2019_5G泛低空网络部署与服务运营白皮书_21页_2mb

5G泛低空网络部署与服务运营白皮书总结

核心内容

本白皮书围绕5G泛低空网络的部署与服务运营展开，分析了民用无人机市场的发展需求及面临的网络挑战，提出了基于5G技术的低空网络覆盖解决方案，并探讨了泛低空网络的服务能力与运营模式。

主要观点

市场发展需求

• 民用无人机市场迅速发展，2017年工信部提出到2020年民用无人机产业产值达600亿元，年均增速40%以上；2025年目标产值1800亿元，年均增速25%以上。
• 无人机应用已从消费领域扩展至巡检、农业、物流、安防、救援等多个行业，低空300m以下的无人机占据95%，成为重点覆盖对象。
• 无人机行业对通信链路提出了更高的要求，包括低空无缝覆盖、上行传输带宽15-60Mbps、飞行控制时延10ms等。

网络挑战分析

• 传统移动通信网络无法满足低空无人机的覆盖需求，主要问题包括：
  • 低成本：需建设满足地面与低空覆盖的低成本网络；
  • 干扰问题：由于无人机信号沿LOS路径传播，易造成大量越区覆盖和干扰；
  • 切换问题：无人机飞行过程中可能频繁切换基站，导致通信断链，尤其在高度升高时掉线率增加。

关键信息

5G泛低空网络部署解决方案

总体体系

• 5G泛低空网络部署分为基础能力和增强能力两部分，重点聚焦低空300m以下的覆盖需求。

网络侧部署

• 立体覆盖：通过Massive MIMO技术实现三维波束覆盖，提升低空区域的信号覆盖质量。
• 干扰消除：采用波束赋形、协作传输（如SFN/CoMP）等技术，降低干扰。
• 移动性增强：通过超级小区等方式减少空中切换，保障通信连续性。
• 建设方案：
  • 城区：基于Massive MIMO的空地一体化网络，结合低空专用站提升覆盖；
  • 农村：调整天线倾角，兼顾地面与低空覆盖，必要时建设专用对空站；
  • 热点或盲点区域：按比例增加低空水平覆盖专用站。

泛低空网络标准进展

• 3GPP标准：
  • 已启动低空300m以下无人机通信技术研究，包括远程识别、跟踪、管理以及远程作业应用。
  • 5G网络支持无人机双向认证、256Bit加密、高精度定位（理论可达2.38m）等安全与通信功能。
• IEEE标准：
  • 2019年立项三个工作组，研究低空航路网、无人机载荷需求、应用框架等，预计2020年完成标准制定。

服务能力

基于MEC的泛低空网络服务

• 提供超低传输时延保障服务，将MEC服务器部署于网络边缘，降低端到端响应时延。
• 实现路由选择服务，支持本地数据存储与多机交互通信。
• 提供边缘化计算服务，支持AI识别、高清视频存储等高计算需求业务，降低无人机功耗与成本。

基于网络切片的泛低空网络服务

• 专享数据链服务：提供定制化链路保障，满足不同业务对带宽、时延、安全性的需求。
• 数据隔离服务：通过逻辑或物理隔离，保障数据传输的安全性与独立性。
• 数据链自管理服务：支持多租户模式，用户可自主管理网络状态与性能指标。

安全服务能力

• 5G网络具备更强的安全机制，包括双向认证、高精度定位、数据隔离等。
• 通过MEC和网络切片技术，实现无人机数据传输的安全保障，满足高可靠低时延（URLLC）应用需求。

服务运营模式分析

典型模式分类

1. 共网共用：
   • 无人机与普通终端共享物理与逻辑网络；
   • 成本低，但网络保障能力有限；
   • 适用于对网络质量要求不高的场景。
2. 共网专用：
   • 无人机业务与普通终端共用物理网络，但通过网络切片实现逻辑隔离；
   • 网络质量较高，适用于多数行业应用。
3. 专网专用：
   • 无人机与普通终端完全隔离，建设专属物理网络；
   • 网络质量与稳定性最佳，但投资成本极高；
   • 适用于高安全、高可靠、高时延敏感的业务场景。

典型运营模式

• 基础设施服务：包括通信服务、硬件服务、云计算、大数据等；
• 扩展服务：包括应用服务、培训、保险、售后等；
• 通信运营商可提供菜单式服务，根据业务场景与预算灵活选择。

总结

5G泛低空网络的部署与服务运营，将有效提升无人机在低空空域的通信性能，保障飞行安全与业务连续性。中国联通通过构建基于场景化的5G网络，为无人机行业提供稳定、可靠、灵活的通信能力，推动行业应用发展。未来，随着5G网络的全面商用，泛低空网络将形成一个完整的生态系统，促进无人机产业的繁荣与创新。

主要贡献单位

• 中国联通5G创新中心
• 中国联通山东省分公司
• 华为技术有限公司