5G-A技术在低空网络中的应用研究

摘要：在当今科技飞速发展的时代，低空经济正以前所未有的速度蓬勃发展，而5G-A（5G-Advanced）技术作为5G向6G迈进的关键过渡阶段，在低空网络中的应用显得愈发重要。本文将深入探讨5G-A技术在低空网络中主要应用场景、技术优势以及所面临的挑战和发展方向，并通过案例展现其应用效果，以期为相关研究提供参考。

关键词：5G-A技术；低空网络；通感一体；无人机；低空经济

一、引言

近年来，低空经济在全球范围内如雨后春笋般迅速崛起，无人机物流、智慧机场、低空交通等新兴应用场景不断涌现，为各行各业带来了全新的变革。据某研究机构预测，到2025年，全球无人机市场将达到3000亿美元。5G-A（5G-Advanced）技术作为5G技术的演进版本，具备高速率、大容量、低时延和高可靠性的特性，为低空经济的蓬勃发展提供了有力的技术支撑。本文将聚焦5G-A技术在低空网络中的应用，分析其技术优势与面临的挑战，探讨其在低空经济中的巨大潜力，并通过案例展现其实际应用效果。

二、5G-A技术概述

5G-A是5G网络在功能上和覆盖上的演进和增强，主要用于满足未来更加多样化且标准更高的应用需求。该先进技术通过引进毫米波通信、大规模天线阵列（MassiveMIMO）等较为先进的技术手段，在保持原有5G高速率、大容量、低延时等突出特性的基础上，使网络整体性能得到进一步大幅提升。5G-A的关键特性令人关注，包括数据传输速度更高（理论上可以达到每秒十吉比特）、连接容量更广（支持百万级设备连接的终端/每平方公里）、延迟低到微秒级以及可靠性更高等。国际电信联盟资料显示，目前实验室环境下5G-A网络测试结果已显示优异性能。这些优异的特性使5G-A在处理复杂庞大的数据流量方面表现得更加出色，为各种应用场景提供了强有力的保障。

三、技术优势

3.1、通信感知一体化

5G-A技术的通感一体基站实现了通信和感知功能的一体化，使通信网络具备类似雷达的探测能力，提高了低空网络的监测和管理效率。这种一体化设计不仅降低了系统复杂度，还提高了资源利用率，为低空网络的运行提供了更加可靠的保障。

3.2、高速率和低时延

5G-A的高速率和低时延特性，确保了低空网络中数据传输的实时性和可靠性，满足了无人机物流和智能交通等应用场景的需求。在无人机物流配送中，高速率和低时延使得无人机能够实时获取和处理大量数据，从而实现精准的导航和控制。

3.3、大连接能力

5G-A支持大规模设备连接，能够同时管理大量低空飞行器，为低空经济的发展提供了广阔的空间。在低空交通管理中，大连接能力使得大量无人飞行器能够同时在线，实现高效的交通调度和管理 。

四、5G-A在低空网络中的应用

4.1、智慧机场建设

全球首个5G-A智慧机场通感一体基站在某市机场成功应用，实现了机场跑道和飞行保护区的智能化监测。通过5G-A通感一体技术，机场对无人机、车辆及人员的入侵能够进行有效的监控预警，极大的改善机场运行效率。在此过程中，保证机场运行稳定顺畅，5G-A技术的高精度感知和实时数据传输能力发挥了重要作用。据有关资料显示，采用5G-A技术后机场跑道入侵事件降幅很大，提升了飞行保护区安全管理效率。

4.2、无人机物流配送

5G-A技术使无人机提供广泛的配送范围以及较高的配送效率，同时为无人机的物流配送提供了高精度的感知能力和实时数据的实时传送能力。在某市低空经济发展中，通过后台系统对无人机的精准定位和跟踪，利用5G-A技术实现全程自动化配送。在物流配送的提速的同时，也使物流成本下降，给城市的后勤系统带来了革命性的变革。5G-A技术的广泛应用，使无人机物流配送在更多领域显示出巨大的潜力。比如，某快递公司在某市的无人机物流配送试点项目中，配送效率大大提高，无人机的自动巡航、智能避障以及精准投递都是通过5G-A技术实现的。在一次实际配送中，无人机比传统配送方式节省了70%的时间，仅15分钟就完成了从仓库到客户手中的整个配送环节。

4.3、低空交通管理

5G-A技术的通感集成能力，能够高精度地探测和跟踪低空飞行器及周边物体，为低空交通管理提供强大支撑。无人机的飞行路线可以得到有效控制，防止“黑飞”现象的发生，并通过设置电子围栏和实时监控系统保证低空交通安全。在低空交通管理中，为低空交通发展提供安全保障的5G-A技术的应用，让交通管理更智能、更精细。比如，深圳一家公司利用5G-A技术，研制出一套低空交通管理系统，无人机的飞行状态、飞行轨迹等，都可以通过该系统进行实时监控和管理。该系统在深圳一次无人机飞行表演中，为确保飞行表演安全顺利进行，成功调度管理了1000架无人机。据有关资料显示，5G-A技术采用后，低空交通管理效率提高了60%，降低无人机“黑飞”事件。

五、面临的挑战与未来发展方向

5.1、技术标准的统一与监管政策

目前低空网络建设仍面临很多问题，如技术标准统一、监管政策不健全等，尽管5G-A技术在低空网络中的应用前景十分广阔。由于低空网涉及的产业、领域很多，要实现规模化应用，统一技术水准是前提条件。为保证不同装备、系统间的互联互通，提高整个网络的兼容性及效率，只有统一的技术标准才是有效的。另外，为保证低空网健康发展，还需从飞行安全、频谱使用等方面综合考虑，政府及有关机构需要加强合作，制订科学合理的监管政策。

5.2、安全与隐私保护问题

安全问题以及隐私保护问题，是低空网络安全的又一个重要挑战。随着无人机的数量越来越多，如何有效预防未经授权的进入及资料外泄、飞行资料及使用者资料安全保护成为人们迫切需要解决的问题，无人机的数量越来越大。要全面提升低空网络的安全及隐私保护水平，需要通过加强数据加密、访问控制等网络安全措施。同时，为保证低空网络的稳定运行，需要建立完善的安全监控和应急响应机制，对安全威胁及时发现和处理。

5.4、未来发展方向

随着技术日益成熟、应用需求不断增多，低空网络将朝着集成程度和智能化程度越来越高的方向发展。包括自主飞行技术更先进，定位系统更精确，交通管理系统更智能。另外，随着6G技术的研发的不断推进，未来低空网络将可能与6G技术深度融合，为低空网络的性能和功能提供更强、更全面的服务。6G技术将为低空经济今后的发展开辟更广阔的空间，使低空网络性能和功能得到进一步提升。

六、结束语

5G-A技术在低空网络中的应用为低空经济的发展带来了新的机遇。5G-A技术在智慧机场建设、无人机物流配送和低空交通管理等场景的应用，使低空网络通信感知能力得到显著提升。但在统一技术标准、安全隐私等方面仍需克服挑战。未来低空网络的应用前景将随着5G-A技术的不断成熟和普及而更加广阔。

参考文献：

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[4]电子发烧友.5G-A关键技术突破，赋能低空经济产业.2024.