无人机在卫星通讯里的运用引见

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我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一,随着国民经济的快速发展和消费规模的不断扩大,每年因自然灾害造成的直接经济损失均在数千亿以上。今年以来,洪涝灾害频发,据报道,此次洪水灾害已造成4552万人次受灾,截至7月22日,直接经济损失超过了1160亿元。

我国历年洪涝及地震直接经济损失

当地震、洪水、泥石流、冰雪等自然灾害发生时,短期内会造成通信设备损坏,灾区往往面临大面积的通信中断、电力中断和道路中断。在突发事件初期,社会关注度高,通信业务量激增,这会导致不同程度的网络拥堵,极端情况下可能导致大面积的通信网络中断,应急通信调度难以快速展开,严重影响救援行动。

国内外应急通信系统建设

简介

发达国家在应对突发事件的通信保障体系建设方面起步较早,经过多年的发展和完善,积累了大量的先进技术和手段。美国、日本、欧洲等国家和地区建立了较为完善的应急通信系统,在应对卡特里娜飓风、日本大地震等重大灾害时发挥了重要作用,这些经验对我国应急通信系统的发展具有很高的参考价值。

海外应急通信系统及通信方式

2003年非典之后,我国高度重视应急管理,采取了车载卫星通信、车载移动通信、便携卫星移动通信等多种应急通信手段。在汶川大地震中,这些应急通信手段发挥了重要作用,为救援提供了有力保障。

我国应急通信及指挥网络架构

由于光缆技术的迅速发展和成本的下降,我国大量采用光缆建设网络。然而,汶川大地震的经验告诉我们,有线传输在大灾面前可靠性差,修复难度大。因此,重点发展无线通信技术,特别是卫星通信和无线应急通信网络,以弥补过度依赖地面传输的不足。

卫星通信

卫星通信利用地球卫星作为中继站,实现多个地球站之间的通信,具有覆盖广、带宽大、灵活机动、不受地理条件限制等特点。卫星电话是光缆断裂、基站损毁时唯一的可用通信设备,是灾区最实用的应急通信手段。2016年,西昌卫星发射中心成功发射天通一号卫星,标志着我国卫星移动通信系统的正式启动。

专网集群通信

集群通信系统是一种多用户动态使用的无线电通道的专用移动通信系统,采用PTT(一键通话)方式,呼叫接续快,可实现一呼百应。专网集群通信具有较强的抗干扰能力和较高的传输质量及保密性,适合现场应急指挥调度,可以快速建立多种呼叫方式。常见的应急指挥车辆上都配备了数字集群通信系统。全球应急通信网络的主流仍然是以语音集群通信为主的窄带专网,但数据传输能力有限。下一代宽带专网已经在全球范围内启动建设,利用运营商现有的LTE网络及公共频谱构建专网。与窄带专网相比,宽带专网的最大特点是支持视频通话,显著提升了数据传输能力。

无线自组网

无线自组网包括Ad hoc、Mesh、传感器网络等,具有无中心、自配置和快速组网等特点,可以在没有固定通信基础设施的情况下独立动态组网,通过多跳路由协同合作搭建无线通信网络,适合区域应急通信,有利于扩大覆盖范围。借鉴国外应急通信模式,我国应急通信的通信方式逐渐向卫星化、专网宽带化发展。此外,随着大数据、云计算、人工智能等技术的成熟,应急通信系统逐步数字化、多媒体化、智能化。此外,在通信技术迅猛发展的今天,无人机、5G等“黑科技”在应急通信保障中扮演着重要角色。

无人机在应急通信中的应用

2008年汶川地震后,由于道路损毁严重,应急通信车无法进入灾区,震中区域的对外通信全部中断。此后,高空基站的研发被提上日程,主要载体为热气球、氦气艇、无人机等,可升至千米高空,承载大容量基站。

2017年8月8日九寨沟地震中,中国移动研发的无人机高空基站紧急升空,迅速打通方圆30多平方公里的移动通信信号。这是中国移动首次在地震中尝试用无人机搭载基站进行通信抢险作业,实现了在应急通信车无法到达区域迅速恢复网络连接。此后,在广东“山竹”台风、山东寿光抗洪、木里森林火灾等救援中,无人机高空基站多次验证了其在应急通信保障中的有效性。

无人机高空基站的应用案例

  • 九寨沟地震救援
  • 广东“山竹”台风救援
  • 山东寿光抗洪救灾
  • 木里森林火灾救援

无人机不仅可用于搭载通信基站,提供强有力的应急通信支持,还在今年的洪涝救灾中大放异彩,成为应急通信保障的重要工具之一。

5G在应急通信中的应用

在年初的新冠肺炎疫情“阻击战”中,中国移动在三天内完成了武汉“小汤山”医院的5G部署,实现了2G、4G、5G全覆盖,满足了两万人的通话和上网需求,有效支撑了央视直播和北京301医院的远程会诊。中国移动还利用5G移动医疗车和云视讯终端,构建了移动化、小型化、一体化的会诊系统,让优质医疗资源快速抵达抗疫前线,助力疫情期间的医疗会诊。

5G医疗车和云视讯终端

5G技术与无人机的结合也让5G高空基站方案成为可能。据报道,中国移动联合华为完成了全球首个无人机5G高空基站应急通信测试,高空无人机基站飞行200米高空时覆盖能力超过6.5公里。此次测试进一步验证了5G高空基站方案的可行性,为未来的应急救援工作提供了更加优质的通信保障方案。

5G消息在应急通信中的应用

随着国内LTE网络的成熟覆盖和IMS的建设完成,RCS(富媒体通信套件)焕发了新的生机。5G消息本质上不是5G通信特有的功能,而是源于2008年诞生的RCS业务,是一种富媒体消息业务。与传统的短信服务相比,5G消息内容丰富、全面可达。在5G消息应用之前,政府部门只能向公众推送文本消息,进行简单的应急预警与防灾科普宣传。如今,通过5G消息的应急群发功能,政府部门可以向公众推送包含图文、视频、链接等丰富媒体的消息,更具交互性。

7月24日,中国移动浙江公司在全新的5G消息平台上上线了政府应急业务,为公众提供应急预警体系和科普宣传。其中的应急群发功能可以提供台风、地震等灾害预警和预测查询。在我国北方遭遇洪涝灾害之际,5G消息的应用将为公众提供及时的应急通信,显示出5G消息在应急通信保障和指挥调度方面的广阔前景。

结论

在中国应急通信保障体系的发展中,中国移动等运营商始终冲锋在前,这是央企的责任担当。中国移动积极运用无人机、5G通信等新技术,协助救援队伍搭建信息通道,有效保障现场救援指挥,不仅为受灾民众提供了及时的通信保障服务,还架设了重要的信息生命桥梁。随着科技的进步,在中国移动等企业的努力下,中国的应急通信保障体系越来越可靠,极大地助力保障人民群众的生命财产安全。

本文来源: 图灵汇 文章作者: 无人机观察