiedenen Frequenzen an verschiedenen Orten passiert, sagte er.
Die Fähigkeit könnte dem Korps auch dabei helfen, mögliche Ziele zu identifizieren oder sogar Störungen auf dem Spektrum zu entschärfen, „das jetzt die Grundlage für eine elektronische Unterstützungsmission bildet, die den elektronischen Angriff informieren kann“, sagte er.
Genco fügte hinzu, dass künftige Generationen der drahtlosen Kommunikation auf der Technologie von 5G aufbauen und gleichzeitig neue Märkte und Geschäftsfelder rund um diese Fähigkeit erschließen werden, wenn die Innovation weitergeht.
Die nächste Generation der drahtlosen Kommunikation ist die Umsetzung des 5G-Versprechens, sagte sie. „Es ist eine grenzenlose Konnektivität, alles kann verbunden werden. Das sind Millionen von Sensoren auf einem Quadratkilometer – das haut mich einfach um.“