這一次，網(wǎng)絡(luò)真的“上天”了！全球首個(gè)“5G-A通感一體低空連續(xù)組網(wǎng)”試點(diǎn)成功

5G-A通感一體技術(shù)實(shí)踐，再次取得新突破。

1月7日，2024廈門馬拉松賽圓滿落幕，在被稱為最美馬拉松賽道的環(huán)島路上空，福建移動(dòng)攜手華為率先完成了5G-A通感一體低空多站連續(xù)組網(wǎng)的通感能力驗(yàn)證。

據(jù)悉，這是全球首個(gè)多站連續(xù)組網(wǎng)的通感一體驗(yàn)證，它基于4.9GHz頻段實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市低空120米下，多無(wú)人駕駛飛行器的探測(cè)與及時(shí)預(yù)警。這一成果，不僅是5G-A通感一體護(hù)航低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展邁出的重要一步，也意味著網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)工作開(kāi)啟了全新的“上天”模式，為未來(lái)5G-A通感一體網(wǎng)絡(luò)支撐低空經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三大亮點(diǎn)，全球率先實(shí)現(xiàn)“5G-A通感一體低空連續(xù)組網(wǎng)”

本次試點(diǎn)針對(duì)城市低空?qǐng)鼍埃捎枚鄠€(gè)5G-A通感一體基站連續(xù)組網(wǎng)和站間協(xié)同，成功驗(yàn)證了多目標(biāo)探測(cè)、無(wú)人機(jī)跨站跨小區(qū)完整航跡的連續(xù)跟蹤與上報(bào)，低空空域的防護(hù)和預(yù)警等應(yīng)用。具體而言，有三大亮點(diǎn)值得關(guān)注。

亮點(diǎn)一，應(yīng)用案例豐富。根據(jù)IMT2020（5G）推進(jìn)組發(fā)布的《5G-Advanced通感融合場(chǎng)景需求研究報(bào)告》，低空感知業(yè)務(wù)包括低空安防、無(wú)人機(jī)入侵檢測(cè)、無(wú)人機(jī)飛行路徑管理三大應(yīng)用案例。此次試點(diǎn)完成了黑飛探測(cè)、基于電子圍欄的入侵告警、無(wú)人機(jī)飛行軌跡追蹤三大應(yīng)用驗(yàn)證，基本覆蓋了低空感知場(chǎng)景全業(yè)務(wù)。

亮點(diǎn)二，全球首次采用多個(gè)5G-A通感一體基站連續(xù)組網(wǎng)，既實(shí)現(xiàn)了跨站跨小區(qū)的無(wú)人機(jī)飛行軌跡追蹤，也實(shí)現(xiàn)了多架無(wú)人機(jī)同時(shí)識(shí)別，是目前最接近實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的一次實(shí)踐。據(jù)了解，即使多架無(wú)人機(jī)以30-50km/h的速度并行飛行，該樣板網(wǎng)絡(luò)也能迅速鎖定目標(biāo)并實(shí)時(shí)探測(cè)無(wú)人機(jī)的航跡。

亮點(diǎn)三，網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)開(kāi)創(chuàng)性進(jìn)入低空領(lǐng)越。良好的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化是保障網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和業(yè)務(wù)體驗(yàn)的前提和基礎(chǔ)，本次試點(diǎn)通過(guò)5G-A通感一體基站連續(xù)組網(wǎng)成功驗(yàn)證了低空感知場(chǎng)景，其背后表明了網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)工作首次完成了向低空領(lǐng)域的探索和實(shí)踐。

突破新挑戰(zhàn)，網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)首次走向低空

眾所周知，傳統(tǒng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)主要覆蓋地面，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化工作主要面向地面室外用戶和建筑物室內(nèi)用戶開(kāi)展。如今網(wǎng)絡(luò)首次面向低空?qǐng)鼍埃瑢?duì)網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)工作自然也就提出了全新的要求和挑戰(zhàn)。

面向低空?qǐng)鼍暗闹饕W(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)工作

首先，5G-A從通信走向通感一體，對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提出更高的挑戰(zhàn)。面對(duì)低空?qǐng)鼍耙蠡灸芟虻涂疹I(lǐng)域提供獨(dú)立對(duì)空波束覆蓋，5G-A AAU設(shè)備提供獨(dú)立的對(duì)地通信波束、對(duì)空通信波束和獨(dú)立的感知波束，可有效滿足低空領(lǐng)域的立體感知需求，但這隨之也對(duì)5G-A 的RF參數(shù)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了新挑戰(zhàn)。

與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃關(guān)注的覆蓋、干擾、容量等不同，5G-A通感一體新增感知性能的規(guī)劃目標(biāo)，如無(wú)人機(jī)識(shí)別準(zhǔn)確率，空域感知高度和距離，感知精度等。5G-A新增了感知波束，復(fù)雜度相對(duì)于5G再上一個(gè)臺(tái)階，其寬度、數(shù)量和方向動(dòng)態(tài)可調(diào)，可通過(guò)數(shù)千種包含方位角、下傾角、波束寬度、波束數(shù)量等參數(shù)的權(quán)重組合，生成海量的波束Pattern，來(lái)滿足不同場(chǎng)景的通感需求。因此，如何規(guī)劃好站高、下傾角、方位角、波瓣角等RF參數(shù)，并通過(guò)最優(yōu)的參數(shù)組合來(lái)匹配低空覆蓋場(chǎng)景，是網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)工作的一次全新探索，也是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性和復(fù)雜性的工作。

其次，通感一體感知精度要求高，對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)作業(yè)模式和人員技能模型提出更高的挑戰(zhàn)。5G-A通感一體技術(shù)通過(guò)在無(wú)線信號(hào)的固定時(shí)頻域位置發(fā)送感知導(dǎo)頻并接受回波，利用時(shí)延差計(jì)算目標(biāo)距離，利用多普勒效應(yīng)回波頻移計(jì)算目標(biāo)速率，利用相位差來(lái)判斷目標(biāo)角度，并生成反射點(diǎn)信息，模擬出無(wú)人機(jī)與交通路徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種物體的精準(zhǔn)識(shí)別。從實(shí)現(xiàn)原理上不難理解，基站天線的高度、經(jīng)緯度、方位角、下傾角等信息是通感融合系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)。在通感融合網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，需首先確保這些參數(shù)的準(zhǔn)確性，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體的距離、位置和速度的精準(zhǔn)識(shí)別。這與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)不同，由于傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)只負(fù)責(zé)通信功能，基站天線的高度、方位角等信息若存在幾米或1度左右誤差，對(duì)站點(diǎn)覆蓋影響并不明顯，但在通感一體系統(tǒng)，這些參數(shù)差以毫厘，就可能導(dǎo)致感知結(jié)果失之千里。

因此，為確保系統(tǒng)參數(shù)的準(zhǔn)確性，需工程師遵循無(wú)線電波的傳播特性，操控?zé)o人機(jī)沿著不同徑向方位角角度飛行多次，以通過(guò)獲取無(wú)人機(jī)的飛行高度、速度、方向角等信息來(lái)驗(yàn)證和修正參數(shù)值。這顛覆了傳統(tǒng)的路測(cè)工程師作業(yè)模式，需新引入無(wú)人機(jī)測(cè)試，對(duì)測(cè)試人員提出了更高要求，即具備飛手資質(zhì)。

再者，感知與通信效果兼顧，對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提出了更高的挑戰(zhàn)。與地面無(wú)線信號(hào)易受建筑物、高山等阻擋不同，低空領(lǐng)域幾乎沒(méi)有障礙物，基站與無(wú)人機(jī)之間的無(wú)線信號(hào)以視距（LoS）傳播為主，很容易產(chǎn)生上下行干擾，給地面網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)不利影響。因此，如何在保障感知效果的同時(shí)，兼顧地面和空域網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量，是5G-A通感一體網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作面臨的一個(gè)新課題。

而本次試點(diǎn)通過(guò)多個(gè)5G-A通感一體基站連續(xù)組網(wǎng)和站間協(xié)同，為無(wú)人機(jī)黑飛探測(cè)、預(yù)警上報(bào)和軌跡追蹤等低空應(yīng)用提供了有力的網(wǎng)絡(luò)支撐，這背后無(wú)疑證明了面對(duì)低空?qǐng)鼍暗男乱?、新挑?zhàn)，網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)工作已實(shí)現(xiàn)新突破，走出了5G網(wǎng)絡(luò)向低空領(lǐng)域延伸的堅(jiān)實(shí)的第一步。

網(wǎng)絡(luò)先行，開(kāi)啟低空經(jīng)濟(jì)美好未來(lái)

從電力巡檢、安全巡邏、應(yīng)急救援到外賣“從天而降”......近年來(lái)，我國(guó)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，低空經(jīng)濟(jì)已滲透到百業(yè)百態(tài)中，成為推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展的新引擎。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2022年我國(guó)民用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)443.58億元， 到2027年我國(guó)工業(yè)無(wú)人機(jī)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3138億元。

未來(lái)幾年，伴隨著低空經(jīng)濟(jì)進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，無(wú)人機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的活動(dòng)越來(lái)越頻繁，作業(yè)范圍越來(lái)越廣泛，隨之也將發(fā)生越來(lái)越多的違法黑飛現(xiàn)象而導(dǎo)致嚴(yán)重的安全問(wèn)題，給低空安防工作帶來(lái)越來(lái)越大的壓力。因此，面向低空經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，如何高效、精準(zhǔn)地識(shí)別檢測(cè)非法入侵的無(wú)人機(jī)，確保無(wú)人機(jī)業(yè)務(wù)安全有序和高效服務(wù)，已成為擺在行業(yè)面前的迫切任務(wù)。

當(dāng)前，無(wú)人機(jī)探測(cè)主要采用雷達(dá)、TDOA（到達(dá)時(shí)差定位）等方案。盡管這些方案已經(jīng)成熟，但都存在一定的缺點(diǎn)。比如，低空雷達(dá)方案部署成本高，需額外申請(qǐng)有限的頻譜資源；TDOA至少需部署三個(gè)射頻偵測(cè)點(diǎn)，且定位精度較低。

而5G-A通感一體技術(shù)通過(guò)在現(xiàn)有基站上疊加感知能力，以及通信與感知共享頻譜的方式，實(shí)現(xiàn)了“一網(wǎng)兩用”，可充分利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋、大連接優(yōu)勢(shì)，在提供通信服務(wù)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)全域、高精度的低空感知。相對(duì)于傳統(tǒng)方案，5G-A通感一體在成本、感知范圍、感知精度等多方面均具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，有望更好護(hù)航低空經(jīng)濟(jì)快速規(guī)模發(fā)展，助力更多低空應(yīng)用繁榮生長(zhǎng)。

廈門是一個(gè)臨海城市，也是我國(guó)有名的旅游城市，擁有物流、港航、旅游、商業(yè)、文化等眾多優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。在這些領(lǐng)域，低空飛行應(yīng)用的前景都非常廣闊。相信以本次試點(diǎn)為良好開(kāi)端，未來(lái)5G-A通感一體技術(shù)和低空網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)新能力將有力推動(dòng)低空應(yīng)用走進(jìn)更多行業(yè)，為廈門乃至全國(guó)各地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新動(dòng)力。