一個無人機(jī)通信專網(wǎng)該怎樣去設(shè)計(jì)

構(gòu)架一個覆蓋全國的無人機(jī)物流通信系統(tǒng)，說簡單也簡單，說難也難。為什么簡單呢，因?yàn)閲乙呀?jīng)經(jīng)歷過2，3，4G的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，對建立一個覆蓋全國的網(wǎng)絡(luò)都非常有經(jīng)驗(yàn)了。無人機(jī)物流通信系統(tǒng)是一個專網(wǎng)系統(tǒng)，我國各行各業(yè)也建立了很多專網(wǎng)，對專網(wǎng)建設(shè)也不陌生。為什么說難呢，因?yàn)槟壳叭蜻€沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可以參考學(xué)習(xí)，就像亞馬遜也沒有大規(guī)模的無人機(jī)配送貨物，目前都屬于實(shí)驗(yàn)階段，沒有成功案例可尋。有可能我國的京東會全球最早大范圍的實(shí)現(xiàn)無人機(jī)物流，會是世界領(lǐng)先了，期待這一天到來。

如何建網(wǎng)絕對是一個規(guī)模龐大復(fù)雜的項(xiàng)目，需要考慮很多事情，下面我分段來說吧。

1 規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)首先考慮的大問題

新建立一個大覆蓋的網(wǎng)絡(luò)首先要考慮哪些問題呢？頻段、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)這些都是首要先考慮的事情。

頻段：

作為無線網(wǎng)絡(luò)，全球的頻段都是唯一的，各個國家的無線委員會都會根據(jù)各行各業(yè)的需要統(tǒng)一劃分頻段使用。下圖就是三大運(yùn)營商目前分配的頻段：

需要針對不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)給出適合的頻段，比如FDD需要對稱頻段，TDD不需要對稱。全球各個國家的主流幾大技術(shù)的頻段劃分大概是一致的，這個我沒有詳細(xì)研究。頻段是全球唯一的，你用了我就不能用了，所以國家分配這些資源都很慎重。專網(wǎng)頻段建立的網(wǎng)絡(luò)都是區(qū)域性網(wǎng)絡(luò)，大家可以復(fù)用，只要覆蓋不重疊就互相沒有影響。而無人機(jī)物流通信系統(tǒng)需要是覆蓋全國的網(wǎng)絡(luò)，借用3大運(yùn)營商現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)比較實(shí)際一些。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：

再說說技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，上面也提到了，不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需要不同的無線頻段支持，有的需要高頻段，有的需要低頻段才能發(fā)揮作用。對統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)這個問題，全球有IEEE、3GPP等標(biāo)準(zhǔn)委員會統(tǒng)一規(guī)劃，像制定我們耳熟能詳?shù)腉SM、WCDMA、LTE分別對應(yīng)2，3，4G的主流技術(shù)沒啥大問題。主要看無人機(jī)物流通信是選用哪種現(xiàn)成的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)了，還是有自己創(chuàng)新的地方。

網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)：

這個主意是考慮覆蓋范圍上看公網(wǎng)還是專網(wǎng)。從使用角度看，無人機(jī)物流通信系統(tǒng)即使公網(wǎng)又是專網(wǎng)。無人機(jī)物流通信系統(tǒng)需要全國覆蓋，才能把貨物送到各個角落。但是該系統(tǒng)又是封閉的不對外開放，這又是專網(wǎng)性質(zhì)。如何設(shè)計(jì)一個可行的網(wǎng)絡(luò)解決這些問題，有很多的問題需要考慮。

重新搭建一個覆蓋全國的無人機(jī)物流通信系統(tǒng)是不大可能的，國家不可能給批一個覆蓋全國的單獨(dú)頻段，而且搭建一個覆蓋全國的無線網(wǎng)絡(luò)耗資巨大，比京東建立的那幾個物流中心的成本要大的多。所以使用現(xiàn)成的公網(wǎng)系統(tǒng)承載無人機(jī)通信業(yè)務(wù)是最現(xiàn)實(shí)的?？梢越o所有物流無人機(jī)批一個統(tǒng)一的號段用來接入系統(tǒng)，就像現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備專用卡一樣。馬上到來的5G有大帶寬低時延的特點(diǎn)，可以分出一部分帶寬來滿足物流無人機(jī)使用。

隨著世界互聯(lián)網(wǎng)大佬如谷歌和臉譜公司都在研究新一代低成本網(wǎng)絡(luò)，等到建立全國覆蓋網(wǎng)絡(luò)成本低于一定級別的時候，說不定京東和淘寶就會建立自己的無線物流專網(wǎng)，我覺得這個肯定是5G時代后期的事情了，離現(xiàn)在還比較遠(yuǎn)。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)真的建立起自己的全國網(wǎng)絡(luò)后，現(xiàn)在的運(yùn)營商也就名存實(shí)亡了，因?yàn)榻ňW(wǎng)成本低了，行業(yè)壁壘基本沒了，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)可以開放自己的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營用戶，就是直接競爭了，運(yùn)營商的好日子就到頭了。

2 使用公網(wǎng)的關(guān)注點(diǎn)

暫時不考慮那么遠(yuǎn)，先說說使用公網(wǎng)充當(dāng)物流無人機(jī)通信系統(tǒng)會有那些問題。

安全：

無線系統(tǒng)本身有各種加密技術(shù)對用戶進(jìn)行認(rèn)證，對于物流無人機(jī)通信系統(tǒng)，除了使用專門的號段外，肯定要新增很多安全保障措施，避免無人機(jī)被不法分子劫持控制，從軟件和硬件上都要考慮安全加密等等。

資費(fèi)：

目前公網(wǎng)手機(jī)都已經(jīng)推出不限流量套餐，省內(nèi)100，全國200.對于無人機(jī)來說用這種套餐最劃算了，大部分都是省內(nèi)套餐，少部分是跨省套餐。但是對于運(yùn)營商來說肯定不會這么輕易的讓出利潤，像物聯(lián)網(wǎng)目前基于流量的資費(fèi)還是比較貴的，不適合無人機(jī)物流這種大流量的情況。

飛行控制中心放在哪：

公網(wǎng)都有專門的帶寬匯聚中心，全國有好幾個地方進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)備份。飛行控制中心數(shù)據(jù)肯定也會異地容災(zāi)備份，是和運(yùn)營商的機(jī)房捆綁在一起，還是隨便選址通過租賃專線保證帶寬通信都是可以的。

互聯(lián)互通：

不管是公網(wǎng)還是大的行業(yè)專網(wǎng)都是會考慮互聯(lián)互通這個事情的，比如以后京東和淘寶都有自己的物流無人機(jī)系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)能不能對接呢。根據(jù)個人經(jīng)驗(yàn)這個互聯(lián)互通是肯定的，也會出現(xiàn)專門的無人機(jī)通信行業(yè)協(xié)會來專門制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

偏遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋：

公網(wǎng)都是人口密集的城區(qū)覆蓋最好，人口稀少的便宜地區(qū)基站密度就低了，覆蓋效果也沒那么好了。如果沒有公網(wǎng)信號的地方，物流無人機(jī)能送到貨嗎？有一個成本比較高的方法，給配送沒有公網(wǎng)信號的地方的專用無人機(jī)配置衛(wèi)星通信模塊，可以使用衛(wèi)星通信進(jìn)行飛行控制。但是這個成本就比較高了，但不失作為一個補(bǔ)充方案。

3 公網(wǎng)出問題的時候怎么辦

不管是遇上地震或者臺風(fēng)什么的都會破壞公網(wǎng)設(shè)施，導(dǎo)致部分區(qū)域網(wǎng)絡(luò)通信中斷。

遇到這種情況時，怎么解決問題？

公網(wǎng)措施一般是一邊應(yīng)急通信，一邊搶修設(shè)施。常用的應(yīng)急通信系統(tǒng)有應(yīng)急通信車。

個人認(rèn)為，根據(jù)無人機(jī)自身特點(diǎn)，可以使用自組網(wǎng)技術(shù)作為創(chuàng)新來應(yīng)對應(yīng)急通信情況。

所謂自組網(wǎng)，就像對講機(jī)一樣，無人機(jī)自帶短距離低功率無線發(fā)射模塊，可以與幾公里之內(nèi)的無人機(jī)進(jìn)行通信。平常這個模塊是關(guān)閉的，如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常，飛機(jī)打開通信模塊功能，可以通過正常區(qū)域的無人機(jī)聯(lián)系到異常區(qū)域無人機(jī)，傳達(dá)控制信號。這個說起來比較抽象，請看我下面畫的草圖：

白色無人機(jī)屬于基站區(qū)域A無線覆蓋范圍，距離區(qū)域B比較遠(yuǎn)，無法通過區(qū)域B的基站控制信號。突然基站區(qū)域A的基站全部掛掉，飛行控制中心無法及時通知白色無人機(jī)飛到區(qū)域B。而區(qū)域B基站正常，黑色無人機(jī)在B區(qū)覆蓋范圍內(nèi)飛行。出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常的白色無人機(jī)自動開啟自組網(wǎng)模式，尋呼周邊的無人機(jī)。黑色無人機(jī)收到尋呼后也開啟自組網(wǎng)模式與白色無人機(jī)進(jìn)行通信，經(jīng)過安全協(xié)議許可后，飛行控制中心通過黑色無人機(jī)向白色無人機(jī)發(fā)送控制信號，引導(dǎo)白色無人機(jī)飛回正確的地方。這就是基于自組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)急通信系統(tǒng)。

除了自組網(wǎng)應(yīng)急，也可以給無人機(jī)默認(rèn)配置失去聯(lián)系時飛回到指定位置。

4 配套的新型無人機(jī)

物流無人機(jī)真正商業(yè)后，會出現(xiàn)一批特殊的無人機(jī)來滿足實(shí)際需要。

比如加油無人機(jī)，就像加油飛機(jī)一樣，可以給其他無人機(jī)提供燃料續(xù)航。

救援無人機(jī)，可以把配送過程中出現(xiàn)問題的無人機(jī)帶回維修地點(diǎn)，就像自動拖車一樣。

無人機(jī)物流的時代還沒有開啟，還有很多想象和開發(fā)的空間，讓我們拭目以待。