系留无人机应急高空基站解决方案

2020-02-18 18:12:17 2874


简介


地震、洪水等极端自然灾害导致网络大面积中断给灾区通信和救灾工作带来严重影响,如何快速有效开展灾区的应急通信保障一直是一个重要课题。传统的应急通信方式主要是通过应急通信车恢复目标区域的通信覆盖,由于应急通信车的覆盖范围较小,设备体积较大,因此适用场景具有一定的局限性。采用系留无人机挂载4G小型LTE基站设备形成的应急通信解决方案能够提升应急基站的通信覆盖范围,提升系统的展开速度和勤务性能,更好地适应应急通信场景需求。


系留无人机挂载小型LTE基站设备能够形成临时的基站塔,在目标区域紧急升空,在通信中断的情况下快速恢复远距离的通信覆盖,可广泛用于冰冻雨雪和地震洪水等应急场景及大型活动的通信保障中。


功能


系统的整体结构如下图所示:


 

①系留无人机②系留线缆③系留箱


整套系统由系留无人机和LTE基站设备组成。其中系留无人机的基本功能指标如下表所示:


表1 系留无人机系统基本功能指标

项目

指标

最大飞行高度

100m

净载荷

15kg

信号回传方式

光纤

系统输入电压

AC 380V(市电/发电机)

系统总功率

12kw

工作温度范围

-25℃~45℃

安全功能

地面供电中断自动降落

控制信号中断自动降落

载荷设备供电电压

DC -48V

载荷设备供电功率

500w


系留无人机系统能够兼容重量在15公斤以内的多种4G小型LTE基站设备,形成空中基站。其中,系留无人机通过系留线缆从地面获得源源不断的电力供应,可以实现24小时以上的定点悬停。系留无人机携带通信基站设备在指定高度长时间定点驻空,即可保障一定区域内的通信覆盖。系留无人机挂载小型LTE基站设备可在5分钟内快速升空至100米,24小时不间断为应急区域提供Volte及数据业务等通信保障,覆盖距离可达4公里,覆盖面积可达50平方公里,支持最大用户数可达5400个。


系统框架


系留无人机挂载小型LTE基站设备的系统框架如下图所示:



 



在工作状态下,供电装置为系留无人机系统和RRU基站设备供电,RRU基站设备通过系留无人机系统的光纤与地面的BBU设备进行通信,BBU设备通过光纤、微波或卫星通信车接入核心网,从而保障24小时以上不间断的信号覆盖。


这套方案具备以下优势:


1、 运输方便,普通的小型越野车辆均可装载;

2、 操作便捷,标准化接口,模块化组装,普通人员简单培训即可操作;

3、 覆盖灵活,可根据保障场景需求自由调节升空高度,以覆盖各类应急救灾场景;

4、 滞空时间长,通过光电复合线缆实现不间断的电源和传输保障;

5、 扩展性强,可根据不同场景,携带不同设备,满足各类应急场景的需求;

6、 载重量大,15公斤的净载重能力,能够携带不同种类的通信设备。


应用


系留无人机挂载小型LTE基站设备组成的应急通信解决解决方案适用于地震、洪水等自然灾害的通信恢复以及大型活动的通信保障等场景。



 系统工作状态示意图


当紧急情况发生时,需要将整套系统快速运送到现场,展开设备并进行工作,具体的使用方法如下:


(1) 搬运设备

首先将运输车辆上无人机、发电机、起降平台板和起降平台箱等设备搬运到车下。



(2) 展开设备

按照使用说明书将无人机的机臂展开,按顺序将桨叶依次安装好;将系留线及航插接头从起降平台箱中取出,并将起降平台盖板安装在起降平台箱上。

(3) 连接电路及光路

按照下面的示意图连接电路和光路,其中红色连线为电路,蓝色连线为光路。


系统连线示意图


4) 开站及设备调试

连接好电路和光路之后,需要对设备进行地面调试,对基站设备进行开站,确保光路畅通,设备能够正常运行。

(5) 检查系统状态

调试好设备之后,需要再次检查无人机的桨叶安装是否正确,连接处是否安装牢固。同时需要接通地面站检查系统运行状态,当系统运行状态正常时,即完成系统的所有地面准备工作,可以起飞。


使用情况


这套解决方案研制以来,在北京、湖南、上海、内蒙古、四川、江西等多地接入中心网进行测试和实际使用,测试和使用效果良好。


2016年12月,为解决应急通信场景下的4G信号覆盖问题,中国移动、华为公司和北京大工科技有限公司在北京稻香湖地区进行针对这套解决方案进行测试,业务数据业务FTP下载有效覆盖距离3.8KM,平均下载速率13.5Mbps,VOLTE有效覆盖距离3KM,MOS值为3.7,实验效果良好。


2017年5月,中国移动,华为和北京大工科技有限公司再次在北京稻香湖地区针对这套解决方案进行测试。在这次测试中,将多种基站设备接入中心网,最终选用了测试效果最好的3172基站设备。


2017年6月,这套解决方案应邀参加了在上海举办的世界移动大会,并首次发布,同时被命名为“应急通信高空基站”。在这次大会中,高空基站系统首次接入上海地区的中心网,测试效果良好,圆满完成了飞行演示。


2017年7月,湖南进入梅雨季节,湖南省长沙市宁乡县遭遇特大洪水。中国移动紧急调拨应急通信高空基站到受灾现场恢复通信。在这次通信保障中,系留式无人机应急通信高空基站系统接入湖南地区中心网,完成首次实战应用。


2017年8月8日21时19分在四川阿坝州九寨沟县(北纬33.20度,东经103.82度)发生了7.0级地震,震源深度20千米。为保证灾后通信顺畅,中国移动紧急调配了应急通信设备赶赴灾区恢复现场通信。在这次通信保障任务中,系留式无人机应急通信高空基站系统首次接入四川地区中心网,完成地震灾区的实战应用。


2017年8月,系留式无人机应急通信高空基站同时应内蒙移动的邀请,到内蒙古阿拉善盟·阿拉善左旗的沙漠地区进行飞行演示,首次完成在沙漠地区的实际应用。



2018年8月。受台风“温比亚”影响,山东省寿光市多日连降暴雨,流经青州、寿光等地的弥河流域水势迅猛,上游三座水库同时泄洪。北京大工科技在接到山东移动公司任务后迅速派出飞手及技术人员前往寿光及青州市王坟镇多地进行支援,在受灾地区迅速部署升空系留无人机应急通信高空基站,恢复灾区通信。

2018年9月,第22号台风“山竹”在江门市台山市海宴镇登陆,我公司派遣保障人员第一时间奔赴现场进行技术支持,迅速恢复灾区通信,有力促进了当地正在紧张进行的抗洪抢险工作高效开展。

2019年7月,四川宜宾长宁县发生的4.8级地震,中国移动联合大工科技紧急调拨系留无人机高空基站,第一时间赶赴受灾地区,恢复当地移动信号覆盖。


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