一個無人機通信專網該怎樣去設計

構架一個覆蓋全國的無人機物流通信系統，說簡單也簡單，說難也難。為什么簡單呢，因為國家已經經歷過2，3，4G的大規模網絡建設，對建立一個覆蓋全國的網絡都非常有經驗了。無人機物流通信系統是一個專網系統，我國各行各業也建立了很多專網，對專網建設也不陌生。為什么說難呢，因為目前全球還沒有現成的經驗可以參考學習，就像亞馬遜也沒有大規模的無人機配送貨物，目前都屬于實驗階段，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現無人機物流，會是世界領先了，期待這一天到來。

如何建網絕對是一個規模龐大復雜的項目，需要考慮很多事情，下面我分段來說吧。

1 規劃網絡首先考慮的大問題

新建立一個大覆蓋的網絡首先要考慮哪些問題呢？頻段、技術標準、網絡性質這些都是首要先考慮的事情。

頻段：

作為無線網絡，全球的頻段都是唯一的，各個國家的無線委員會都會根據各行各業的需要統一劃分頻段使用。下圖就是三大運營商目前分配的頻段：

一個無人機通信專網該怎樣去設計

需要針對不同的技術標準給出適合的頻段，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的頻段劃分大概是一致的，這個我沒有詳細研究。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。專網頻段建立的網絡都是區域性網絡，大家可以復用，只要覆蓋不重疊就互相沒有影響。而無人機物流通信系統需要是覆蓋全國的網絡，借用3大運營商現有的網絡比較實際一些。

技術標準：

再說說技術標準，上面也提到了，不同的技術標準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揮作用。對統一技術標準這個問題，全球有IEEE、3GPP等標準委員會統一規劃，像制定我們耳熟能詳的GSM、WCDMA、LTE分別對應2，3，4G的主流技術沒啥大問題。主要看無人機物流通信是選用哪種現成的技術標準了，還是有自己創新的地方。

網絡性質：

這個主意是考慮覆蓋范圍上看公網還是專網。從使用角度看，無人機物流通信系統即使公網又是專網。無人機物流通信系統需要全國覆蓋，才能把貨物送到各個角落。但是該系統又是封閉的不對外開放，這又是專網性質。如何設計一個可行的網絡解決這些問題，有很多的問題需要考慮。

重新搭建一個覆蓋全國的無人機物流通信系統是不大可能的，國家不可能給批一個覆蓋全國的單獨頻段，而且搭建一個覆蓋全國的無線網絡耗資巨大，比京東建立的那幾個物流中心的成本要大的多。所以使用現成的公網系統承載無人機通信業務是最現實的。可以給所有物流無人機批一個統一的號段用來接入系統，就像現在的物聯網設備專用卡一樣。馬上到來的5G有大帶寬低時延的特點，可以分出一部分帶寬來滿足物流無人機使用。

隨著世界互聯網大佬如谷歌和臉譜公司都在研究新一代低成本網絡，等到建立全國覆蓋網絡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，我覺得這個肯定是5G時代后期的事情了，離現在還比較遠。當互聯網企業真的建立起自己的全國網絡后，現在的運營商也就名存實亡了，因為建網成本低了，行業壁壘基本沒了，互聯網企業可以開放自己的網絡運營用戶，就是直接競爭了，運營商的好日子就到頭了。

2 使用公網的關注點

暫時不考慮那么遠，先說說使用公網充當物流無人機通信系統會有那些問題。

安全：

無線系統本身有各種加密技術對用戶進行認證，對于物流無人機通信系統，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：

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

飛行控制中心放在哪：

公網都有專門的帶寬匯聚中心，全國有好幾個地方進行關鍵數據備份。飛行控制中心數據肯定也會異地容災備份，是和運營商的機房捆綁在一起，還是隨便選址通過租賃專線保證帶寬通信都是可以的。

互聯互通：

不管是公網還是大的行業專網都是會考慮互聯互通這個事情的，比如以后京東和淘寶都有自己的物流無人機系統，兩個系統能不能對接呢。根據個人經驗這個互聯互通是肯定的，也會出現專門的無人機通信行業協會來專門制定標準和規范。

偏遠地區覆蓋：

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

3 公網出問題的時候怎么辦

不管是遇上地震或者臺風什么的都會破壞公網設施，導致部分區域網絡通信中斷。

遇到這種情況時，怎么解決問題？

公網措施一般是一邊應急通信，一邊搶修設施。常用的應急通信系統有應急通信車。

個人認為，根據無人機自身特點，可以使用自組網技術作為創新來應對應急通信情況。

所謂自組網，就像對講機一樣，無人機自帶短距離低功率無線發射模塊，可以與幾公里之內的無人機進行通信。平常這個模塊是關閉的，如果出現網絡異常，飛機打開通信模塊功能，可以通過正常區域的無人機聯系到異常區域無人機，傳達控制信號。這個說起來比較抽象，請看我下面畫的草圖：

一個無人機通信專網該怎樣去設計

白色無人機屬于基站區域A無線覆蓋范圍，距離區域B比較遠，無法通過區域B的基站控制信號。突然基站區域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飛到區域B。而區域B基站正常，黑色無人機在B區覆蓋范圍內飛行。出現網絡異常的白色無人機自動開啟自組網模式，尋呼周邊的無人機。黑色無人機收到尋呼后也開啟自組網模式與白色無人機進行通信，經過安全協議許可后，飛行控制中心通過黑色無人機向白色無人機發送控制信號，引導白色無人機飛回正確的地方。這就是基于自組網技術的應急通信系統。

除了自組網應急，也可以給無人機默認配置失去聯系時飛回到指定位置。