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如何驗證軍用通訊的 5G 專網 - 任務關鍵型應用的行動網路測試

如何驗證軍用通訊的 5G 專網 - 任務關鍵型應用的行動網路測試


1 概述

在軍方追求作戰效能的過程中，充分運用現有技術如 5G 與工業物聯網（IIoT）至關重要，目標是從受限的有線或窄頻行動連線，轉向 5G 無線通訊所帶來的廣闊可能性，這涵蓋多種軍事應用場景，例如：

  • 操控無人地面載具（UGV）
  • 以無人機強化態勢感知
  • 透過 5G 連接機器人系統進行類似人類互動的通訊與資料存取

然而，在使用無線接取網路時，必須採用創新的測試方法，才能主動識別潛在問題，軍事應用相較於公共行動網路，具有獨特需求——極高的可靠性與可用性，任何停機都可能造成重大損失，因此即使在惡劣環境下，也必須確保穩定且可靠的連線，同時低延遲對即時通訊與控制也至關重要；專用的 5G 私有網路提供多種設定選項，可滿足上述需求，確保：

  • 無縫切換
  • 裝置與服務的優先排序
  • 低延遲的資料傳輸

藉此軍方能提升作戰效率、優化決策流程並維持戰略優勢，導入 5G 技術後，軍方可進一步強化作業效能、提升態勢感知，並增強對新興威脅的應變能力。

本文的說明將闡述：

  • 在軍事環境中應測試的項目
  • 測試的最佳關鍵績效指標（KPI）及其建議範圍
  • 驗證軍用任務關鍵型 5G 私有網路效能的測試階段與解決方案


2 軍用情境與機器類型通訊的實地測試

在軍事環境中，實地情況並非靜態：自動化載具會移動、無線電條件會改變、流量負載可能迅速升高，下列問題領域採用現場量測與監控是最能反映真實場況的解法：

  • 頻譜清查：
    需證明沒有其他無線來源不當入侵該區域，頻譜清查是使用專用頻譜、或部署私有網路前的必要前置作業，5G 多採用 TDD 模式，上行／下行（UL/DL）時序必須在同一區域的所有網路（鄰近網路）間同步，不同步的網路會造成嚴重干擾顯著降低網路效能，當網路已啟用後，亦可能需要檢查是否有射頻（RF）向軍事園區外洩漏。
  • 驗收與稽核：
    私有軍用網路的一個關鍵步驟是驗證安裝後基礎設施廠商所提供之服務等級協議（SLA）是否達標，同樣地當引入新功能、調整網路配置、或更新戰術裝置時，必須完整驗證以確保指揮與控制、態勢感知、與任務執行不中斷；本階段會進行嚴格測試，確認網路在可靠性、安全性與效能上符合軍事應用需求（如戰術通訊、偵監與後勤支援）。
  • 網路效能驗證與持續監控：
    已部署的私有軍用網路需驗證並持續監控其是否具備足夠頻寬、低延遲與高可靠度，以支援關鍵軍事任務，此階段在真實戰術環境中進行定期（甚至可能全天候 24/7）測試與監控，納入實際的射頻條件、地形與其他環境因子，提早發現並處理可能的效能問題，確保網路能穩定支援任務關鍵應用。
  • 網路設計優化與除錯：
    在戰術環境中的實地測試可協助優化私有軍用網路設計，包括：基地台位置配置、切換策略微調與關鍵通訊任務的優先排序，也會執行除錯作業，以快速識別並解決網路問題，確保指揮控制、偵察與通訊在軍事行動中不中斷。


2.1 網路特性與影響因素

在基礎網路技術層面上，公用與非公用（私有）網路幾乎沒有差異，無論是軟體、調變方式、編碼機制、頻譜（授權、未授權或共享）或訊號傳播原理皆相同，然而，5G 在軍事領域的應用可區分為兩大類：

  • 5G 軍事園區網路（Military Campus Networks）
    提供在固定軍事設施內可靠且高頻寬的連線，支援如後勤管理、基地內安全資料傳輸、倉儲與港口自動化等應用，類似工廠中的企業關鍵型網路。
  • 戰術軍事網路（Tactical Military Networks）
    著重於行動性與韌性，為地面部隊與車輛在動態作戰環境中提供穩定連線，這類網路對即時態勢感知、指揮與控制，以及部署任務關鍵應用（如 MCX）至關重要。

在軍事應用中，私有 5G 網路能提供更高的安全性、可靠性與效能；與公用網路不同，私有 5G 網路將資料留存在本地，降低網路攻擊風險，可自訂的網路參數使其能實現超高可靠低延遲通訊（URLLC）以支援關鍵任務，如指揮控制系統、即時影像傳輸、及自動化載具操控，同時也可導入高精度定位技術，以強化態勢感知。

私有 5G 網路具高度延展性，可因應不同規模的軍事行動，其管理方式亦可依任務需求客製化，透過可靠的關鍵績效指標（KPI），軍方可信任無線網路的穩定運作；因此私有 5G 網路是軍事通訊的理想方案，能提供安全可靠的基礎設施以支援高效行動。設備供應商與網路營運商也能協助軍方設計與部署這類網路。

若以工業網路中的應用案例與裝置為參照，就能發現軍用遠端操控載具所產生的流量模式與一般用戶使用社交媒體或上網瀏覽的流量截然不同，在進行網路效能測試時需考量訊息大小、傳輸間隔、流量突發性、週期性流量及其所需的資料速率。

此外，測試亦應考量覆蓋範圍與終端裝置（UE）的移動性，像無人地面載具（UGV）這類移動裝置，在區域內移動時會經歷基地台切換（handover），若越出園區邊界，甚至可能切換至公用網路。

IP 流量與通訊協定

現今的通訊主要基於 IP 協定的資料流量，然而軍用的機器類型通訊（MTC）僅在少數情境（如視訊串流）下可與一般用戶的資料流量相提並論，一般用戶的行為多為檔案下載／上傳、網頁存取或語音應用，傳輸事件多屬不規則性。

相對地，機器通訊具高度規律性與重複性，通常傳送小量資料，例如：監控訊號、狀態更新、控制資訊、或即時資料流，較大量的資料傳輸通常出現在遠端操作或擴增實境（AR）應用中的視訊串流，至於像人類使用情境中那種非即時、大量且不定期的資料傳輸，在軍用通訊中相當罕見。

在通訊協定方面，UDP 比 TCP 更為常見，TCP 通常用於檔案傳輸或更新（例如結合 HTTP），而 UDP 則用於即時串流，在軍事與工業應用中占主導地位；因此，測試與量測架構應模擬這些典型的流量模式與相關協定，並依據該應用定義相應的測試案例與關鍵績效指標（KPI），針對這類需求，已有專用的測試演算法可供使用。


2.2 存取裝置（Access Devices）

在公用網路中，多數使用者是透過 Android 或 iOS 智慧型手機連線。然而，隨著物聯網（IoT）裝置、配備行動數據模組的車輛及其他連線設備的普及，非智慧型手機裝置的使用比例也不斷上升。

在機器類型通訊（Machine Type Communication）中，智慧型手機並非典型的存取裝置，於 5G 軍事園區網路（Military Campus Networks） 中，常見的存取裝置為行動數據機（modem）或行動路由器，連接無線電系統並向機器或高階裝置（如自動導引車 AGV）提供 IP 連線，這些裝置通常沒有螢幕或人機介面，作業系統多為 Linux，並具備工業或軍規等級的物理設計，具防塵、防潮與高耐用性。

與智慧型手機不同，工業用存取裝置通常體積較大、結構更堅固，並採用外接天線，由於行動通訊常需配置四根天線，這使得其物理架構與手機有明顯差異；在部分測試與量測場景中，仍可使用智慧型手機作為存取端，但若需取得更貼近實際的結果，則建議使用行動路由器或數據機型存取裝置，這也是本文針對 5G 軍事園區網路 的主要關注重點。

而在 戰術軍事網路（Tactical Military Networks） 中，存取裝置主要支援人員通訊，並符合任務關鍵型通訊（MCX）需求，常見應用包括：

  • 影音監控、擴增實境（AR）與虛擬實境（VR）
  • 智慧型手機或平板的檔案上傳／下載
  • 內網（Intranet）內容存取（獨立於公共網際網路）
  • 即時訊息服務（可透過專用 MCX 應用程式）
  • 任務關鍵型即按即說（MCPTT）語音通訊

 

3 應該測量什麼，以及為什麼？

針對戰術性、任務關鍵型應用所部署的私有行動網路，是一個快速發展的領域，目前針對實地測試的最佳建置方式仍在持續完善中，然而可以明確的是，唯有使用能真實模擬軍事應用場景的裝置與測試情境，進行端到端的全面量測，才能獲得可靠且具代表性的效能數據。

在軍事環境中，行動網路的多個層面與品質維度都必須經過嚴格測試，一方面是無線電層（Physical Layer）需驗證涵蓋範圍與干擾情況，以確保在電子戰（EW）威脅及其他干擾下仍能保持穩定通訊；另一方面是服務層（Service Layer），須支援多樣化的軍用流量型態，如視訊串流、感測資料傳輸及指揮控制通訊。

與公用網路中僅追求平均品質不同，軍用私有網路必須著重於最惡劣情境（worst-case）與最大負載狀態（maximum performance）的測試，例如在戰術網路中，延遲容忍度、最大傳輸速率及通訊可靠性等因素往往決定任務的成敗；因此測試設計需刻意對網路進行壓力測試，以模擬最嚴峻的作戰條件。

在此情境下，「最大值／最差情況」的測試結果是關鍵參考依據，能清楚了解網路的效能邊界與限制，例如在私有戰術網路中，延遲的最高可接受值是多少？它會如何影響指揮控制系統的即時效能？透過聚焦這些核心效能指標（KPI），軍方能確保其私有行動網路針對作戰需求進行最佳化，並能在最具挑戰的環境中穩定運作，支援任務成功。


3.1 私有網路中的被動式量測

在軍事基地或前進作戰基地等戰術環境中存在多重通訊系統，導致多路徑傳播嚴重與高干擾水平，這些干擾可能來自軍用設備或其他無線通訊裝置。

被動式量測（Passive Measurements）可有效應對以下挑戰：

  • 全頻譜掃描與頻寬分析
    取得所有在用無線通道及其頻寬的概覽，協助識別潛在弱點並優化頻譜使用；透過 MIB（主資訊區）與 SIB（系統資訊區）解碼，可獲得廣播資訊（如 TDD 時序模式），以支援安全且無干擾的通訊規劃。
  • 涵蓋範圍與波束驗證（Beam Verification）
    在軍事環境中，需比較實際輻射波束與設計規劃是否一致，確保通訊系統依設計運作同時降低被攔截或竊聽的風險。
  • TDD 網路的時間同步
    若網路未同步，符碼間干擾將造成效能下降與通訊不穩定，這不僅關係到自身基地台的同步，也涉及鄰近頻段（如盟軍或其他單位）之協同；透過「到達時間（ToA）」量測，可偵測不同步或故障的組件，確保系統持續穩定運作。
  • 功率頻譜量測（Power Spectrum Measurements）
    可揭示頻譜使用狀況識別潛在干擾源，維護軍用通訊的安全與完整性，同時也能檢查網路濾波器品質，這在私有與公用頻譜重疊的環境中特別關鍵。

在 5G NR（New Radio） 中，無線覆蓋指標主要以以下兩項表示：

  • RSRP（Reference Signal Received Power）：參考訊號接收功率
  • SINR（Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio）：訊號與干擾加雜訊比

這些指標的平均值通常以地理區塊（geographical bins）為單位進行統計，並可在室內外地圖上視覺化呈現，地圖上的統計概覽可進一步分類不同覆蓋水準，協助軍事規劃人員：

  • 評估通訊系統的可靠性與安全性
  • 制定網路部署與優化決策

此分類地圖通常依據預先定義的等級與最佳實務閾值呈現，如表 1 所示。


表 1：無線覆蓋 — 訊號強度與訊號品質對照範例

圖 1：室內 5G SINR 分佈地圖範例（取自漢諾威工業博覽會案例）


3.2 UDP 上／下行通訊

在戰術環境中最常見的流量型態之一是透過 UDP 傳輸協定 持續傳送的即時資料串流，對延遲（latency）與可靠性（reliability）都有極高要求，這類通訊對多種軍事應用至關重要，包括：

  • 感測系統（Sensor Systems）：
    傳送戰場監控、威脅偵測與態勢感知的關鍵狀態資訊。
  • 指揮與控制系統（C2 Systems）：
    向無人載具（如 UAV 無人機或 UGV 無人地面車）發送任務關鍵指令。
  • 戰術載具（Tactical Vehicles）：
    即時傳輸車載攝影機影像，以支援偵察、監視及目標標定。
  • 自主系統（Autonomous Systems）：
    如無人水下載具（UUV）或無人水面載具（USV），回傳感測資料與即時影像供指揮中心監控與控制。

這些應用都仰賴低延遲、高可靠的通訊，以確保決策即時、反應迅速並成功執行任務，UDP 具備高傳輸率與低延遲的特性，非常適合用於這類場景；為模擬此類資料流，可採用 UDP 串流測試 (UDP Stream Test)，該方法依據 ITU-T Y.1540 標準中的 UDP IP 容量測試（UDPST），此測試可在單一方向建立特定資料速率的 UDP 串流，並於反向發送少量回覆封包（acknowledgement），也可進行雙向測試，同時在上行與下行方向傳送串流；此測試能測量與評估網路品質的關鍵面向，包括：

  • 資料速率（Data Rate）
  • 封包遺失率（Data Loss）
  • 傳輸延遲（Data Latency）

 


圖 2：UDP Stream 測試示意圖 —— UDP 封包自使用者設備（UE）單向傳至伺服器。


3.3 UDP 互動式串流

在某些軍用場景中，通訊高度互動且雙向，每個方向發出的封包都會觸發對方的即時回應，這類流量在以下應用中特別重要：

  • 戰術指揮與控制系統：
    每個對遠端裝置（如 UAV 或 UGV）下達的指令都需即時且精確回覆，以確保有效控制與協調。
  • 遠端武器系統：
    火控系統依賴感測器與攝影機的即時回饋，持續修正瞄準與彈道。
  • 先進士兵系統（Advanced Soldier Systems）：
    結合擴增實境（AR）顯示與感測裝置，需低延遲高可靠通訊，以即時提供態勢感知與目標資訊。
  • 遠端操控機器人（Teleoperated Robotics）：
    操作人員依靠即時影像與感測回饋，執行爆裂物處理、搜救或其他高風險任務。

在這些情境中，服務品質（QoS） 同時取決於上行與下行通道，且下行效能往往受上行影響，任何上行延遲或品質下降，都可能直接影響下行表現，進而降低整體系統效能；因此必須確保上下行皆經過最佳化與優先化，以支援任務所需的低延遲、高可靠通訊，為模擬此類互動式資料流，可使用互動性測試（Interactivity Test），該方法定義於 ITU-T G.1051。

此測試可模擬雙向互動流量：上行每發出一個封包，伺服器即回傳一個封包（1 對 1 關聯），它支援對稱與非對稱流量模式（即上下行速率可相同或不同），並以 UDP 為基礎傳輸協定，測試同樣可量測以下關鍵網路品質指標：

  • 資料速率（Data Rate）
  • 封包遺失率（Data Loss）
  • 傳輸延遲（Data Latency）

 


圖 3：互動性測試示意圖 —— 使用者設備（UE）傳送 UDP 封包至伺服器，伺服器再回傳封包形成一對一互動。


3.4 數據傳輸容量（UDP 與 HTTP/TCP）

在軍事環境中，行動網路的最大資料速率或容量（Data Capacity） 是極為關鍵的品質指標，高資料速率對於需要即時傳輸大量資料的任務至關重要，例如：

  • 無人機（UAV）或監控攝影機、AGV 等在園區網路中的高解析度影像傳輸
  • 大型檔案交換，如情報報告、任務計畫或地圖資料
  • 高頻寬應用支援，例如遠距醫療（Telemedicine）或遠端維修作業（Remote Maintenance）

網路容量不僅反映實體資源的利用效率，也可了解系統的可擴展性，即能否隨著裝置與使用者數量增加而保持穩定效能，這對軍事環境尤為重要，因為連網裝置數量正快速成長，網路必須具備足夠延展性以支援不斷演變的作戰需求。

以 HTTP/TCP 為基礎的容量測試

傳統的容量測試通常採用 HTTP/TCP 傳輸，並透過多條平行連線進行，為減少資料通道啟動（ramp-up）階段對測試結果的影響，建議採用 可持續傳輸速率（Sustainable Throughput） 作為指標，即只計算通道達到穩定傳輸階段後的傳輸量。

UDP 為基礎的容量測試

由於 UDP 在工業與軍事應用中更為常見，因此也應評估其基於 UDP 傳輸協定 的資料傳遞能力，然而 UDP 與 TCP 在資料量與可用頻寬上的表現可能有所不同，主要取決於：

  • 網路設定（例如封包大小、緩衝策略）
  • TCP 本身對回傳通道（Return Channel）效能的依賴程度

為獲得完整的評估結果，最佳實務是：

  • 同時進行 UDP 與 TCP 兩種測試，以獲得全面的網路能力分析；
  • 或在偏重即時性應用的情境中，聚焦於 UDP 容量測試。

UDP 容量測試（UDP Capacity Test）與前述 UDP 串流測試 (UDP Stream Test) 原理相同，皆基於 ITU-T Y.1540 建議書中所定義的 UDP IP 容量測試方法（UDPST），可有效測量：

  • 網路可達之最大傳輸量
  • 資料傳輸效率
  • 網路在高負載下的穩定性

此測試能協助軍事單位確認私有 5G 網路是否能滿足高頻寬任務需求，同時作為後續網路優化的重要依據。
 

4 最佳實務 KPI 與限制

4.1 最佳實務 KPI

根據前述的測試場景，可以測量出多項基礎且成熟的關鍵效能指標（KPIs），以全面評估軍用私有 5G 網路的性能與穩定性。

主要 KPI 與說明

  1. 可持續傳輸速率（IP Sustainable Throughput）
    • 定義：
      網路在一段時間內（通常數秒）可持續維持的最大資料傳輸速率。
    • 應用範圍：
      • HTTP/TCP 或 UDP 傳輸
      • 上行（UL）與下行（DL）方向
    • 意義：
      此指標能反映實際可用頻寬，由於 TCP 傳輸依賴回傳通道（ACK 機制），測試時應選擇與目標場景匹配的協定，理想情況下同時評估 UDP 與 TCP 可獲得更全面的結果。
  2. 往返延遲（Round-trip Latency）
    • 定義：
      封包從傳送端發送到接收端並返回的總時間。
    • 應用範圍：
      • 互動性測試（Interactivity Test）
      • UDP 串流測試 (UDP Stream Test)
    • 重要性：
      延遲代表網路反應速度與互動性，應在實際負載條件下測量，因為流量密度與封包頻率都會影響延遲表現。
  3. 封包延遲變異（Packet Delay Variation，Jitter）
    • 定義：
      封包抵達時間的變化程度。
    • 影響：
      高抖動會造成資料無法及時處理或緩衝區溢出，對即時應用（如遠端操控、視訊串流）極為不利。
  4. 封包遺失率（Packet Loss Ratio）
    • 定義：
      傳輸過程中遺失封包的百分比。
    • 說明：
      若定義中包含超出延遲預算（Delay Budget）的封包，則此類延遲封包也視為遺失。
    • 補充指標：
      在互動性測試中，除封包遺失外，也可分別測量延遲比例及整體「總封包錯誤率（Total Packet Error Ratio）」。

主要最佳實務 KPI

量測範圍

適用測試場景

IP 持續可用吞吐量

0 … Mbit/s

• UDP 上下行容量測試
• HTTP/TCP 上下行容量測試

往返延遲 (Round-trip Latency)

0 … ms

• 互動性測試
• UDP 串流測試

封包延遲變異 (Packet Delay Variation)

0 … ms

• 互動性測試
• UDP 串流測試

封包遺失率 (Packet Loss Ratio)

0 … 100%

• 互動性測試
• UDP 串流測試
表 2：主要最佳實務 KPI


進階 KPI（針對高可靠性與連續性應用）

除了上述基本 KPI 外，對於高連續性要求的工業或軍事網路，還可依據 3GPP TS 22.104 中對垂直領域的服務要求，定義以下進階 KPI，這些 KPI 與特定應用場景密切相關，需根據預設的 最大往返延遲（Packet Delay Budget） 與 最長可容忍中斷時間（Survival Time） 進行計算。

  • 通訊服務可用率
    • 指在規定時間內成功抵達的訊息比例，包含即時重傳後仍能及時送達的封包。
    • 在超低延遲通訊（URLLC）情境下，延遲時間過短通常無法進行重傳，因此此指標尤為重要。
  • 通訊中斷次數
    • 衡量封包流中出現中斷（由封包遺失或延遲造成）的次數。
    • 中斷定義取決於封包頻率與應用容忍度。
    • 「Survival Time」表示應用在通訊中斷後，系統可繼續運作的最長時間。
  • 中斷持續時間
    • 衡量由遺失或延遲封包導致的中斷時間長度。
  • 通訊服務可靠度
    • 表示兩次中斷之間的平均時間間隔，可用秒、天或年作為單位。

由於這些 KPI 與具體應用需求（如自駕車控制、遠端操控、感測網路等）相關，因此通常無法以通用方式提供固定值，但仍可根據特定任務自訂 KPI，以納入分析報告中。

附加最佳實務 KPI

量測範圍

適用測試場景

中斷次數 (Number of Interruptions)

0 …

• 互動性測試
• UDP 串流測試

中斷持續時間 (Interruption Duration)

0 … ms

• 互動性測試
• UDP 串流測試
表 3：附加最佳實務 KPI

這些 KPI 不僅用於評估網路效能，更是保障任務關鍵通訊（Mission-Critical Communication）可用性與可靠度的核心依據，透過同時測量傳輸量、延遲、抖動、遺失率與中斷統計，軍事單位可全面掌握 5G 私有網路在戰術場景中的極限表現與運行穩定性。
 

4.2 單向延遲（One-way Latency）

在軍事通訊中，延遲（Latency） 是決定任務成功與否的關鍵因素之一，為確保即時決策與行動反應，必須嚴格控制延遲，延遲可分為兩種主要類型：

  • 往返延遲（Round-trip Latency）：
    訊號從傳送端發送至接收端再返回的總時間。
  • 單向延遲（One-way Latency）：
    訊號從傳送端發出到接收端接收所花的時間（僅單方向）。

兩者在不同的軍事應用場景中扮演不同的角色：

  • 低往返延遲（Round-trip）
    對於 戰術擴增實境（AR）系統 極為重要，例如：士兵在戰場上使用 AR 頭盔時，系統必須能即時反映視覺變化，確保準確的態勢感知與快速威脅反應。
  • 低單向延遲（One-way）
    這對 遠端控制系統（如無人載具 UAV / UGV） 至關重要，例如當操作員發送改變方向或高度的指令時，無人機必須即時反應，以避免碰撞或執行戰術行動。

實際測試顯示：單向延遲並不一定等於往返延遲的一半，這表示上下行方向的延遲表現可能存在顯著非對稱性，因此，在軍事網路測試中，應同時進行兩種延遲的獨立測試與驗證。

單向延遲的測試要點：

  • 需要高精度的時間同步機制，例如使用 GPS 鎖定的時鐘同步（GPS-locked time synchronization）。
  • 同步誤差必須小於微秒級，才能正確量測出單向傳輸的真實延遲。
  • 在已優化的戰術 LTE 網路中，測試發現 下行延遲顯著短於上行延遲，顯示傳輸方向不對稱的現象。

戰術意涵：
這種延遲不對稱對軍事行動具有重大影響，若上行（如命令傳送）延遲過高，可能造成無人系統反應遲緩；若下行（如感測回傳）延遲過長，則指揮中心可能無法即時掌握戰場態勢；因此同時測量、分析並優化雙向延遲 是確保軍事通訊效能與可靠度的關鍵步驟。
 

4.3 最佳實務限制（Best Practice Limits）

軍用通訊網路的 KPI（關鍵效能指標）限值 會根據具體任務場景而顯著不同。

  • 高即時性應用（如指揮與控制）
    • 任何短暫的中斷都可能導致延遲決策或失去情境感知。
    • 系統通常具備 看門狗（watchdog）機制，當通訊中斷超過預設閾值時，會觸發緊急停機或安全模式（fail-safe protocol）。
  • 低即時性應用（如監控與偵察）
    • 可容忍短暫的延遲或封包遺失，而不影響任務完成。

 

國際標準參考

3GPP 在技術文件 TR 22.804 與 TS 22.104 中，對 5G 在垂直產業（Vertical Domains）與任務關鍵通訊（Mission-Critical Communication）的應用提出了性能建議與限制範圍，這些標準同樣適用於軍事網路，如戰術通訊、無人系統控制與網路化武器平台等。

主要參考指標包含：

  • 延遲（Latency）
  • 封包遺失率（Packet Loss Ratio）
  • 抖動（Jitter）
  • 可靠性與可用率（Reliability / Availability）

針對軍事高優先級應用（如即時視訊傳輸、語音通訊、指揮與控制訊息），下列為建議的性能範圍：

KPI 類別

軍用高優先應用建議範圍

說明

單向延遲

≤ 10–20 ms（URLLC）

適用於無人載具控制、AR 顯示、即時武器系統

雙向延遲

≤ 30–50 ms

適用於指揮與控制、語音回應系統

封包遺失率

≤ 10⁻⁵（0.001%）

確保資料可靠性與連續控制

抖動

≤ 1–5 ms

防止視訊與感測資料不同步

可用性

≥ 99.999%（“達五個久的標準”）

任務關鍵網路最低可用率標準

軍用 5G 私有網路的測試不僅要關注平均值，更要聚焦於最壞情境（worst-case scenarios），藉由同時評估單向與往返延遲、抖動、遺失率與可用率等 KPI，軍事單位能確保其通訊系統在電子戰干擾、負載壓力與實際戰場條件下仍能維持高效能與高可靠度運作。
 

4.3.1 範例：戰術系統監控 / 戰場資產追蹤

此範例依據即時監控與追蹤關鍵軍事資產與系統的概念，類似 3GPP TR 22.804（5.3.8「大規模無線感測網路」）與 3GPP TS 22.104（A.2.3.2 節「流程與資產監控」）所描述，內容包含即時監測與追蹤車輛、飛機或其他系統的狀態（例如溫度、壓力、振動或聲學感測器），需要可靠、低延遲且低頻寬的通訊，以便偵測異常、回應故障，並為指揮官提供態勢感知。

最佳實務限制（系統與資產監控）

  • IP 可持續傳輸率：> 0.016 Mbit/s
  • 往返延遲：
    安全相關 < 10–20 ms；
    週期性量測可容許 < 200 ms
  • 封包遺失率：< 0.01 (1%)
  • 中斷持續時間：< 30–300 ms

 

4.3.2 範例：軍用機器／流程控制

此類範例需要高階的機器對機器（M2M）與控制對控制通訊，以及低延遲、高可靠的網路，確保軍事系統與平臺能有效運作，相當於 3GPP TR 22.804（第 5.3.5 節）與 3GPP TS 22.104（A.2.2.2 節「指揮單位之間的指揮與控制互通(Control‑to‑control)」），並對應 5G QoS 類別 5QI=82（離散自動化, Discrete automation）。

範例包含戰車或飛機的指揮控制系統、網路化飛彈防禦系統、自主系統（如 UAV 群）、及船艦自動化系統等，需多控制器協調通訊以同步行動，最佳實務限制（流程控制）如下：

  • 往返延遲：< 20–100 ms
  • 封包遺失率：< 0.0001 (0.01%)
  • 中斷持續時間：< 10–50 ms

 

4.3.3 範例：軍用 AGV / UAS / 行動機器人

在軍用情境下，AGV ／ UAS ／行動機器人的應用包括：

  • 自主系統：由 AGV 或行動機器人執行偵蒐、監視或後勤任務。
  • 精密機器人任務：執行需高精度的工作，如爆炸物處理（EOD）或搜救。
  • 無人系統：以無人地面車（UGV）或無人飛行載具（UAV）替代有人系統完成任務。

3GPP TR 22.804（第 5.3.7 節）與 3GPP TS 22.104（A.2.2.3 節）中「行動機器人」的範例，提供設計與部署支援這類任務的通訊系統框架；3GPP TS 22.125 亦針對無人航空系統（UAS）在第 7.1 與 7.2 節提供最佳 KPI 建議，最佳實務限制（AGV）如下：

  • IP 可持續傳輸率：
    • 機器控制（上／下行）：> 0.2 Mbit/s
    • 以影像操作的遠端操控（上行）：> 10–15 Mbit/s
    • 雷射掃描／HD 巡邏、8K 直播（上行）：> 100 Mbit/s
  • 往返延遲（Round‑trip）：
    • 機器控制： < 10 ms
    • UAV 控制： < 40 ms
    • 協同 UGV 駕駛： < 60 ms
    • 以影像操作的遠端操控控制通道： < 100 ms
  • 封包延遲變異（Jitter）：
    • 機器控制： < 5 ms
    • 以影像操作的遠端操控： < 30 ms
  • 封包遺失率： < 0.0001 (0.01%)

以上數值與閾值為建議的最佳實務範圍，實際部署時應依據具體任務需求與風險評估進行調整。
 

4.3.4 範例：擴增實境（Augmented Reality, AR）

軍事中可能與「擴增實境」相關的範例包括：

  • 戰術訓練與任務規劃：
    利用 AR 提供沉浸式互動訓練體驗，提升任務規劃與執行效率。
  • 態勢感知與決策輔助：
    提供即時、位置關聯的資訊，幫助人員在戰場上做出更精確的決策。
  • 維護與修護：
    以 AR 為技術人員提供虛擬操作指導，減少錯誤並提升工作效率。
  • 醫療訓練：
    透過 AR 提供醫療人員模擬手術或虛擬訓練場景，增進實務操作能力。

這些應用與 3GPP TR 22.804（第 5.3.10 節）及 3GPP TS 22.104（A.2.4.2 節「擴增實境 (Augmented Reality)」）描述的範例類似，並對應 5G QoS 類別 5QI=80「低延遲 eMBB 應用：擴增實境」。

  • 資料速率需求：
    依影片解析度與幀率而定，通常至少需要 Full HD、60 fps 以上的高品質傳輸。
  • 封包遺失率：
    指因影像丟幀或損壞造成的影像失真比例。

最佳實務限制

量測範圍

最佳實務限制

IP 可持續傳輸率

0 … Mbit/s

> 15（上下行）

往返延遲

0 … ms

< 50 ms（應用層含影像處理）
< 20 ms（傳輸層）

封包遺失率

0 … 100%

< 0.1%
表 7：擴增實境最佳實務限制
 

5 軍用網路測試標準程序

5.1 概念

在公共行動網路基準測試中，透過標準化的QoS 測量與得分系統進行測試已被證明非常有效（參見 ETSI TR 103 559），R&S 行動網路測試產品線中將其實作為 網路效能分數 (NPS)；然而，對於 軍用 5G 私有網路，特別是機器型通訊（MTC） 的多樣化應用，測試方法需調整：

  • 沒有統一使用者期待，也沒有固定應用集可用作標準化比較。
  • 目標通常是驗證符合特定需求或比對不同/歷史網路配置，而非不同網路間的競爭比較。

兩種推薦測試方法：

  1. 專用測試：
    • 針對高延遲與高可靠性要求的特定範例
    • 使用 UDP Stream 測試，模擬目標應用流量模式
    • 測試時間需足夠長，並使用標準 KPI 與自訂 KPI 驗證需求
    • 注意測試精度可能受限，需考慮。
  2. 標準測試程序：
    • 覆蓋從低到高傳輸量需求的全範圍測試
    • 結合 UDP 串流、互動性與傳輸容量測試
    • 可全面分析 MTC 範例的網路性能特性


5.2 推薦標準測試程序

測試程序應涵蓋代表性網路流量類型（見第 4 節）並包含不同場景：

  • 每次測試建議時長 1–3 分鐘，方便在網路服務區域進行行進或步行測試，獲得有效的地理解析度。
  • 從低需求測試開始，逐步測試網路最大容量。

關鍵網路標準測試程序

模式

時長

目標範例

UDP 串流

I4.0 Watchdog（雙向）

30 s

戰術系統監控 / 戰場資產追蹤（4.3.1）

UDP串流

固定 0.5 Mbit/s（雙向）

10 s

軍用機器 / 流程控制、AGV（4.3.2, 4.3.3 不含影像）

UDP串流

固定 20 Mbit/s（上行）

10 s

AGV、擴增實境（4.3.3 影像、4.3.4）

UDP串流

固定 100 Mbit/s（上行）

10 s

AGV（8K 直播影像）

UDP 互動性

逐步增長、下行為主

10 s

戰術系統監控（4.3.1）、閉迴路控制

UDP 容量

UL

7 s

驗證資源使用與 UE 數量擴展性

UDP容量

DL

7 s

驗證資源使用與 UE 數量擴展性

HTTP容量

DL 8 平行執行

7 s

系統更新與資源使用驗證（選測）
表 8：軍用任務關鍵網路標

所有測試淨時長約 1 分鐘，加上流量接入、處理與空閒時間，整個測試約 2 分鐘完成，測試流量頻寬從非常低（16 kbps）到高達 30 Mbps，涵蓋廣泛的目標範例。

附註：

  • 理想情況下，應同步進行無線覆蓋測量（使用掃描器）
  • 此測試能立即顯示網路優缺點，並提供改善潛力分析。
 

6 Rohde & Schwarz (R&S) MNT 產品套件

用於任務關鍵私有軍用網路的不同測試階段

下圖為 任務關鍵私有軍用網路的測試階段 的示意圖，從準備、性能驗證到 24/7 服務品質監測及故障排除，每個階段都是確保高品質行動網路並驗證嚴格可靠性與延遲需求的必要步驟。


圖 4：網路測試階段示意圖（從準備到全天候服務監測與故障排除）

Rohde & Schwarz 的私有網路測試產品組合，可在每個階段支援客戶：

  • 資料收集：使用專用工業設備或 R&S®5G Site Testing Solution
  • 技術分析：低層詳細分析透過 ROMES Insights
  • 大型長期自動化性能評估：搭配 R&S®SmartAnalytics 生成報告與洞察
  • 提供全程專業支援，從測試規劃到完整測量與報告
 

6.1 工程階段 – Phase 0 / 持續進行

工程活動主要目標：

  • 驗證新網路技術的 RF 與應用性能
  • 評估早期導入的功能與服務，基於實驗室測試與實地試驗
  • 聚焦網路與設備互動

此階段通常需透過特定功能刺激網路行為（如強制設備行為或生成特定應用層流量模式），幫助專家理解不同條件下的網路行為。

  • 可在實驗室或現場進行，通常由專家操作
  • ROMES 平台：提供高控制度的設備與測試參數設定，並回傳完整層級分析結果
    • TTI 檢視：深入分析 HARQ 流程，找出潛在問題根因

 

6.2 部署準備 – Phase 1

在部分國家，5G 頻譜專供校園或私有網路，或軍用專用頻段。

  • 首要任務：確保新頻譜無干擾
  • 負責單位：網路規劃公司（可為基礎建設供應商、系統整合商或行動網路營運商 MNO B2B）

推薦工具：

  • R&S®TSMx 網路掃描器
  • 手持干擾偵測頻譜分析儀與監測接收器，如 R&S®FPH Spectrum Rider 與 R&S®PR200

這些工具適合可持續進行部署準備，確保頻譜清晰與網路可靠性。
 

6.3 性能調校與驗收 – Phase 2

私有網路部署完成後，需要進行性能調校以達成客戶 KPI。

  • 必須執行被動 RF 測試與主動測試，並最終產生驗收報告
  • 負責單位：網路建置公司（基礎建設供應商、系統整合商或 MNO B2B）

建議使用工具與功能：

  • 網路掃描器（R&S®TSMx）：
    測量接入點 / 小區數量與訊號品質（RSRP、SINR），驗證冗餘數量與連線可靠性。
  • QualiPoc Android：
    模擬 Android 智慧型手機測試延遲與即時性能，結合互動性與 UDP 串流測試。
  • R&S LCM（Linux Computing Module）：
    使用工業 RF Modem 於 Linux 系統進行資料性能測試，高可靠性與精準度，模擬軍用/工業接入設備。
  • R&S QualiProbe 軟體：
    可作為獨立軟體元件或 Linux Docker 容器，具備 QualiPoc Android 功能。
  • R&S®SmartAnalytics：
    將測試結果與趨勢視覺化，可深入分析低效測試或特定區域，支援逐測試或逐封包層級鑽取統計與分析。

這套組合可全面支援軍用私有網路的建置、驗證與性能優化需求。
 

6.4 性能與服務水準驗證 – Phase 3

私有網路部署完成後，並且達到所需網路性能（客戶 KPI 已滿足），網路進入運行階段。

  • 重要性：需定期檢查性能（涵蓋範圍、資料傳輸量、延遲等 KPI），因為任何網路變動，例如軍用倉庫內的金屬架或機器人移動，都可能改變訊號傳播特性，影響覆蓋與性能。

測量方式：

  1. 人工測試：
    操作員攜帶 R&S®5G STS（肩背袋或 Freerider 背包系統第 4 代）走訪整個網路區域，測量並紀錄性能
  2. 自動化測試：
    透過 R&S®SmartMonitor 控制分布式資料收集探針（如 LCM），在整個私有網路中自主執行與分析測試，可 24/7/365 持續運行，並進行趨勢分析
  • 持續性能監控可預測性維護網路，確保在問題發生前保持最佳性能

責任單位：網路使用方，例如軍事後勤中心 IT 或第三方運維公司

  • 需可靠網路並能提前發現問題
  • 操作工具應簡易使用或能自主運行

R&S®SmartMonitor 功能：

  • 管理分布於軍事網路 / 倉庫、無人地面車 (UGV) 與自主移動機器人 (AMR) 的 RF 探針
  • 持續檢測連線品質與延遲，將結果回傳至中央儀表板
  • 即時顯示異常或趨勢偏離
  • SmartAnalytics 可離線分析數據，識別趨勢與異常

三維網路測量：

  • 基礎建設廠商使用配備 R&S 設備的無人機進行測量
    • 例如 Nokia 與 R&S 合作，將 QualiPoc 軟體嵌入無人機，支援遠距（BLOS）網路性能測量
    • Ericsson 無人機系統則搭載 R&S 網路掃描器與智慧型手機，可自動執行測試，靈活控制航線與飛行速度
 

6.5 故障排除 – Phase 4

若私有網路出現問題（部署後性能不佳、KPI 未達、特定區域出現負趨勢等），需由具備技術能力的人員進行故障排除。

  • 目標：識別根本原因、修復故障、優化網路

責任單位：網路運營方，負責維持 SLA，可為：

  • 軍事後勤中心 IT（累積網路操作與故障排除經驗）
  • 系統整合商或服務供應商（外包運營）
  • 基礎建設供應商（外包運營）

可使用工具：

  • 網路掃描器 (R&S®TSMx)：
    測量接入點訊號 (RSRP) 與品質 (SINR)，偵測與驗收階段比較的退化
  • R&S LCM：
    模擬工業或軍用接入設備，進行資料性能測試，精準可靠，可針對特定區域、測試類型或軍用流量模式進行測試，顯示性能下降
  • 實際設備（如軍用路由器）：
    可連接至資料收集鏈路作為前端測試
  • ROMES 平台：
    提供 TTI 層級深入分析，是高度專業的網路故障排除工具
  • SmartAnalytics：
    將測試結果視覺化，並透過逐測試或逐封包層級的鑽取功能分析低效區域，加速找出網路問題根源
 

7 範例案例 – 小型私有 5G 網路，測試階段 2

本章介紹在小型私有 5G 網路中的性能測試範例，說明如何進行網路調校與驗收測量（階段 2），同樣適用於軍事私有網路。

測試設定：

  • 測試設備：R&S LCM 搭配 QualiProbe
  • 配置：依照標準測試流程（第 5.2 節）覆蓋多種目標使用案例
  • 測量：2.5 小時內完成 100 個循環 → 每個循環約 90 秒


7.1.1 可持續傳輸量

  • 傳輸量需求依目標使用案例而定：
    例如 AGV 影像遙控與 AR 需穩定上傳（uplink）約 15 Mbit/s（下行也可能需要）。
  • 測量結果：
    • 上行（uplink）：
      約 24 Mbit/s → 足以支援單一 UE，但多 UE 擴展性未保證
    • 下行（downlink）：
      符合目標傳輸量
  • 測量注意事項：
    • 測試時間短（5–10 秒）以捕捉動態網路表現
    • 傳輸量起始低到高的漸進變化 (ramp-up) 階段使用演算法偵測，依 ETSI TR 103 559 V1.2.1 定義

觀察： 在測試位置，網路可穩定提供高需求應用所需傳輸量。


7.1.2 往返延遲

  • 延遲會隨流量模式及應用負載變化而不同。
  • 使用 SmartAnalytics 評估，包括最小值、第 10 百分位數、中位數、第 90 百分位數與最大值。
  • 測得延遲：10–30 毫秒（往返延遲）
    • 適用於影像遙控
    • 對嚴格的機器控制需求可能不足

注意： 包含互動性測試（Interactivity test）結果，以考量上行/下行依賴關係。


7.1.3 封包遺失率

  • 僅考慮遺失封包（超過延遲預算的封包需另行測量）。
  • 高可靠性驗證所需樣本數：至少 300,000–500,000 封包，以驗證 0.0001% 遺失率。
  • 測量結果：0% 封包遺失（適用於 Watchdog、狀態監控與 AR）
  • 對流程控制與 AGV 應用或多位置測試需延長測試時間

觀察： 在靜態測試位置可證明高可靠性；完整網路覆蓋需進行駕駛/步行測試。


7.1.4 摘要 – 網路 QoS 準備狀態

  • 測試結果整理於下圖之 網路 QoS 驗證矩陣：
    • ✅ 達到目標 QoS
    • ❌ 未達成
    • ❓ 測試數據不足
    • ⚠ 接近限制

 

主要結論：

  • 網路在測試位置可支援高需求使用案例
  • 多 UE 擴展性、廣域覆蓋及嚴格即時應用仍需額外測量與調校
 

執行任務的關鍵儀器：從數據收集到深度分析

此驗證框架由一套完整、專業的軟硬體工具組合所支撐，能滿足從外場數據收集、後端分析到即時監控的各種需求。
 

數據收集與效能測試工具

R&S®TSMx 網路掃描器

為被動式射頻掃描器，它能在無需 SIM 卡或登入網路的情況下，直接擷取空中介面的訊號，提供純粹且不受干擾的物理層視圖，它不僅能量測 RF 訊號覆蓋範圍 (RSRP) 與品質 (SINR)，還能解碼廣播通道訊息 (MIB/SIB)，是評估網路基礎覆蓋與尋找干擾源的最佳工具。

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QualiPoc Android

為商用智慧型手機的測試工具，專門用來從終端使用者的角度，評估真實的服務體驗品質 (QoE)，它能執行語音、數據、影像串流、低延遲等多種服務品質測試，並提供包含訊令與 IP 層的深度追蹤分析，適合用來驗證與人員相關的通訊應用 (如 MCPTT)。

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R&S LCM

為一款內建商用級射頻模組的工業級測試終端，它能最真實地模擬無人載具、感測器等軍用 MTC 設備的連接行為，提供極度可靠且精準的數據效能量測，作為驗證網路服務等級協議 (SLA) 的關鍵參考設備，其量測結果代表了最客觀的網路性能。

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R&S®5G場測解決方案

一套整合了掃描器與 QualiPoc 功能的可攜式場測方案（如肩背包或背負式系統），其特色在於能自動偵測並同時量測多種技術（如 5G 與 LTE），特別適合 NSA 5G 站點的快速驗證，它讓單兵能輕鬆地在複雜地形中，同時執行 RF 覆蓋率量測與真實的服務品質測試。
 

數據分析、監控與工程除錯工具

R&S®SmartAnalytics

一套強大的後端數據分析平台，能將外場收集到的海量數據，自動處理成直觀清晰的情報，例如評估網路品質的地理化分佈圖、趨勢分析與根本原因分析，它是將複雜數據轉化為可行優化策略的核心大腦。

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R&S®SmartMonitor


提供網路介面 24/7 全天候監控儀表板，用於管理部署在營區各處的固定式探針 (Probe)，它能即時呈現整個專網的服務品質健康度，並在性能出現劣化趨勢時主動告警，實現預測性維護，確保服務不中斷。

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ROMES4


專為網路工程與優化設計的深度分析軟體，能下探到最底層的通訊協定，進行 TTI 等級的根本原因分析，當遇到最棘手的網路問題時，ROMES4 是工程專家用來進行精準定位與故障排除的終極利器。

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R&S®FPH 手持式頻譜分析儀


一款兼具性能 (Performance)、便攜 (Portability) 與價格 (Price) 優勢的現場必備工具，其極低的雜訊底（DANL 可達 –163 dBm），能捕捉微弱的干擾訊號，是進行網路部署前頻譜清掃，或是在現場快速定位與追捕意外干擾訊號源的最佳幫手。

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以數據驅動的信心，確保任務成功

透過 R&S 的軍用 5G 專網驗證解決方案及其完整的儀器組合，能以系統化、數據化的方法，全面評估網路在真實軍事應用場景下的性能表現，這套從部署前頻譜分析，到運行中 24/7 監控的端到端測試框架，提供了部署任務關鍵型通訊網路所需的信心，確保在瞬息萬變的戰場環境中，通訊永遠是致勝的關鍵，而非潛在的弱點。

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