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深度分析:低空经济的痛点、核心技术和增量机遇

04/02 09:40
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随着低空经济首次写入政府工作报告,各地政府纷纷出台政策利好,大力推动低空经济的发展。截至目前,已有26个以上的省市在政府工作报告中明确提出大力发展低空经济,四部委的联动出台政策更是彰显了我国推动低空经济的决心和效率。然而,近期大量产业调研显示,低空通信、感知、导航等保障能力不足,空域难以实现有效的管控和服务是目前行业面临的主要问题。在这一背景下,通感一体化技术应运而生,成为低空经济发展的关键基建。

难点及其解决方案

当前,低空经济在发展过程中面临着三大难点:

首先是低空通信问题,由于低空飞行器智能化水平高,对高带宽的需求日益增加,以保障对飞行数据的稳定支持;

其次是低空感知难题,城市中建筑密集,卫星导航信号易受到干扰,而传统雷达的地面部署成本高昂;

最后是低空导航挑战,随着低空活动频次的增加和高密度飞行的需求,导航模式需要更加数字化、精细化,这离不开通信设施的强力支撑。

针对这些问题,通感一体化技术成为了解决方案的关键。通感一体化技术通过大规模天线阵列等技术实现对低空区域的网络覆盖,利用基站可组网的特性为低空提供稳定、连续、高速可靠的无缝覆盖通信网络。同时,AAU(有源天线)的感知信号自发自收、高效组网、多波束融合的特性,能够实现无盲区感知。这一技术方案的完善,不仅提升了对“低小慢”目标的主动发现能力,还有效提升了低空监管部门的监管手段,为低空经济的发展提供了有力支撑。

通感一体化技术在不同高度层次有着广泛的应用场景。在100米低空,它可以用于低空安防,通过实时监测和感知,保障低空飞行的安全;在300米航路保护层面,通感一体化技术能够确保航线的清晰和安全,防止飞行冲突;而在600米的轨迹跟踪中,它更是能够精确记录飞行轨迹,为飞行管理提供详尽的数据支持。

技术演进及其应用

随着技术的不断进步,低空经济正迈入通讯的新阶段。根据3GPP协议的不断推进,今年将实现R19版本,该版本的核心在于实现通感一体、全双功、AI增强技术。这些技术的引入,不仅拓展了5G在行业应用和商业应用的范围,更与5G协议的发展紧密相连,共同推动着低空经济的快速前进。

在通感一体的应用场景中,智慧低空和智慧交通成为了重要的领域。特别是智慧低空,作为一个新增的领域,其潜力巨大。传统的5G基站通讯主要聚焦于地面通讯,而低空通讯则是一片完全空白的市场。通感一体的出现,正好填补了这一空白,为低空经济提供了强有力的通讯支持。

那么,通感一体是如何实现的呢?主要是通过硬件端的集成与融合,将通信与感知能力集成到硬件设备中,并通过智慧算法实现通信和感知的深度融合。这样,就能形成一张覆盖低空领域的网络,实现信息的可通达、可计算和可运营,进而将监管、防御、通讯等功能融为一体。

通感一体的应用被细分为三个层面。在120米以下的低空,它主要满足外卖配送、无人机配送等商业化应用的需求;在120-300米的低空,它支持空域物流运输,如顺丰丰翼等打造的快速配送网络;而在300-600米的低空,它则助力构建15分钟经济生活圈,支持城际飞行等应用。

然而,低空经济行业也面临着一些痛点。首先是宽带通讯的难题,由于传统基站的高度限制,无法实现有效的低空通讯;其次是数字化导航的缺失,低空领域的数字化导航缺乏通信设备支持,导致飞行信息不稳定。此外,天气和地理信息的监测也是一大难题。

针对这些痛点,通感一体基站方式成为理想的解决方案。通过组建网络,确保网络及时更新、高效运行,实现更大上下行速率、更低传输时延。这样,感知信号、通信信号、定位信号都能及时与后台进行交互,实现高效调度和低空安防。

在低空领域,通感一体的应用类型丰富多样。无人机物流、无人机编队控制、低空通航、测绘图像回传、农业无人机以及巡检、安防、救援无人机等都是其重要的应用场景。这些应用都对低空通讯网络提出了高要求,需要实现信号的连续覆盖、稳态业务体验、干扰协同、移动性管理以及业务运维等功能。

与传统地面雷达相比,通感基站具有诸多优势。通过5G+多基站协同探测方式,可以缩小感知盲区,实现整个区域的全覆盖,同时干扰也较小。在成本方面,通感基站无需单独建设基础设施,只需增加一个面向空域的通信基站即可,部署速度快且经济高效。当然,基站和雷达在频谱资源上存在一定的争夺,但最终还是以运营商的方式来解决。

目前,通感一体技术已经取得了一些重要的实现指标。在感知距离方面,采用高频段技术,感知距离可以达到1公里以内,完全覆盖600米的低空空域。在感知精度方面,已经达到分米级水平,且在后续优化中还有望进一步提升。

在推广进度上,今年核心城市的试点已经启动,杭州等城市已有落地方案,深圳也已通过通感一体技术对飞行器进行管理。随着移动等运营商在5.5G基站开支中的不断投入,低空经济的发展也将得到有力支持。未来,随着试点城市的快速跑通和后续加速推进,通感一体技术将在低空经济中发挥更加重要的作用,推动低空经济的持续健康发展。

5G+通感一体基站的机遇    

随着通信技术的不断进步,5G+通感一体基站正逐渐成为低空经济发展的关键基础设施。相较于传统的5G和4G基站,5G+通感一体基站带来了诸多显著的变化。

首先,频段方面的革新使得5G+通感一体基站能够实现更高精度和更高传输效率。传统基站频段主要集中在2.6G-3.5G,而5G+通感一体基站则采用了新频段,这不仅提升了通信质量,还为各种应用提供了更广阔的空间;

其次,网络架构的变革也是5G+通感一体基站的一大特点。传统基站直接连接BBU,而5G+通感一体基站则在基站侧加入了算控单元,使得信息能够得到初步处理,进一步提升了处理速度和效率;

此外,5G+通感一体基站还采用了更多的通道数,实现了更大传输流量的上下行。传统5G基站最高为单向64通道,而5G+通感一体基站则达到了128通道,处理速度和效率得到了大幅提升。同时,基站的面的数量也根据实际覆盖情况进行了增加,进一步提升了基站的整体性能。

这种变革不仅带来了硬件方面的增加,更推动了相关产业链的发展。随着通道数的增加,天线振子、滤波器功放元器件的数量和价值量也相应提升。供应商方面,飞荣达、灿勤科技、中电十三所和苏州能讯等企业都在各自领域发挥着重要作用。

其中,天线振子作为信号整形与方向控制的关键部件,其价值量提升幅度最大。新方案采用的注塑模子振子减少了介质损耗,提升了天线增益,进一步增强了天线的性能。

表:传统基站和5G+基站核心器件价值量比较

在运营商方面,尽管CAPEX减少,但5.5G的推出仍然具有重要意义。作为一个ToB的方案,5.5G主要面向企业用户,通过提供高效的通信服务来推动低空经济的发展。政府还提供了政策补贴,鼓励企业如顺丰、美团、大疆等开拓航线,进一步促进了5.5G基站的建设和应用。

在5.5G基站的建设数量和节奏上,今年将首先在重点城市进行试点,通过在网测试验证产品的性能和运营效果。预计明年将开始大规模上量,满足日益增长的通信需求。

此外,通感一体基站对于天气感知能力也表现出强大的优势。通过信号本身就可以感知天气状况,对极端气候也能直接报警。虽然目前对于临时风向变化的感知还存在一定挑战,但通过接入气象雷达等方式,可以实现更好的互联互通

随着低空经济的不断发展,各个地方政府也将逐步建设专门的控制中心来支持通感一体基站的管理和运营。这将为低空经济的健康发展提供有力保障。

存量改造的机遇

目前,基本的5G覆盖网络已经初步建成,但在持续优化和升级方面仍需努力。今年,存量改造主要集中在两个方向:首先,针对2019、2020年部署的第一批基站,尤其是非独立组网基站,将进行替换改造,以提升网络性能和稳定性;其次,虽然核心城市的5G覆盖已经相对完善,但仍然存在分布不均匀的问题。特别是在人口密集区域,上下行速率往往无法满足高密度应用的需求。因此,针对这些区域,运营商计划通过部署小基站、微基站,或者建设大容量基站的方式,来进一步提升网络覆盖和容量,满足日益增长的用户需求。

就CAPEX的预期而言,根据行研机构内部预测,如果明年能够实现3万个基站的建设目标,对应的投资额度将达到100个亿。而一旦低空通信全面跑通,整个5G网络的提速和扩容将会进一步加速,为未来的通信市场带来更广阔的发展空间。

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