一个无人机通信专网该怎样去设计

构架一个覆盖全国的无人机物流通信系统，说简单也简单，说难也难。为什么简单呢，因为国家已经经历过2，3，4G的大规模网络建设，对建立一个覆盖全国的网络都非常有经验了。无人机物流通信系统是一个专网系统，我国各行各业也建立了很多专网，对专网建设也不陌生。为什么说难呢，因为目前全球还没有现成的经验可以参考学习，就像亚马逊也没有大规模的无人机配送货物，目前都属于实验阶段，没有成功案例可寻。有可能我国的京东会全球最早大范围的实现无人机物流，会是世界领先了，期待这一天到来。

如何建网绝对是一个规模庞大复杂的项目，需要考虑很多事情，下面我分段来说吧。

1 规划网络首先考虑的大问题

新建立一个大覆盖的网络首先要考虑哪些问题呢？频段、技术标准、网络性质这些都是首要先考虑的事情。

频段：

作为无线网络，全球的频段都是唯一的，各个国家的无线委员会都会根据各行各业的需要统一划分频段使用。下图就是三大运营商目前分配的频段：

一个无人机通信专网该怎样去设计

需要针对不同的技术标准给出适合的频段，比如FDD需要对称频段，TDD不需要对称。全球各个国家的主流几大技术的频段划分大概是一致的，这个我没有详细研究。频段是全球唯一的，你用了我就不能用了，所以国家分配这些资源都很慎重。专网频段建立的网络都是区域性网络，大家可以复用，只要覆盖不重叠就互相没有影响。而无人机物流通信系统需要是覆盖全国的网络，借用3大运营商现有的网络比较实际一些。

技术标准：

再说说技术标准，上面也提到了，不同的技术标准需要不同的无线频段支持，有的需要高频段，有的需要低频段才能发挥作用。对统一技术标准这个问题，全球有IEEE、3GPP等标准委员会统一规划，像制定我们耳熟能详的GSM、WCDMA、LTE分别对应2，3，4G的主流技术没啥大问题。主要看无人机物流通信是选用哪种现成的技术标准了，还是有自己创新的地方。

网络性质：

这个主意是考虑覆盖范围上看公网还是专网。从使用角度看，无人机物流通信系统即使公网又是专网。无人机物流通信系统需要全国覆盖，才能把货物送到各个角落。但是该系统又是封闭的不对外开放，这又是专网性质。如何设计一个可行的网络解决这些问题，有很多的问题需要考虑。

重新搭建一个覆盖全国的无人机物流通信系统是不大可能的，国家不可能给批一个覆盖全国的单独频段，而且搭建一个覆盖全国的无线网络耗资巨大，比京东建立的那几个物流中心的成本要大的多。所以使用现成的公网系统承载无人机通信业务是最现实的。可以给所有物流无人机批一个统一的号段用来接入系统，就像现在的物联网设备专用卡一样。马上到来的5G有大带宽低时延的特点，可以分出一部分带宽来满足物流无人机使用。

随着世界互联网大佬如谷歌和脸谱公司都在研究新一代低成本网络，等到建立全国覆盖网络成本低于一定级别的时候，说不定京东和淘宝就会建立自己的无线物流专网，我觉得这个肯定是5G时代后期的事情了，离现在还比较远。当互联网企业真的建立起自己的全国网络后，现在的运营商也就名存实亡了，因为建网成本低了，行业壁垒基本没了，互联网企业可以开放自己的网络运营用户，就是直接竞争了，运营商的好日子就到头了。

2 使用公网的关注点

暂时不考虑那么远，先说说使用公网充当物流无人机通信系统会有那些问题。

安全：

无线系统本身有各种加密技术对用户进行认证，对于物流无人机通信系统，除了使用专门的号段外，肯定要新增很多安全保障措施，避免无人机被不法分子劫持控制，从软件和硬件上都要考虑安全加密等等。

资费：

目前公网手机都已经推出不限流量套餐，省内100，全国200.对于无人机来说用这种套餐最划算了，大部分都是省内套餐，少部分是跨省套餐。但是对于运营商来说肯定不会这么轻易的让出利润，像物联网目前基于流量的资费还是比较贵的，不适合无人机物流这种大流量的情况。

飞行控制中心放在哪：

公网都有专门的带宽汇聚中心，全国有好几个地方进行关键数据备份。飞行控制中心数据肯定也会异地容灾备份，是和运营商的机房捆绑在一起，还是随便选址通过租赁专线保证带宽通信都是可以的。

互联互通：

不管是公网还是大的行业专网都是会考虑互联互通这个事情的，比如以后京东和淘宝都有自己的物流无人机系统，两个系统能不能对接呢。根据个人经验这个互联互通是肯定的，也会出现专门的无人机通信行业协会来专门制定标准和规范。

偏远地区覆盖：

公网都是人口密集的城区覆盖最好，人口稀少的便宜地区基站密度就低了，覆盖效果也没那么好了。如果没有公网信号的地方，物流无人机能送到货吗？有一个成本比较高的方法，给配送没有公网信号的地方的专用无人机配置卫星通信模块，可以使用卫星通信进行飞行控制。但是这个成本就比较高了，但不失作为一个补充方案。

3 公网出问题的时候怎么办

不管是遇上地震或者台风什么的都会破坏公网设施，导致部分区域网络通信中断。

遇到这种情况时，怎么解决问题？

公网措施一般是一边应急通信，一边抢修设施。常用的应急通信系统有应急通信车。

个人认为，根据无人机自身特点，可以使用自组网技术作为创新来应对应急通信情况。

所谓自组网，就像对讲机一样，无人机自带短距离低功率无线发射模块，可以与几公里之内的无人机进行通信。平常这个模块是关闭的，如果出现网络异常，飞机打开通信模块功能，可以通过正常区域的无人机联系到异常区域无人机，传达控制信号。这个说起来比较抽象，请看我下面画的草图：

一个无人机通信专网该怎样去设计

白色无人机属于基站区域A无线覆盖范围，距离区域B比较远，无法通过区域B的基站控制信号。突然基站区域A的基站全部挂掉，飞行控制中心无法及时通知白色无人机飞到区域B。而区域B基站正常，黑色无人机在B区覆盖范围内飞行。出现网络异常的白色无人机自动开启自组网模式，寻呼周边的无人机。黑色无人机收到寻呼后也开启自组网模式与白色无人机进行通信，经过安全协议许可后，飞行控制中心通过黑色无人机向白色无人机发送控制信号，引导白色无人机飞回正确的地方。这就是基于自组网技术的应急通信系统。

除了自组网应急，也可以给无人机默认配置失去联系时飞回到指定位置。