5G+無人機(jī)技術(shù)在廣電長(zhǎng)途干線建設(shè)與維護(hù)中的應(yīng)用探究

摘要：移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展迅速，各階段技術(shù)特征各異，極大地方便了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。現(xiàn)在的通信網(wǎng)絡(luò)基本已更新至5G。5G技術(shù)通過對(duì)猶豫速率、連接時(shí)間等特性做了調(diào)整，實(shí)用性與綜合性都較高。該技術(shù)主要應(yīng)用于可實(shí)現(xiàn)分組轉(zhuǎn)換的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)中，將新興無線連接技術(shù)和已有無線連接技術(shù)集成到了一起，能夠有效滿足各種使用要求。從建設(shè)思想上來看，5G網(wǎng)絡(luò)將更強(qiáng)調(diào)多天線、多區(qū)域和相互協(xié)作的組網(wǎng)方式。這一網(wǎng)絡(luò)極大增強(qiáng)了地區(qū)通信的傳輸功能，并通過引入各種關(guān)鍵技術(shù)形成了多用戶的地區(qū)網(wǎng)絡(luò)。它的主要優(yōu)勢(shì)有如下幾項(xiàng)：首先，網(wǎng)速較快。最高用戶體驗(yàn)速率可達(dá)0.1～1Gbps。其次，延遲時(shí)間低。延時(shí)可從數(shù)十秒遞減至數(shù)秒。最后，容量大。該技術(shù)覆蓋面積為每平方1000米，支持大約一百萬連接數(shù)密度，每小時(shí)可移動(dòng)大約500公里，峰值速率可達(dá)10Gbps。

關(guān)鍵字：5G技術(shù)；無人機(jī)；廣電干線

廣電5G網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用與普及，在信息時(shí)代的大背景下，已逐漸呈現(xiàn)主導(dǎo)地位，并具備極其關(guān)鍵的現(xiàn)實(shí)意義。首先，借助5G通信網(wǎng)進(jìn)行信息差異化開發(fā)，進(jìn)一步擴(kuò)大廣播電視服務(wù)范圍，從而形成廣播電視的5G信息樞紐網(wǎng)絡(luò)。其次，將5G網(wǎng)絡(luò)和全國廣電光纖網(wǎng)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)資源共享，以實(shí)現(xiàn)信息資源共享和互動(dòng)服務(wù)的目標(biāo)。這不僅有效推動(dòng)廣電事業(yè)的健康發(fā)展，還進(jìn)一步提升廣電事業(yè)的經(jīng)營(yíng)水平和運(yùn)營(yíng)效率。

一、5G+無人機(jī)技術(shù)概述

（一） 5G技術(shù)發(fā)展

移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展迅速，各階段技術(shù)特征各異（見表1），極大地方便了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?，F(xiàn)在的通信網(wǎng)絡(luò)基本已更新至5G。5G技術(shù)通過對(duì)猶豫速率、連接時(shí)間等特性做了調(diào)整，實(shí)用性與綜合性都較高。該技術(shù)主要應(yīng)用于可實(shí)現(xiàn)分組轉(zhuǎn)換的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)中，把能有效滿足各種使用要求的新興無線連接技術(shù)和已有無線連接技術(shù)集成到一起。從建設(shè)思想上來看，5G網(wǎng)絡(luò)將更強(qiáng)調(diào)多天線、多區(qū)域和相互協(xié)作的組網(wǎng)方式。這一網(wǎng)絡(luò)極大增強(qiáng)了地區(qū)通信的傳輸功能，并通過引入各種關(guān)鍵技術(shù)形成了多用戶的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。它的主要優(yōu)勢(shì)有如下幾項(xiàng)：首先，網(wǎng)速較快。最高用戶體驗(yàn)速率可達(dá)0.1～1Gbps。第二，延遲時(shí)間低。延時(shí)可由數(shù)十秒遞減至數(shù)秒。第三，容量大。該技術(shù)面積為每平方1000米，支持大約一百萬連接數(shù)密度，每小時(shí)可移動(dòng)大約500公里，峰值速率可達(dá)10Gbps。

（二）5G+無人機(jī)技術(shù)

為了進(jìn)行更深入地網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作，5G網(wǎng)絡(luò)也面臨一些特殊的設(shè)計(jì)要求。5G 的2.6GHz和4.9GHz頻段的緊密運(yùn)行，信號(hào)穿透力相對(duì)較差。同時(shí)，由于公用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站所覆蓋的區(qū)域一般較小，因此需要較多的用戶以實(shí)現(xiàn)區(qū)域的連續(xù)覆蓋，這對(duì)系統(tǒng)的精細(xì)化設(shè)計(jì)和需求也提出了較高的要求。而在5G專網(wǎng)的幾個(gè)特別重要的應(yīng)用場(chǎng)景中，往往也會(huì)面臨許多特殊的設(shè)計(jì)問題，這些情況在實(shí)際工程設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中也相對(duì)突出。

因?yàn)閷＞W(wǎng)區(qū)域的圖層設(shè)計(jì)不夠，4G、5G區(qū)域往往無法配合設(shè)計(jì)實(shí)施。通常，網(wǎng)站建設(shè)需要經(jīng)過五個(gè)步驟進(jìn)行：地形位置分析、無線網(wǎng)絡(luò)建模、無線技術(shù)控制參數(shù)，其中包括網(wǎng)絡(luò)資源分析、網(wǎng)站需求預(yù)測(cè)，獲取真實(shí)的環(huán)境信息以及使用編程工具進(jìn)行虛擬仿真的無線網(wǎng)覆蓋過程。然而，獲得更準(zhǔn)確的地形資料和更精確的環(huán)境仿真信息對(duì)于實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)的精確控制至關(guān)重要。目前，民用無人駕駛機(jī)器人已經(jīng)在建筑、水電、測(cè)繪和社會(huì)治理等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，并成為具有機(jī)動(dòng)靈活、高效快捷、精細(xì)準(zhǔn)確、使用成本低、環(huán)境適應(yīng)性好和生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)的新型智能工程機(jī)器人。無人機(jī)在快速獲取高分辨率圖像的小區(qū)域和飛行困難區(qū)域方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，因此，將5G蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)和無人機(jī)技術(shù)融合在一起，是一種全新的技術(shù)發(fā)展方向。圍繞黃岡麻城石材工業(yè)園的5G專網(wǎng)計(jì)劃，通過整合無線仿真成果，利用無人機(jī)技術(shù)生成地理圖層，對(duì)5G專網(wǎng)進(jìn)行精準(zhǔn)規(guī)劃，并研發(fā)了一個(gè)基于無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)的新方案[1]。

二、5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的必要性

（一）廣電網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

目前廣電網(wǎng)絡(luò)面臨著一些突出的問題。首先，有線數(shù)字電視用戶量持續(xù)下降，年均減少4%～8%，續(xù)保用戶逐年減少，呈負(fù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。其次，高清交互、4K高清以及寬帶用戶增長(zhǎng)較為緩慢。第三，目前廣電網(wǎng)絡(luò)還沒有其他電信運(yùn)營(yíng)商那樣全國性一張網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，全國性的有線電視網(wǎng)絡(luò)整合進(jìn)展緩慢，整合難度較大。此外，還存在一些地區(qū)有線電視網(wǎng)合一、事企不分的問題。廣電網(wǎng)絡(luò)在資本、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)、管理和基礎(chǔ)設(shè)施等方面的發(fā)展后勁不足，業(yè)務(wù)、經(jīng)營(yíng)管理和營(yíng)銷手段相對(duì)單一。與其他三大電信運(yùn)營(yíng)商相比，廣電網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)和經(jīng)營(yíng)牌照質(zhì)量較低，差距較大。

工信部《2021年通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，截至2021年底，三大基礎(chǔ)電信企業(yè)累計(jì)發(fā)展IPTV用戶3.49億戶，全年凈增3336萬戶。國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《2021年中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，截至2021年底，全國廣播電視網(wǎng)絡(luò)實(shí)際使用有線電視人數(shù)為2.01億人，比2020年減少0.09億人（2.10億人），其中有線數(shù)字電視用戶1.95億人。從以上相關(guān)數(shù)據(jù)中不難發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)問題。

近年來，從移動(dòng)2G網(wǎng)絡(luò)到4G網(wǎng)絡(luò)再到5G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、接入網(wǎng)光纖到戶，移動(dòng)、電信、聯(lián)通三大電信運(yùn)營(yíng)商相繼完成了改造，基本實(shí)現(xiàn)了新的網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式，即“有線網(wǎng)絡(luò)-光纖到戶+無線網(wǎng)絡(luò)-4G長(zhǎng)效化”的網(wǎng)絡(luò)覆蓋新格局。在IPTV、寬帶業(yè)務(wù)以及其他三家電信運(yùn)營(yíng)商4G移動(dòng)業(yè)務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)下，廣電網(wǎng)絡(luò)視頻業(yè)務(wù)市場(chǎng)份額不斷流失，尤其是在有線電視網(wǎng)絡(luò)用戶領(lǐng)域[2]。

廣電網(wǎng)絡(luò)在視頻終端（大屏）業(yè)務(wù)上的市場(chǎng)格局已經(jīng)被顛覆。截至2021年底，廣電網(wǎng)絡(luò)擁有3.49億戶IPTV用戶，比有線數(shù)字電視用戶多出1.54億戶。而且，IPTV用戶的增長(zhǎng)速度每年達(dá)到約10%。廣電網(wǎng)絡(luò)整體業(yè)務(wù)收入受到了前所未有的影響，原因在于廣電網(wǎng)絡(luò)在其他業(yè)務(wù)方面的發(fā)展水平相對(duì)較低，同時(shí)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)（主營(yíng)業(yè)務(wù)為視頻業(yè)務(wù)）的收入大幅下降。移動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)具有更高的傳輸速度和更低的網(wǎng)絡(luò)延遲，未來將對(duì)有線電視網(wǎng)絡(luò)視頻業(yè)務(wù)產(chǎn)生更強(qiáng)烈的沖擊。

廣電網(wǎng)絡(luò)目前在移動(dòng)5G業(yè)務(wù)方面還需要一段時(shí)間才能全面開展。與其他三家電信運(yùn)營(yíng)商相比，廣電網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)、資金、管理等方面的橫向比較中優(yōu)勢(shì)不大。雖然廣電網(wǎng)絡(luò)的有線接入網(wǎng)絡(luò)已實(shí)現(xiàn)了“光纖到戶”，與其他三家電信運(yùn)營(yíng)商使用的傳輸技術(shù)一致，但廣電網(wǎng)絡(luò)在移動(dòng)業(yè)務(wù)方面基礎(chǔ)設(shè)施幾乎是零起步。而其他電信運(yùn)營(yíng)商則經(jīng)歷了四代移動(dòng)通信的發(fā)展過程，并積累了相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。因此，在移動(dòng)5G業(yè)務(wù)領(lǐng)域上，廣電網(wǎng)絡(luò)還需要努力跟進(jìn)和提升。

面對(duì)當(dāng)前視頻業(yè)務(wù)和未來5G業(yè)務(wù)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，認(rèn)清形勢(shì)、找準(zhǔn)方向是廣電網(wǎng)絡(luò)必須面對(duì)的嚴(yán)峻問題，也是事業(yè)發(fā)展的必然要求。廣電網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了關(guān)鍵時(shí)期，正面臨著“滾石上坡、爬坡過坎”的挑戰(zhàn)。

三、廣電光纖網(wǎng)絡(luò)與5G技術(shù)的融合

必須進(jìn)行差異化發(fā)展，盡量避免與其他運(yùn)營(yíng)商一樣的業(yè)務(wù)發(fā)展方案，使業(yè)務(wù)發(fā)展舉步維艱。一是能夠充分發(fā)揮國內(nèi)廣播電臺(tái)的特點(diǎn)和資源優(yōu)勢(shì)，通過高清、超高清等新傳播方式更好地適應(yīng)國內(nèi)倡導(dǎo)的綠色健康傳播價(jià)值觀。二是能夠采用大塔小一體化的經(jīng)營(yíng)方式，創(chuàng)新業(yè)務(wù)模塊，統(tǒng)一推送信息服務(wù)內(nèi)容。三是將重慶廣播教育的公益性文化服務(wù)屬性采用固移融合的方法，進(jìn)一步進(jìn)行發(fā)展。四是與國內(nèi)應(yīng)急播出系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合，建立全媒體的應(yīng)急播出服務(wù)，實(shí)現(xiàn)大幕、小幕、戶外屏和車載屏的融合服務(wù)格局，推動(dòng)國內(nèi)廣播電臺(tái)服務(wù)水平的進(jìn)一步提升，促進(jìn)中媒喉舌價(jià)值的提升。另外，確?？蛻舻牧髁坎磺辶?，并對(duì)流量不足等特殊情況實(shí)行余額結(jié)轉(zhuǎn)，真正為客戶排憂解難。此外，優(yōu)先發(fā)展廣大農(nóng)村地區(qū)的無線寬帶高、中、低速率業(yè)務(wù)，讓農(nóng)村地區(qū)的居民感受到5G時(shí)代所提供的便利生活，這是一個(gè)非常重要的戰(zhàn)略目標(biāo)。同時(shí)，按照我國的東數(shù)西算政策，利用中國當(dāng)前最先進(jìn)的大數(shù)字專網(wǎng)系統(tǒng)，提升我國廣電在5G時(shí)代的運(yùn)營(yíng)模式服務(wù)能力，在全景、VR視頻、多視角模式等新興應(yīng)用領(lǐng)域，提供超高清畫質(zhì)、低時(shí)延的視頻服務(wù)[3]。

（一）提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境質(zhì)量

目前，無論是學(xué)校還是家庭，還是各個(gè)行業(yè)，廣電光纖網(wǎng)的建設(shè)都是比較快的。將5G技術(shù)與廣電網(wǎng)絡(luò)融合，可以顯著改善網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境的質(zhì)量。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)滿足各種需求，搜索和控制信息。同時(shí)，融合后的廣電網(wǎng)絡(luò)與5G技術(shù)可以通過信息處理平臺(tái)快速準(zhǔn)確地處理信息數(shù)據(jù)，使用戶搜索到的信息變得更加真實(shí)可信。這樣的融合將帶來更加高效和可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并促進(jìn)信息的傳播與應(yīng)用。

（二）提高視頻傳輸科技含量

二者有機(jī)結(jié)合后，音頻傳輸?shù)目萍己磕芰Φ靡燥@著增強(qiáng)。在北京舉行的冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)期間，使用5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電視直播內(nèi)容的長(zhǎng)距離傳送，以實(shí)現(xiàn)通過手持終端以各種形式播放視頻。同時(shí)，通過對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字地面電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的提升與改進(jìn)，在使用5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)，實(shí)現(xiàn)傳送4K節(jié)目?jī)?nèi)容的同時(shí)，將形成IPTV的多屏交互系統(tǒng)，以增強(qiáng)AR和VR設(shè)備的互動(dòng)效果。這能夠顯著增強(qiáng)觀眾的觀賽體驗(yàn)，并推動(dòng)互動(dòng)娛樂技術(shù)的發(fā)展。

（三）實(shí)現(xiàn)信息共享

借助上海廣電5G網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建立，促進(jìn)信息交流，增強(qiáng)使用體驗(yàn)感受，實(shí)現(xiàn)了信息資源共享。傳統(tǒng)廣播傳送體系中通常采用單向的傳輸方式來傳輸數(shù)據(jù)，但這種方式存在一定的內(nèi)容傳播受限的問題。而且，在用戶使用了5G技術(shù)后，除了能對(duì)個(gè)人信息進(jìn)行過濾外，還能夠?qū)λ璧男畔?nèi)容進(jìn)行個(gè)性化篩選。系統(tǒng)也將為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的信息服務(wù)，以用戶需要為導(dǎo)向，提供更真實(shí)、精準(zhǔn)的信息數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)用戶正在觀看節(jié)目時(shí)，就能夠選擇回播、錄播等形式，以增強(qiáng)觀看體驗(yàn)感[4]。

四、廣電5G承載網(wǎng)端到端網(wǎng)絡(luò)相關(guān)規(guī)劃

根據(jù)上海廣電5G服務(wù)的建設(shè)目標(biāo)與階段，相關(guān)方案還將對(duì)承載系統(tǒng)實(shí)施分階段、分場(chǎng)景的構(gòu)建，以進(jìn)一步加速網(wǎng)絡(luò)覆蓋的步伐。在廣電5G的研發(fā)和成長(zhǎng)過程中，面臨著諸多挑戰(zhàn)，但我們需要持續(xù)地探索，緊跟技術(shù)的潮流，借鑒其他運(yùn)營(yíng)商的成長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)，來構(gòu)建5G的生態(tài)系統(tǒng)[5]。這樣才能不斷推動(dòng)廣電5G的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用和更好的用戶體驗(yàn)。

（一）廣電5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

首先，可以對(duì)核心網(wǎng)進(jìn)行全面虛擬化，以建立獨(dú)立的功能單元。通過分布式業(yè)務(wù)面功能，對(duì)企業(yè)已有服務(wù)進(jìn)行拆分，并利用其能力來促進(jìn)市場(chǎng)上相應(yīng)服務(wù)的成功實(shí)施。另外，在服務(wù)拓展過程中，企業(yè)還可以根據(jù)行業(yè)發(fā)展情況對(duì)服務(wù)功能進(jìn)行適應(yīng)性增加或改變。第二，將整個(gè)系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)化并簡(jiǎn)化。將所有數(shù)據(jù)入池，為系統(tǒng)提供服務(wù)，并在統(tǒng)一的分布式云化系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)上建立大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。此外，平臺(tái)作為基礎(chǔ)服務(wù)推動(dòng)其個(gè)性化發(fā)展的重要戰(zhàn)略，除了原有的廣電總前端外，還應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)切片和美克技術(shù)，根據(jù)需求分配不同垂直行業(yè)場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)資源，確保各個(gè)端口之間相互獨(dú)立的處理狀態(tài)。最終實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)融合。通過端到端加強(qiáng)安全保障，提升用戶體驗(yàn)，構(gòu)建高品質(zhì)的可視化智能網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于特殊的設(shè)備，要打破其封閉性，將相關(guān)軟件應(yīng)用于業(yè)務(wù)模式的完善上，例如使用x86設(shè)備，可以更簡(jiǎn)化演講和部署過程。

（二）帶寬

采用700MHz的頻率資源，4.9GHz和3.3～3.4GHz的頻率資源進(jìn)行混合組網(wǎng)。根據(jù)城區(qū)分布情況，合理布設(shè)天線。上傳的主要部分采用光纖直驅(qū)，中間部分則主要采用與50Gbps的標(biāo)準(zhǔn)寬帶相結(jié)合的環(huán)網(wǎng)，后期平滑增加至100Gbps。而中傳主要采用環(huán)網(wǎng)（200～400Gbps）?；貧w網(wǎng)主要采用400Gbps的環(huán)網(wǎng)，后續(xù)會(huì)將回歸網(wǎng)連接到城域網(wǎng)絡(luò)（見圖1）。

五、結(jié)束語

經(jīng)過近三年的時(shí)間，廣電5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)進(jìn)入了商用階段，比其他三家電信運(yùn)營(yíng)商提前了一段時(shí)間。這顯示出廣電網(wǎng)絡(luò)的上下一心，珍惜5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)所帶來的新機(jī)遇。盡管廣電5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨許多困難和問題，但仍相信總會(huì)有辦法克服的。中國廣電積極主動(dòng)與中國移動(dòng)合作，在2021年至2022年內(nèi)，建設(shè)了48萬個(gè)700MHz的5G網(wǎng)絡(luò)基站。這一建設(shè)規(guī)?；灸軌驖M足覆蓋全國的廣電5G網(wǎng)絡(luò)。廣電網(wǎng)絡(luò)以廣電5G網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)化為首要目標(biāo)，為擁有更多用戶的廣電網(wǎng)絡(luò)在未來的“小屏”業(yè)務(wù)（如移動(dòng)電話業(yè)務(wù)）中贏得擴(kuò)展5G新業(yè)務(wù)的時(shí)間優(yōu)勢(shì)，并積極為廣電網(wǎng)絡(luò)的未來持續(xù)發(fā)展做準(zhǔn)備。在未來的日子里，廣電網(wǎng)絡(luò)可以借助廣電網(wǎng)絡(luò)5G業(yè)務(wù)的新引擎，進(jìn)一步推動(dòng)廣電網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展。借助現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)勢(shì)和廣電5G網(wǎng)絡(luò)的新業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)“有線業(yè)務(wù)+無線5G業(yè)務(wù)”的互補(bǔ)發(fā)展。這將為廣電網(wǎng)絡(luò)帶來更廣闊的發(fā)展空間。

作者單位：麥冠華 廣東有線廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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