无人机作(zuò)为一种新(xīn)型的科技产品,在我们生活(huó)中的用途越来越多,从最开始娱乐性的飞(fēi)行表演到航拍、物流、巡检等各个领域都(dōu)可以(yǐ)看(kàn)见无人机的身影。如今,无人机行业发展迅速,使其对于移动(dòng)通(tōng)讯网络的需求(qiú)越来越旺盛。正因如此,很多人预测(cè)无人(rén)机将是5G网络最先商用的几(jǐ)大行业之一(yī)。
如(rú)今(jīn),5G商用牌(pái)照已经正式发放,5G网络真正商用也提上了议程。但(dàn)是,无(wú)人(rén)机究竟为(wéi)什么需要5G网络?5G网络(luò)究竟给无人机行(háng)业带来怎样的(de)变化?5G究竟能让无人(rén)机飞的多高?
无人机市场进入转变期,行业级无人(rén)机更受资本青睐
无人机市场一般可以划分(fèn)为消费(fèi)级(jí)无人机和(hé)行业级无人机,目前消费级无(wú)人机(jī)已(yǐ)经被大疆垄断,而行业(yè)级无人机市场还未形成真正地垄断格局。消(xiāo)费级无人机自2016年进(jìn)入资本寒冬(dōng)以后(hòu)便再无(wú)起死回(huí)生的迹象,行业(yè)级无人机反(fǎn)而更受资本青睐。
目前,行业级无人机可(kě)以应用到很多行业,如物流、巡检、安防等垂直行业。艾瑞咨询预测到2025年,国内无人机市场(chǎng)总(zǒng)规模将达750亿。其中行(háng)业应用农林植(zhí)保约(yuē)为200亿,安防市场约(yuē)为150亿,电力巡检约为50亿,而用于航拍娱(yú)乐(lè)的消费级市(shì)场(chǎng)为300亿。
大家对行业级无人(rén)机(jī)前景(jǐng)持乐观态度,但是无人机依(yī)旧存在着法律监管不力、科研应用配套不足、安(ān)全问题(tí)与技术难以突破等(děng)问题。但是网络问(wèn)题是限制其发展的关键环节(jiē),4G网络在带宽、时延、干扰协同等方面都存(cún)在着(zhe)进步空间。首(shǒu)先在信号干(gàn)扰(rǎo)性方面,无人机的飞行路线的(de)基站主要(yào)是(shì)依靠(kào)地面覆盖建设,而且无人机的飞行高度却(què)不在地面站(zhàn)天(tiān)线主瓣范围。因(yīn)此,空中信号差且无主(zhǔ)覆盖小区。最后导致,基站下(xià)行干扰较大,部分(fèn)区域甚至出现(xiàn)短线失联(lián)的问题(tí)。
其次在时(shí)延性方面,无人(rén)机(jī)如果(guǒ)在干扰过大(dà)的失联区域,下行方向的管理指令传输困难。根据信通院发布的(de)《5G无人机应用白皮书》得(dé)知(zhī),部分干扰邻区来自远距离基站且(qiě)站间距为(wéi)500m城区场(chǎng)景会收(shōu)到2.5外(wài)小区干(gàn)扰,空中频繁切换(huàn),切换失败和掉(diào)线次数比地面高(gāo)出2-5倍。对于网(wǎng)联(lián)无人机来说,如果时延(yán)不(bú)稳定(dìng),会造成信号不能及时接受不到,甚至会对无人机的工作产生影响。
截止2017年12月(yuè)31日,2017年中国国内民用无人机(jī)产量达到290万架,同(tóng)比增长67%。如今,无人机在4G网络下未(wèi)能实现的场景(jǐng),可(kě)以在5G网络中得以发展(zhǎn)。5G蜂窝移(yí)动通讯技术与无人机的(de)结合将会让(ràng)无人机突破(pò)目前的局限,并且构建更加稳定的无人机网络(luò)控制系统。
5G网络赋(fù)能(néng)无(wú)人机(jī),构建天、地、空联动世界(jiè)
5G网络有着(zhe)全新的(de)网络架构,能(néng)够实现超高带宽、毫秒级时(shí)延(yán)、超高密度链接,这些优点可以(yǐ)很大程度上解(jiě)除无人机现在的困境。当5G网络能够实现真正的商用,无人机便(biàn)构成一个7*24的全时无人机(jī)网络,进而构成一个天(tiān)、地、空实时联动的(de)世界。
在(zài)减低信号干扰方面,5G可采用铺设大规模天线较窄波束对准服(fú)务用户,进而小(xiǎo)区内或(huò)小区间的干扰(rǎo);也可以(yǐ)采用协同(tóng)传输的方式,以协调时、频、空、码、功率的资源协调;更可以不同带宽的分频接(jiē)入,使得地面和空间采用不同的(de)网(wǎng)络(luò),从而减少干扰。
在无(wú)人机(jī)下行(háng)容量方面,如今的(de)低空无人机或许(xǔ)对于下行容量的要求(qiú)不(bú)高。一旦,无(wú)人机数量增(zēng)多,地面终端(duān)业(yè)务负载过大,便会出现下行容量(liàng)受限(xiàn)的问题。针对下行容(róng)量问(wèn)题,5G基站的大规模天线能力可以增加水平和(hé)垂直发射通道数(shù),使(shǐ)得(dé)水平垂直面(miàn)的波束更加准确地指向目标(biāo)用(yòng)户(hù)。如此(cǐ)一来,更窄的波束(shù)能够有利于控制干扰,提升(shēng)用户的(de)信噪比,同时可以(yǐ)实现(xiàn)更多用户的空分复用提(tí)高下(xià)行(háng)容量。
最后在时延性方面,无(wú)人机的控制与(yǔ)指挥需要(yào)低时(shí)延(yán),同时高清视频的回传更需要降低时(shí)延。而(ér)5G的新(xīn)空口可以(yǐ)根据不同的(de)业务(wù)时延需求进行(háng)调度,投(tóu)入前置导频、迷你时隙(xì)、灵活帧结构、上(shàng)行(háng)免调度设计实现低(dī)时延传(chuán)输(shū)。针对数(shù)据(jù)业务,可(kě)以使用(yòng)自包含子帧结构、传(chuán)输和反馈可以在一个(gè)时隙内完成,可以(yǐ)大(dà)大减(jiǎn)少(shǎo)时间。
5G网(wǎng)络(luò)在时延行、抗干扰性(xìng)、下行容量等方面的特点可以缓解无人(rén)机在(zài)4G网络时代的尴尬,而且5G网络可以满足无人机在绝(jué)大(dà)多数的应用场(chǎng)景的通信需(xū)求,将会(huì)给(gěi)产业界带来近10倍的商业机会。有了稳定(dìng)的网络(luò),将会更好地(dì)发挥(huī)无人机响应速(sù)度快、观察视角(jiǎo)好、覆盖面广等优点,从而为各个行(háng)业提供更(gèng)为优质的服务,进而(ér)做(zuò)到提效降能。
5G为无(wú)人机解锁更多新场景(jǐng)
5G网络可以让无人机在现(xiàn)有的场景中做的更好、更加(jiā)稳定(dìng),而(ér)且网联无人(rén)机将会驱动(dòng)更多种类应用场景升(shēng)级。5G与无人机的结合不仅仅包括网络的接(jiē)入(rù),还要有边缘计算技术与网络切片能力的提高。这几者完美配合,使得无人机在VR直播、城市园区安防、高清直播、电力巡(xún)检(jiǎn)、基站巡(xún)检、无(wú)人机物流(liú)、无(wú)人机水务、野(yě)外科学勘测(cè)等场(chǎng)景有更好的升(shēng)级。
在VR直播和高(gāo)清直播方面,由于5G网络可实(shí)现上行(háng)单(dān)用户体(tǐ)验速(sù)率100Mdps以上且空口时延(yán)10ms,因此VR直(zhí)播与高清视频直播(bō)将会更加流畅。以(yǐ)VR直播(bō)为例,无人机通过(guò)挂载在无人机机体上的360度全景相机进行(háng)视频拍摄,全景相(xiàng)机可以通过连入5G网络的CPE将(jiāng)4K全景视频通过(guò)上行链路传输到流媒体服务器中(zhōng),用户再(zài)通(tōng)过VR眼睛,PC从(cóng)该服务器拉流(liú)观看(kàn),整个过程对于网络传输速度与质量(liàng)要求极(jí)高。
当视频传输的稳定性得到了保(bǎo)证,无人(rén)机将(jiāng)会应用在(zài)更(gèng)多(duō)垂直的行业。如今,无人机应用较为成(chéng)熟的(de)安防行业,需(xū)要无人机实现高清视频实时传输,飞行状(zhuàng)态监控、远程操控以及网络定位,这便对(duì)于(yú)视频清晰度要求(qiú)有(yǒu)所提升。而5G网(wǎng)络的大带宽、低(dī)延时(shí)的特点,可以实时将高清视频流回控制中(zhōng)心,使其(qí)能够快速分析视频。
5G除了(le)可以帮助视频(pín)得以实时(shí)传(chuán)输(shū),还可以保证无人机(jī)能够在恶劣的(de)环境下应用,如无人机应用通(tōng)信及救(jiù)援(yuán)和野(yě)外科学观(guān)测。中(zhōng)国幅员辽阔,环境多样(yàng),当出现(xiàn)灾害或(huò)进行(háng)地理(lǐ)勘(kān)测的时候,人力总是存在着不(bú)可抗(kàng)力(lì)的因素,这个时候无人机的作用便凸显出(chū)。5G技术带来的边缘计(jì)算技术可以帮助无人机在本地筛选(xuǎn)无用或冗(rǒng)余的信息,提高系统的工作效(xiào)率。
总体而言,5G在无(wú)人机领域的应用,促进(jìn)无人机在物流、农(nóng)业、巡检、安防等多个场景实(shí)现(xiàn)全时化、智能化建(jiàn)设。如今(jīn),民用无人(rén)机应用的前景广泛,是5G技术(shù)与(yǔ)业务应用的重要行业之一。如今,5G与无人机(jī)实现了跨界融合,将会加(jiā)速民用无(wú)人机的广泛普及,也让这个市场存在(zài)着新的增(zēng)量。