一文读懂:FSO在低空网络中的应用探究

<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;">低空经济作为新兴产业,对网络的需求存在诸多不确定性,低空网络作为新型基础设施的重要组成部分,对低空经济的发展具有不可估量的重要性,为满足未来空间智能体互联等新兴业务的通信需求,低空网络应与地面固定通信网络以及空间卫星网络融合,构建起立体化、多层次的广域骨干通信网络,推动传统网络从“面向人”覆盖向“面向物”覆盖转变,为用户的各类应用提供全域宽带连接支持。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;">随着技术的不断发展,FSO(Free Space Optical Communica tions,自由空间光通信)将在未来通信网络中扮演更为重要的角色,FSO因在高速率、低时延和高安全性等方面具备优势,目前已成为业界公认的可增强卫星间通信能力的互联方案,FSO能够实现不受传输介质限制的灵活部署,在真空和大气等自由空间中传递信息,面向太空、大气层、地面三个空间维度,FSO既可作为微波通信的增强技术,也可作为地面光纤通信的补充技术,在太空和大气层,以及与地面的互联场景中,相较于微波通信,FSO能进一步提升数据传输能力,提供更大带宽和更高保密性,在地面场景下,FSO能在地面网络覆盖不足的情况下,灵活提供通信能力。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;">本文首先对低空网络进行了阐述,详细介绍了低空网络的多种应用场景以及面临的挑战,其次阐述了FSO的基本原理、发展现状、具备的优势,以及通信感知一体化技术,最后针对低空网络面临的挑战,结合FSO的独特优势,提出了基于FSO的空天地一体组网方案,并探讨了FSO未来的发展趋势,期望为未来低空网络的发展提供一些有价值的建议。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;">低空通常指距离地面垂直高度不超过3000米的空域,这片空域与地面距离较近,气流稳定,且不受中高空飞行器的干扰,因此成为许多飞行器活动的理想区域,低空领域的飞行器不仅有无人机、无人飞行汽车,还包括有人驾驶的航空器,例如直升机、小型飞机等。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;">低空网络是依托蜂窝移动通信网络、物联网、云计算等先进基础设施,构建的一个集通信、感知、计算于一体的智能互联低空服务体系,该体系被视为低空经济发展的重要基石,当下,5G等新一代信息通信技术为低空网络提供了强大的通信支持,作为5G网络的演进和增强版本,5G-A是5G向6G演进的关键阶段,其在继承5G高速率、低时延、大连接等核心优势的基础上,集成了通信感知一体化、空天地一体化、通算智一体等多项革命性新技术,进一步提升了网络性能,拓展了应用场景,成为推动无人机等低空飞行器乃至整个低空监管生态系统向智能化、安全化、高效化发展的核心动力。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;">如同任何新技术的推广过程一样,5G-A技术在低空网络中的应用也面临一些挑战,5G-A技术的部署和运营成本高昂,这一问题不可回避,作为前沿技术,5G-A的组网需要大量建设基站、数据中心等基础设施,为确保网络的稳定运行,还需要持续投入资金用于设备维护、电力消耗以及网络安全保障等方面,低空网络的持续发展,将带来更加复杂和多样化的通信需求。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;">在低空物流方面,低空网络能够突破地理环境的制约,让无人机等低空飞行器开展快速且精确的货物运输,实现远距离、高效率和低成本的配送服务。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;">在应急救援方面,低空网络能在各类场景中发挥重要作用,特别是在紧急情况下,能够提供快速、可靠的通信服务,借助无人机和直升机等低空飞行器,可在受灾区域迅速部署通信网络,为救援工作及时提供通信支持,并且还能与卫星通信、地面通信系统协同配合,构建空天地立体化、多层次的通信应急保障体系。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;">在环境监测与治理方面,通过低空网络,低空飞行器可应用于水域环境的监测和治理工作,如水污染监测、生物多样性保护等,通过搭载水质检测仪、生物识别系统等设备,低空飞行器可以远程监测水域环境的变化情况,为相关部门提供执法依据。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;">在农林植保领域,无人机使用其搭载的传感器和摄像头,可以实时采集农田数据,监测农作物的生长态势和病虫害的发生情况,这些数据可用于指导精准施药,实现定点、定量喷洒,进而提升农药使用的效果,降低农药对环境的影响。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;">在测绘勘探及管线巡检方面,无人机依托低空网络,能够协助勘察设计人员开展勘察、航拍摄影等工作,无人机可以迅速到达指定区域上空,采集现场图片和视频,为勘察设计提供数据支撑,无人机还能帮助维护人员进行常规管线巡检,及时发现并排除故障。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;"><span style="color: green;">低空网络面临的挑战</span></p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;">尽管低空网络有着丰富的应用场景和广阔的发展前景,但仍然面临诸多挑战。</p>
<p style="font-size: 18px; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 30px;">一是广域覆盖挑战,当前移动通信网络主要服务地面用户,其网络部署和组网形式以地面场景覆盖为主,难以有效实现立体