解读无人机秒变4G基站背后的技术

道路损毁、塌方使其局限了其使用。再加上近两三年 ，随着直流无刷电机 、高能锂聚合物 、多旋翼协同控制等关键技术的突破 ，微小型多旋翼无人机日渐成熟。于是，便携式通讯基站，也即是基于系留式无人机实现的空中应急基站成为一种重要的解决方案。

一般的多旋翼无人机仅能飞行30分钟至1个小时 ，系留多旋翼无人机可以实现连续不间断飞行 。与此同时，由于天线高度可随无人机飞行高度升高，覆盖角度可随无人机旋转方向调整，能更加有效地实现大面积信号覆盖。

2009年，德国研究人员们初步测试了可提供Wi-Fi网络信号的无人机。美国运营商AT&T（Flying COW）、Verizon和高通均已测试过基于无人机的机载LTE网络基站，此外还有日本电信运营商KDDI的雄蜂基站、英国EE的LIVE。

最近，北德克萨斯大学的无人机基站也进行了野外实地测试，据称将系统传输功率上调到10W时，覆盖范围可以拓展到整个丹顿市。

系留式无人机应急通信高空基站具备三大特点：

1、续航时间长：采用光电复合缆，为无人机和RRU供电，续航时间可达8小时，较传统无人机基站续航时间提升31倍。

2、灵活性强：由小型越野车搭载无人机通信系统，可快速到达通信中断现场，满足保障需求。

3、可扩展性强：根据应急通信的不同场景，可灵活配置全向或定向天线，选择分组化微波或无线环网传输设备，安装模块化、飞控半自动化，普通人员短期培训即可上岗。

除了应自然灾害下的应急通讯通道需求，系留式无人机还被应用于监视和侦察，如CTTSO出资支持的美国航空环境公司（AeroVironment）的无人机系统Tether Eye，以色列用于边界监视、新闻采访的小型无人机产品HoverLite，CyPhy公司与美军合作的全景摄像袖珍系留无人机Pocket Flyer……

国内方案：华为+移动+创企

国内系留式无人机的发展主力目前是中国移动，相关应用已经出现在洪涝、台风、塌方、地震等灾害中，并在边界巡视、基地安全、景区监测、地质勘测、野外作业、森林防火、应急通信、公安反恐、交通监管、新闻采访、工程监控、环境监测、影视拍摄、科学研究、国防军工等领域有一些前景。

中国移动的系留式无人机背后还有华为（提供4G基站）和一家创企（卓翼智能科技有限公司）的影子。与两位大佬合作的这家创企，团队来自北航、清华、浙大等高校，有多名北航的教授、副教授担任公司技术顾问，据称已经获投数千万元。

有报道显示，借助该高空基站迅速建立的应急通信系统，无人机可为方圆5平方公里区域持续提供8小时的稳定信号（一说驻空高度800米时，覆盖可达20公里），站点部署可在2小时内完成（但本次地震中基站团队10日下午到达九寨沟，11日上午完成站点开通。实际运用中还有很多具体问题需要解决），平均下载速率为36.4Mbps，上传速率为5.47Mbps，平均语音MOS值为3.4，可同时为近千个手机用户提供即时通信服务，保障救援工作顺利进行。

诺基亚F-Cell：无线也能行

除了系留式无人机，诺基亚贝尔实验室还提出了F-Cell，集成太阳能电池模块的无人机基站，以无线的方式实现自我供电、自我配置以及自动连接到网络，并在联网后立即开始传输高清视频。由于其灵活性（无线）、大容量、低延时和可扩展性，F-Cell将可以持续解决运营商及企业在小型基站与回传布线、部署及成本等方面面临的难题，还被寄望于更为日常的未来广域网（5G、4G及LTE 4.5）建设。

据悉，F-Cell架构包含位于中心位置的闭环64天线大规模MIMO系统，该系统可以将8个波束分发到8个自供能的（太阳能供电）F-Cell。架构支持频分双工（FDD）或时分双工（TDD）模式的非视距无线网络，以及多达8个独立的20MHz信道的并行运行模式，能够在现有LTE网络上实现1Gbps的系统吞吐率。未来，该架构将通过扩展，利用更高的频谱带宽、新的频段及更大规模的天线阵列，实现数十Gbps的系统吞吐率。

无人机基站有望成为一种灵活的、续航可靠的通信基站，特别是作为台风、塌方、地震自然灾害、极端条件下的应急方案，系留式无人机基站技术已经成熟，并已有成功的案例；而贝尔实验室提供的无线小型基站方案则具备更为强大的实用性，不管是在应急方案中解决地面环境不适宜车载系统进入的问题，还是在未来的通讯部署方面。