低空经济 :"通感一体"将率先落地

近期,低空经济政策面和应用场景推进明显。10月23日,工业和信息化部新闻发言人赵志国在国新办发布会上表示,将探索建立通感一体的低空经济网络设施。低空经济再迎政策利好,通感一体将作为关键基建率先落地,助力低空经济快速发展。
低空智能将融合“四张网”,包括“设施网”、“空联网”、“航路网”和“服务网”。其中,空联网指通信、导航和感知等信息基础设施,是将低空数字化成可计算空域的关键。当前,通信、感知、导航等保障能力不足,空域难以实现有效的管控和服务是行业面临的问题,而5G-A通感一体化技术将为低空经济的发展提供有力支撑。
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低空网络设施痛点
监控能力:低空飞行密度高、频次高、类型多,目前缺乏高效的技术监控手段,政府监管部门难以第一时间发现低空空域中“乱飞”、“黑飞”等不合理和不合法的行为,企业也难以保证其飞行任务的安全性和可靠性。
对于传统雷达技术,其单站监控方式能力有限,难以发现和应对“低慢小”目标;多站组网费用高昂,难以满足规模化的低空飞行活动监控需求。而摄像监控则监控范围有限,且受光照条件影响,难以满足远距离、全天候的监控需求。
网络能力:低空空域高度可达地面以上1000m,而现有无线通信网络(4G/5G网络)的有效覆盖高度大致为150m左右;传统无线网络以地面覆盖为主要目标,而低空信息网络则需实现对空的立体覆盖。
尽管当前对地覆盖的无线网络利用天线旁瓣对空中有一定的信号覆盖,但是由于天线旁瓣较多且杂乱、信噪比普遍较差且起伏不定、天线辐射存在零陷无信号服务区域等因素,较难保障无人机全路程连续业务服务和不中断飞行操控。
与传统对地覆盖、以下行业务为主的移动网络不同,无人机业务普遍要求视频或图片回传,甚至高清视频回传,上行速率较下行速率高,未来大量无人机的大上行、低时延业务需求是将要面临的较大挑战。
智能导航能力:低空领域数字化导航缺乏通信设备支持,飞行信息包括:感知定位信息、北斗信息数据、GPS信息数据等都不稳定。
另外,由于目前国内缺乏统一的低空飞行监控技术标准,各地区各自探索本地的低空空域开发措施和监管方案。在此过程中,各地容易形成不同的低空空域技术监控体系,给未来低空飞行监控技术的互联互通埋下隐患。亟需研究高效、完备、科学的技术监控体系,建立统一的低空监控平台与完备的信息化服务基础设施,从而为采集和分析低空数据,构建规模化、高质量、安全的低空经济提供技术支撑。
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5G-A通感一体技术特点
基于上述痛点,发展低空经济,通信基础设施需要进一步突破和完善,目前行业主流共识是最终解决方案可能是专用通信链路/网络、5G-A通感一体化网络、未来的低轨卫星网络。目前而言,最快速、便捷的网络模式便是5G-A网络。
5G-A是5G向6G演进的关键阶段。相比5G,新一代5.5G技术在速率、时延、连接规模和能耗等方面全面超越,实现10倍网络能力提升,并有望达成下行万兆和上行千兆的峰值速率、毫秒级时延、低成本千亿物联,以及空天一体化。5G-A面向低空应用可提供综合的信息服务能力,包括全生命周期身份管理服务、安全管理及定位追踪能力、智能辅助决策服务及网络AI辅助无人机监管。
“通感一体”指同时具备空间感知、通信的网络,通过分析无线信号的传输来获取对目标或环境的感知,是5G-A的新增能力,将让基站兼顾通信和感知双重能力,能够及时与后台进行交互,实现高效调度,同时也可以实现低空安防,包括入侵检测、无人机监管等,支持低空经济领域的各种应用。
5G-A通感一体化基站可以同时提供通信和感知能力,相当于在一台硬件上实现了“雷达+基站”。在精度上,此类基站采用最新的人工智能、模糊识别算法,可以识别反射面积达到0.01平方米的低空飞行物。
灵敏度方面,由于此类基站采用“雷达反射+多普勒跟踪”的技术,并加入了多振子相控阵模式,大大提升了准确性,其虚警漏检率相比传统的TDOA雷达降低了70%以上。
组网方面,依托运营商建设,可实现连续组网,大大减少感知盲区,并可实现单站和多站连续组网,比传统方式,站点可减少60%以上。
成本方面,基站覆盖率较高,不需要重复建设,只需增加一个面向空域的通信基站即可,部署快。`依托大规模生产和元器件通用技术,成本低于低空探测雷达成本的20%,功率仅为30%,实现绿色低碳。
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技术进展
标准化方面,国内IMT-2020(5G)和IMT-2030(6G)推进组积极布局,深入探索通感一体技术的应用场景和空口技术方案。2022至2023年间,连续发布了《5G-Advanced通感融合场景需求研究报告》、《通信感知一体化技术研究报告》、《通感融合系统设计研究报告》等相关文献。第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)国际组织正积极推动通感一体化技术的创新发展,目前正致力于R19版本中的感知信道模型和网络架构等前沿研究,标志着该技术研究正迈向深入探索和快速发展的新阶段。
截至目前,国内各地已经在水、陆、空全场景开展5G-A通感一体关键技术的验证和规模试点。已有330余个城市启动最新的5G-A网络部署,将打造形成一张全球最大规模的低空通信网。
运营商和设备厂商等产业各环节也正在协同推进技术、场景、网络和终端开发。
运营商方面,中国移动已全球首发5G-A商用部署,将基于国内唯一授权且具备感知能力的4.9GHz 5G基站频段,开展“百城低空覆盖”计划。提出空天地多维协同覆盖、鱼鳞组网、混合波形新空口、双层移相超级张角新硬件等技术,联合产业推出全球首款4.9GHz通感一体预商用产品。
中国移动已建成全球规模最大的5G通信网,目前5G基站超230万个,5G-A商用城市超330个;建成5G+北斗高精度定位网,部署4400个地基增强站,实现动态厘米级定位;将在2025年创建100个行业标杆示范项目,推动低空应用规模复制。
中国电信提出“三层四面”5G-A核心网络架构,推进ToB/H/C端业务应用商业化。今年以来,中国电信在5G-A技术的研发和应用上成果不断:中国电信最大规模密集城区5G-A低空通感网在深圳落地,完成低空物流、低空安防、航路保护各项验证;依托中国电信5G低空网络的支持,深圳已经开通12条无人机运输航线,跨城区低空运输最快九分钟送到;联合长江通信管理局,中国电信在长江航道武汉段完成新型5G-A基站感知能力试验。

设备厂商方面,华为在2023年10月完成5G-A全部功能测试,首次将端到端跨层协同技术应用在5G-A宽带实时交互;2024年2月华为发布5.5G智能核心网解决方案;刚刚过去的9月30日,华为宣布率先完成5G-A网络智能化关键技术验证,基于核心网NWDAF的网络智能解决方案,实时感知业务体验情况和网络资源状况,并按需动态使能用户业务体验保障。

加强低空安全保障已成为规范低空经济的重要趋势,通感一体技术是低空安全保障探索和通信网络能力延伸迈出的关键一步,必将作为低空经济关键基建率先落地。