中國集群通信網(wǎng)
牛掰！這家公司把老式電話亭改造成了基于LoRa技術(shù)的大型人人可用
當(dāng)電力和移動通信中斷時，斷電通信如何運作？正在克恩頓州諾伊豪斯進(jìn)行測試的LoRa技術(shù)又帶來了哪些機(jī)遇？《軍事時事》采訪了慕尼黑的合作以及可能的軍事應(yīng)用。
停電不僅威脅公民社會和基礎(chǔ)設(shè)施，還會影響武裝部隊的作戰(zhàn)能力。正如2023年克恩頓州諾伊豪斯發(fā)生的事件所表明的那樣，移動通信和互聯(lián)網(wǎng)會在數(shù)小時內(nèi)癱瘓。因此，慕尼黑聯(lián)邦國防軍大學(xué)的研究人員正與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)和武裝部隊合作，開發(fā)一種可靠的替代方案：LoRa。LoRa是一種節(jié)能無線電技術(shù)，同時也為軍事領(lǐng)域開辟了新的可能性。沃爾夫?qū)せ裘窢枌⒔榻B“LoRa網(wǎng)絡(luò)彈性運行”（ROLORAN）項目、克恩頓州具備停電能力的“MERLIN”基礎(chǔ)設(shè)施及其重要性。
沃爾夫?qū)せ裘窢柺悄侥岷诼?lián)邦國防軍大學(xué)軟件與數(shù)據(jù)信息技術(shù)安全教授。他領(lǐng)導(dǎo)著該校的“LoRa 網(wǎng)絡(luò)彈性運行”（ROLORAN）研究項目，該項目由dtec.bw資助，旨在推動諸如克恩頓州的MERLIN系統(tǒng)等防斷電通信解決方案的開發(fā)。
“LoRa網(wǎng)絡(luò)彈性運行”項目旨在實現(xiàn)什么目標(biāo)？簡而言之：我們致力于使LoRa無線網(wǎng)絡(luò)能夠抵御危機(jī)。LoRa是一種基于雷達(dá)技術(shù)的、高能效且穩(wěn)健的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制方式，目前已成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（即小型聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，例如傳感器或執(zhí)行器）的標(biāo)準(zhǔn)。我們正在研究如何在斷電和基礎(chǔ)設(shè)施損毀的情況下利用這些優(yōu)勢，以及如何保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免受干擾等威脅。我們的重點是安全關(guān)鍵型應(yīng)用，例如災(zāi)害控制和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，以及軍事應(yīng)用。
dtec.bw 的資助會帶來哪些要求？dtec.bw 的目標(biāo)是軍民兩用和實際應(yīng)用。軍民兩用指的是既能創(chuàng)造社會附加值，又能為德國聯(lián)邦國防軍帶來切實利益。實際應(yīng)用不僅包括實驗室研究，還包括原型機(jī)的制造、與合作伙伴的測試、經(jīng)驗總結(jié)以及改進(jìn)。因此，我們與社區(qū)、作戰(zhàn)機(jī)構(gòu)和軍事部門開展合作。
你們?yōu)槭裁催x擇在南克恩頓州使用電話亭？這要追溯到2023年夏天的那場風(fēng)暴災(zāi)害。諾伊豪斯的橋梁和道路被摧毀，互聯(lián)網(wǎng)和固定電話網(wǎng)絡(luò)癱瘓，移動通信也僅在部分地區(qū)勉強維持。當(dāng)?shù)氐匦螐?fù)雜，森林密布，山谷縱橫，海拔超過1000米，對無線電設(shè)備的耐久性提出了嚴(yán)峻的考驗。我們通過與軍隊和市政當(dāng)局的聯(lián)系走到了一起。諾伊豪斯在數(shù)字化方面也已經(jīng)相當(dāng)成熟，并且使用LoRaWAN傳感器技術(shù)，這與我們的需求非常契合。
什么是MERLIN試點項目？MERLIN是“基于區(qū)域LoRa基礎(chǔ)設(shè)施的消息傳遞系統(tǒng)”（Messaging with Regional LoRa Infrastructure）的縮寫。其核心是一個無需互聯(lián)網(wǎng)或移動通信即可運行的自供電加密文本消息網(wǎng)絡(luò)。骨干網(wǎng)由十個原A1電話亭組成，我們?yōu)槠渑鋫淞颂柲茈姵匕濉溆秒姵�、LoRa天線、電子墨水屏和堅固耐用的鍵盤。在危機(jī)情況下，市民可以報告緊急情況、情況數(shù)據(jù)和物資需求，危機(jī)應(yīng)對小組可以將消息發(fā)送到所有地點、群組和個人設(shè)備。
信息是如何在網(wǎng)絡(luò)中傳遞的？各個小區(qū)構(gòu)成了一個LoRa骨干網(wǎng)。一個小區(qū)向下一個小區(qū)發(fā)送信息，節(jié)點逐跳決定由誰轉(zhuǎn)發(fā)信息，直到信息分發(fā)到全國。與此同時，我們發(fā)放了大約 100 臺移動設(shè)備，主要發(fā)放給受災(zāi)地區(qū)的消防部門和居民。這些 MERLIN 信息傳遞設(shè)備類似于黑莓智能手機(jī)，配備觸摸屏和鍵盤；它們接收預(yù)警信息，根據(jù)“5W”問題向危機(jī)應(yīng)對小組發(fā)送結(jié)構(gòu)化信息，并向受影響人員通報最新情況。
MERLIN 在斷電模式下能運行多久？其電池設(shè)計壽命至少為 30 天，無需陽光照射。冬季測試將進(jìn)一步驗證其續(xù)航能力。移動設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)移動電源可運行約兩周，具體時長取決于使用情況。LoRa 的傳輸時間極短，功耗極低，這既節(jié)省了能源，也增加了偵察的難度。
LoRa 的抗偵察和抗干擾能力如何？非常強。接收器靈敏度極高，即使在背景噪聲很低的情況下也能正常工作；由于脈沖很短，LoRa 信號難以被探測和定位。寬帶干擾可能會造成干擾，但 LoRa 芯片具有頻率捷變性，可以規(guī)避干擾并調(diào)整帶寬。這使得 LoRa 在傳感器網(wǎng)絡(luò)、靜默指令支持和后勤數(shù)據(jù)路徑方面具有很高的生存能力。
您認(rèn)為它有哪些軍事應(yīng)用場景？例如，為藍(lán)軍提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持、配備振動或聲波觸發(fā)裝置的離散周界傳感器、交通路線上的車輛計數(shù)器以及在林地中進(jìn)行靜默報告。在其他通信渠道失效時進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，以及在后勤保障中建立指揮和報告鏈。通常情況下，您不需要高帶寬，只需要可靠的小數(shù)據(jù)流。
當(dāng)多人使用時，如何保障數(shù)據(jù)安全？個性化回復(fù)采用端到端加密，只有收件人才能讀取。我們在電話亭內(nèi)使用預(yù)設(shè)的引用流程。發(fā)件人會收到一個四位數(shù)的標(biāo)識符，查詢會引用該標(biāo)識符。公共顯示屏上不會顯示任何個人信息。結(jié)構(gòu)化的模板引導(dǎo)用戶操作，減少錯誤。
從第一階段的推廣中，您學(xué)到了什么？我們的原型機(jī)暴露出一些不足之處和改進(jìn)空間。2024 年的第一代木制太陽能板在技術(shù)上可行，但太陽能電池板太小，無法應(yīng)對克恩頓州多霧的冬季。我們通過使用電話亭作為防風(fēng)雨外殼、更大的太陽能電池板和更高容量的電池來解決這個問題。向公眾宣傳也至關(guān)重要。經(jīng)過演練和教育，公眾的接受度顯著提高。
軍隊扮演著怎樣的角色？例如，我們與奧地利武裝部隊合作，在營房中進(jìn)行LoRa測量和設(shè)施管理測試。同時，我們正在開發(fā)安全傳感器技術(shù)，用于監(jiān)控LoRa空中接口，并及早發(fā)現(xiàn)故障、異常和攻擊。一旦解決方案在實驗室完成開發(fā)和測試，我們希望再次與武裝部隊開展實地測試。
“包裝好的 MERLIN-NODES 可以通過洗滌器或無人機(jī)運送到目標(biāo)區(qū)域。”
到 2026 年，Neuhaus 有什么計劃？三個重點：每月兩次與應(yīng)急服務(wù)部門和家庭進(jìn)行定期演習(xí)，包括繪制無線電覆蓋范圍圖和調(diào)整路線；集成外部傳感器，例如土壤濕度、天氣和飲用水壓力罐液位，我們在現(xiàn)場攔截這些傳感器的 LoRaWAN 數(shù)據(jù)包，并通過 MERLIN 分發(fā)；以及為弱勢群體提供簡單的操作概念，例如在養(yǎng)老院和家庭護(hù)理中使用雙按鈕設(shè)備來求助或發(fā)送 OK 信息。
便攜式、空運型的移動節(jié)點真的可靠嗎？答案是肯定的。包裝好的MERLIN節(jié)點可以通過直升機(jī)或無人機(jī)運送到目標(biāo)區(qū)域。展開節(jié)點，拉出天線，網(wǎng)絡(luò)即可搭建完成，還可以選擇配備應(yīng)急物資。這對于應(yīng)急服務(wù)部門和高山救援隊等來說非常實用。應(yīng)用場景多種多樣，例如可以將其用作高山俱樂部的山間小屋的無線電信標(biāo)，或者作為滑雪旅行者的租賃設(shè)備。雖然可以使用GPS定位，但這會消耗能源，因此我們目前在諾伊豪斯優(yōu)先考慮設(shè)備的續(xù)航能力。
MERLIN Messenger 的價格是多少？目前每臺硬件的價格約為75歐元，另加一個移動電源，以防停電。每戶不到100 歐元的預(yù)算是比較現(xiàn)實的，可以作為預(yù)防措施。MERLIN 是一個研究平臺，而非成本優(yōu)化的系列產(chǎn)品，但這樣的價格水平使其規(guī)�；l(fā)展成為可能。
(責(zé)任編輯：李俊勇)