5G+無人機技術在廣電長途干線建設與維護中的應用探究

摘要：移動通信技術發展迅速，各階段技術特征各異，極大地方便了社會經濟的發展需要。現在的通信網絡基本已更新至5G。5G技術通過對猶豫速率、連接時間等特性做了調整，實用性與綜合性都較高。該技術主要應用于可實現分組轉換的數字化網絡中，將新興無線連接技術和已有無線連接技術集成到了一起，能夠有效滿足各種使用要求。從建設思想上來看，5G網絡將更強調多天線、多區域和相互協作的組網方式。這一網絡極大增強了地區通信的傳輸功能，并通過引入各種關鍵技術形成了多用戶的地區網絡。它的主要優勢有如下幾項：首先，網速較快。最高用戶體驗速率可達0.1～1Gbps。其次，延遲時間低。延時可從數十秒遞減至數秒。最后，容量大。該技術覆蓋面積為每平方1000米，支持大約一百萬連接數密度，每小時可移動大約500公里，峰值速率可達10Gbps。

關鍵字：5G技術；無人機；廣電干線

廣電5G網絡的廣泛應用與普及，在信息時代的大背景下，已逐漸呈現主導地位，并具備極其關鍵的現實意義。首先，借助5G通信網進行信息差異化開發，進一步擴大廣播電視服務范圍，從而形成廣播電視的5G信息樞紐網絡。其次，將5G網絡和全國廣電光纖網有機結合，實現運營商數據資源共享，以實現信息資源共享和互動服務的目標。這不僅有效推動廣電事業的健康發展，還進一步提升廣電事業的經營水平和運營效率。

一、5G+無人機技術概述

（一） 5G技術發展

移動通信技術發展迅速，各階段技術特征各異（見表1），極大地方便了社會經濟的發展。現在的通信網絡基本已更新至5G。5G技術通過對猶豫速率、連接時間等特性做了調整，實用性與綜合性都較高。該技術主要應用于可實現分組轉換的數字化網絡中，把能有效滿足各種使用要求的新興無線連接技術和已有無線連接技術集成到一起。從建設思想上來看，5G網絡將更強調多天線、多區域和相互協作的組網方式。這一網絡極大增強了地區通信的傳輸功能，并通過引入各種關鍵技術形成了多用戶的區域網絡。它的主要優勢有如下幾項：首先，網速較快。最高用戶體驗速率可達0.1～1Gbps。第二，延遲時間低。延時可由數十秒遞減至數秒。第三，容量大。該技術面積為每平方1000米，支持大約一百萬連接數密度，每小時可移動大約500公里，峰值速率可達10Gbps。

（二）5G+無人機技術

為了進行更深入地網絡建設工作，5G網絡也面臨一些特殊的設計要求。5G 的2.6GHz和4.9GHz頻段的緊密運行，信號穿透力相對較差。同時，由于公用移動網絡基站所覆蓋的區域一般較小，因此需要較多的用戶以實現區域的連續覆蓋，這對系統的精細化設計和需求也提出了較高的要求。而在5G專網的幾個特別重要的應用場景中，往往也會面臨許多特殊的設計問題，這些情況在實際工程設計和實施過程中也相對突出。

因為專網區域的圖層設計不夠，4G、5G區域往往無法配合設計實施。通常，網站建設需要經過五個步驟進行：地形位置分析、無線網絡建模、無線技術控制參數，其中包括網絡資源分析、網站需求預測，獲取真實的環境信息以及使用編程工具進行虛擬仿真的無線網覆蓋過程。然而，獲得更準確的地形資料和更精確的環境仿真信息對于實現5G網的精確控制至關重要。目前，民用無人駕駛機器人已經在建筑、水電、測繪和社會治理等領域廣泛應用，并成為具有機動靈活、高效快捷、精細準確、使用成本低、環境適應性好和生產周期短等特點的新型智能工程機器人。無人機在快速獲取高分辨率圖像的小區域和飛行困難區域方面具有明顯優勢，因此，將5G蜂窩移動通信技術和無人機技術融合在一起，是一種全新的技術發展方向。圍繞黃岡麻城石材工業園的5G專網計劃，通過整合無線仿真成果，利用無人機技術生成地理圖層，對5G專網進行精準規劃，并研發了一個基于無人機應用技術的新方案[1]。

二、5G網絡建設的必要性

（一）廣電網絡現狀

目前廣電網絡面臨著一些突出的問題。首先，有線數字電視用戶量持續下降，年均減少4%～8%，續保用戶逐年減少，呈負增長態勢。其次，高清交互、4K高清以及寬帶用戶增長較為緩慢。第三，目前廣電網絡還沒有其他電信運營商那樣全國性一張網的網絡優勢，全國性的有線電視網絡整合進展緩慢，整合難度較大。此外，還存在一些地區有線電視網合一、事企不分的問題。廣電網絡在資本、技術、經營、管理和基礎設施等方面的發展后勁不足，業務、經營管理和營銷手段相對單一。與其他三大電信運營商相比，廣電網絡的業務和經營牌照質量較低，差距較大。

工信部《2021年通信業統計公報》顯示，截至2021年底，三大基礎電信企業累計發展IPTV用戶3.49億戶，全年凈增3336萬戶。國家統計局發布的《2021年中華人民共和國國民經濟和社會發展統計公報》顯示，截至2021年底，全國廣播電視網絡實際使用有線電視人數為2.01億人，比2020年減少0.09億人（2.10億人），其中有線數字電視用戶1.95億人。從以上相關數據中不難發現以下幾個問題。

近年來，從移動2G網絡到4G網絡再到5G網絡升級、接入網光纖到戶，移動、電信、聯通三大電信運營商相繼完成了改造，基本實現了新的網絡覆蓋模式，即“有線網絡-光纖到戶+無線網絡-4G長效化”的網絡覆蓋新格局。在IPTV、寬帶業務以及其他三家電信運營商4G移動業務的競爭下，廣電網絡視頻業務市場份額不斷流失，尤其是在有線電視網絡用戶領域[2]。

廣電網絡在視頻終端（大屏）業務上的市場格局已經被顛覆。截至2021年底，廣電網絡擁有3.49億戶IPTV用戶，比有線數字電視用戶多出1.54億戶。而且，IPTV用戶的增長速度每年達到約10%。廣電網絡整體業務收入受到了前所未有的影響，原因在于廣電網絡在其他業務方面的發展水平相對較低，同時傳統業務（主營業務為視頻業務）的收入大幅下降。移動5G網絡具有更高的傳輸速度和更低的網絡延遲，未來將對有線電視網絡視頻業務產生更強烈的沖擊。

廣電網絡目前在移動5G業務方面還需要一段時間才能全面開展。與其他三家電信運營商相比，廣電網絡在網絡基礎、運營經驗、資金、管理等方面的橫向比較中優勢不大。雖然廣電網絡的有線接入網絡已實現了“光纖到戶”，與其他三家電信運營商使用的傳輸技術一致，但廣電網絡在移動業務方面基礎設施幾乎是零起步。而其他電信運營商則經歷了四代移動通信的發展過程，并積累了相應的經驗和技術。因此，在移動5G業務領域上，廣電網絡還需要努力跟進和提升。

面對當前視頻業務和未來5G業務市場的競爭，認清形勢、找準方向是廣電網絡必須面對的嚴峻問題，也是事業發展的必然要求。廣電網絡的可持續發展已經進入了關鍵時期，正面臨著“滾石上坡、爬坡過坎”的挑戰。

三、廣電光纖網絡與5G技術的融合

必須進行差異化發展，盡量避免與其他運營商一樣的業務發展方案，使業務發展舉步維艱。一是能夠充分發揮國內廣播電臺的特點和資源優勢，通過高清、超高清等新傳播方式更好地適應國內倡導的綠色健康傳播價值觀。二是能夠采用大塔小一體化的經營方式，創新業務模塊，統一推送信息服務內容。三是將重慶廣播教育的公益性文化服務屬性采用固移融合的方法，進一步進行發展。四是與國內應急播出系統有機地結合，建立全媒體的應急播出服務，實現大幕、小幕、戶外屏和車載屏的融合服務格局，推動國內廣播電臺服務水平的進一步提升，促進中媒喉舌價值的提升。另外，確保客戶的流量不清零，并對流量不足等特殊情況實行余額結轉，真正為客戶排憂解難。此外，優先發展廣大農村地區的無線寬帶高、中、低速率業務，讓農村地區的居民感受到5G時代所提供的便利生活，這是一個非常重要的戰略目標。同時，按照我國的東數西算政策，利用中國當前最先進的大數字專網系統，提升我國廣電在5G時代的運營模式服務能力，在全景、VR視頻、多視角模式等新興應用領域，提供超高清畫質、低時延的視頻服務[3]。

（一）提升網絡運行環境質量

目前，無論是學校還是家庭，還是各個行業，廣電光纖網的建設都是比較快的。將5G技術與廣電網絡融合，可以顯著改善網絡運行環境的質量。用戶可以通過網絡滿足各種需求，搜索和控制信息。同時，融合后的廣電網絡與5G技術可以通過信息處理平臺快速準確地處理信息數據，使用戶搜索到的信息變得更加真實可信。這樣的融合將帶來更加高效和可靠的網絡服務，并促進信息的傳播與應用。

（二）提高視頻傳輸科技含量

二者有機結合后，音頻傳輸的科技含量能力得以顯著增強。在北京舉行的冬季奧林匹克運動會期間，使用5G網絡，實現對電視直播內容的長距離傳送，以實現通過手持終端以各種形式播放視頻。同時，通過對傳統數字地面電視網絡技術的提升與改進，在使用5G網絡時，實現傳送4K節目內容的同時，將形成IPTV的多屏交互系統，以增強AR和VR設備的互動效果。這能夠顯著增強觀眾的觀賽體驗，并推動互動娛樂技術的發展。

（三）實現信息共享

借助上海廣電5G網絡平臺的建立，促進信息交流，增強使用體驗感受，實現了信息資源共享。傳統廣播傳送體系中通常采用單向的傳輸方式來傳輸數據，但這種方式存在一定的內容傳播受限的問題。而且，在用戶使用了5G技術后，除了能對個人信息進行過濾外，還能夠對所需的信息內容進行個性化篩選。系統也將為用戶提供更優質的信息服務，以用戶需要為導向，提供更真實、精準的信息數據。例如，當用戶正在觀看節目時，就能夠選擇回播、錄播等形式，以增強觀看體驗感[4]。

四、廣電5G承載網端到端網絡相關規劃

根據上海廣電5G服務的建設目標與階段，相關方案還將對承載系統實施分階段、分場景的構建，以進一步加速網絡覆蓋的步伐。在廣電5G的研發和成長過程中，面臨著諸多挑戰，但我們需要持續地探索，緊跟技術的潮流，借鑒其他運營商的成長經驗，來構建5G的生態系統[5]。這樣才能不斷推動廣電5G的發展，實現更廣泛的應用和更好的用戶體驗。

（一）廣電5G網絡架構

首先，可以對核心網進行全面虛擬化，以建立獨立的功能單元。通過分布式業務面功能，對企業已有服務進行拆分，并利用其能力來促進市場上相應服務的成功實施。另外，在服務拓展過程中，企業還可以根據行業發展情況對服務功能進行適應性增加或改變。第二，將整個系統互聯網化并簡化。將所有數據入池，為系統提供服務，并在統一的分布式云化系統基礎平臺上建立大數據系統。此外，平臺作為基礎服務推動其個性化發展的重要戰略，除了原有的廣電總前端外，還應采用網絡切片和美克技術，根據需求分配不同垂直行業場景的網絡資源，確保各個端口之間相互獨立的處理狀態。最終實現云網融合。通過端到端加強安全保障，提升用戶體驗，構建高品質的可視化智能網絡。對于特殊的設備，要打破其封閉性，將相關軟件應用于業務模式的完善上，例如使用x86設備，可以更簡化演講和部署過程。

（二）帶寬

采用700MHz的頻率資源，4.9GHz和3.3～3.4GHz的頻率資源進行混合組網。根據城區分布情況，合理布設天線。上傳的主要部分采用光纖直驅，中間部分則主要采用與50Gbps的標準寬帶相結合的環網，后期平滑增加至100Gbps。而中傳主要采用環網（200～400Gbps）。回歸網主要采用400Gbps的環網，后續會將回歸網連接到城域網絡（見圖1）。

五、結束語

經過近三年的時間，廣電5G網絡已經進入了商用階段，比其他三家電信運營商提前了一段時間。這顯示出廣電網絡的上下一心，珍惜5G網絡建設所帶來的新機遇。盡管廣電5G網絡建設面臨許多困難和問題，但仍相信總會有辦法克服的。中國廣電積極主動與中國移動合作，在2021年至2022年內，建設了48萬個700MHz的5G網絡基站。這一建設規模基本能夠滿足覆蓋全國的廣電5G網絡。廣電網絡以廣電5G網絡的商業化為首要目標，為擁有更多用戶的廣電網絡在未來的“小屏”業務（如移動電話業務）中贏得擴展5G新業務的時間優勢，并積極為廣電網絡的未來持續發展做準備。在未來的日子里，廣電網絡可以借助廣電網絡5G業務的新引擎，進一步推動廣電網絡各項事業的發展。借助現有的有線電視網絡覆蓋優勢和廣電5G網絡的新業務優勢，實現“有線業務+無線5G業務”的互補發展。這將為廣電網絡帶來更廣闊的發展空間。

作者單位：麥冠華 廣東有線廣播電視網絡有限公司

參? 考? 文? 獻

[1]趙妍，蘆錢江. 廣電5G：特色大網正在形成[N].通信產業報，2023-04-24（003）.

[2]徐海泳，程繼超.全域F5G廣電網絡建設[J].廣播電視網絡，2023，30（03）：57-60.

[3]徐永杰，吳玉華，李思聰.5G海面覆蓋立體組網方案研究[J].郵電設計技術，2023（03）：22-26.

[4]薛云飛.基于廣電5G網絡可視化方案探討[J].廣播電視網絡，2023，30（01）：71-73.

[5]丁立，薛皎，周純.廣電網絡5G技術在智慧城市建設中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2022（35）：170-172.