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    • 中国电信：2024空地一体5G增强低空网络白皮（37页）.pdf

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    • 《中国电信：2024空地一体5G增强低空网络白皮（37页）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中国电信：2024空地一体5G增强低空网络白皮（37页）.pdf（37页珍藏版）》请在本站上搜索。 1、 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 1 引 言 低空经济已成为新质生产力的重要代表，发展低空经济成为推动国家经济社会高质量发展的内在要求和重要着力点。2023 年 12 月，中央经济工作会议明确提出打造低空经济等战略性新兴产业。2024 年 3 月，全国两会首次将低空经济写入政府工作报告。随着低空经济持续发展，空中交通管理、数据传输和通信服务需求不断增加，亟需以传统地面无线网络为基础构建空地一体低空网络，确保低空活动安全、高效运行。第五代移动通信技术（5G）能够提供更快的数据传输速度、更低的延迟和更广泛的设备连接，可满足低空网联终端（如无人机、飞2、行汽车等）实时控制、航空交通高效管理以及紧急响应等复杂通信需求。随着 5G 技术进一步演进，网络性能更加出色，空地一体网络可将 5G 多种技术手段扩展应用于低空，更好地满足低空飞行业务数据传输和空域管理需求。本白皮书首先介绍了空地一体 5G 增强低空网络的发展背景与现状；其次说明了空地一体低空网络的多种应用场景；然后针对应用场景深入分析低空网络面临的关键技术挑战以及网络能力需求；进一步创新性地提出一种空地一体感知覆盖参考模型，并从兼顾建设效果和效益的角度出发，提出多种空地一体通信组网方案，以满足多种场景需求；此外从基站规划设计和空地网络协同优化的角度给出了建议；白皮书还介绍了中国电信低空服务监3、管平台核心功能；最后对空地一体低空网络的未来发展进行总结与展望。低空经济作为新兴产业对网络需求充满不确定性，本白皮书旨在分享中国电信在空地一体低空网络建设的思路和经验。空地一体 5G 增强低空网络以其“高速泛在、智能敏捷、安全可靠”的特点，为移动通信领域拓展了新的应用场景和市场潜力，促进无人机行业全球产业链形成，并为新兴低空经济提供智能化和多样化的保障，推动低空经济的创新与发展，为提升国家综合国力和国际竞争力注入新活力。2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 2 目 录 引 言 .1 1 目 录 .2 2 1 1 发展概况发展概况 .5 5 1.1 政4、策驱动.5 1.1.1 国家政策.5 1.1.2 地方政策.6 1.2 标准演进.6 1.2.1 ITU.7 1.2.2 3GPP.7 1.2.3 IEEE.8 1.2.4 CCSA.9 1.3 发展现状.10 1.3.1 低空飞行器制造.10 1.3.2 低空基础设施建设.10 1.3.3 低空网络服务.10 1.3.4 低空应用产业.11 2 2 行业应用场景行业应用场景 .1111 2.1 智慧城市场景.11 2.1.1 低空物流.11 2.1.2 城市规划.12 2.2 智慧公安场景.12 2.2.1 公共安全.12 2.2.2 交通管理.12 2.3 应急保障场景.12 2.3.1 5、应急救援.12 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 3 2.3.2 应急通信.12 2.4 智慧水利场景.13 2.4.1 实时巡查与监测.13 2.4.2 精准测量与建模.13 2.4.3 环保检测与治理.13 2.5 农林植保场景.13 2.5.1 农药喷洒.13 2.5.2 病虫害监测.13 3 3 面临面临挑战挑战及能力要求及能力要求 .1313 3.1 主要技术挑战.13 3.2 网络能力要求.15 3.2.1 空地一体.16 3.2.2 通感融合.16 3.2.3 智算一体.16 4 4 网络设计与创新网络设计与创新 .1717 4.16、 空地一体感知覆盖参考模型.17 4.1.1 空地小区半径参考模型.17 4.1.2 空地感知覆盖波束参考模型.17 4.1.3 网络拓扑模型及关键参数设计.17 4.2 空地一体通信组网方案.20 4.2.1 3.5G 单载波空地异频方案.21 4.2.2 3.5G 双载波空地异频方案.21 4.2.3 3.5G 双载波空地同频方案.22 4.2.4 3.5G 虚拟分频方案.23 4.2.5 2.1G 双翼辐射方案.24 4.3 基站规划设计方案.25 4.3.1 站址规划.25 4.3.2 天线方案.25 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 47、 4.3.3 天线方位角.26 4.3.4 配套方案.26 4.4 空地网络协同优化.26 4.4.1 空地三维移动性策略.27 4.4.2 空地业务互异协同.27 5 5 低空服务监管平台低空服务监管平台 .2828 6 6 总结与展望总结与展望 .2929 缩略语缩略语 .3131 参考文献参考文献 .3333 空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 5 1 发展概况 低空经济指的是利用低空空域资源进行的各类经济活动，包括但不限于通用航空、无人机应用、旅游观光、农林喷洒、医疗救援等。近年来，随着技术进步和政策开放8、，低空经济正在迅速发展并成为新的经济增长点。空地一体网络旨在为地面用户和空中用户提供无缝、稳定、高速的网络连接。空地一体网络同时为低空及地面提供服务，形成一个稳定且高效的三维（3D）立体覆盖无线网络，不仅满足全时全域通信的需求，也将满足低空智能感知需求。在 5G 网络持续增强与演进的背景下，空地一体网络为低空经济的发展提供强大的基础设施支持、创新发展动力、监管与安全管理保障，推动低空经济市场规模持续增长的同时不断拓展应用领域。1.1 政策驱动 低空经济作为新兴产业，近年来在国家及地方政策层面得到了越来越多的支持与激励。国家政策及地方政策的出台，无疑为低空经济及低空网络的发展提供强大政策支持和发9、展动力。1.1.1 国家政策国家政策 国家对低空经济给予高度重视和政策支持，通过多种手段推动低空经济快速、健康发展。2021 年 2 月，中共中央、国务院印发国家综合立体交通网规划纲要1，提出发展交通运输平台经济、枢纽经济、通道经济与低空经济低空经济，标志着低空经济概念首次写入国家战略规划。2023 年 12 月，中央经济工作会议2提出要大力推进新型工业化，发展数字经济，加快推动人工智能发展，打造生物制造、商业航天与低空经济低空经济等若干战略性新兴产业。2024 年 2 月，中央财经委员会第四次会议强调，鼓励发展与平台经济、低低空经济空经济、无人驾驶等结合的物流新模式。统筹规划物流枢纽，优化交10、通基础设施建设和重大生产力布局，大力发展临空经济、临港经济3。2024 年 3 月，工信部等四部门联合印发通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）4，方案指出发展通用航空制造业，加快通用航空装备创新应空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 6 用，是塑造航空工业发展新动能新优势、推动低空经济低空经济发展的重要举措，是加快制造强国、交通强国建设的必然要求。1.1.2 地方政策地方政策 2024 年以来多地政府工作报告提及低空经济，广东、江苏、江西、四川等多地都持续出台政策，推动低空经济的发展。广东省政府工11、作报告5提出发展低空经济低空经济，创新城市空运、应急救援、物流运输等应用场景，加快建设低空无人感知产业体系，推进低空飞行服务保障体系建设。支持深圳、广州、珠海建设通用航空产业综合示范区，打造大湾区低空经济产业高地。江苏省政府工作报告6提出加快发展新质生产力，持续打造“51010”战略性新兴产业集群，积极开展省级融合集群试点，大力发展生物制造、智能电网、新能源、低空经济低空经济等新兴产业。其中南京已建成一中心两平台，即南京民用无人驾驶航空运行管理中心、低空智联网平台、低空服务管理平台，围绕长江保护、消防应急等场景进行发展打造。江西省政府工作报告7提出深入推进新型工业化，加快构建体现江西特色和优势12、的现代化产业体系。大力实施产业升级战略、科教强省战略，争创国家新型工业化示范区。实施未来产业培育发展三年行动计划，努力在元宇宙、人工智能、新型显示、新型储能、低空经济低空经济等领域抢占先机。四川省政府工作报告8提出加快发展低空经济低空经济，支持有人机无人机、军用民用、国企民企一起上。2024 年 6 月，四川省专门发布促进低空经济发展的指导意见，以培育低空经济市场为重点，加快基础设施建设和低空航线网络构建，巩固拓展低空空域管理改革试点成果，增强低空飞行服务保障能力，提升通用航空制造业水平，加快形成新质生产力。1.2 标准演进 随着低空网络技术持续发展，全球移动通信行业对低空标准化进程也在不断加13、快。在国际电信联盟（ITU）、第三代合作伙伴计划（3GPP）、电气与电子工程师协会（IEEE）、中国通信标准化协会（CCSA）等国内外标准组织的推动下，低空领域的标准化工作取得了许多进展。空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 7 1.2.1 ITU 国际电信联盟针对民用无人机（CUAV）发布了一系列建议书，以支持无人机在各种应用场景中的应用。这些建议书涵盖了从基本通信服务要求到特定应用场景下综合技术框架和要求，包括移动边缘计算（MEC）、飞行控制、无人机协同、无人机监测服务、物流快递服务、基站检查服务、网联无人机和14、无人机控制器的功能架构等。2019 年 5 月，F.749.109标准规定了民用无人机通信服务的基本要求，包括一般通信服务框架、通信系统要求、飞行控制通信、飞行数据传输以及任务有效载荷通信服务要求。2019 年 11 月，F.749.1110标准描述了支持移动边缘计算的 CUAV 系统的框架和要求，强调了功能、服务和安全要求。2020 年 3 月，X.67711标准提供了无人机全生命周期管理和操作身份识别的要求，并规定了使用对象标识符（OID）的无人机识别机制。2020 年 6 月，F.749.1212标准为民用无人机及其功能实体、参考点等通信应用提出了总体框架。2020 年 12 月，Y.415、55913标准描述了使用无人机的基站检查服务要求和功能架构。2021 年 6 月，F.749.1314提供了使用人工智能的民用无人机飞行控制框架；F.749.1415规定了 CUAV 协调的要求，包括网络连接、数据传输和协同任务执行的要求。2021 年 10 月，Y.442116标准为使用 IMT-2020 网络的无人机和无人机控制器提供了功能架构。2022 年 3 月，F.749.1517标准规定了使用民用无人机进行监测和检查服务的要求。2023 年 7 月，F.749.1618标准提供了基于民用无人机的物流快递服务系统和管理的要求。1.2.2 3GPP 从 Release 16 开始，3G16、PP 着手研究无人机系统的支持和增强。此外，3GPP空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 8 还研究了无人机系统的远程识别功能19与无人机相关的增强功能20，并提出了新的用例和潜在服务级别需求。在 Release 17 中，3GPP TS 22.12521规范详细描述了无人机系统远程识别的服务需求，包括身份识别、位置报告、飞行状态监控等。在 Release 18 中，3GPP 进一步定义了无人机系统应用层的功能架构、程序和信令流程22，并专注于支持无人机系统的连接性、识别和跟踪，定义了相关的架构增强功能23。此外，17、还发布了关于进一步增强无人机和城市空中交通（UAM）架构的研究24。在 Release 19 中，3GPP 定义了无人机系统网络功能（UAS-NF）的空中管理服务协议和数据模型25，以及无人机系统（UAS）应用层支持26。同时，还专注于无人机系统的安全方面，定义了支持 UAS 连接性、识别、跟踪和配对授权的安全特性27。在通感融合领域，3GPP SA1 发布了技术报告（TR）22.83728，定义了 5G 系统在不同垂直领域/应用场景下的感知服务用例和潜在需求。此后，RAN1 启动了通感融合信道模型研究。1.2.3 IEEE IEEE 制定了一系列与低空无人机相关的标准，包含网络、应用、接口等18、多个方面，以促进无人机技术的安全、高效和标准化发展。lEEE P1920.129定义了自组织空中网络的空对空通信标准，适用于载人和无人、小型和大型以及民用和商用飞机系统。IEEE P1936.130提供了一个支持无人机应用的框架，包含典型的无人机应用类别、场景和所需的环境。此外，还给出了无人机应用的基础设施要求，包括飞行平台、飞控系统、地面控制站、有效载荷、控制链和数据链、起降系统等。IEEE P1937.131规范了无人机与有效载荷接口的框架，包含无人机有效载荷设备的接口、性能指标、配置、操作控制和管理。IEEE P1937.832规范了无人机蜂窝式通信终端的功能要求和接口要求，包含硬件、信19、令、数据接口、环境特性、性能、可靠性、安全性和配置管理等方面。IEEE P1939.133规范了一个用于实现无人机安全和高效交通管理的低空域空间结构。空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 9 1.2.4 CCSA CCSA 从 2021 年起研究发布了一系列行业标准，致力于推动低空领域的标准化工作，包括无人机公网通信服务、安全管理、应急通信、网络空间安全仿真以及 5G 技术融合等方面的技术要求与研究。民用无人驾驶航空器公网通信服务管理平台总体技术要求34定义了基于公网通信的无人机服务平台系统设计原则、功能需求、接口20、标准及性能指标，为无人机在各类应用场景中的高效、安全运行提供了标准化指导。无人机管理（服务）平台安全防护要求35针对电信运营商独立或与第三方共建的无人机服务平台，制定了安全防护标准，确保平台运行的安全性和稳定性。基于系留无人机的应急通信空中基站技术要求36规范了利用系留无人机作为空中临时基站的技术参数和性能要求，特别是在紧急情况下提供稳定通信服务的能力，同时也为其他通信系统提供了参考标准。网络空间安全仿真无人机系统信息安全仿真平台接入技术要求37确立了无人机系统信息安全仿真平台与网络靶场互联的技术标准，以加强无人机网络安全测试和防御能力。5G 移动通信网能力开放（NEF）总体技术要求38 为 21、5G 网络能力开放设定了框架，明确了业务需求、网络功能及接口标准，助力无人机等终端设备更高效地接入和利用 5G 网络资源。5G 移动通信网面向高可靠低时延通信的增强核心网技术要求39针对 5G网络在高可靠性和低时延通信方面的优化，定义了核心网的增强功能和技术流程，特别适合于无人机实施精密操作、实时数据传输等高要求场景。通信网智能维护技术要求第 6 部分：基于无人机的通信网智能巡检40提供了无人机技术实现对通信基础设施智能巡检所需的无人机设备技术要求以及巡检系统的设计、开发及应用。面向无人机系统的5G无线网增强技术研究41研究了无人机的应用场景、性能需求、干扰消除方案、移动性增强方案、空中终端标22、识和广播与探测避让机制等内容。空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 10 1.3 发展现状 低空经济正朝着规模化、智能化和可持续发展的方向迈进，在市场规模、产业链、技术创新和应用场景等方面都呈现出强劲的增长势头和发展潜力。中国民航局发布数据显示，2023 年中国低空经济规模已超 5000 亿元，预计到 2025 年将达 1.5 万亿元、到 2030 年有望突破 2 万亿元、到 2035 年有望达 3.5 万亿元42。1.3.1 低空飞行器制造低空飞行器制造 低空飞行器制造业是低空经济的核心，这一领域涵盖了轻小型定翼23、飞机、民用直升机、无人机以及电动垂直起降飞行器（eVTOL）等多种低空飞行器的研发与制造。目前，以无人机为代表的飞行器制造产业链已经相当成熟，展现出强大的市场潜力和技术实力。此外，在 eVTOL 领域，中国民航局先后颁发了全球首张载人无人驾驶航空器型号合格证、适航证及生产许可证43，标志着该航空器率先迈入规模化生产阶段，为下一步商业化运营奠定了基础。1.3.2 低空基础设施建设低空基础设施建设 低空基础设施作为支撑各类低空经济活动的核心基石，其建设与运营不仅涵盖了通用机场、垂直起降点、飞行服务设施、无人机充电站及无人机维护基地等实体设施，还包括了低空空域管控系统、无人机飞行服务系统以及无人机反24、制系统等关键管理服务系统。根据民航局统计，截至 2023 年 12 月底，全国在册通用机场数量已达 449 个，比 2022 年新增 50 个，同比增长率 12.5%44。然而目前用于服务低空经济的低空基础设施建设处于发展的初级阶段，多地政府纷纷出台相关政策，推动低空基础设施建设。例如，四川省人民政府下发了关于促进低空经济发展的指导意见8，提出了到 2027 年建成 20 个通用机场和 100 个以上垂直起降点的目标。广东省深圳市颁布 深圳经济特区低空经济产业促进条例45,明确提出了市人民政府在低空飞行基础设施规划、建设和运营管理中的统筹角色，并鼓励社会资本参与建设的低空飞行基础设施向社会开放25、共享。安徽省合肥市发布合肥市低空经济发展行动计划（2023-2025 年）46，将基础设施建设作为发展重点，计划 2025 年建成具有国际影响力的“低空之城”。1.3.3 低空网络低空网络服务服务 低空网络是低空经济实现信息化、数字化和智能化的基础，国内运营商目前空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 11 在政策指引下积极布局低空网络建设。一方面利用 5G 增强技术，强化原有 5G高速率、低时延、大连接的三角能力建设一张低空通信网，满足无人机网联控制以及视频回传等业务需求；此外通过创新通感融合、智算一体、空地一体三26、大能力，实现对无人机飞行轨迹的实时精准定位跟踪，对闯入或撤离电子围栏区域的“黑飞”无人机主动有效防控。目前，中国电信已经在江苏南京开展 5G 增强自发自收通感一体化多站协同组网验证。在大规模组网环境下，利用 5G 增强通感一体化平台，可以实现对多架以不同轨迹、高度和速度飞行的无人机进行实时观测与跟踪47。1.3.4 低空应用产业低空应用产业 低空经济应用产业分布广泛，主要以通航和无人机业务为主。120 米以下适飞空域，基本满足绝大多数普通用户的使用需求，主要为航模比赛、休闲娱乐飞行等活动，目前该领域的应用已经比较成熟。行业应用无人机主要飞行高度为120 至 300 米，涉及低空物流、城市规划、27、农林植保等，目前无人机在该领域已经有广泛的应用。300 至 1000 米高度主要是通用航空，如应急救援、旅游观光、商务出行等飞行需求，目前该领域正在逐步发展。2 行业应用场景 空地一体低空业务场景通过整合通信、感知和智算技术，为城市管理、公共安全、智慧水利和应急通信等行业领域提供全面支持。通过空地一体低空通信网络，无人机可以在空中进行实时数据采集并将数据传输至地面处理中心，由地面强大的算力资源进行分析，同时根据地面的避障指引和飞行路径管理，确保飞行活动的安全性。此外，空地一体低空网络的感知系统可以实时感知飞行环境，为无人机飞行提供导航辅助，识别潜在飞行风险，识别无授权的“黑飞”活动，确保低空空28、域的安全与高效运行。2.1 智慧城市场景 2.1.1 低空物流低空物流 低空物流正逐渐展现出其巨大的潜力和优势，城市地面交通的拥堵和复杂性使得限时配送成为物流行业的难题。对于偏远地区或交通不便的地区，传统的物流配送方式存在诸多限制。低空物流能够克服地形等因素的限制，通过无人机等空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 12 低空飞行器的使用，无视地面交通状况，快速、准确地将货物送达目的地。通过空地一体低空网络的连接，可摆脱飞手的成本限制，从而实现远距离、高效、低成本的物流配送。2.1.2 城市规划城市规划 无人机搭载高29、分辨率的相机、激光雷达等设备，可以在空中俯瞰城市，快速获取建筑物、道路、绿地、水域等分布情况，用于城市规划前的地形地貌、建筑布局等调研工作，为规划提供准确数据。同时通过无人机航拍数据，可以构建城市的三维模型，为城市规划、设计、管理提供可视化支持。通过空地一体低空网络的连接，无人机可以实现远程控制，并及时将大量的航拍数据传输回地面，无需负载大容量的存储设备，大大提升了城市勘测的效率。2.2 智慧公安场景 2.2.1 公共安全公共安全 利用无人机搭载高清摄像头或其他传感器，低空网络可以实现城市的实时智能监控。无人机通过低空网络可以覆盖城市公共空间的各个角落，对环境、安全等方面进行全方位巡查。2.230、.2 交通管理交通管理 低空网络可以协助交通管理部门进行交通监控、交通流量分析等工作，在交通事故发生后，无人机可以快速到达现场，拍摄事故现场照片和视频，为事故处理提供重要证据。2.3 应急保障场景 2.3.1 应急救援应急救援 在自然灾害、重大事故等紧急情况，无人机可以在低空网络支持下辅助消防部门进行火情侦查、灾害分析，提供实时视频传输，辅助应急指挥和救援工作，进行救援物资投送等。2.3.2 应急通信应急通信 低空网络在应急通信场景中扮演着至关重要的角色，特别是在公共安全事件等紧急情况下，能够提供快速、可靠的通信服务。低空网络利用无人机、直升机等低空飞行器，将通信网络迅速部署到受灾区域，为救援31、工作提供及时的通信支空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 13 持，还可以与地面通信网络、卫星通信网络等实现协同配合，形成空天地多层次的通信保障体系。2.4 智慧水利场景 2.4.1 实时巡查与监测实时巡查与监测 无人机等低空飞行器能够迅速覆盖广阔的水域和河道，进行实时巡查和监测。通过搭载高清摄像头和传感器，可以实时传输水情、水质、水流等指标，为水利部门提供准确的数据支持。2.4.2 精准测量与建模精准测量与建模 利用低空飞行器搭载的激光雷达、多光谱相机等设备，可以进行高精度的地形测量和水文模型构建，这些数据可以用32、于水利工程建设、河道治理和水资源规划等方面，提高水利工程的科学性和有效性。2.4.3 环保检测与治理环保检测与治理 通过低空网络管理的低空飞行器可以用于水域环境的检测和治理，如水体污染监测、水生生物保护等，通过搭载水质检测仪、生物识别系统等设备，可以远程检测水域环境的变化，为环保部门提供执法依据。2.5 农林植保场景 2.5.1 农药喷洒农药喷洒 利用无人机实施农药喷洒，可以实现对农作物施药的精确控制，从而避免农药的过量使用，降低对环境的污染，还可以根据作物的生长情况和病虫害的分布情况，进行定点、定量施药，提高防治效果。2.5.2 病虫害监测病虫害监测 无人机搭载的高清摄像头可实时采集农作物信33、息，通过对回传图像进行分析，及时发现病虫害的类型和病情。未来，结合低空网络系统的感知能力，空地一体低空网络可以对病虫害进行测速、定位追踪等，为防治提供准确的数据支持。3 面临挑战及能力要求 3.1 主要技术挑战 为推动低空经济健康、有序地发展，需要进行体系化的服务监管能力升级，空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 14 加快低空网络基础设施建设，提升各类应用场景下低空网络能力。低空业务要求低空网络高度智能化，需要通信、识别、决策、控制等多个方向上的技术升级。空地一体低空网络旨在构建一个高效、可靠、安全的空地全域覆盖34、网络系统。空地一体低空网络与传统地面网络存在显著差异，众多技术挑战随踵而至：（1）空地立体广域覆盖挑战空地立体广域覆盖挑战：当前移动通信网络主要服务于地面用户，其网络部署和组网形式以覆盖地面为主，无法有效实现立体空间的广域连续覆盖，低空覆盖存在碎片化情况。由于基站天线设备的垂直张角和安装机械倾角的限制，基站塔顶可能出现覆盖盲区，那就需要由邻站实现对本站塔顶的覆盖。如果对空站点周边有高楼等建筑物遮挡也会导致存在弱覆盖区域。（2）通信感知融合挑战通信感知融合挑战：空地一体网络同时实现低空通信与感知服务，需要网络提供同时满足通信和感知性能要求的低空空域覆盖。尽管低空通信可以由主瓣和旁瓣共同覆盖，但是35、低空感知需要由主瓣提供感知覆盖，以满足低空目标位置感知能力。因此，需要探究低空通感融合的覆盖方法。此外，基站对于不同高度的覆盖能力存在差异，高度越低，基站的水平覆盖范围越大，从而带来重叠覆盖，扇区间也会存在干扰，影响通信和感知能力。为规避重叠覆盖导致的干扰，需要考虑采用时分、频分、码分等资源复用方式。此外，通信资源与感知资源的平衡、信号的干扰等问题也面临挑战。（3）空地网络干扰挑战空地网络干扰挑战：低空网络如果与地面网络同频部署，地面基站的上旁瓣将对会低空无人机用户产生下行干扰，包括同步信号块（SSB）的干扰以及业务信道的干扰。另外，低空无人机用户的上行发射也会对地面用户产生上行干扰。空地一体36、网络需具备强大的干扰检测与消除能力，以有效消除小区间干扰，确保网络稳定性。（4）移动性管理挑战移动性管理挑战：现有无线网络的移动性策略是基于地面网络的二维平面覆盖设计的，而低空网络则是三维立体覆盖，因此移动性也更为复杂。另外，单个低空基站和单个地面基站的覆盖范围不同，使得空地基站之间的邻区关系配置极其复杂，邻区关系配置需要从仅配置二维邻区拓展到配置三维立体邻区。而且对空小区半径远大于对地小区半径，因此亟需研究空地一体网络立体覆盖下的移动性管理策略，使得网络能够快速响应，避免通信中断和延迟，确保高质量的空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of Ch37、ina Telecom 15 用户体验。（5）空口资源分配挑战：空口资源分配挑战：频谱资源十分宝贵，如何在不增加空口资源的情况下实现空地一体网络，将二维覆盖拓展到三维覆盖，是亟需研究的问题，包括空地融合调度优化、空地业务互异协同等。（6）低空应用高带宽与低延时通信挑战：低空应用高带宽与低延时通信挑战：低空应用具有大上行速率的数据传输需求。无人机传输的视频、图像和传感器数据量大，需要高带宽支持。同时许多低空应用对时延要求严格，比如实时监控、远程航控等场景，需要确保数据传输的低时延。（7）网络优化挑战：网络优化挑战：构建空地一体低空网络涉及地面小区与低空小区的综合布局与协调管理，这一复杂系统要求在38、对各类小区进行独立配置、管理和优化的同时，满足不断变化的通信需求并确保网络整体的鲁棒性。（8）服务与监管挑战：服务与监管挑战：无人机使用过程中存在难以识别、监控管理困难、飞行审批流程复杂等一系列问题，缺乏统一、高效、科学的服务管理机制来保障低空飞行活动安全有序进行。监管部门难以第一时间发现低空空域中“乱飞”、“黑飞”等不合法行为，飞手也难以保证其飞行任务的安全性和可靠性。因此，亟需一体化的监管平台即综合管理系统，确保低空空域的可管、可控。（9）网络安全与隐私保护网络安全与隐私保护：无人机低空网络面临着网络安全和隐私保护的挑战。无人机在传输数据时，可能会受到恶意攻击或数据泄露的风险。同时，无人机39、在飞行过程中可能会捕捉到敏感信息，如何保护这些信息不被非法获取和滥用，是低空网络需要解决的关键问题。3.2 网络能力要求 空地一体低空网络为低空飞行器提供高速、稳定、安全可靠的移动通信服务以及智能化飞行支持，满足物流、应急、巡检等低空服务场景需求。5G 增强是 5G 向第六代移动通信技术（6G）发展的关键阶段，重点面向产业数字化升级需求，全面提升速率、时延、确定性等方面的业务性能。基于现有5G 及 5G 增强网络的赋能，将为低空用户提供更加智能化、多样化的服务体验，同时也为监管部门提供更为全面、便捷、智能的低空空域管理解决方案。空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,C40、opyright of China Telecom 16 3.2.1 空地一体空地一体 空地一体低空通信网络可为低空飞行器提供稳定、连续、高速、可靠的低空和地面无缝覆盖，满足覆盖区域内高速、泛在的空地一体接入需求。高速泛在高速泛在：5G 增强较现有 5G 网络，能够提供带来大约 10 倍的速率提升，支持低空业务中超高清视频传输、大规模数据传输以及实时通信等业务需求，并可依托现有移动通信网，提供从地面到低空空域 3D 立体的泛在接入。高效资源管理高效资源管理：无人机高度动态的移动性要求低空网络具备高效的无线资源管理能力，包括动态的信道分配、功率控制和干扰管理，以适应复杂多变的低空环境。智能优化和41、管理智能优化和管理：5G 增强引入了内生智能的技术特征，使网络具备自我优化和自我管理的能力，可以实现实时数据分析和自动资源分配，并对异常事件能够实时监测和响应。这种智能优化和管理能力可以帮助网络更高效地适应低空多种应用场景和服务需求，提升整体通信性能和用户体验。3.2.2 通感融合通感融合 通感融合是 5G 增强引入的全新技术之一，通过空地一体基站实现对低空飞行器进行实时监测，对保障空域高效监控、飞行安全可靠有着重要意义。高精度和高分高精度和高分辨率：辨率：支持高精度和高分辨率的感知能力，以支持精细化的场景感知和数据分析，确保对低空目标准确检测、定位和追踪。多源数据融合：多源数据融合：融合来自42、不同传感器和设备的感知数据，实现更全面的场景感知。这要求网络具备高效的数据处理能力，能够将多源数据进行融合和分析，提供准确的感知结果。3.2.3 智算一体智算一体 人工智能（AI）赋能的空地一体低空智联网，将在城市管理、智慧交通、应急救援、物流快递等领域得到广泛应用，算力基础设施需要结合低空业务场景进行灵活部署，以支撑更加复杂、多样化和实时性的应用需求。边缘计算能力：边缘计算能力：无人机控制、实时视频传输处理、自动巡航等功能，要求极低的网络时延、超高的网络带宽及快速的算力响应，因此需要智能算力下沉到网络边缘，并做好算网协同，减少数据传输时间，提供快速的决策支持。空地一体 5G 增强低空网络白皮43、书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 17 高性能、弹性计算：高性能、弹性计算：低空网络面对各种复杂环境，需开展海量的实时数据分析计算和机器学习任务，按需配置高性能处理器、加速器和存储设备，并具备灵活性、可扩展性，满足高性能和弹性计算的要求。同时，低空智算设施还需与不同应用平台和数字化系统进行协同工作，实现无缝集成和互操作。4 网络设计与创新 4.1 空地一体感知覆盖参考模型 4.1.1 空地小区半径参考模型空地小区半径参考模型 空地一体网络系统由空地一体基站和对地基站构成，对地基站主要提供地面通信服务，空地一体基站则同时提供地面和低空的通信服务44、以及低空的感知服务。空地一体基站和对地基站协同服务，实现空地立体连续覆盖。传统蜂窝网络中地面基站的站间距一般为小区覆盖半径的大约 1.5 倍，通过蜂窝组网可实现地面二维平面无缝覆盖。在低空感知网络立体覆盖中，由于塔顶区域存在感知盲区，需要使用空地一体基站实现对邻站塔顶上方的感知信号覆盖。因此，为实现低空感知覆盖，需要调整站间距与小区半径的比例关系，一般可规划站间距等于小区覆盖半径。4.1.2 空地感知覆盖空地感知覆盖波束参考模型波束参考模型 空地一体网络为了提供面向整个空域飞行器的通信和感知服务，需要网络实现低空立体连续覆盖。由于通信和感知的业务需求不同，连续覆盖的实现方式也不同。通信的目的是45、传输信息，不论是使用主瓣或者旁瓣，通信信号强度只要达到接收机的解调门限就可以实现信息的传输，所以使用主瓣和旁瓣覆盖均可满足通信业务的需求。而对于感知，如果要准确探测目标位置，一般通过检测主瓣信号的回波，并且屏蔽旁瓣信号的杂波，所以感知业务通常需要使用主瓣覆盖。在通感融合低空覆盖情况下，感知业务对网络覆盖的要求更高。因此，对于空地一体网络中的低空部分，由于要承载低空通信和低空感知业务，需要使用主瓣实现低空的立体连续覆盖。而对于地面部分，由于只承载地面通信业务，因此可使用主瓣+旁瓣实现地面的连续覆盖。4.1.3 网络拓扑模型及关键参数设计网络拓扑模型及关键参数设计 在低空网络立体覆盖中，如图 1 46、所示，由于阵列天线垂直张角的限制，基站空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 18 对于不同高度的覆盖能力存在差异。空域高度越高，基站覆盖的水平范围越小，基站塔顶的覆盖盲区面积越大。因此，空域立体连续覆盖的瓶颈是保证最大高度上主瓣的无缝覆盖，这就对基站信号收发设备的垂直张角提出了一定的要求。图 1 不同高度低空网络覆盖示意图 在六边形拓扑假设条件下，为满足低空最大高度上主瓣连续覆盖要求，需要本基站主瓣覆盖的范围尽可能大，而由邻站主瓣覆盖的本基站塔顶盲区尽可能的小，通过平衡本站主瓣与邻站主瓣的覆盖比例，实现不同高度上的47、连续覆盖。如图 2（a）所示的较高覆盖高度低空网络拓扑中，本站塔顶由邻站覆盖。但在较低高度的空域，由于基站覆盖范围变大，如图 2（b）所示，将会出现重叠覆盖。对于感知业务，为避免重叠覆盖带来的干扰，需要将不同小区的资源进行隔离，可考虑对小区间感知资源进行时分、频分或码分。图 2 低空小区邻站覆盖本站塔顶区域示意图 基于以上分析，提出了空地一体感知覆盖参考模型，如图 3 所示，空地一体基站 0 在最大高度上一个扇区的主瓣覆盖范围为 BCDEFG 之间的区域。空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 19 图 3 空地一体48、感知覆盖参考模型示意图 假定=,=，则空地一体基站对空垂直张角与基站覆盖最大垂直高度、覆盖盲区的关系可表示为：邻站对本站塔顶覆盖的水平距离比例可表示为：综上可得，本站塔顶盲区由邻站主瓣覆盖，本站主瓣覆盖区域 CB 与邻站主瓣覆盖区域 HC 满足上述比例关系，由基站覆盖高度，基站垂直张角、站间距共同决定。在站间距与基站覆盖高度固定的情况下，基站张角越大，则本站塔顶区域对邻站的覆盖需求就越小。从多站组网蜂窝覆盖的角度分析，如图 4 所示，在最高覆盖高度上，O1的塔顶盲区由O3、O5、O7三个邻站扇区的主瓣覆盖。以O1朝向左下方向扇区的主瓣覆盖O1和O2之间的蓝色区域为例，基站O1天线垂直张角的大小49、影响了最高高度上本站塔顶覆盖盲区外沿点的位置。当基站O1的垂直张角越大，越靠近O1；垂直张角越小，越靠近O2。而该位置也影响三个邻站对O1塔顶盲区的覆盖要求。以邻站O3对基站O1塔顶覆盖为例，O3向右方向扇区的天线法线方向指向O1（即O3O1方向），当O1的张角越小，则O3偏离O3天线法线方向的角度越大。由于O3方向上波束增益随着偏离O3法线角度越大而降低得越多，多站组网时需要空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 20 考虑O3基站的主瓣波束能否覆盖O1与之间的区域，以弥补O1塔顶的覆盖盲区。具体的，假定O1O2=50、，O1X=s，O3偏离O3天线法线方向O3O1的角度可表示为：综上可得，邻站对本站塔顶盲区覆盖的设计，需要考虑到本站天线垂直张角、覆盖高度、邻站的波束增益以及站间距。图 4 空地一体网络多站组网覆盖参考模型示意图 通过对上述空地一体感知覆盖参考模型的分析，为网络拓扑模型及关键参数设计提供参考。在空地一体通感融合网络中，需要考虑低空与地面的无缝立体覆盖、网络的部署、站间距与小区半径的设计、波束覆盖能力、基站天线张角的设计等诸多因素。4.2 空地一体通信组网方案 为了实现低空高效覆盖，同时避免大幅增加投资，中国电信创新提出五种空地一体无线组网方案，包括：3.5G 单载波空地异频方案、3.5G 双载51、波空地异频方案、3.5G 双载波空地同频方案、3.5G 虚拟分频方案和 2.1G 双翼辐射同频方案。五种方案适用于不同网络部署场景，全方位满足不同 5G 现网部署空地一体5G 增强低空网络需求。空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 21 4.2.1 3.5G 单载波空地异频方案单载波空地异频方案 3.5G 单载波空地异频方案如图 5 所示。假设 3.5G 地面网络均为单载波，可按照 1:N 选址原则选出空地一体基站。将选出的空地一体基站频率翻频至 3.5G第二载波，配置 SSB 波束立体分层同时覆盖低空和地面。公网52、对地基站和空地一体基站分别使用 3.5G 的第一载波和第二载波，整体网络形成 3.5G 单载波空地异频组网。图 5 3.5G 单载波空地异频方案示意图 第二载波中的对空和对地 SSB 波束可以采用多种立体分层方案。每层波束的波束数量，波束水平和垂直指向、波束水平和垂直宽度均可以根据实际网络覆盖需求灵活配置。在地面网络仅部署单载波的条件下，3.5G 单载波空地异频方案不增加额外网络投资。另外由于空地网络异频隔离，因此空地相互干扰影响小。在江苏某实验区的测试结果表明，该方案可实现低空 300 米以下的 5G 覆盖，以及 1080P/2K/4K 视频回传、巡检、测绘和执法管理等功能。4.2.2 3.53、5G 双载波空地异频方案双载波空地异频方案 3.5G 双载波空地异频方案如图 6 所示。假设 3.5G 地面网络均为单载波，可按照 1:N 选址原则选出空地一体基站，空地一体基站增加开通 3.5G 第二载波，第二载波使用 SSB 波束立体分层，形成空地同时覆盖，SSB 波束分层方案同 4.2.1节描述。因空地一体基站双载波配置，且对空覆盖使用的第二载波与公网对地基站的第一载波异频，整体网络形成 3.5G 双载波空地异频组网。空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 22 图 6 3.5G 双载波空地异频方案示意图 在地54、面网络仅为单载波的条件下，3.5G 双载波空地异频方案需少量增加第二载波开通的网络投资。由于是空地异频隔离，因此相互干扰影响小。空地一体基站第一载波与周边对地基站是同频覆盖，地面网络覆盖有托底，地面网络优化简单。同时空地一体基站新增第二载波，空地同时覆盖，可增加地面网络容量。4.2.3 3.5G 双载波空地同频方案双载波空地同频方案 3.5G 双载波空地同频方案如图 7 所示。假设 3.5G 地面网络均为双载波，可按照 1：N 选址原则选出空地一体基站。空地一体基站通过在 3.5G 第二载波配置 SSB 波束立体分层，形成空地一体基站第二载波空地同时覆盖，SSB 波束分层方案同 4.2.1 节55、描述。因空地一体基站双载波配置，且对空覆盖使用的第二载波与公网对地基站的第二载波同频，整体网络形成 3.5G 双载波空地同频组网。图 7 3.5G 双载波空地同频方案示意图 在地面网络均为双载波的条件下，3.5G 双载波空地同频方案不增加额外网络投资。由于空地同频，因此空地之间存在同频干扰。另外，空地一体基站的第空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 23 二载波是空地共享，地面网络容量降低，网络拥塞风险略有增加。4.2.4 3.5G 虚拟分频方案虚拟分频方案 在 3.5G 双载波空地同频方案中，对空和对地覆盖的 S56、SB 波束采用相同频率。由于邻区对地基站出现上旁瓣信号泄露，不可避免地会引入空域同频干扰问题。5G 系统业务信道的空地同频干扰可以通过小区间无线资源调度协调来减小。但是，SSB 一般是在固定时频位置周期性下行发射，因此 SSB 空地同频干扰问题最难解决。这种干扰不仅导致对空覆盖的 SSB 信干噪比（SINR）显著降低，还将影响低空网络区域覆盖质量，使得空中网络性能无法得到充分保障。此外，空地 SSB 波束同频还易触发不必要的切换，使得对空和对地小区间的切换变得频繁而混乱。这种频繁切换不仅加剧了低空网络覆盖的碎片化，还对整个网络性能造成了负面影响，降低了低空网络的整体稳定性和服务质量。为确保网络57、覆盖的高效性和稳定性，同频干扰和频繁切换问题是亟待解决的关键挑战。虚拟分频方案通过采用 SSB 的空、时、频资源交错技术，可以有效解决同频干扰和低空覆盖碎片化问题，同时可扩展应用至更多技术方案中。由于空地一体基站的对空 SSB 和对地 SSB 采取的是时域轮流扫描的方式，因此 SSB 可在频域、时域、空域错开，如图 8 所示。该方案有效地解决对空与对地小区之间 SSB同频干扰问题，提升低空网络覆盖质量。除了空、时、频资源位置错开，还可在同一个载波上开通两个逻辑小区，每个小区拥有不同的 SSB 频点，而业务信道则共享同一个载波资源。在波束空间布局上，对空和对地两个小区的 SSB 波束进行空间分层58、配置。其中，对空波束指向低空区域覆盖，对地波束指向地面区域覆盖。由于对空和对地小区的 SSB 为异频配置，可以有效的解决对空与对地小区之间 SSB 同频干扰问题，提升低空网络覆盖质量。由于两个逻辑小区相互独立，因此可以分别为对空小区和对地小区独立配置小区级移动性策略，优化切换参数，使得无人机优先驻留在对空小区。进一步的可针对低空小区开展独立参数配置，通过切片或资源预留及对地面用户限制接入等方式，可以实现对空小区专网专用，保障低空用户上下行业务体验。空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 24 图 8 3.5G 虚拟分59、频技术方案示意图 虚拟分频技术的提出，为低空网络覆盖提供了全新的解决方案，有效地解决了目前业界共同面临的空地一体低空组网核心技术难题。4.2.5 2.1G 双翼辐射方案双翼辐射方案 在考虑 2.1G 空地组网的条件下，提出了 2.1G 双翼辐射天线组网方案。从地面网络中按照 1:N 选址原则选出空地一体基站，将空地一体基站 2.1G 天线直接替换为双翼辐射天线，实现空地一体组网。2.1G 双翼辐射方案需考虑空地同频协同组网。传统同频组网天线主瓣指向地面，依靠上旁瓣提供低空服务，导致低空无主导覆盖小区，越区切换频繁、空中干扰邻区较多等网络问题。2.1G 双翼辐射采用新型低空与地面覆盖阵列天线，同60、时产生对空和对地波束，如图 9 所示。对空波束在增大垂直面波宽情况下，对天线上旁瓣进行零点填充，下旁瓣进行有效抑制，提供优质空地立体覆盖。2.1G双翼辐射天线包括传统板状天线和智能天线两种：（1）将雷达低空探测波束技术与蜂窝移动通信波束技术融为一体，在保证对地覆盖能力不变的同时，满足 90 度范围内超大仰角远距离无缝覆盖，同时实现低空同等高度下准等有效各向同性辐射功率（EIRP）均匀覆盖。空、地基站合二为一，利用同一套硬件设备，高效延伸地面网络至天空，单个低空小区覆盖半径达到 6 公里以上。（2）通过多层插花技术实现密集天线阵列部署，弱化对空对地信号之间的互耦问题，隔离度 20dB，实现对空波61、束副瓣干扰抑制。依托权值优化，增强对空对地覆盖能力。同一个天面实现对空和对地覆盖，垂直覆盖范围可达 50。引入低损耗、高精度空地间功率共享驱动网络，支持空地间功率共享，匹配空地业空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 25 务的不同特征，提高资源利用率。图 9 2.1G 双翼辐射天线示意图 该方案在江苏部分区域已落地部署并开展初步实际组网测试，在 300 米高度下实现 2.1G 信号低空连续覆盖。4.3 基站规划设计方案 空地一体低空网络的基站分布可参考传统地面网络进行设计，遵循基站布局、天线挂高、干扰控制等原则。在62、满足以上原则前提下，根据不同设备单扇区能力，完成站点方案设计。4.3.1 站址规划站址规划 针对连片区域网络覆盖，基站分布应尽量贴合理想蜂窝结构。基站选址位置偏离规划站址应控制在 R/4 范围内（R 为基站覆盖半径），以保证网络结构的合理性与稳定性。针对固定航道/航线等线性区域覆盖，基站布局应设置为线性组网。根据基站单扇区覆盖能力，考虑接入指标、切换带等问题的基础上，沿航道/航线选择5G 基站，形成线性网络布局。针对园区等区域网络覆盖，基站分布应满足蜂窝结构，基站规模根据覆盖面积、单站覆盖能力选择。站址规划时，还需注意站高影响，尽量选择站高高于周边建筑物平均高度 5米以上，确保在第一菲涅尔区无63、阻挡；在密集市区，基站天线挂高宜控制在 40米至 60 米之间，天线挂高应基本保持一致，避免形成越区覆盖。4.3.2 天线方案天线方案 目前 5G 网络中，射频设备可分为有源天线单元（AAU）一体化天线与“射空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 26 频拉远单元（RRU）+天线”两类。针对不同的射频设备类型，有两种天线选择方案，在实际部署时，可根据现网 5G 射频设备实际使用类型，进行方案选择。方案方案 1：AAU 一体化天线一体化天线 对于采用 AAU 一体化天线进行 5G 覆盖区域，可以通过合理的波束分布和规划64、，同时对地面和低空进行 5G 覆盖。该方案的优势在于可利旧现网 AAU 设备，从而不需增加硬件，只通过参数和射频调整等优化，即可快速完成空地一体 5G 覆盖，具备执行效率高、实现周期短、系统容量大等特点。方案方案 2：RRU+天线天线 如果使用 2.1G 新空口（NR）频段，需新增用于覆盖低空的专用空地一体化8 端口天线。可以通过一个 8TR 的 RRU 信源与天线直连，同时覆盖地面和低空；如果采用 4TR 的 RRU，则需要两个 RRU 信源与天线直连，或者通过一个 RRU信源功分的形式与 8 端口空地一体化天线连接，同时覆盖地面和低空。相对于3.5G，2.1G NR 低空网络容量相对较小。65、使用方案 2，射频设备方案的优势在于可选方案较多，组网相对灵活，在实际实施时，可以根据低空网络频段、设备类型和实际业务需求，选择最为合适的一种“RRU+天线”方案，特别是对于非 AAU 天线进行覆盖的郊区和农村区域。4.3.3 天线方位角天线方位角 对于低空连续覆盖区域，各 5G 基站规划可采用标准指向的三扇区形式（即相邻两扇区间方位角相差 120）。三个扇区的天线主瓣方向均指向低空覆盖目标区域，同时尽可能保证网络中所有站点对应扇区的方位角一致。4.3.4 配套方案配套方案 兼顾建设成本、方案可行性、现网影响等多方面因素，择优选择利旧或改造原有塔桅、收编原有天线腾退抱杆、换址新建等塔桅建设方案66、。按照总拥有成本（TCO）最优原则进行电源配套方案选择，综合考虑低空基站建设及扩容的功耗要求，降本增效要求以及后期运营维护需求。4.4 空地网络协同优化 对于空地一体网络，需要考虑低空和地面网络之间的协同优化，高效利用资空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 27 源，提升用户体验。4.4.1 空地三维移动性策略空地三维移动性策略 对于地面用户，需保障其在空地一体基站的地面小区和普通地面站间平滑切换。在低空小区配置为专网时，禁止普通地面用户迁移到低空专网小区。对于低空用户，起飞阶段需采用定向切换，将低空终端尽快迁移至67、低空小区。飞行阶段优先使用同频切换，尽量使低空无人机保持在低空小区。降落阶段基于覆盖切换，当覆盖变差时迁移至地面公网小区。为了实现以上策略，基站需首先区分地面用户和低空用户，可以为低空用户配置不同的无线频率选择优先级（RFSP）或 5G 服务质量标识（5QI）等标识区别于地面用户。区分出用户后，基站可针对低空和地面用户配置不同的互操作参数。以采用 3.5G 双载波空地异频方案为例，需要为 3.4GHz 地面站、2.1G 地面站与 3.5G 低空站之间针对不同用户配置不同的重选和切换参数，具体方式如图10 所示。保障低空业务可快速占用低空网络，但占用后难以向地面公网发起切换，即实现低空业务“易上68、难下”的目标。通过优化互操作参数，可以实现 5G低空网络与地面 5G 公网间的虚拟隔离，形成 5G 低空虚拟专网，保障无人机等低空终端业务体验。图 10 空地三位移动性策略 4.4.2 空地业务互异协同空地业务互异协同 低空用户以上行业务为主，为了减轻地面用户对低空用户上行业务的同频干扰，基站可配置相应的保障策略，实现空地资源高效协同。以 3.5G 双载波空地空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 28 同频方案为例，低空用户主要驻留在空地一体基站的第二载波，如果对地基站第二载波上有地面用户进行大上行业务，基站可将其69、及时切换到第一载波，使得地面用户在第二载波上以下行业务为主，从而降低地面对低空用户的上行同频干扰。另外，对于低空用户的位置信息上报等周期性业务，可针对低空用户配置上行预调度资源，从而保障位置信息及时上报。5 低空服务监管平台 中国电信构建“天翼星巡”低空服务监管平台，通过软硬件结合构建七大核心能力体系：空天地一体通信、高精度导航定位、低空空域监视、低空气象服务、低空运行管理、低空智能调度和低空数据中台，为异构、高密度、高频次、高复杂性的低空飞行提供安全保障，如图 11 所示。图 11 低空服务监管平台架构图 天翼星巡主要打造以下五大核心应用：（1）飞行活动一站式审批：飞行活动一站式审批：平台对70、接军民航空域审批服务部门和机构，为用户提供空域和飞行计划一站式受理和审批服务，提升审批效率。利用智能审批系统，结合区块链技术确保审批数据的透明性和不可篡改性，通过自动化审批流程提高效率。（2）低空智能网构建：低空智能网构建：依托于中国电信 5G 移动网络资源，融合卫星、物联网、天翼云、人工智能、量子通信等云网数智技术，打造低空智能网。该网络不仅满足低空经济场景下各类飞行器“高密度、高频次、全覆盖、大连接、高时效、空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 29 高安全”的作业需求，还具备“监测感知、计算处理”的智能网络能71、力，包括通信网、感知网和算力网。（3）空域网格化管理：空域网格化管理：通过北斗网格码分割技术，实现空域分层分级网格化管理，全面提升低空空域管理效率。平台提供空域设计和航路规划的模拟仿真能力，对空域容量和流量进行科学性与安全性评估，并通过 AI 算法推荐最佳空域和航路方案。（4）飞行任务保障：飞行任务保障：平台结合四维时空碰撞算法，具备安全预警、应急处置、智能调度等功能，天翼星巡通过中国电信空天地一体化通信能力与量子通信技术，为低空飞行器提供导航护航服务等信息服务。在飞行的前中后期，通过智能化的计划协调、航线协调、资源协调及多无人机协调，以满足大容量、高密度飞行需求。利用深度学习算法进行飞行数据72、分析，提供精准的风险预测和实时应急响应。（5）智能飞行调度：智能飞行调度：根据实时飞行数据、气象条件、空域限制、突发事件等因素，平台结合智能调度算法，动态优化和调整飞行器的飞行路径和计划，保障低空飞行的安全性和可靠性。运用 AI 等技术，对历史飞行数据进行分析和学习，不断优化调度算法，提升飞行效率和安全性。6 总结与展望 低空经济已经被纳入国家战略性新兴产业的发展规划，在国家政策支持和地方政府及市场力量的共同推动下，该领域展现出巨大的发展潜力。作为一种新兴的商业模式，低空经济的发展也难免会遇到各种挑战和不确定性。空地一体 5G增强低空网络则可为智慧交通、智慧城市、智慧生活等众多低空应用场景提供73、基础能力，为低空经济的腾飞提供坚实底座。本白皮书在第 1 章从政策推动、标准演进和发展现状三个方面概述了低空经济与低空网络的发展概况。本白皮书在第 2 章分析了低空经济中的智慧城市、智慧公安、应急保障、智慧水利、农林植保五大重点行业应用场景，进一步在第 3 章阐述了低空网络面临的主要技术挑战与网络能力具体要求。为解决空地一体低空网络中存在的切实问题与挑战，本白皮书在第 4 章提出空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 30 一系列空地一体 5G 增强低空网络设计与创新方案，包括空地一体感知覆盖参考模型、多种空地一体通74、信组网方案、基站规划设计方案及空地网络协同优化方案。本白皮书第 5 章介绍了中国电信“天翼星巡”低空服务监管平台及其核心应用。未来空地一体低空网络可通过通感融合、通算一体化、AI 等 5G 增强技术进一步提升服务，为低空安全、无人机应用、应急通信等提供更为强大的网络支持，并进一步催生新业务形态和商业模式，满足未来多样化和复杂化的通信感知需求。中国电信遵循国家的战略指导，把握行业的发展需求，同时基于产业的最新进展，以建设低空信息网络为重要抓手，积极推进空地一体 5G 增强低空网络各项工作。中国电信期待与各界同仁携手打造一个合作无间、创新驱动、共享共赢的低空网络生态系统，共同推动低空经济的快速发展75、，迈向一个更广阔的新纪元。空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 31 缩略语 英文英文 缩写缩写 英文全称英文全称 中文含义中文含义 3D Three Dimensions 三维 3GPP Third Generation Partnership Project 第三代合作伙伴计划 5G 5th-Generation 第五代移动通信技术 5QI 5G Quality Of Service Identifier 5G 服务质量标识 6G 6th-Generation 第六代移动通信技术 AAU Active Ante76、nna Unit 有源天线单元 AI Artificial Intelligence 人工智能 CCSA China Communications Standards Association 中国通信标准化协会 CUAV Civil Unmanned Aerial Vehicle 民用无人机 eVTOL Electric Vertical Take-Off And Landing 电动垂直起降飞行器 EIRP Effective Isotropic Radiated Power 有效各向同性辐射功率 GSCN Global Synchronization Channel Number 全球同步77、信道号 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers 电气与电子工程师协会 ITU International Telecommunication Union 国际电信联盟 IMT International Mobile Telecommunications 国际移动通信系统 MEC Mobile Edge Computing 移动边缘计算 NEF Network Exposure Function 网络开放功能 NR New Radio 新空口 OID Object Identifier 对象标识符 PCI Physical 78、Cell Identifier 物理小区标识 QoS Quality of Service 服务质量 RFSP Radio Frequency Selection Priority 无线频率选择优先级 RRU Remote Radio Unit 射频拉远单元 SINR Signal to Interference Plus Noise Ratio 信号与干扰加噪声比 SSB Synchronization Signal/PBCH Block 同步信号块 TCO Total Cost of Ownership 总拥有成本 空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyr79、ight of China Telecom 32 TR Technical Report 技术报告 TR Transmitter and Receiver 发射和接收 UAM Urban Air Mobility 城市空中交通 UAS Unmanned Aircraft System 无人机系统 UAS-NF Unmanned Aircraft System-Network Function 无人机系统网络功能 空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 33 参考文献 1 中共中央、国务院.国家综合立体交通网规划纲要E80、B/OL.中共中央、国务院,2021.2 新华社.中央财办有关负责同志详解2023年中央经济工作会议精神N/OL.新华社,2023.3 新华社.习近平主持召开中央财经委员会第四次会议N/OL.新华社,2024.4 工业和信息化部网站.中国民用航空局关于印发 通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）的通知EB/OL.工业和信息化部、科技部、财政部、中国民航局,2024.5 南方日报.2024 年广东省政府工作报告EB/OL.广东省人民政府,2024.6 新华日报.江苏省政府 2024 年政府工作报告EB/OL.江苏省人民政府，2024.7 江西日报.2024 年江西省政府工作报告E81、B/OL.江西省人民政府,2024.8 四川省政府网.关于促进低空经济发展的指导意见EB/OL.四川省人民政府办公厅,2024.9 ITU.Recommendation ITU-T F.749.10(05/2019):Requirements for communication services of civilian unmanned aerial vehiclesS/OL.Geneva:International Telecommunication Union,2019.10 ITU.Recommendation ITU-T F.749.11(11/2019):Requirements f82、or civilian unmanned aerial vehicles enabled mobile edge computingS/OL.Geneva:International Telecommunication Union,2019.11 ITU.Recommendation ITU-T X.677(03/2020):Identification mechanism for unmanned aerial vehicles using object identifiersS/OL.Geneva:International Telecommunication Union,2020.12 83、ITU.Recommendation ITU-T F.749.12(08/2020):Framework for communication application of civilian unmanned aerial vehiclesS/OL.Geneva:International Telecommunication Union,2020.13 ITU.Recommendation ITU-T Y.4559(12/2020):Requirements and functional 空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Tel84、ecom 34 architecture of base station inspection services using unmanned aerial vehiclesS/OL.Geneva:International Telecommunication Union,2021 14 ITU.Recommendation ITU-T F.749.13(06/2021):Framework and requirements for civilian unmanned aerial vehicle flight control using artificial intelligenceS/OL85、.Geneva:International Telecommunication Union,2021.15 ITU.Recommendation ITU-T F.749.14(06/2021):Requirements of coordination for civilian unmanned aerial vehiclesS/OL.Geneva:International Telecommunication Union,2021.16 ITU.Recommendation ITU-T Y.4421(10/2021):Functional architecture for unmanned a86、erial vehicles and unmanned aerial vehicle controllers using IMT-2020 networksS/OL.Geneva:International Telecommunication Union,2021.17 ITU.Recommendation ITU-T F.749.15(03/2022):Requirements for inspection and examination services using civilian unmanned aerial vehiclesS/OL.Geneva:International Tel87、ecommunication Union,2021.18 ITU.Recommendation ITU-T F.749.16(07/2023):Requirements for logistics express delivery based on civilian unmanned aerial vehiclesS/OL.Geneva:International Telecommunication Union,2021.19 3GPP.Remote Identification of Unmanned Aerial Systems(Release 16):TR 22.825 V16.0.0(88、2018-09)S/OL.Valbonne:3GPP support office,2018.20 3GPP.Enhancement for Unmanned Aerial Vehicles(Release 17):TR 22.829 V17.1.0(2019-09)S/OL.Valbonne:3GPP support office,2019.21 3GPP.Uncrewed Aerial System(UAS)support in 3GPP(Release 17):3GPP TS 22.125 V17.6.0(2022-03)S/OL.Valbonne:3GPP support office89、,2022.22 3GPP.Application layer support for Uncrewed Aerial System(UAS);Functional architecture and information flows;(Release 18):TS 23.255 V18.2.0(2023-06)S/OL.Valbonne:3GPP support office,2023.23 3GPP.Support of Uncrewed Aerial Systems(UAS)connectivity,identification and tracking;(Release 18):TS 90、23.256 V18.1.0(2023-06)S/OL.Valbonne:空地一体 5G 增强低空网络白皮书 2024 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 35 3GPP support office,2023.24 3GPP.Study of further architecture enhancements for uncrewed aerial systems and urban air mobility(Release 18):TR 23.700-58 V18.1.0(2023-03)S/OL.Valbonne:3GPP support office91、,2023.25 3GPP.Uncrewed Aerial Systems Network Function(UAS-NF);Aerial Management Services;(Release 18):TS 29.256 V18.2.0(2023-09)S/OL.Valbonne:3GPP support office,2023.26 3GPP.Application layer support for Uncrewed Aerial System(UAS);UAS Application Enabler(UAE)Server Services;(Release 18):TS 29.25792、 V18.1.0(2023-06)S/OL.Valbonne:3GPP support office,2023.27 3GPP.Security aspects of Uncrewed Aerial Systems(UAS)(Release 18):TS 33.256 V18.0.0(2023-09)S/OL.Valbonne:3GPP support office,2023.28 3GPP.Feasibility Study on Integrated Sensing and Communication(Release 19):TR 22.837 V19.1.0(2023-09)S/OL.V93、albonne:3GPP support office,2023.29 IEEE.IEEE Draft Trial-Use Standard for Aerial Ad Hoc Networks S/OL.IEEE P1920.1/D9,October 2022,vol.,no.,pp.1-85,4 Oct.2022.30 IEEE.IEEE Approved Draft Standard for Drone Applications FrameworkS/OL.IEEE P1936.1/D7.0,2021,vol.,no.,pp.1-32,10 Nov.2021.31 IEEE.IEEE D94、raft Standard Interface Requirements and Performance Characteristics for Payload Devices in DronesS/OL.IEEE P1937.1/D6.0,May 2020,vol.,no.,pp.1-29,19 May 2020.32 IEEE.IEEE Approved Draft Recommended Practice for Functional and Interface Specifications for Unmanned Aerial Vehicle(UAV)Cellular Communi95、cation TerminalsS/OL.IEEE P1937.8/D3.7,March 2024,vol.,no.,pp.1-23,22 May 2024.33 IEEE.IEEE Approved Draft Standard for a Framework for Structuring Low Altitude Airspace for Unmanned Aerial Vehicle(UAV)OperationsS/OL.IEEE P1939.1/D6.0,October 2020,vol.,no.,pp.1-92,27 Sept.2021.空地一体 5G 增强低空网络白皮书 202496、 中国电信版权所有,Copyright of China Telecom 36 34 CCSA.民用无人驾驶航空器公网通信服务管理平台总体技术要求:YD/T4314-2023 S/OL.中国通信标准化协会,2023.35 CCSA.无人机管理(服务)平台安全防护要求:YDT4324-2023 S/OL.中国通信标准化协会,2023.36 CCSA.基于系留无人机的应急通信空中基站技术要求:YDT4491-2023 S/OL.中国通信标准化协会,2023.37 CCSA.网络空间安全仿真无人机系统信息安全仿真平台接入技术要求:YDT 4597-2023 S/OL.中国通信标准化协会,2023.397、8 CCSA.5G 移动通信网能力开放(NEF)总体技术要求:YDT4339-2023 S/OL.中国通信标准化协会,2023.39 CCSA.5G 移动通信网面向高可靠低时延通信的增强核心网技术要求:YDT4279-2023S/OL.中国通信标准化协会,2023.40 CCSA.通信网智能维护技术要求第 6 部分:基于无人机的通信网智能巡检:YD/T3888.6-2024S/OL.中国通信标准化协会,2024.41 CCSA.面向无人机系统的 5G 无线网增强技术研究S/OL.中国通信标准化协会,2024.42 赛迪研究院.中国低空经济发展研究报告(2024)R/OL.中国工信部赛迪研究院,98、2024.43 广州市人民政府.穗企获颁全球首张无人驾驶航空器系统型号合格证EB/OL.广州日报，2023.44 中国民航局.2023 年民航行业发展统计公报EB/OL.中国民航局,2024.45 深圳市第七届人民代表大会常务委员会.深圳经济特区低空经济产业促进条例EB/OL.深圳市人民代表大会常务委员会,2024.46 合肥市发展和改革委员会.合肥市低空经济发展行动计划（20232025 年）EB/OL.合肥市发展和改革委员会,2023.47 C114 通信网.5G-A 业界最大规模低空通感一体化组网验证落地，中国电信研究院、江苏电信携手中兴通讯助力南京滨江引领新质生产力EB/OL.C114 通信网,2024.

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