低空智能网络如何构建?
在不久前举办的世界移动通信大会上海(MWC上海)展会中,低空经济成为“顶流”。除各式无人机外,各种支撑无人机运作的通信网络设施格外夺人眼球。
2024-07-15 08:52:15
来源:中国电子报、电子信息产业网 张琪玮  

在四川省成都市麓湖生态城麓客岛景区,不时有无人机携带着外卖盒缓缓降落在几块挡板和一张塑料布搭成的“停机坪”上,为景区游客的体力“续航”;在贵州省遵义市茅坝镇的稻田上空,随着无人机缓速向前,生物制剂也均匀地散落在稻谷上,为水稻病虫害治理“保驾护航”;在安徽省合肥市岗集服务区,无人机沿着高速公路巡航,将公路上的车水马龙和路面状况尽收眼底……

图说:图为小鹏汇天旅航者X2在广州CBD飞行

随着低空经济技术的不断成熟和场景的不断拓展,无人机等低空飞行器逐渐成为人们生产和生活中的重要“伙伴”,电动垂直起降飞行器(eVTOL)、飞行汽车等新产品新技术更是让梦想照进现实。与此同时,在应用逐渐深入的过程中,一张看不见摸不着的网,护航着低空飞行。

南京智慧航空研究院副院长卫晋军表示:“无论是低空经济发展还是低空运行管理,都离不开一张能够支持多主体运营、多任务处理、高密度运行、大流量传输的低空智联网络,其为各类低空飞行器提供安全高效飞行所必需的空域环境。”

构建高精智能高效的低空感知网

在不久前举办的世界移动通信大会上海(MWC上海)展会中,低空经济成为“顶流”。除各式无人机外,各种支撑无人机运作的通信网络设施格外夺人眼球。

在硬件方面,中国信科展出了其可以搭载在无人机上的毫米波通感一体基站,中兴通讯则带来了其“业内最大带宽毫米波AAU(有源天线处理单元)”和“5G-A双频合一大带宽AAU”。

图说:图为中兴通讯展出的业内最大带宽毫米波AAU

在软件方面,三大运营商同样动作频出。除纷纷聚焦低空智联网的构建工作外,面向航空器管控需求,中国电信推出了天通机载卫星终端与低空智慧化管服平台等系列产品,中国移动发布了具备通感一体、雷视融合、航迹追踪、探测识别等数十项核心能力的“中移凌云”无人机智能管控平台,中国联通也推出其智慧用管服一体化平台与无人机监管和应用服务平台,为无人机的调度管控添砖加瓦……

图说:图为中国电信在MWC上海展出的无人机

在接受《中国电子报》记者专访时,空地一体新航行系统技术全国重点实验室副主任张学军指出:“如何通过网络技术实现飞行器规模化、常态化的安全高效的飞行活动是低空经济下网络技术的核心需求。”他认为,在这样的核心需求驱动下,低空智联网体系建设迫在眉睫。

记者了解到,低空智联网是指在低空空域3000米以下,以空天地一体的通信导航监视基础设施为依托,充分利用5G公网、低轨卫星、宽带通信网等通信技术和ADS-B(广播式自动相关监视)及雷达、无线电、光电等监视手段,通过融合运用网络化、数字化和智能化技术,构建具有通信、监控、服务功能的智能化数字网络。

对此,三大电信运营商均予以高度重视。截至目前,中国移动、中国电信、中国联通均发布了其在低空智联网方面的相关布局:

中国移动聚焦低空智联网“通信、感知、管控、导航”四大核心能力,提出混合感知新空口、鱼鳞低空新组网等创新技术,打造全域可靠的“通”、多维立体的“感”、高效可控的“管”、智能精准的“导”一体化的低空智联网技术体系;

中国电信将其全域覆盖的4G、5G无线网络资源与天翼云、卫星、物联网、量子通信等算网数智技术融合,形成通信、感知、智算一体化的智能低空数字化服务体系,具备“泛在连接、全域感知、智能计算”的基础能力,满足了低空经济场景下各类飞行器“高密度、高频次、全覆盖、大连接、高时效、高安全”的作业需求;

中国联通则加快发展联通天地融合智能网联能力体系,推动“端、网、业、管”四位一体协同创新,助力低空产业迈入“飞得好、管得好、用得好”的新阶段……

对此,张学军表示:“低空智联网作为我国低空经济的新基建,是低空经济发展的基石和助推器,可以实现低空管理和服务体系智能化,大幅提升低空安全管理效率和低空空域资源利用率,激发低空经济发展潜能。”

要构建高效的低空智联网,通信网络的性能保证是重中之重。行业专家告诉记者:“低空通信网络是低空经济发展的重要基础设施,广域覆盖和可靠的低空通信网络对于低空经济的规模化运行起到决定性作用。”中国航空器拥有者及驾驶员协会秘书长陈国华对此也表示:“在网络技术赋能方面,低延迟、高可靠性的通信网络是发展低空经济的关键。”面临相较于其他应用场景更加严苛的网络需求,以低时延、高可靠、“性能超5G十倍”著称的5G-A网络就成为构建低空智联网的理想之选。

张学军向记者表示,5G-A网络优化了低空飞行器的覆盖范围和信号质量,提供了更强的低空通信能力。“通过增强的MIMO技术和频谱聚合,5G-A确保了高动态环境下的通信稳定性;此外,还引入了高精度定位技术,结合多模式定位,实现亚米级精度,满足无人机的精确定位需求。”张学军说道。

“当前,我们的5G-A通感一体基站应用4.9GHz频段,具备感知能力,在低空场景的感知距离超毫米波频段80%,具有损耗低、信号优、距离远、感知精度高的突出优势。”江苏移动技术专家丁智告诉记者。他指出,5G-A网络能够将通信、雷达、算力等技术“浓缩”进一台基站中,从而构建一张低空连续覆盖的“专用”网络,可精准感知300米以下、1.2公里左右空域内的每一架无人机位置,有效满足低空通信连接的刚性需求。

今年6月18日,3GPP Release 18标准正式宣布冻结,标志着5G-A标准确立的同时,也为5G-A商用的快速发展正式拉开序幕。6月27日,中国电信召开5G-A行动计划发布会,重点强调了在低空经济领域的相关技术创新与生态合作。6月28日,华为联合中国电信举办5G-A“超级空地融合”创新技术发布会,共同推出了一系列基于高频的创新技术方案,旨在满足低空经济发展对网络多维能力的需求……

可以看到,5G-A与低空经济两个热门领域的碰撞之下,新技术、新场景、新应用的火花正不断迸现。

以调度管理平台构建“低空大脑”

“在低空经济发展成熟后,一座城市上空可能会有数千、上万甚至几十万架无人机同时运行,到了那时,这些设备一定是需要通过一个指挥平台统一指挥调度,把现在‘飞手’的工作交给‘低空大脑’来执行。”在接受《中国电子报》记者专访时,中国联通旗下子公司——河南云洹网联无人机有限公司终端研发总监陈家润向记者描绘了一幅低空经济蓬勃发展下的未来蓝图。

目前限制无人机大规模应用的主要问题是新型航空器大规模运行带来的安全问题和效率问题。对此,行业专家普遍认为,“低空大脑”是保障无人机安全运行、低空经济安全发展的解决之道。

张学军向记者详细阐述了管理调度在低空经济发展中的重要性:“开发智能化空中交通系统,能够令无人机在低空智联网支撑下,灵活运用网络环境下的广域感知、计算与存储资源,并结合人工智能和大数据技术,实现对低空飞行器的统一调度、智能规划、飞行管控,从而确保低空飞行器的安全和高效运行。”

在MWC上海展会现场,陈家润向记者展示了中国联通打造的无人机管控平台:屏幕上,一台无人机正在舱内蓄势待发,随着陈家润推动摇杆,无人机也随之做出了相应的动作——陈家润告诉记者,这架飞机正位于河南省安阳市的试验基地中,与控制设备所在的上海相隔1000多公里,仍能实现几乎“零延迟”的远程控制。

图说:工作人员正在向记者介绍其无人机管控平台

构建无人机管理调度平台,中国联通并非“独一份”。要以调度平台来实现无人机的统一监管与安防,从而向“低空大脑”靠拢,已经成为行业共识。除联通外,中国电信推出了天通机载卫星终端与低空智慧化管服平台等系列产品,并发布“云猎”无人机侦测反制系统,全方位保障低空领域安全;中国移动发布了具备通感一体、雷视融合、航迹追踪、探测识别等数十项核心能力的“中移凌云”无人机智能管控平台;此外,中国电科旗下电科莱斯已与安徽省政府达成项目合作,着力打造低空空域管理系统;同时,川大智胜也正积极布局非协作式低空监视系统与低空空管系统……

无人机监管调度系统的打造,同样离不开5G-A网络的支持。

“5G-A网络具有通感一体的特点,相当于在5G基站上加装了雷达。”陈家润向记者介绍道。他认为,空管系统是5G-A的网络特性赋予低空经济的一个发展方向:“5G-A技术对于低空管制的加持,在于通过将无人机搭载的‘雷达’获取到的数据上传到监管平台上,就能实现对空域的实时监控,如果有飞行器在禁飞区内‘黑飞’,平台可以第一时间发现……这些都是基于5G-A通感一体的网络特性实现的。”

对此,中国电信5G共建共享工作组总经理黄礼莲也表示,5G-A通感一体新能力能够满足低空飞行器“看得见”的需求,配合监管业务平台,进而实现飞行器“管得住”的需求。“可靠的通信与可靠的识别,都是支撑低空经济高质量发展的关键能力。”

谈到无人机监管平台未来的发展优化方向,华为相关专家表示,可以从两方面入手,增强管控平台的能力:一是面向生态,开放接口;二是面向上层应用,开放API。华为方面表示,只有整个产业链优势互补、协作共赢,方能实现“跨界融合”,开拓低空经济“新蓝海”。

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