低空網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)能力白皮書(shū) 2023

一、低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況 1二、低空無(wú)人機(jī)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn) 3三、面向低空應(yīng)用的信息基礎(chǔ)服務(wù)能力技術(shù)體系 43.1總體架構(gòu) 43.2低空綜合信息服務(wù)能力 53.2.1全生命周期身份管理服務(wù) 53.2.2信息連接服務(wù) 73.2.3飛行基礎(chǔ)服務(wù) 83.2.4合作飛行信息服務(wù) 83.2.5非合作飛行信息服務(wù) 93.2.6算網(wǎng)融合服務(wù) 93.2.7智能輔助決策服務(wù) 103.3低空網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)能力 113.3.1低空網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)架構(gòu) 123.3.2可信身份識(shí)別機(jī)制 123.3.3安全管理及定位追蹤能力 133.3.4網(wǎng)絡(luò)AI輔助無(wú)人機(jī)監(jiān)管 153.3.5通感算一體化 16四、演進(jìn)路線 18五、總結(jié) 19六、縮略語(yǔ)列表 20七、參考文獻(xiàn) 211一、低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況443.58億元，預(yù)計(jì)2022-2027年我為39%，到2027年我國(guó)工業(yè)無(wú)人機(jī)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到313場(chǎng)景）為主,隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，將顛覆眾多行業(yè)的傳統(tǒng)作業(yè)方式，朝著行業(yè)多領(lǐng)域、性能多樣化的新局面發(fā)展。結(jié)合AI人工智能、信息通信、北斗導(dǎo)航等新一代通信和信息技術(shù)，無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和滿足圖1-1中國(guó)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模23二、低空無(wú)人機(jī)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)架構(gòu)升級(jí)、無(wú)線資源優(yōu)化，同步保障數(shù)據(jù)鏈路安全以4三、面向低空應(yīng)用的信息基礎(chǔ)服務(wù)能力技術(shù)體系為實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的有效管理，需要監(jiān)管者能在任何低時(shí)延的雙向通信，以保證監(jiān)管者對(duì)無(wú)人機(jī)能看得看得見(jiàn)：監(jiān)管部門(mén)及被授權(quán)的相關(guān)服務(wù)能力提供部門(mén)能夠全方位管得?。罕O(jiān)管部門(mén)能夠直接參與無(wú)人機(jī)的注冊(cè)、審批、為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，本文提出了面向低空應(yīng)用的信息基5圖3.1-1技術(shù)架構(gòu)3.2.1全生命周期身份管理服務(wù)隨著無(wú)人機(jī)應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，無(wú)人機(jī)數(shù)量的不斷增加，我們提出通過(guò)用戶信息與設(shè)備信息相結(jié)合，構(gòu)建無(wú)人機(jī)在全球范圍內(nèi)的唯一身份標(biāo)識(shí)信息，提供面向無(wú)人機(jī)設(shè)備和操作人的數(shù)字身份證管理體系。SIM(SubscriberidentityModule)卡是移動(dòng)通信用戶所持有的IC卡，稱為用戶識(shí)別卡。該身份信息由同時(shí)，SIM卡存儲(chǔ)了唯一識(shí)別碼和身份信息，其身份信息無(wú)人機(jī)身份信息統(tǒng)一認(rèn)證流程包含了注冊(cè)、分發(fā)、認(rèn)證和權(quán)限管理四個(gè)環(huán)節(jié)，分布研發(fā)與制造。低空無(wú)人機(jī)的種類繁多，不同設(shè)備有不同的硬件、軟件和通信標(biāo)準(zhǔn)，6圖3.2.1-1無(wú)人機(jī)統(tǒng)一身份的認(rèn)證與適航監(jiān)管與服務(wù)。全生命周期的身份管理能力進(jìn)一步支撐監(jiān)管的科學(xué)化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，移動(dòng)蜂窩網(wǎng)的身份認(rèn)證和鑒權(quán)技術(shù)已相當(dāng)成熟，有極大的安全和完7信息連接作為無(wú)人機(jī)與行業(yè)相關(guān)方信息互通的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是低空信息共享的基礎(chǔ)底圖3.2.2-1無(wú)人機(jī)信息連接服務(wù)流程行驗(yàn)證，“網(wǎng)絡(luò)+平臺(tái)”可自動(dòng)驗(yàn)證無(wú)人機(jī)身份合法性，同時(shí)監(jiān)管機(jī)構(gòu)根據(jù)無(wú)人機(jī)位信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行安全監(jiān)管，一方面，可對(duì)接入通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)進(jìn)行身份認(rèn)證，8隨著無(wú)人機(jī)在低空飛行中的活動(dòng)日益增多，確保其飛行對(duì)于合作類無(wú)人機(jī)，其無(wú)人機(jī)身份、飛行計(jì)劃、實(shí)時(shí)飛行動(dòng)態(tài)等基礎(chǔ)信息均已在低合作飛行信息服務(wù)可以根據(jù)管理方和服務(wù)提供方下達(dá)的策略，對(duì)合作類無(wú)人機(jī)進(jìn)行管理。合作飛行信息服務(wù)可作為探測(cè)和避讓(DAA)系統(tǒng)的一部分，不僅支持提供高質(zhì)量除此之外，合作飛行信息服務(wù)支持對(duì)合作類無(wú)人93.2.5非合作飛行信息服務(wù)隨著我國(guó)低空環(huán)境開(kāi)放試點(diǎn)的進(jìn)一步擴(kuò)大，國(guó)家空域監(jiān)非合作飛行信息服務(wù)具備禁飛區(qū)的統(tǒng)一管理能力，一方面執(zhí)行監(jiān)管方下發(fā)的圖3.2.5-1非合作飛行信息服務(wù)流程低空綜合信息服務(wù)平臺(tái)集成了當(dāng)前低空的無(wú)人機(jī)身份、位置、傳感、飛行計(jì)劃、權(quán)算網(wǎng)融合服務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與算力的均衡連接、高效協(xié)同和彈性擴(kuò)展，其結(jié)構(gòu)如圖圖3.2.6-1算網(wǎng)融合服務(wù)示意圖隨著低空運(yùn)行的發(fā)展，無(wú)人機(jī)的數(shù)量和運(yùn)行頻次均會(huì)激低空綜合信息服務(wù)能力協(xié)調(diào)多個(gè)無(wú)人機(jī)的任務(wù)分配、路徑規(guī)劃和數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)無(wú)圖3.2.7-1無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)路由分配除此之外，在無(wú)人機(jī)和地面站之間備選多條通信鏈路圖3.3.1-13GPP無(wú)人機(jī)組網(wǎng)架構(gòu)無(wú)人機(jī)業(yè)務(wù)安全性及連續(xù)性進(jìn)一步保障，進(jìn)而加速通信的無(wú)人機(jī)設(shè)置可以在5G網(wǎng)絡(luò)中使用的標(biāo)識(shí)，并將上述兩類標(biāo)識(shí)進(jìn)行關(guān)聯(lián)無(wú)人機(jī)飛行授權(quán)和C2配對(duì)授權(quán)：對(duì)典型無(wú)人機(jī)業(yè)務(wù)的適配，通信網(wǎng)絡(luò)支持進(jìn)行無(wú)圖3.3.2-13GPP無(wú)人機(jī)可信身份識(shí)別構(gòu)對(duì)無(wú)人機(jī)的信息進(jìn)行審核，并將其相關(guān)信息與唯一標(biāo)識(shí)綁），識(shí)UAV。USS使用CAA級(jí)UAV身份憑證識(shí)別UAV。3GPP系統(tǒng)使用MNO分配的3GPPUAV3.3.3安全管理及定位追蹤能力對(duì)無(wú)人機(jī)的鑒權(quán)授權(quán)可依據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)及與運(yùn)營(yíng)商的策略在接入、會(huì)話，甚至是C2控制鏈路建立時(shí)靈活確定。因此對(duì)于UE，可能需要支持在注冊(cè)和會(huì)話建立流程中執(zhí)行無(wú)人機(jī)控制器配對(duì)授權(quán)：在UAV和無(wú)人機(jī)控制器進(jìn)行C2通信之前，授權(quán)與聯(lián)網(wǎng)無(wú)人機(jī)圖3.3.3-13GPP無(wú)人機(jī)追蹤位置追蹤：基于5G網(wǎng)絡(luò)能力可實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)UAV或指定區(qū)域內(nèi)無(wú)人基于網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)位置報(bào)告，USS/可信第三方平臺(tái)可使用目標(biāo)3GPPUAV身份憑證基于3GPP網(wǎng)絡(luò)的電子圍欄：USS/可信第三方平臺(tái)可以訂閱無(wú)人機(jī)進(jìn)出某地理區(qū)域業(yè)要素。通過(guò)在通信網(wǎng)絡(luò)中引入核心網(wǎng)智能化網(wǎng)元NWDAF，其智能感知、預(yù)測(cè)、診斷和圖3.3.4-1無(wú)人機(jī)業(yè)務(wù)質(zhì)量保障NWDAF通過(guò)結(jié)合無(wú)人機(jī)體驗(yàn)指標(biāo)變化和通過(guò)無(wú)線網(wǎng)管獲取的無(wú)線資源情況，圖3.3.5-1通感一體原理寬瓶頸導(dǎo)致距離精度受限、天線瓶頸導(dǎo)致角度受限、雜波干擾導(dǎo)致虛警/漏警率高、站圖3.3.5-2平臺(tái)化通感能力開(kāi)放基于基站實(shí)現(xiàn)無(wú)線感知，同時(shí)基于核心網(wǎng)對(duì)感知業(yè)務(wù)進(jìn)行控制及調(diào)度可真正實(shí)現(xiàn)“1+1>2”，即通信與感知可雙向賦能、實(shí)現(xiàn)共促共進(jìn)。尤其要指出的是為使能感知業(yè)務(wù)，5G核心網(wǎng)引入感知功能網(wǎng)元SF，針對(duì)不同感知場(chǎng)景輸出對(duì)應(yīng)感知探測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)的感知能力聚點(diǎn)成網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)感知能力的網(wǎng)絡(luò)化變革，實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)感其次，感知可輔助通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，如收斂波束訓(xùn)練時(shí)而實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化的對(duì)外能力開(kāi)放，輸出無(wú)人機(jī)軌跡追蹤、防碰四、演進(jìn)路線務(wù)平臺(tái)與無(wú)人機(jī)低空網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同發(fā)展