5G+无人机技术在广电长途干线建设与维护中的应用探究

摘要：移动通信技术发展迅速，各阶段技术特征各异，极大地方便了社会经济的发展需要。现在的通信网络基本已更新至5G。5G技术通过对犹豫速率、连接时间等特性做了调整，实用性与综合性都较高。该技术主要应用于可实现分组转换的数字化网络中，将新兴无线连接技术和已有无线连接技术集成到了一起，能够有效满足各种使用要求。从建设思想上来看，5G网络将更强调多天线、多区域和相互协作的组网方式。这一网络极大增强了地区通信的传输功能，并通过引入各种关键技术形成了多用户的地区网络。它的主要优势有如下几项：首先，网速较快。最高用户体验速率可达0.1～1Gbps。其次，延迟时间低。延时可从数十秒递减至数秒。最后，容量大。该技术覆盖面积为每平方1000米，支持大约一百万连接数密度，每小时可移动大约500公里，峰值速率可达10Gbps。

关键字：5G技术；无人机；广电干线

广电5G网络的广泛应用与普及，在信息时代的大背景下，已逐渐呈现主导地位，并具备极其关键的现实意义。首先，借助5G通信网进行信息差异化开发，进一步扩大广播电视服务范围，从而形成广播电视的5G信息枢纽网络。其次，将5G网络和全国广电光纤网有机结合，实现运营商数据资源共享，以实现信息资源共享和互动服务的目标。这不仅有效推动广电事业的健康发展，还进一步提升广电事业的经营水平和运营效率。

一、5G+无人机技术概述

（一） 5G技术发展

移动通信技术发展迅速，各阶段技术特征各异（见表1），极大地方便了社会经济的发展。现在的通信网络基本已更新至5G。5G技术通过对犹豫速率、连接时间等特性做了调整，实用性与综合性都较高。该技术主要应用于可实现分组转换的数字化网络中，把能有效满足各种使用要求的新兴无线连接技术和已有无线连接技术集成到一起。从建设思想上来看，5G网络将更强调多天线、多区域和相互协作的组网方式。这一网络极大增强了地区通信的传输功能，并通过引入各种关键技术形成了多用户的区域网络。它的主要优势有如下几项：首先，网速较快。最高用户体验速率可达0.1～1Gbps。第二，延迟时间低。延时可由数十秒递减至数秒。第三，容量大。该技术面积为每平方1000米，支持大约一百万连接数密度，每小时可移动大约500公里，峰值速率可达10Gbps。

（二）5G+无人机技术

为了进行更深入地网络建设工作，5G网络也面临一些特殊的设计要求。5G 的2.6GHz和4.9GHz频段的紧密运行，信号穿透力相对较差。同时，由于公用移动网络基站所覆盖的区域一般较小，因此需要较多的用户以实现区域的连续覆盖，这对系统的精细化设计和需求也提出了较高的要求。而在5G专网的几个特别重要的应用场景中，往往也会面临许多特殊的设计问题，这些情况在实际工程设计和实施过程中也相对突出。

因为专网区域的图层设计不够，4G、5G区域往往无法配合设计实施。通常，网站建设需要经过五个步骤进行：地形位置分析、无线网络建模、无线技术控制参数，其中包括网络资源分析、网站需求预测，获取真实的环境信息以及使用编程工具进行虚拟仿真的无线网覆盖过程。然而，获得更准确的地形资料和更精确的环境仿真信息對于实现5G网的精确控制至关重要。目前，民用无人驾驶机器人已经在建筑、水电、测绘和社会治理等领域广泛应用，并成为具有机动灵活、高效快捷、精细准确、使用成本低、环境适应性好和生产周期短等特点的新型智能工程机器人。无人机在快速获取高分辨率图像的小区域和飞行困难区域方面具有明显优势，因此，将5G蜂窝移动通信技术和无人机技术融合在一起，是一种全新的技术发展方向。围绕黄冈麻城石材工业园的5G专网计划，通过整合无线仿真成果，利用无人机技术生成地理图层，对5G专网进行精准规划，并研发了一个基于无人机应用技术的新方案[1]。

二、5G网络建设的必要性

（一）广电网络现状

目前广电网络面临着一些突出的问题。首先，有线数字电视用户量持续下降，年均减少4%～8%，续保用户逐年减少，呈负增长态势。其次，高清交互、4K高清以及宽带用户增长较为缓慢。第三，目前广电网络还没有其他电信运营商那样全国性一张网的网络优势，全国性的有线电视网络整合进展缓慢，整合难度较大。此外，还存在一些地区有线电视网合一、事企不分的问题。广电网络在资本、技术、经营、管理和基础设施等方面的发展后劲不足，业务、经营管理和营销手段相对单一。与其他三大电信运营商相比，广电网络的业务和经营牌照质量较低，差距较大。

工信部《2021年通信业统计公报》显示，截至2021年底，三大基础电信企业累计发展IPTV用户3.49亿户，全年净增3336万户。国家统计局发布的《2021年中华人民共和国国民经济和社会发展统计公报》显示，截至2021年底，全国广播电视网络实际使用有线电视人数为2.01亿人，比2020年减少0.09亿人（2.10亿人），其中有线数字电视用户1.95亿人。从以上相关数据中不难发现以下几个问题。

近年来，从移动2G网络到4G网络再到5G网络升级、接入网光纤到户，移动、电信、联通三大电信运营商相继完成了改造，基本实现了新的网络覆盖模式，即“有线网络-光纤到户+无线网络-4G长效化”的网络覆盖新格局。在IPTV、宽带业务以及其他三家电信运营商4G移动业务的竞争下，广电网络视频业务市场份额不断流失，尤其是在有线电视网络用户领域[2]。

广电网络在视频终端（大屏）业务上的市场格局已经被颠覆。截至2021年底，广电网络拥有3.49亿户IPTV用户，比有线数字电视用户多出1.54亿户。而且，IPTV用户的增长速度每年达到约10%。广电网络整体业务收入受到了前所未有的影响，原因在于广电网络在其他业务方面的发展水平相对较低，同时传统业务（主营业务为视频业务）的收入大幅下降。移动5G网络具有更高的传输速度和更低的网络延迟，未来将对有线电视网络视频业务产生更强烈的冲击。

广电网络目前在移动5G业务方面还需要一段时间才能全面开展。与其他三家电信运营商相比，广电网络在网络基础、运营经验、资金、管理等方面的横向比较中优势不大。虽然广电网络的有线接入网络已实现了“光纤到户”，与其他三家电信运营商使用的传输技术一致，但广电网络在移动业务方面基础设施几乎是零起步。而其他电信运营商则经历了四代移动通信的发展过程，并积累了相应的经验和技术。因此，在移动5G业务领域上，广电网络还需要努力跟进和提升。

面对当前视频业务和未来5G业务市场的竞争，认清形势、找准方向是广电网络必须面对的严峻问题，也是事业发展的必然要求。广电网络的可持续发展已经进入了关键时期，正面临着“滚石上坡、爬坡过坎”的挑战。

三、广电光纤网络与5G技术的融合

必须进行差异化发展，尽量避免与其他运营商一样的业务发展方案，使业务发展举步维艰。一是能够充分发挥国内广播电台的特点和资源优势，通过高清、超高清等新传播方式更好地适应国内倡导的绿色健康传播价值观。二是能够采用大塔小一体化的经营方式，创新业务模块，统一推送信息服务内容。三是将重庆广播教育的公益性文化服务属性采用固移融合的方法，进一步进行发展。四是与国内应急播出系统有机地结合，建立全媒体的应急播出服务，实现大幕、小幕、户外屏和车载屏的融合服务格局，推动国内广播电台服务水平的进一步提升，促进中媒喉舌价值的提升。另外，确保客户的流量不清零，并对流量不足等特殊情况实行余额结转，真正为客户排忧解难。此外，优先发展广大农村地区的无线宽带高、中、低速率业务，让农村地区的居民感受到5G时代所提供的便利生活，这是一个非常重要的战略目标。同时，按照我国的东数西算政策，利用中国当前最先进的大数字专网系统，提升我国广电在5G时代的运营模式服务能力，在全景、VR视频、多视角模式等新兴应用领域，提供超高清画质、低时延的视频服务[3]。

（一）提升网络运行环境质量

目前，无论是学校还是家庭，还是各个行业，广电光纤网的建设都是比较快的。将5G技术与广电网络融合，可以显著改善网络运行环境的质量。用户可以通过网络满足各种需求，搜索和控制信息。同时，融合后的广电网络与5G技术可以通过信息处理平台快速准确地处理信息数据，使用户搜索到的信息变得更加真实可信。这样的融合将带来更加高效和可靠的网络服务，并促进信息的传播与应用。

（二）提高视频传输科技含量

二者有机结合后，音频传输的科技含量能力得以显著增强。在北京举行的冬季奥林匹克运动会期间，使用5G网络，实现对电视直播内容的长距离传送，以实现通过手持终端以各种形式播放视频。同时，通过对传统数字地面电视网络技术的提升与改进，在使用5G网络时，实现传送4K节目内容的同时，将形成IPTV的多屏交互系统，以增强AR和VR设备的互动效果。这能够显著增强观众的观赛体验，并推动互动娱乐技术的发展。

（三）实现信息共享

借助上海广电5G网络平台的建立，促进信息交流，增强使用体验感受，实现了信息资源共享。传统广播传送体系中通常采用单向的传输方式来传输数据，但这种方式存在一定的内容传播受限的问题。而且，在用户使用了5G技术后，除了能对个人信息进行过滤外，还能够对所需的信息内容进行个性化筛选。系统也将为用户提供更优质的信息服务，以用户需要为导向，提供更真实、精准的信息数据。例如，当用户正在观看节目时，就能够选择回播、录播等形式，以增强观看体验感[4]。

四、广电5G承载网端到端网络相关规划

根据上海广电5G服务的建设目标与阶段，相关方案还将对承载系统实施分阶段、分场景的构建，以进一步加速网络覆盖的步伐。在广电5G的研发和成长过程中，面临着诸多挑战，但我们需要持续地探索，紧跟技术的潮流，借鉴其他运营商的成长经验，来构建5G的生态系統[5]。这样才能不断推动广电5G的发展，实现更广泛的应用和更好的用户体验。

（一）广电5G网络架构

首先，可以对核心网进行全面虚拟化，以建立独立的功能单元。通过分布式业务面功能，对企业已有服务进行拆分，并利用其能力来促进市场上相应服务的成功实施。另外，在服务拓展过程中，企业还可以根据行业发展情况对服务功能进行适应性增加或改变。第二，将整个系统互联网化并简化。将所有数据入池，为系统提供服务，并在统一的分布式云化系统基础平台上建立大数据系统。此外，平台作为基础服务推动其个性化发展的重要战略，除了原有的广电总前端外，还应采用网络切片和美克技术，根据需求分配不同垂直行业场景的网络资源，确保各个端口之间相互独立的处理状态。最终实现云网融合。通过端到端加强安全保障，提升用户体验，构建高品质的可视化智能网络。对于特殊的设备，要打破其封闭性，将相关软件应用于业务模式的完善上，例如使用x86设备，可以更简化演讲和部署过程。

（二）带宽

采用700MHz的频率资源，4.9GHz和3.3～3.4GHz的频率资源进行混合组网。根据城区分布情况，合理布设天线。上传的主要部分采用光纤直驱，中间部分则主要采用与50Gbps的标准宽带相结合的环网，后期平滑增加至100Gbps。而中传主要采用环网（200～400Gbps）。回归网主要采用400Gbps的环网，后续会将回归网连接到城域网络（见图1）。

五、结束语

经过近三年的时间，广电5G网络已经进入了商用阶段，比其他三家电信运营商提前了一段时间。这显示出广电网络的上下一心，珍惜5G网络建设所带来的新机遇。尽管广电5G网络建设面临许多困难和问题，但仍相信总会有办法克服的。中国广电积极主动与中国移动合作，在2021年至2022年内，建设了48万个700MHz的5G网络基站。这一建设规模基本能够满足覆盖全国的广电5G网络。广电网络以广电5G网络的商业化为首要目标，为拥有更多用户的广电网络在未来的“小屏”业务（如移动电话业务）中赢得扩展5G新业务的时间优势，并积极为广电网络的未来持续发展做准备。在未来的日子里，广电网络可以借助广电网络5G业务的新引擎，进一步推动广电网络各项事业的发展。借助现有的有线电视网络覆盖优势和广电5G网络的新业务优势，实现“有线业务+无线5G业务”的互补发展。这将为广电网络带来更广阔的发展空间。

作者单位：麦冠华 广东有线广播电视网络有限公司

参  考  文  献

[1]赵妍，芦钱江. 广电5G：特色大网正在形成[N].通信产业报，2023-04-24（003）.

[2]徐海泳，程继超.全域F5G广电网络建设[J].广播电视网络，2023，30（03）：57-60.

[3]徐永杰，吴玉华，李思聪.5G海面覆盖立体组网方案研究[J].邮电设计技术，2023（03）：22-26.

[4]薛云飞.基于广电5G网络可视化方案探讨[J].广播电视网络，2023，30（01）：71-73.

[5]丁立，薛皎，周纯.广电网络5G技术在智慧城市建设中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2022（35）：170-172.