江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

『无人机』基于5G的系留式无人机应急方案研究( 三 )


3 5G技术赋能应急通信
第五代移动通信技术(5G)能够以全新的网络架构和性能赋能应急管理系统的部署与发展 。 与4G相比 ， 5G系统在数据传输速率、网络容量、可靠性和资源利用率等方面实现了大幅提升 。 因此 ， 5G技术赋能的应急系统将会逐步发展并将满足不同的应急场景需求 。 5G赋能应急通信与其关键技术密切相关 ， 主要表现在大规模天线技术、边缘计算技术和网络切片技术三方面 。
3.1 大规模天线技术
5G不仅采用更加灵活的频谱使用策略 ， 同时引入了大规模波束赋形技术 ， 成为5G无线系统设计的基石 。 通过采用更多的天线阵元和端口 ， 使得网络中的多个用户可以在同一时频资源上利用Massive MIMO提供的空间自由度与基站同时进行通信 ， 从而在不需要增加基站密度和带宽的条件下大幅度提高频谱效率和网络容量 。 为了便于机载基站的安装 ， 即使采用100 MHz带宽的4T4R 5G微基站 ， 下行峰值速率也可达1 Gb/s以上 ， 上行峰值速率>240 Mb/s ， 可以大幅提升高空平台应急系统的容量提供能力 。
3.2 边缘计算技术
5G网络采用NFV和SDN技术进行网元功能的分解、抽象和重构 。 通过控制面和转发面的分离 ， 使网络架构更加扁平化 ， 转发面网关设备可以采用分布式按需的部署方式 ， 通过多元化、多级的业务流向从根本上解决网络竖井化单一业务流向造成的传输和核心网负担过重的问题 ， 如图2所示 。 针对回传受限的应急场景 ， 将核心网的转发面网元在地面应急通信车内部部署 ， 实现向网络边缘的最大可能下沉 。 通过业务向本地分流 ， 可以有效降低机载基站回传链路的传输需求 ， 达到节省卫星链路租赁造成的高额投资的目的 。 针对时延受限的应急场景 ， 将核心网的转发面网元和业务平台在地面应急通信车内部部署的同时 ， 并适时引入低时延高可靠技术（Ultra Reliable Low Latency Communications ， uRLLC）加以保障 ， 将为应急现场远程控制类业务提供更低的时延 。

『无人机』基于5G的系留式无人机应急方案研究
本文插图
3.3 网络切片技术
网络切片技术是5G网络的重要特性 ， 该技术可实现将一个物理网络切割成多个虚拟的端到端网络 ， 如图3所示 。 每个虚拟网络之间（包括接入、传输和核心网）逻辑独立 ， 任何一个虚拟网络发生故障都不会影响到其他的虚拟网络 。 在高空平台的应急通信系统中 ， 可以根据公众通信业务、应急指挥通信业务和远程控制类业务等多种场景的需求 ， 自主定义不同切片对应的网络特性 ， 包括时延、速率、连接密度、频谱效率、流量容量和网络效率等 ， 通过网络配置的灵活性保证用户的体验 。
『无人机』基于5G的系留式无人机应急方案研究
本文插图
4 面向5G的系留式应急通信
4.1 系统架构
较之当前基于4G机载基站的系留式无人机系统 ， 5G系留式应急通信系统的重点在于通过引入5G机载基站的同时 ， 在地面应急通信车中进行边缘计算能力的部署 ， 利用5G网络切片能力实现对大带宽低时延的应急通信业务的保障 。 基于5G的系留式无人机应急通信系统如图4所示 。
『无人机』基于5G的系留式无人机应急方案研究
本文插图
该系统主要包括高空平台子系统、地面控制子系统、光电复合缆和通信终端等部分 。
4.2 高空平台子系统
4.2.1 功能模块
高空子平台主要包含以下模块[6-7]：
(1)旋翼式无人机：为机载基站提供升空平台 ， 结构尺寸要求紧凑 ， 能够满足车辆或舰船的运输与装载要求 。 建议旋翼式无人机有效载荷不低于15 kg ， 最大起飞重量不低于40 kg ， 飞行高度不低于100 m 。 可以考虑六旋翼布局的升力系统设计方案替代四旋翼无人机 。 无人机采用碳纤维复合材料和铝合金材料的设计结构 ， 可获得更好的负载和稳定性能 。 此外 ， 通过选用散热性能好的高功率电机以及高升力系数的高原桨叶 ， 可以保证更大高度下的安全飞行 。


推荐阅读


上一篇：「美好，一直在身边」【移风易俗】廊坊推行“互联网+殡葬服务” 奏响祭祀“文明曲”

下一篇：【网龙网络】网龙获选成为埃及指定线上学习平台提供商