主頁（http://www.by236.com）：除了“翼龍”無人機，應急通信保障也少不了Ta

我國幅員遼闊，自然災害時有發(fā)生，重大自然災害往往造成通信大面積、長時間中斷。如何快速恢復通信，消除“通信孤島”，確保災害發(fā)生后黃金搶救時間的通信暢通，是通信管理部門和通信企業(yè)必須肩負的神圣職責。

目前在災害救援中，應急通信車是主要的通信保障手段，已廣泛部署在全國各地。在突發(fā)通信中斷時，由最近的應急通信車提供應急救援保障，但突發(fā)自然災害區(qū)域不可預測，應急車到達現場投入使用的時間難以保證，并且災害導致道路損壞也會極大延緩應急車通信保障效率。此外，通常應急通信車覆蓋半徑僅能達到幾百米范圍，難以滿足大范圍受災地區(qū)人員的通信需求。

本文主要介紹“空天地”融合網絡中無人機與蜂窩設備結合在應急通信領域的應用，以此滿足突發(fā)災害時的受災群眾和救援指揮人員的通信保障需求。

無人機應急通信保障救援生命線

自2008年汶川地震災害后，中國移動投入大量資源開展應急通信技術研究，形成災后快速救援和增強災害常發(fā)區(qū)域通信可靠性兩方面技術方案，力求為應急救援提供高可靠的通信保障。在此過程中，中國移動重點研究和探索了“空天地”網絡體系中無人機平臺與蜂窩技術結合提供應急通信保障方案。

無人機應急通信系統(tǒng)主要包括4G/5G蜂窩通信設備和無人機平臺，以及包括衛(wèi)星、微波、地面光纖鏈路等多種回傳組成的端到端通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)可快速恢復通信中斷地區(qū)臨時通信能力，為災后“黃金72小時”救援提供穩(wěn)定可靠的通信保障，無人機平臺主要包括固定翼無人機和系留式多旋翼無人機兩種。

固定翼無人機應急保障

固定翼無人機應急通信系統(tǒng)具有快速部署能力，采用固定翼大型無人機與通信設備結合，形成具有大載荷、快速部署能力的“空中基站”。可為通信中斷區(qū)域提供臨時性的應急覆蓋，連續(xù)服務時間取決于無人機燃料攜帶量，通常可提供十幾個小時的應急通信保障，例如采用多機接力方式可提供更長時間的保障能力。

大載荷無人機平臺可同時掛載4G/5G通信基站、動中通設備，以及攝像、雷達等其他任務載荷，如圖1所示。無人機從機場起飛，操控人員利用衛(wèi)星通信遠程控制無人機到達并在災區(qū)上空盤旋，通過安裝在飛機側面的定向天線為受災區(qū)域提供蜂窩覆蓋，覆蓋范圍可達50平方千米以上。利用機載動中通設備與衛(wèi)星相連承載基站的傳輸鏈路，并與地面蜂窩核心網相連，可提供面向受災區(qū)域應急廣播災區(qū)用戶對外通信等服務。

圖1 固定翼無人機應急通信系統(tǒng)

固定翼無人機應急通信系統(tǒng)具備以下幾大特點：一是適應性強，無人機可遠程起飛、遠程控制，直飛災區(qū)現場，不受災害發(fā)生造成的道路中斷等地形影響；二是載荷能力強，無人機平臺具有百千克以上載荷能力，可攜帶基站設備和動中通設備，無需其他配套設備；三是反應速度快，利用無人機高機動性特征，可根據應急保障需求快速切換區(qū)域，滿足突發(fā)性覆蓋需求。

該方案主要適用于極端環(huán)境的通信應急保障，尤其是道路損毀嚴重、車輛完全無法通行、需要快速深入災區(qū)提供的通信保障。2021年7月河南突發(fā)特大暴雨，中國移動聯(lián)合中航工業(yè)利用“翼龍”固定翼無人機為受災區(qū)域提供5小時的通信保障，累計接通用戶超過2500個，有效支撐了災區(qū)應急救援行動。

系留無人機應急保障

系留無人機應急通信系統(tǒng)具備超長滯空能力，是由傳統(tǒng)應急通信車集成多旋翼無人機和系留供電系統(tǒng)組成，由于采用地面電源提供電力（市電、油機等），在持續(xù)供電條件下，具有長時間通信保障能力。系留無人機應急通信系統(tǒng)相當于搭建一座臨時的通信基站塔，無人機升空高度可根據應用場景靈活調整，高度范圍通常為50~200米，可滿足多種場景應用需求。

系留無人機應急通信系統(tǒng)主要由無人機平臺、地面系留平臺、供電電源以及回傳系統(tǒng)組成，如圖2所示。無人機平臺可以掛載多種任務載荷，包括通信基站設備、自組網設備、中繼臺、電臺、光學變焦設備等。空中平臺通過光電復合系留線纜與地面系統(tǒng)連接，一方面空中平臺及載荷利用系留纜連接地面電源獲得持續(xù)的電力供應；另一方面，系留纜內置光纖提供了通信設備內部數據傳輸，為減輕多旋翼無人機載荷，通常僅將基站射頻單元安裝在無人機平臺上，基帶單元置于配套的應急車中，兩者通過系留纜連接。基站的傳輸鏈路可根據災區(qū)條件和業(yè)務要求選擇適合的衛(wèi)星中繼、微波中繼、光纖直連等回傳方式，與地面核心網連接實現應急保障能力。

圖2 系留無人機應急通信系統(tǒng)

系留無人機應急通信系統(tǒng)具備以下幾大特點。

●一是系統(tǒng)成本低，采用小型化的多旋翼無人機及地面供電單元，復用運營商應急通信車或普通的小型越野車輛承載，總體成本較低，可廣泛部署在災害易發(fā)區(qū)域，投入應用迅速。

●二是操作便捷，標準化接口、模塊化組裝，普通人員簡單培訓即可操作。

●三是覆蓋靈活，可根據保障場景需求自由調節(jié)升空高度，可適應應急救援、活動保障等不同場景應用需求。

●四是滯空時間長，利用光電復合線纜提供持續(xù)的電源保障，可提供長時間不間斷應急通信服務。

與固定翼無人機方案主要面向極端環(huán)境不一樣，系留無人機方案更為普適，主要適用于地震、洪水等自然災害發(fā)生時的應急通信保障，在應急通信車無法到達或基站不能及時架設維修的場景下，可以作為臨時基站，提供長時間通信覆蓋，覆蓋范圍實測可達近百平方千米。該系統(tǒng)已經在2017年四川九寨溝地震、湖南抗洪搶險、阿拉善達喀爾拉力賽，以及2018年廣東“山竹”臺風、山東壽光抗洪搶險等事件中承擔了應急通信保障任務。

云網業(yè)一體增強應急救援能力

無人機應急通信系統(tǒng)極大地提高了應急保障反應速度和環(huán)境適應能力，為受災區(qū)域提供及時的信息交互保障，但用于承載基站回傳鏈路的衛(wèi)星帶寬較小，傳輸能力通常在10Mbit/s以內，遠小于應急小區(qū)通信能力需求，導致服務用戶數目有限，面對災區(qū)用戶業(yè)務需求，易造成網絡擁塞，通信困難。此外，衛(wèi)星傳輸帶寬小也限制了救援指揮系統(tǒng)的業(yè)務，無法開展視頻類大帶寬應用，無法直觀地獲取受災區(qū)域狀態(tài)信息，限制了應急救援信息獲取能力。

為了解決上述問題，需要對現有的應急系統(tǒng)進一步賦能。一是將5G專網能力引入應急通信領域，利用5G網絡提供QoS優(yōu)先級、GBR專用承載、切片PRB資源預留等分級保障能力，在海量用戶接入時保障重要信息通信鏈路通暢，打通應急通信生命線。二是在基站上部署本地分流設備和邊緣云，形成具有本地數據處理和分級網絡保障能力的“云網業(yè)一體化”應急通信系統(tǒng)，如圖3所示，通過在本地部署應急指揮系統(tǒng)，提供本地的通話、視頻等服務，未來結合AI能力，采集現場圖像信息，利用邊緣云快速識別、判斷，為一線救援人員提供及時準確的信息輔助，這將極大提高應急救援的及時性和準確性。

圖3 “云網業(yè)”融合通信系統(tǒng)

基站“云網業(yè)”一體化集成，讓5G和云緊綁定，打造可移動的5G網絡和云，讓優(yōu)質的信息服務無處不在。這種新型應急系統(tǒng)不僅可應用于洪災等應急場景，還可應用于更加廣泛的應用場景，例如船舶等網絡快速移動場景、露天礦/野外科考等網絡慢速移動場景、巡回電競等行業(yè)臨時覆蓋場景。

綜上所述，“空天地”融合網絡可作為地面網絡強有力的補充，提供地面網絡損毀后的應急通信補充和通信替代鏈路，打通災后區(qū)域救援通信生命線。

“空天地”網絡融合也是未來通信技術演進的重要方向，非地面的衛(wèi)星和空中網絡具有明顯的覆蓋優(yōu)勢和大范圍通信優(yōu)勢，可以突破地面限制，向空、天、地、海多維空間擴展，通過與地面網絡技術融合，形成“空天地”一體化、“云網業(yè)”融合的立體多層網絡體系，充分利用各層網絡的優(yōu)勢，為用戶提供高質量、無處不在的通信服務。