5G 低空智联技术发展分析

引言：随着 5G 移动通信技术的大规模商用部署，其在增强移动宽带、超可靠低时延通信等关键能力方面的技术突破，为多领域数字化转型提供坚实支撑，低空空域正逐步成为继陆地、海洋、太空之后的新兴战略空间。低空经济依托低空飞行器、无人机系统等多类低空智能终端构建复杂多样的空地融合应用场景，5G 低空智联技术的提出能够实现空地信息全域协同，业务实时感知，构建低空动态移动环境下的高可靠链路保障机制。

1. 低空经济概述

低空经济是指在低空空域内以各类低空飞行器为核心，围绕飞行服务、空域管理等环节构建新型产业体系，随着政策逐步放宽，低空经济成为数字经济与实体产业融合发展的新引擎，该领域依托低空空域资源的精细化管理，提升空中交通效率，推动低空服务商业化落地，实现空域资源的最大化配置，其发展高度依赖空地一体化通信网络及精准导航能力的协同配合。在智慧城市建设背景下，低空经济的广泛应用正拓展空域利用范围加速形成以低空为载体的多元融合产业生态，推动城市治理现代化。

2. 5G 低空智联发展现状

当前，5G 低空智联技术正处于由初步应用向规模部署过渡的关键阶段，其在通信架构、应用场景等方面均呈现出快速发展的趋势，部分重点区域已完成面向低空空域的专用微基站布局试点，5G 基站覆盖能力由传统地面向垂直空间延伸，具备支持低空飞行器中低空段通信需求的基础条件。同时，运营商和设备厂商围绕低空通信场景特点，积极推动5G 网络切片、多频段协同等关键技术在低空环境中的融合应用。

3. 5G 低空智联面临的问题

3.1 网络覆盖待增强

由于传统 5G 基站在规划设计时主要面向地面用户，天线下倾角较大，其信号辐射方向难以有效覆盖空中目标，导致中低空区域存在大量通信盲区，地形起伏复杂区域存在信号遮挡，影响低空飞行器在垂直高度变化过程中的链路连续性，同时现有蜂窝网络对低空动态节点的接入优化有限，飞行器在运动过程中频繁跨小区切换，易产生接入延迟、丢包率上升等问题，不利于低时延高可靠业务的持续承载。缺乏针对低空特性的参数调整机制，导致网络部署难以精准匹配空域需求，空域中不同高度层次的通信资源分配不均，一些关键飞行走廊、空中枢纽区域的通信承载能力不足。

3.2 核心技术待突破

空地一体化通信技术尚未形成标准化部署方案，低空飞行器在高速移动、频繁变向的动态环境中缺乏稳定可靠的通信链路保持机制，信道状态快速变化时现有链路管理机制难以实现高效适配，网络切片在低空业务场景中的应用尚不成熟，针对低空差异化业务需求的资源隔离、服务等级保障仍存在短板，无法有效支撑飞控链路、视频回传等多种业务并发运行。定位与导航技术在复杂低空环境中的精度不足，高密度建筑区域卫星信号易受遮挡，难以满足厘米级高精度定位需求，影响智能飞行路径规划；当前低空通信尚缺乏面向飞行器间协同通信的组网机制，飞行器间数据交互能力不足，影响整体协同作业效率。

3.3 核心技术待突破

随着低空飞行器数量迅速增加，传统小区容量设计难以满足海量低空终端的并发接入需求，易引发信道拥塞，接入排队延迟，影响通信实时性，频谱资源协调机制不完善，复杂电磁环境下 5G 与其他无线系统之间的频率干扰问题愈发突出，缺乏灵活高效的频谱感知与分配能力，使得通信系统在突发任务时难以动态响应。低空移动节点的复杂环境感知能力尚处于初级阶段，现有多传感器融合算法在面对快速移动、环境突变时稳定性差，不能支撑飞行器精准态势感知，同时现行安全机制未能充分覆盖低空通信系统的全流程，在数据传输、身份验证等方面仍存在漏洞，面临潜在的信息泄露风险，系统整体协同缺乏统一的低空通信接口，不同厂家设备与平台间的兼容性差，导致业务调度效率低，影响多类型飞行器协同运行能力的提升[1]。

4. 5G 低空智联技术

4.1 建设低空基站

不同于传统地面通信架构，低空场景下的通信链路存在高度动态性、垂直覆盖复杂性特征，需在架构设计中引入多类型分层次的基站部署方式，如下图 1 所示，5G 低空基站系统通常结合宏站、小基站、定向中继、高空平台和低轨卫星等多种通信节点，通过地空协同方式实现对山区、农村、城市、近岸等多类地形的连续性覆盖，在复杂地形区域利用浮空平台或中低轨卫星构建高空覆盖链路，有效弥补地面基站信号盲区；城市区域则高密度部署微基站和定向中继设备，增强空域不同高度层级的信号强度；在无人机、飞行汽车等中低空高速移动目标服务中，借助 ATG 链路实现实时通信保障，图中还展示了多种终端如民航飞机、物流无人机、渔船等分别接入地面基站、车联网节点、海上平台，构建起空地海多域异构网络系统。

4.2 优化网络覆盖

为提升 5G 在低空场景下的网络覆盖能力，可采用“地面基站 + 高空平台 + 低轨卫星”融合组网模式，构建空天地一体化覆盖体系，补齐传统宏基站在垂直方向覆盖不足的短板，站点部署应针对低空飞行常态路径、重点应用区域进行定点微基站布设，同时结合建筑物顶部和高杆塔资源提升信号投射角度，在城市核心区等高容量场景叠加部署小基站和分布式天线系统，增强多层高空信号渗透。对于突发任务场景可引入便携式基站、无人机通信中继，实现快速部署，并结合波束赋形、天线上下倾角智能调节技术动态优化覆盖范围，借助信道预测与功率控制技术稳定信号强度。在网络规划过程中，应充分结合地理信息系统与飞行轨迹大数据开展三维建模仿真评估，提升站点布局与资源分配的匹配度，从而实现低空空间全覆盖、强连接的目标。

4.3 应用网络切片技术

图2 网络切片技术

在 5G 低空智联场景中，不同类型飞行器所承载的业务存在差异，飞控指令、高清视频回传、任务协同通信等在时延、带宽方面的需求差异巨大，为实现多业务并发保障，需应用网络切片技术。网络切片是在一张物理网络基础上，利用虚拟化技术划分出多个逻辑网络，每个切片具备独立的网络资源，能够按照业务需求进行定制化配置，下图 2 展示了网络切片的典型架构，物理网络包括用户设备、远端射频单元、接入网、核心网和数据中心，逻辑网络层通过切片控制机制为不同业务提供专属通道，飞控业务可分配低时延高可靠切片，视频业务使用大带宽切片，普通信令可通过基础切片承载。该模式下，低空飞行器在接入 5G 网络时无需争抢通用资源，可以按需分配专属服务路径，提升通信效率，同时网络切片还支持动态编排与按需扩展，便于应对任务突发下的资源灵活调度，实现5G 网络智能化[2]。

4.4 实施时延控制方法

为实现低时延通信，可从多个技术层面进行系统优化，在接入网侧采用分布式部署的小基站，缩短终端到基站的物理距离，并通过双连接机制减少链路重建时的等待时间，引入边缘计算节点将关键业务处理能力前移至靠近飞行器的接入点，实现数据就近处理，减少回传至核心网的数据路径长度。在核心网设计中，应实施模块化部署避免多跳转发带来的路由延迟，同时对关键业务设置优先级队列，保障高实时性链路优先通行，无线资源管理应针对飞行器高速移动特性动态调整上行与下行的调度周期，并结合波束成形与调制编码自适应技术提升链路稳定性，并以精简协议交互过程，优化 RRC 连接建立流程，以压缩信令时延，有效控制低空通信系统中的端到端时延，满足飞控命令毫秒级响应的实际需求 [3]。

4.5 优化天线部署方式

为提升 5G 网络在低空环境中的覆盖性能，可在城市优先选择高层建筑屋顶、通信塔杆等制高点部署定向波束天线，采用上下倾角可调的智能天线系统实现对不同高度层次的精准覆盖，对于低飞高度频繁变化的飞行器可配置垂直波束宽度较大的阵列天线，以增强垂直方向的信号一致性。在农村、丘陵等地形复杂区域，应以扇区式天线布设实现广域覆盖，辅以水平波束赋形技术适应低空飞行器的广域移动需求，特定空域如机场周边、物流空中走廊等高通信需求区域，可部署多输入多输出天线结构，并合理布置天线方位角提升频谱利用效率。为应对飞行器高动态运行特性，应优先部署支持快速波束切换与波束跟踪的智能天线系统，并结合飞行路径数据进行动态参数调节，实现对飞行器的持续跟踪，临时作业区域可灵活采用便携式天线单元实现快速部署，有效满足应急通信的部署时效要求。

5. 结束语：

综上所述，随着低空经济的快速兴起，构建高效稳定的 5G 低空智联体系是推动空地融合应用的关键任务，该技术承载无人机物流、空中巡检、应急救援等多元业务需求，有助于提升空域资源利用效率。围绕当前发展瓶颈，需加强低空基站建设，优化网络覆盖，应用网络切片技术，构建空地网一体化低空通信网络，有效突破低空通信能力限制，推动 5G 在低空场景的规模化部署，助力低空经济迈向高质量发展。

参考文献：

[1] 胡俊 . 低空智联飞行器风险谱系解构与监管革新——基于“技术—规制”失衡的靶向纠偏 [J]. 江西社会科学 ,2025,45(05):63-74.

[2] 董超 , 崔灿 , 贾子晔 , 等 . 面向低空智联网的多维信息统一表征技术综述 [J]. 电子与信息学报 ,2025,47(05):1215-1229.

[3] 程翔 , 张颂歌 , 卢永光 , 等 . 面向低空智联网的智能资源管理关键技术 [J]. 人工智能 ,2025,(01):15-25.