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|美国“5G+无人机”发展面临挑战：频谱带宽限制短时难以化解


本文转自【中国国防报】；
【|美国“5G+无人机”发展面临挑战：频谱带宽限制短时难以化解】
|美国“5G+无人机”发展面临挑战：频谱带宽限制短时难以化解
本文插图

近日 ， 国际无人系统协会《无人系统》杂志刊文称 ， 第5代无线电通信技术（以下简称5G技术）正加速无人机的互联互通和实际运用 ， 未来数据传输速度可达每秒10GB ， 无人机可实时共享航拍视频和其他数据 ， 在高速飞行中仍可保持互联互通 ， 可远程完成智能化、自动化部署任务 ， 支持每平方千米内多达百万台设备连通 ， 满足物联网时代地面、空中移动设备的应用需求 。 尽管美国无线通信运营商稳步推进5G网络建设 ， 但当前美国5G技术推动无人机系统应用发展面临无线通信频谱带宽限制、无人机飞行活动受限等挑战 。
无人机互联互通暂未成型
美国无线通信领域和无人航空系统领域通过“领域内企业自主研发技术、领域间大型企业兼并合作”的模式推进融合发展 。 例如 ， 美国Skyward公司是一家可提供无人机商业服务活动的公司 ， 2017年4月该公司被美国最大的无线电信公司威瑞森公司收购 ， 此举被认为是无线通信巨头将商业无人机用户作为进入新兴市场的先行举措 。 Skyward公司高层也表示 ， 通信网络是未来无人机系统发展的关键要素之一 。 特别是在城市环境中 ， 无人机要在飞行中完成数据搜集和分发 ， 必须成为互联互通的网络节点 。
然而 ， 无人机接入互联网是一个全新课题 。 2018年美国Skyward公司发布的行业报告显示 ， 美国10%的大公司都在使用无人机 。 尽管当时4G网络已广泛应用 ， 却没有一架无人机接入无线网络 。 其原因有两点 ， 一是美国法规禁止无人机飞出控制员视距外 ， 导致人们忽视无人机接入网络的好处 。 二是考虑到会增加无人机重量并消耗能源 ， 无人机上配备的需接入互联网的应用程序模块极少 。
如今 ， 随着5G技术发展 ， 5G网络能够从根本上提升互联设备的能耗效率 。 业内人士认为 ， 无人机接入网络会减少机上携带互联设备和其他应用模块 ， 尤其当大多数程序可通过网络运行时 ， 无人机可不必加载计算模块 。 此举将大大减轻机上载荷重量 ， 延长飞行时间 ， 这对无人机来说非常重要 。
频谱带宽限制短时难以化解
美国在利用中频谱无线电波方面落后于其他国家 ， 这对发挥5G技术潜能造成一定限制 。 目前 ， 美国国内网络主要依靠低、高频带无线电波传输 ， 中频带频率主要用于商用卫星通信 。 美国业界希望更多利用中频带频率 ， 并提出所需中频带频谱翻倍等要求 。 中频带为何如此特殊 ， 又为何受限？
高频带频谱的波长为毫米波 ， 可传输大量数据 ， 但传输距离近 ， 且难以穿透树木 ， 建筑物等障碍物 。 另外 ， 高频带频谱在靠近5G信源的连接设备之间可很好地发挥作用 ， 但信号强度随着与5G节点间距离增加而减弱 。 低频带波长具有更好的传播性 ， 可远距离传输 ， 但无法承载大量数据 。 相比之下 ， 中频带频谱无论是频谱宽度和覆盖范围 ， 还是波长容量和传输率 ， 均优于前两者 ， 被业界称为5G网络的“最佳传输带” 。 今年美国政府批准给予更多的中频带频谱 ， 但仍未满足实际需求 。 目前美国各大无线通信公司在现有条件下不断推进5G网络建设 ， 推动与无人机系统融合发展 。


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